Трехраструбный соединитель
Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области выращивания растений, и предназначено для соединения вегетационных емкостей гидропонных систем. Трехраструбный соединитель вегетационных емкостей имеет три конца с раструбами, два конца расположены на одной оси друг против друга, верхний конец содержит крышку, имеющую отверстие. Внутри устройства помещен фильтр, выполненный в виде сетчатого цилиндра с лопастями. Внутри фильтра размещен также регулируемый сифонный дозатор. Техническим результатом является обеспечение возможности дозированного перелива питательного раствора в вегетационные емкости при одновременной его фильтрации и аэрации. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к сельскому хозяйству, к области выращивания растений, в том числе в теплицах и в светонепрозрачных помещениях при электрическом освещении, а именно при производстве овощей, зеленных культур, лекарственных растений, ягод и цветов, и предназначено для соединения вегетационных емкостей гидропонных систем.
Из предшествующего уровня техники известны устройства - фитинги, предназначенные для соединения частей трубопровода, устанавливаемого для разветвления, поворотов, переходов на другой диаметр, а также при необходимости частой сборки и разборки труб. Могут использоваться для соединения деталей трубопровода для гидропонного выращивания растений, расположенных в кюветах с наклонным дном на разных уровнях и снабженных переливными каналами в виде сифонов (патент РФ на полезную модель №147745).
Недостатками данного технического решения являются отсутствие возможности регулировки параметров работы переливного устройства, что делает невозможным выращивание различных видов растений с оптимальными для них параметрами питания, отсутствие фильтрации питательного раствора, что приводит к аварийным ситуациям через забивание каналов перелива разросшимися корнями и частями отмершей корневой системы, других загрязнений; невозможность использования широкого спектра производимых промышленностью дешевых полимерных труб в качестве вегетационных для выращивания растений.
Известен соединитель для фильтра очистки воды по патенту РФ №2378034, позволяющий легко заменять фильтр в системах. Однако это устройство не позволяет использовать его в устройствах выращивания растений, поскольку фильтр в форме заменяемого картриджа предназначен для удаления концентрированных примесей, исключающих механические элементы типа отмерших частей и корней растений.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является реализация способа и устройства выращивания растений на одно- или многоярусных гидропонных установках путем перелива питательного раствора при выращивании растений аэроводным способом, в том числе и на многоярусных гидропонных установках, отличающимся простотой и эффективностью, отвечающих современным требованиям по эффективному выращиванию различных видов растений с оптимальными для них параметрами питания, экологичности, низкой себестоимости продукции, безаварийности работы оборудования.
Достигаемый технический результат заключается в возможности подачи дозированного количества очищенного аэрированного раствора, что обеспечивает выращивание на многоярусных гидропонных установках широкого спектра растений с оптимальными для них параметрами питания, в экологичности выращиваемых растений, низкой себестоимостью выращиваемой продукции, безаварийностью работы оборудования.
Поставленная задача решается за счет того, что соединитель вегетационных емкостей выполнен в виде фасонного тройника и содержит три раструба с кольцевыми уплотнениями, два из которых расположены на одной оси друг против друга, соединяя части вегетационных емкостей (труб) в одну горизонтальную емкость, верхний раструб содержит крышку, имеющую отверстие, внутри фасонного соединительного устройства помещен фильтр, выполненный в виде сетчатого цилиндра с лопастями, внутри фильтра размещен регулируемый сифонный дозатор. Лопасти фильтра расположены по спирали к образующей части цилиндра или располагаются в верхнем торце фильтра в виде крыльчатки. Регулируемый сифонный дозатор выполнен U-образным в виде сифонной трубки с регулируемой восходящей частью или в виде колпачкового сифона с регулируемой восходящей частью.
Заявленное техническое решение представлено на рисунках:
Фиг. 1 - трехраструбный модуль перелива питательного раствора в разрезе с U-образным сифонным дозатором
Фиг. 2 - U-образный регулируемый сифонный дозатор трехраструбного модуля перелива с регулируемой восходящей частью в разрезе,
Фиг. 3 - сифонный дозатор колпачкового типа с регулируемой восходящей частью в разрезе.
Фиг. 4 - динамический самоочищающийся фильтр в разрезе.
Фиг. 5 - общий вид вегетационной установки с использованием трехраструбного модуля.
Фиг. 6 - схема работы вегетационной установки с использованием трехраструбного модуля.
Где:
1 - корпус фасонного тройника - модуля соединения, фильтрации и перелива питательного раствора Р;
2 - корпус U-образного регулируемого сифонного дозатора;
3 - самоочищающийся фильтр - сетка;
4 - регулируемая втулка восходящей части сифона;
5 - наконечник ерш;
6 - крышка;
7 - трубка подачи питательного раствора Р;
8 - трубка переливная;
9 - углубленное дно;
10, 11, 12 - раструбы модуля перелива питательного раствора Р;
13 - сальниковый уплотнитель;
14 - прижимная гайка;
15 - уплотнительное кольцо;
16 - корпус переливного колпачкового регулируемого сифона;
17 - колпачок;
18 - передвижная трубка;
19 - каркас динамического фильтра;
20 - ручка;
21 - винтовые лопатки (лопасти);
22 - вегетационные емкости;
23 - сифонное переливное устройство;
24 - многоярусная вегетационная установка;
25 - питательный раствор;
26 - насос;
27 - приемная емкость питательного раствора;
28 - растворный узел (устройство контроля и коррекции параметров питательного раствора).
Заявленное устройство реализуется следующим образом.
Выращиваемые растения размещают в перфорированных емкостях с небольшим количеством органического, минерального или искусственного субстрата и помещают в вегетационные емкости, выполненные в виде труб с отверстиями в верхней части для размещения растений, расположенных одна над другой. В средней части каждой из вегетационных труб монтируется соединительная вставка в виде фасонного тройника - трехраструбного соединителя 1, снабженного узлом фильтрации и перелива питательного раствора.
В нижней трубе выполнен патрубок для регулируемого спуска питательного раствора Р в накопительную емкость.
Подачу питательного раствора Р в вегетационные емкости, его фильтрацию, перелив питательного раствора осуществляют сверху вниз (с верхнего яруса вегетационных емкостей на нижние ярусы вегетационных емкостей) через переливные каналы - через трубку подачи питательного раствора 8. Наполнение вегетационных емкостей и перелив питательного раствора на нижний уровень многоярусной гидропонной установки осуществляется дозировано циклами (периодически), при этом жидкость заливают в вегетационные емкости вплоть до уровня нижней части перфорированных емкостей с растениями и выдерживают в течение установленного периода времени, определяемого для каждой категории растений. Так, для пряных трав данный период времени составляет от одной до шести минут, для томатов и других пасленовых - от шести до восьми минут, для огурцов и других тыквенных - от восьми до десяти минут, для салатов - от двух до пяти минут.
После того как уровень питательного раствора в вегетационной емкости достигнет hmax, срабатывает сифонный дозатор трехраструбного соединителя и питательный раствор самотеком переливается на нижерасположенный ярус. При этом на нижерасположенном ярусе происходит повышение уровня питательного раствора. При достижении на этом ярусе уровня hmax срабатывает сифонный дозатор, и питательный раствор самотеком переливается на следующий нижний ярус. Этот процесс продолжается, пока питательный раствор не сольется с самого нижнего яруса вегетационной установки в приемную емкость.
Трехраструбный соединитель вегетационных емкостей включает три соединительных конца - раструба 10, 11, 12, два из которых 10, 11 расположены на одной оси друг против друга, верхний конец 12 закрыт крышкой 6, имеющей отверстие, в которое вставляется трубка 7 подачи питательного раствора Р. Внутри устройства помещен фильтр 3, выполненный в виде сетчатого цилиндра с лопастями 21, внутри фильтра размещен регулируемый сифонный дозатор. Лопасти 21 фильтра 3 расположены по спирали на образующей части цилиндрического каркаса 19. Лопасти 21 могут располагаться в верхнем торце фильтра 3 в виде крыльчатки. Регулируемый сифонный дозатор может быть выполнен U-образным в виде сифонной трубки с регулируемой восходящей частью, а может быть выполнен в виде колпачкового сифона с регулируемой восходящей частью. Регулирование восходящей части осуществляется регулируемой втулкой 4 (Фиг. 1, Фиг. 2) и передвижной трубкой 18 (Фиг. 3).
Регулируемый сифонный дозатор и динамический самоочищающийся фильтр объединены в трехраструбный модуль для присоединения к вегетационным емкостям, выполненным из дешевых промышленных пластиковых труб массового производства.
Трехраструбный соединитель предназначен для присоединения вегетационных емкостей, в которые подается питательный раствор. Вегетационные емкости могут быть выполнены из промышленных полимерных труб. Трехраструбный соединитель функционирует следующим образом. Корпус 1 трехраструбного соединителя выполнен с круглым углубленным дном 9, в котором закреплен регулируемый сифонный дозатор СД1 или СД2 для перелива питательного раствора, а вокруг него вращается динамический самоочищающийся фильтр 3 с небольшой положительной плавучестью. Фильтр препятствует возможности проникновения в дозатор корневых частиц, растительных остатков и иных загрязнений. Корпус 1 трехраструбного соединителя сверху закрывается крышкой 6 (Фиг. 1) с отверстием для прохода трубки 7 подачи питательного раствора. Верхний и два боковых конца корпуса 1 трехраструбного соединителя выполнены в виде раструбов с кольцевыми расширениями на концах 10, 11, 12 (Фиг. 1). Боковые раструбы 10, 11 предназначены для присоединения двух условно не показанных на чертежах горизонтально расположенных вегетационных труб.
Регулируемый сифонный дозатор СД1 (Фиг. 1) для перелива питательного раствора состоит из корпуса 2, прикрепленного к углубленному дну 9 гайкой 14 через резиновый уплотнитель 15. Регулировка длины восходящего патрубка сифонного дозатора, а с этим и уровня hmin постоянно присутствующего в вегетационных трубах питательного раствора в диапазоне hmin1 - hmin2, осуществляется перемещением втулки 4 (Фиг. 1) вдоль восходящего патрубка сифонного дозатора.
Уровень hmin регулируется в зависимости от вида выращиваемых растений и фазы их роста. Попадание паразитного воздуха в регулируемый сифонный дозатор предотвращается сальниковым уплотнителем 13 (Фиг. 1). Присоединение переливной трубки 8 (Фиг. 1) к корпусу регулируемого сифонного дозатора СД1 для перетекания стекающего фильтрованного раствора ФР на более низкий уровень осуществляется через наконечник ерш 5 или иным способом.
Фильтрация раствора осуществляется динамическим самоочищающимся фильтром 3. Фильтр выполнен на пластмассовом каркасе 19 (Фиг. 4), к которому прикреплен цилиндрический сетчатый фильтрующий элемент 3. Снаружи каркаса организованы винтовые лопатки 21 (Фиг. 4). Фильтр можно извлечь из переливного модуля, сняв крышку 6 верхнего раструба и потянув фильтр за ручку 20.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Во время циклов подачи питательного раствора после включения насоса доза питательного раствора Р (Фиг. 1) через трубку 7, вставленную в отверстие в крышке 6 трехраструбного модуля перелива питательного раствора, струей стекает на лопатки 21 динамического самоочищающегося фильтра, при этом подаваемый раствор разбрызгивается, чем достигается значительное насыщение раствора кислородом воздуха. Кислород в питательном растворе необходим растениям для успешного роста, в том числе для активного поглощения элементов питания, например азота, фосфора и калия, а также для синтеза протеина и сухого вещества. Высокая концентрация растворенного кислорода повышает конкуренцию между микроорганизмами, что, в свою очередь, снижает развитие патогенов. Кроме того, растворенный кислород регулирует процессы синтеза соединений, подавляющих развитие патогенов.
Одновременно струя стекающего питательного раствора своей энергией приводит к вращению динамический самоочищающийся фильтр (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3) и смывает загрязнения с сетки 3. Крупные загрязнения задерживаются динамическим самоочищающимся фильтром, не мешая переливу питательного раствора, остаются в вегетационных трубах и удаляются во время сезонной обработки. Во время подачи питательного раствора его уровень в трехраструбном модуле перелива питательного раствора (Фиг. 1) и в вегетационных емкостях постепенно повышается до регулируемого уровня hmax, орошая воздушную часть корневой системы и вовлекая ее в процесс потребления элементов питания из питательного раствора. По достижению уровня питательного раствора hmax срабатывает регулируемый сифонный дозатор (Фиг. 1, Фиг. 2), и питательный раствор, пройдя через динамический самоочищающийся фильтр (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3), очищенным стекает через сифонный дозатор соединенный с трубкой 8 (Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3) в трехраструбный модуль на более низкий уровень многоярусной гидропонной установки либо в приемную емкость.
Заявленное изобретение позволяет осуществить фильтрацию питательного раствора динамическим самоочищающимся фильтром, а также позволяет использовать энергию струи переливаемого питательного раствора для очистки динамического самоочищающегося фильтра. В ходе подачи питательного раствора в вегетационные емкости происходит аэрация питательного раствора воздушно-капельным разбрызгиванием струи стекающего питательного раствора на лопатках динамического самоочищающегося фильтра. Фильтрация питательного раствора может производиться статическим фильтром.
Достигаемый технический результат заключается в возможности содействия выращиванию на многоярусных гидропонных установках широкого спектра растений с оптимальными для них параметрами питания, в экологичности выращиваемых растений, низкой себестоимостью выращиваемой продукции, безаварийностью работы оборудования.
Заявленное устройство может быть осуществлено в условиях промышленного и фермерского производства сельскохозяйственной продукции.
1. Трехраструбный соединитель вегетационных емкостей, содержащий три конца с раструбами, два конца расположены на одной оси друг против друга, верхний конец содержит крышку, имеющую отверстие, внутри устройства помещен фильтр, выполненный в виде сетчатого цилиндра с лопастями, внутри фильтра размещен регулируемый сифонный дозатор.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лопасти расположены по спирали, образующей части цилиндра.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лопасти расположены в верхнем торце фильтра в виде крыльчатки.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулируемый сифонный дозатор выполнен U-образным в виде сифонной трубки с регулируемой восходящей частью.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулируемый сифонный дозатор выполнен в виде колпачкового сифона с регулируемой восходящей частью.
