Гидропонная установка

 

Использование: в сельском хозяйстве, в частности в гидропонных установках для выращивания растений в защищенном грунте. Сущность изобретения: для повышения качества выращиваемых растений и снижения трудоемкости обслуживания гидропонной установки в нее введены дополнительная кювета и дополнительный регулируемый вентиль, соединяющий верхнюю часть полости дополнительной кюветы с атмосферой. Основная и дополнительная кюветы закреплены на одном уровне вверх дном, каждая в культивационном сосуде под держателями растений с зазором относительно его дна и боковых стенок и выполнены сообщающимися через отверстия средней части соседних боковых стенок. Такое выполнение установки обеспечивает эффективную стабилизацию параметров питательного раствора за счет автоматической его коррекции. 1 з. п. ф лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может использоваться в устройствах для гидропонного выращивания растений преимущественно в сооружениях закрытого грунта.

Известна гидропонная установка, содержащая командный прибор, держатели растений, закрепленные в вегетационных сосудах, сообщающихся с резервуарами питательного раствора, размещенными в нижней части вегетационных сосудов, причем резервуары сообщены с ними трубками, а с атмосферой капиллярными отверстиями, при этом гидропонная установка содержит резервуар-компенсатор и резервуар-дозатор, соединенные воздуховодами с резервуарами питающей жидкости [1] Эта гидропонная установка позволяет выращивать растения на различных питательных растворах и имеет высокую эксплуатационную надежность. Однако она сложна в обслуживании, для коррекции питательного раствора при этом используется дорогостоящее электронное оборудование и не обеспечивается необходимая равномерность подтопления корневой системы выращиваемых растений, что позволяет достичь высокой продуктивности.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному является гидропонная установка, содержащая культивационный сосуд с держателями растений, размещенное над ними осветительное устройство, компрессор, датчик нижнего уровня питательного раствора в культивационном сосуде, размещенный в нем датчик давления в виде расположенного вверх дном стакана, соединенного трубопроводом с пневмоэлектрическим реле, электрический контакт которого включен в цепь питания компрессора через блокирующее реле, и основную кювету, закрепленную вверх дном в культивационном сосуде под держателями растений с зазором относительно его дна и боковых стенок, верхняя часть полости которой соединена через основной регулируемый вентиль с атмосферой [2] Эта гидропонная установка обеспечивает повышение продуктивности путем оптимизации режима подтопления. Однако она сложна в обслуживании и не дает возможности выращивать растения высшего качестве из-за того, что коррекция питательного раствора здесь не автоматизирована и может осуществляться лишь периодически.

Выращивание растений на жидкой питательной среде в едином культивационном сосуде позволяет реализовать принцип конвейерного посева: растения, установленные в держателях, могут раздвигаться вдоль конвейера по мере нарастания надкорневой системы. При этом легко оптимизировать листовой индекс посева по всей длине конвейера. Это позволяет эффективно использовать посадочную площадь и падающий на посевы свет. Однако, поскольку динамика выноса минеральных элементов из питательного раствора растениями происходит неравномерно, требуется постоянная коррекция питательного раствора. Так, соединения азота, как правило, выносятся из питательного раствора значительно быстрее, чем кальция, и накапливаются в растении. Это обуславливает, в частности, увеличение концентрации нитратов и нитритов в выращиваемых растениях выше предельно допустимых концентраций, разбалансировку питательного раствора и дрейф его pН, что и ухудшает качество выращиваемых растений. В известной гидропонной установке обеспечивается лишь периодическая коррекция питательного раствора, что ведет к неконтролируемому увеличению содержания нитратов и нитритов в выращиваемых растениях, особенно непосредственно после смены питательного раствора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании гидропонной установки, лишенной недостатков, свойственных прототипу. Технический результат, который дает осуществление изобретения, заключается в повышении качества выращиваемых растений и уменьшении трудоемкости обслуживания гидропонной установки.

Это достигается тем, что в гидропонную установку, содержащую культивационный сосуд с держателями растений, размещенное над ними осветительное устройство, компрессор, датчик нижнего уровня питательного раствора в культивационном сосуде, размещенный в нем датчик давления в виде расположенного вверх дном стакана, соединенного трубопроводом с пневмоэлектрическим реле, электрический контакт которого включен в цепь питания компрессора через блокирующее реле, и основную кювету, закрепленную вверх дном в культивационном сосуде под держателями растений с зазором относительно его дна и боковых стенок, верхняя часть полости которой соединена через основной регулируемый вентиль с атмосферой, введена дополнительная кювета, закрепленная вверх дном в культивационном сосуде под держателями растений с зазором относительно его дна и боковых стенок на одном уровне с основной кюветой, при этом основная и дополнительная кюветы выполнены сообщающимися через отверстия в средней части соседних боковых стенок основной и дополнительной кювет, а верхняя часть полости дополнительной кюветы соединена через введенный дополнительный регулируемый вентиль с атмосферой. Соединение отверстий в средней части соседних боковых стенок основной и дополнительной кювет может быть выполнено посредством установленной в этих отверстиях трубки.

Признаки, отличающие заявленное устройство от прототипа, характеризуют введение дополнительной кюветы и ее размещение, введение дополнительного регулируемого вентиля, соединение основной и дополнительной кювет. Указанный выше достигаемый технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

На чертеже показана функциональная схема заявляемой гидропонной установки.

Она содержит культивационный сосуд 1, в котором с зазором относительно его дна и боковых стенок закреплена расположена1я вверх дном основная кювета 2. Над кюветой 2 в культивационном сосуде 1 установлены держатели растений 3 и датчик давления 4, выполненный в виде расположенного вверх дном стакана. Над держателями растений 3 размещено осветительное устройство 5. Датчик давления 4 соединен трубопроводом 6 с пневмоэлектрическим реле 7, имеющим нормально замкнутый электрический контакт 8. Полость основной кюветы 2 связана трубопроводом 9 с датчиком нижнего уровня питательного раствора в культивационном сосуде 1. Датчик нижнего уровня может быть выполнен, например, в виде трехпозиционного пневмоэлектрического реле 10 с нормально замкнутыми электрическими контактами 11 и 12 и нормально разомкнутым электрическим контактом 13. Электрические контакты 8 и 11 включены в цепь обмотки блокирующего электромагнитного реле 14, соединенного с компрессором 15. Электрические контакты 13,12 включены в цепи первого 16 и второго 17 сигнальных устройств соответственно. Нагнетательный патрубок компрессора 15 через трубопровод 18 связан с полостью основной кюветы 2, которая сообщается также в своей верхней части с атмосферой части трубопровод 19 и основной регулируемый вентиль 20. Блокирующее электромагнитное реле 14 имеет нормально разомкнутые электрические контакты 21 и 22, последний из которых включен в цепь питания электродвигателя 23 компрессора 15. На одном уровне с основной кюветой 2 в культивационном сосуде 1 закреплена вверх дном с зазором относительно его дна и боковых стенок дополнительная кювета 24. Основная 2 и дополнительная 24 кюветы сообщаются через отверстия в средней части своих соседних боковых стенок, например, посредством трубки 25. Верхняя часть полости дополнительной кюветы 24 сообщается с атмосферой через трубопровод 26 и дополнительный регулируемый вентиль 27. Объем полости основной кюветы 2, заключенной между ее дном, боковыми стенками и уровнем, определяемым верхней кромкой отверстия в ее боковой стенке, выбирают из условия превышения на 10-15% объема, необходимого для наполнения культивационного сосуда 1 до верхнего уровня подтопления корневой системы выращиваемых растений. Верхняя кромка отверстия в боковой стенке основной кюветы 2 размещена выше зазоров между ее боковыми стенками и дном культивационного сосуда 1, например, на 5-10 мм. Объем полости дополнительной кюветы 24 выбирают исходя из условия работы гидропонной установки без ее залива.

Гидропонная установка работает следующим образом.

Перед подключением к электрической сети культивационный сосуд 1 заполняется питательным раствором, который, в свою очередь, заполняет полости основной 2 и дополнительной 24 кювет. Находящийся в них воздух при этом вытесняется через предварительно открытые основной 20 и дополнительный 27 вентили. После заполнения полостей обеих кювет 2, 24 дополнительный вентиль 27 закрывается оператором. При подключении гидропонной установки к электрической сети электрическое напряжение подается на обмотку блокирующего электромагнитного реле 14 через электрические контакты 8, 11, благодаря чему включается компрессор 15. Нагнетаемый им в полость основной кюветы 2 воздух вытесняет питательный раствор через зазоры между ней и культивационным сосудом 1 в верхнюю часть этого сосуда. Этим обеспечивается затопление корневой системы растений и стакана датчика давления 4. Давление в основной кювете увеличивается и электрический контакт 11 пневмоэлектрического реле 10 размыкается, однако обмотка блокирующего электромагнитного реле 14 остается под напряжением из-за шунтирующего действия электрического контакта 21. По мере повышения уровня питательного раствора в культивационном сосуде 1 увеличивается давление воздуха в полости стакана датчика давления 4. По достижении заданного верхнего уровня размыкается электрический контакт пневмоэлектрического реле 7, блокирующее электромагнитное реле обесточивается и компрессор 15 выключается. Избыточное давление в полости основной кюветы 2 стравливается в атмосферу через основной вентиль 20, при этом уровень питательного раствора в культивационном сосуде 1 понижается. Основным вентилем 20 можно регулировать скорость стравливания воздуха для обеспечения заданного интервала между подтоплениями. При снижении уровня питательного раствора электрический контакт 8 замыкается. По достижении заданного нижнего уровня замыкается электрический контакт 11 и включается компрессор 15. Таким образом питательный раствор периодически подается в верхнюю часть культивационного сосуда 1 из полости основной кюветы 2 для орошения корневой системы выращиваемых растений.

В процессе вегетации растений объем питательного раствора может уменьшаться, например, из-за испарения. При этом наименьший уровень питательного раствора в полости основной кюветы, достигаемый в момент отключения компрессора 15, постоянно снижается. В случае снижения этого уровня ниже верхней кромки отверстия в боковой стенке основной кюветы 2 нагнетаемый компрессором 15 воздух попадает в полость дополнительной кюветы 24, что заставляет вытекать запасенный в ней питательный раствор в культивационный сосуд 1 и в полость основной кюветы 2. Объем питательного раствора в основной кювете 2 возрастает и отверстие в соседних боковых стенках 2, 24 (трубка 25) закрывается питательным раствором, а долив его из дополнительной кюветы 24 прекращается. Таким образом, происходит автоматическая коррекция питательного раствора и обеспечивается стабилизация его параметров. При этом отпадает необходимость в периодической коррекции питательного раствора извне, что устраняет возможность повышения содержания нитратов и нитритов в выращиваемых растениях. Автоматическая коррекция, обеспечиваемая дополнительной кюветой 24, позволяет удерживать концентрацию нитратов и нитритов на уровне ниже предельно допустимой и упростить обслуживание гидропонной установки.

Уменьшение объема питательного раствора в культивационном сосуде 1, когда основная 2 и дополнительная кювета 24 перестают сообщаться по питательному раствору, вызывает повышение давления, приводящее к замыканию электрического контакта 13, включающему сигнальное устройство 16, которое информирует о необходимости долива питательного раствора. Сигнальное устройство 17 информирует о нарушении цикличности подтопления, связанной, например, с неисправностью компрессора 15.

Осуществление изобретения обеспечивает повышение качества выращиваемых растений и уменьшение трудоемкости обслуживания гидропонной установки путем эффективной стабилизации параметров питательного раствора за счет автоматической его коррекции.

Формула изобретения

1. ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА, содержащая культивационный сосуд с держателем растений, размещенное над ними осветительное устройство, датчик нижнего уровня питательного раствора в культивационном сосуде, датчик верхнего уровня питательного раствора в культивационном сосуде, выполненный в виде гидростатического уровнемера, трубка давления которого соединена с соответствующей полостью пневмоэлектрического реле, при этом контакт последнего через последовательно соединенные контакт датчика нижнего уровня питательного раствора в культивационном сосуде и блокирующее реле включен в цепь питания электропривода компрессора, нагнетательный патрубок которого сообщен с корректором состава питательного раствора, выполненным в виде закрепленной вверх дном под держателями растений с зазором относительно дна и боковых стенок культивационного сосуда основной кюветы, верхняя часть полости которой соединена через основной регулирующий вентиль с атмосферой, отличающаяся тем, что корректор состава питательного раствора снабжен дополнительными вентилем и кюветой, закрепленной в культивационном сосуде аналогично основной кювете на одном с ней уровне и сообщенной с ней через отверстия в средней части соседних боковых стенок обеих кювет, при этом верхняя часть полости дополнительной кюветы соединена через дополнительный вентиль с атмосферой.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия в средней части соседних боковых стенок обеих кювет соединены посредством трубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "ДокаДжин Системс"

(73) Патентообладатель:Общество с ограниченной ответственностью "Агропромышленный Парк"

Договор № РД0031330 зарегистрирован 18.01.2008

Извещение опубликовано: 10.03.2008        БИ: 07/2008

QC4A Государственная регистрация расторжения зарегистрированного договора

Дата и номер государственной регистрации расторгаемого договора: 24.03.2009 № РД0048368

Вид договора: лицензионный

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право: Общество с ограниченной ответственностью "Агропромышленный Парк"

Лицо, приобретающее право использования: Общество с ограниченной ответственностью "Новый Картофель"

Дата и номер государственной регистрации расторжения договора: 27.12.2010 РД0074784

Дата публикации: 10.02.2011