CH719074A2 - Hydroponische Trommel. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydroponische Trommel zum Indoor-Farming, insbesondere im gewerblichen Einsatz Zur Verfügung gestellt werden soll eine Trommel (1), die eine hohe Anzahl von Pflanzen aufnehmen kann. Hierzu umfasst die hydroponische Trommel (1) zwei voneinander beabstandete kreisringförmige Drehkränze (2), die mittels einer zentralen Achse (3) und weiterer stabförmiger Elemente miteinander verbunden sind, wobei die Trommel (1) um die Achse (3) drehbar ist. Jeder Drehkranz (2) ist in Rollenlagern (4) drehbar gelagert auf einer Bodeneinheit (5) angeordnet. Weiterhin ist auf jedem stabförmigen Element ein walzenförmiger Pflanzbehälter (8) drehbar angeordnet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hydroponische Trommel zum Indoor-Farming, insbesondere im gewerblichen Einsatz und geeignet für einen dezentralen Einsatz, zur vorzugsweisen Aufstellung in ländlichen Regionen oder in Regionen mit schwacher Infrastruktur.

[0002] Klimawandel und Zunahme der Weltbevölkerung stellen die Erzeugung von pflanzlichen Nahrungs- und Futtermitteln, Kräutern und Medizinalpflanzen insbesondere in armen Ländern und Regionen mit schwacher Infrastruktur vor immer grössere Herausforderungen, die mit konventionellen Technologien aufgrund des Investitionsbedarfs und der Umweltfolgen kaum zu bewältigen sind.

[0003] Das US 9693508 B2 beschreibt eine drehbare Pflanztrommel, entlang deren Achse Leuchtmittel angeordnet sind, wobei die Pflanzen auf der Innenseite des Trommelmantels angebracht werden können. Jede Trommel ist auf Rollen gelagert und wird einzeln angetrieben. Die Anzahl der Pflanzen im Trommelmantel ist sehr begrenzt, Beleuchtung und Bewässerung ebenfalls.

[0004] Es können zwei Trommeln übereinander und mehrere Trommeln in einer Reihe, auch in einem Container, angeordnet werden. Jede Trommel ist mit einem separaten Antrieb versehen.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine hydroponische Trommel zur Indoor-Erzeugung von Nahrungs- und Futtermitteln im insbesondere gewerblichen Einsatz zu entwickeln, die bei einfacher und ressourcenschonender Aufstellung und Bedienung, insbesondere in ländlichen oder strukturschwachen Regionen, die Versorgung von Menschen und/oder Vieh mit Nahrungs- und Gewürzpflanzen oder Heilpflanzen ermöglicht.

[0006] Zudem soll eine deutlich höhere Pflanzenanzahl in der Trommel als beim Stand der Technik ermöglicht werden.

[0007] Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0008] Eine erfindungsgemässe hydroponische Trommel ist drehbar und zur Aufnahme von Pflanzen geeignet. Sie umfasst zwei voneinander beabstandete kreisringförmige Drehkränze, die mittels einer zentralen Achse und weiterer stabförmiger Elemente miteinander verbunden sind. Die Trommel ist um die Achse drehbar und jeder Drehkranz ist in, bevorzugt zwei, Rollenlagern drehbar gelagert auf einer Bodeneinheit angeordnet. Auf jedem stabförmigen Element ist ein walzenförmiger Pflanzbehälter separat drehbar angeordnet.

[0009] Die Anordnung einer grossen Trommel mit mehreren, drehbar darin vorgesehenen Pflanzbehältern ist aus dem Stand der Technik nicht entnehmbar und kann auch nicht naheliegend daraus abgeleitet werden.

[0010] Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Trommel sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

[0011] Vorteilhaft sind die stabförmigen Elemente als Drehachse der Pflanzbehälter und als Hohlwelle ausgebildet. Bevorzugt ist auch die zentrale Achse der Trommel als Hohlwelle ausgebildet.

[0012] Die Trommel weist weiterhin bevorzugt sechs gleichmässig voneinander beabstandete Pflanzbehälter mit jeweils einem stabförmigen Element als Drehachse auf. Die Pflanzbehälter weisen zudem einen sechseckigen Querschnitt und eine Vielzahl von becherförmigen Pflanzeinheiten zur Aufnahme von Pflanzen auf, wobei die Pflanzeinheiten zur gedachten Mantelfläche des Pflanzbehälters hin offen zugänglich sind.

[0013] Weiterhin ist die Bodeneinheit zugleich als Wasserspeicher ausgebildet und weist auch eine Antriebseinheit für die Trommel auf.

[0014] Die verfügbare Pflanzfläche in den Pflanzeinheiten ist gross und einfach zugänglich.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1: eine erfindungsgemässe Trommel; Fig. 2: die Trommel nach Fig. 1 mit peripheren Einheiten; Fig. 3: ein Gebäudemodul; Fig. 4: ein zugeordnetes Outdoormodul.

[0016] Eine erfindungsmässe hydroponische Trommel 1 zur Anordnung in einem Gebäude oder dergleichen ist in der Fig. 1 in einer Ausführungsform dargestellt. Sie dient der Aufnahme von Jungpflanzen und kleinwüchsigen Pflanzen, wie zum Beispiel Salat oder Kohl.

[0017] Sie umfasst zwei voneinander beabstandete kreisringförmige Drehkränze 2, die mittels einer zentralen Achse 3 und weitere stabförmige Elemente miteinander verbunden sind. Die Trommel 1 ist um die Achse 3 drehbar. Jeder Drehkranz 2 ist in zwei Rollenlagern 4 geführt, wobei die Rollenlager 4 auf einer Bodeneinheit 5 angeordnet sind.

[0018] Die Bodeneinheit 5 ist zugleich als Wasserspeicher ausgebildet und nimmt auch eine Antriebseinheit 6 für die Trommel 1, ein nicht explizit dargestelltes Planetengetriebe für die Antrieb von Trommel 1 und weiteren Elementen derselben sowie eine Umwälzpumpe 10 auf. Die Bodeneinheit 5 ist auf dem Boden 7 eines Gebäudes oder eines Containers anordenbar.

[0019] Zwischen den Drehkränzen 2 sind walzenförmige Pflanzbehälter 8 separat in sich drehbar angeordnet. Im gezeigten Beispiel sind sechs Pflanzbehälter 8 im Abstand von jeweils 60° angeordnet, die, im Beispiel, einen sechseckigen Querschnitt aufweisen (Fig. 1). Jeder Pflanzbehälter 8 umfasst eine Vielzahl, im Beispiel jeweils vierundzwanzig, Pflanzeinheiten 9, die im Querschnitt konisch oder trapezförmig sind und zur Aufnahme von Erde oder Pflanzsubstrat für Pflanzen bis zum Beispiel 12cm Pflanztiefe geeignet sind. Jede Pflanzeinheit 9 ist zur gedachten Mantelfläche des Pflanzbehälters 8 hin offen zugänglich.

[0020] Einzelne Pflanzbehälter 8 können zur Pflanzenentnahme oder Neubepflanzung ausgeklinkt oder separat gedreht werden.

[0021] Bei Drehung der Trommel 1 oder auch bei deren Stillstand können die Pflanzbehälter 8 um ihre eigene Längsachse gedreht werden. Sie können selbstdrehend ausgebildet sein oder sie sind mit der Antriebseinheit gekoppelt. Die Pflanzbehälter 8 drehen sich im Beispiel um eine feste Achse, die als stabförmiges Element an den Drehkränzen 2 angeordnet und als Hohlwelle ausgebildet ist.

[0022] An den Lagerstellen 11 der Pflanzbehälter 8 sind an zumindest einem Drehkranz 2 Behälter 12 zur Wasserführung angeordnet. Das Wasser wird aus dem Wasserspeicher der Bodeneinheit 5 zu den Behältern 12 geführt und im Beispiel von dort durch die Hohlwelle entlang der Längsachse Pflanzbehälter 8 in die Pflanzeinheiten 9 geleitet.

[0023] Auch die Achse 3 der Trommel 1 ist im Beispiel als Hohlwelle 13 ausgebildet und nimmt die Zu- und Abführung von Luft auf, wozu die Hohlwelle 13, nicht explizit dargestellte, Durchströmöffnungen für Luft aufweist und mit einer Belüftungseinheit verbunden ist. Bei Bedarf kann zusätzlich auch ein Wassernebel versprüht werden.

[0024] Zudem ist die Hohlwelle 13 mit LED's 28 zur Beleuchtung der Pflanzen in den Pflanzeinheiten 9 belegt. Durch eine abgestimmte Drehung der Trommel 1 und/oder der Pflanzbehälter 8 wird jede Pflanze in den Pflanzeinheiten 9 gleichmässig beleuchtet oder auch beschattet.

[0025] Die Trommel 1 kann bei Bedarf auch mit Folie abgedunkelt oder hermetisch abgeschlossen werden.

[0026] Vorteilhaft sind im Gebäude mehrere Trommeln 1 in mindestens einer, vorzugsweise in zwei Reihen angeordnet (Fig. 2). Das Gebäude ist klimatisiert und mit einem Be- und Entlüftungssystem 14, einer Heizungs- und Klimaeinheit 15, thermischen Heizelementen 16, einer Entfeuchtungseinheit 17 und Pufferspeichern 20 für Elektroenergie ausgestattet. Zur Versorgung der Pflanzen in den Pflanzeinheiten 9 ist eine Nährstoffeinheit 18 sowie ein zentraler Wassertank 19 vorgesehen. Jungpflanzen und gewachsene, zu entnehmende Pflanzen können in Bestückungseinheiten 21 gelagert werden.

[0027] Die genannten Komponenten und die Trommeln 1 werden im Beispiel vorteilhaft durch eine Automatisierungseinheit 22 gesteuert.

[0028] Das Gebäude selbst ist im Beispiel aus mehreren Modulen 23 (Fig. 3) gebildet. Jedes Modul 23 weist einen stabilitätssichernden Stahlrahmen 24 (in der Grösse eines Standard-Seefrachtcontainers) mit Seitenelementen 25, Stirnseitenelementen, Stirntüren oder Seitenverkleidungen sowie eine Dachkonstruktion 26 auf. Die Dachkonstruktion 26 beinhaltet ein Oberlicht 27 entlang des Dachfirsts und die Flächen links und rechts vom Oberlicht 27 sind mit Solar- und/oder Photovoltaikzellen belegt. In den Seitenelementen 25 sind die Pufferspeicher 20 sowie Heizschlangen zur Speicherung der in den Photovoltaikzellen erzeugten Elektroenergie angeordnet.

[0029] Es sind verschiedene Ausbauvarianten des Gebäudes möglich, sei es mit bis zu drei Modulen 23 in einer Reihe, ein doppelreihiges Gebäude mit Verbindungsgang o. a.

[0030] Dem Gebäude ist im Beispiel mindestens ein Outdoor-Pflanzbereich 30 (Fig. 4) zugeordnet, in dem, in den Pflanzeinheiten 9 der Trommeln 1 gezogene Pflanzen (oder auch andere Pflanzen) ausgepflanzt werden. Der Pflanzbereich 30 ist im Beispiel als Hochbeet ausgebildet, welches von mehreren Gestellen 31 getragen wird, so dass keine Gründung im Boden erforderlich ist. Zudem ist das Gestell 31 einstellbar und höhenverstellbar, so dass der Pflanzbereich 30 auch an Hanglagen aufgestellt werden kann. Die Teile des Gestells 31 bestehen vorteilhaft aus handelsüblichen Normteilen. Wesentliche Bestandteile des Gestells 31 sind im Beispiel ein Führungsvierkantrohr mit länglichen Führungsschlitzen zur Aufnahme von, bevorzugt, vier winklig zum Führungsvierkantrohr anordenbaren Verankerungssstangen und einem Gründungspfosten, der mit dem Führungsvierkantrohr und dem Pflanzbereich 30 verbindbar ist. Die Aufnahme erfolgt durch einhängen oder einstecken entsprechend geformter Endstücke der Verankerungssstangen in jeweils einen Führungsschlitz. Es sind mindestens acht Führungsschlitze in zwei Ebenen vorgesehen, d. h. vier pro Ebene, so dass verschiedene Höhen bzw. Längen der Verankerungsstangen über dem Boden einstellbar sind.

[0031] Der Pflanzbereich 30 umfasst Erde oder Pflanzsubstrat, Einrichtungen zur Be- und Entwässerung und Aufnahmen für zwei voneinander beabstandete Reihen Photovoltaikmodule 32. Die Photovoltaikmodule 32 sind A-förmig aufgestellt, so dass das Sonnenlicht optimal nutzbar ist und zudem der keilförmige oder dreieckige Spalt 33 zwischen den Photovoltaikzellen jeder Reihe der Modulentlüftung dient.

[0032] Der Pflanzbereich weist Mittel zur Entwässerung und optional auch ein Bewässerungssystem auf.

[0033] Die Photovoltaikmodule 32 können wie beschrieben nahezu vertikal, doch ebenso auch horizontal angeordnet sein. Bevorzugt weisen sie eine Ost/West-Ausrichtung auf, um Mittagsspitzen zu vermeiden. Die Reihenzwischenräume zwischen den Photovoltaikmodulen 32 sind variabel und dazwischen kann auch ein Foliendach gespannt werden.

[0034] Alternativ oder ergänzend kann ein Pflanzbereich 30 auch als eher konventionelles Beet im Erdboden angelegt sein.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

[0035] 1 Trommel 2 Drehkranz 3 Achse 4 Rollenlager 5 Bodeneinheit 6 Antriebseinheit 7 Boden 8 Pflanzbehälter 9 Pflanzeinheit 10 Umwälzpumpe 11 Lagerstelle 12 Behälter 13 Hohlwelle 14 Be- und Entlüftungssystem 15 Heizungs- und Klimaeinheit 16 Heizelement 17 Entfeuchtungseinheit 18 Nährstoffeinheit 19 Wassertank 20 Pufferspeicher 21 Bestückungseinheit 22 Automatisierungseinheit 23 Modul 24 Stahlrahmen 25 Seitenelement 26 Dachkonstruktion 27 Oberlicht 28 LED 29 - 30 Pflanzbereich 31 Gestell 32 Photovoltaikmodul 33 Spalt

Claims (13)

1. Hydroponische Trommel zum Indoor-Farming, die drehbar und zur Aufnahme von Pflanzen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei voneinander beabstandete kreisringförmige Drehkränze (2), die mittels einer zentralen Achse (3) und weiterer stabförmiger Elemente miteinander verbunden sind und die Trommel (1) um die Achse (3) drehbar ist, wobei jeder Drehkranz (2) in Rollenlagern (4) drehbar gelagert auf einer Bodeneinheit (5) angeordnet ist und dass weiterhin auf jedem stabförmigen Element ein walzenförmiger Pflanzbehälter (8) drehbar angeordnet ist.

2. Hydroponische Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Elemente als Drehachse der Pflanzbehälter (8) ausgebildet sind.

3. Hydroponische Trommel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodeneinheit (5) zugleich als Wasserspeicher ausgebildet ist und auch eine Antriebseinheit (6) für die Trommel (1) aufweist.

4. Hydroponische Trommel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie sechs gleichmässig voneinander beabstandete Pflanzbehälter (8) aufweist.

5. Hydroponische Trommel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzbehälter (8) einen sechseckigen Querschnitt aufweisen und eine Vielzahl von Pflanzeinheiten (9) aufweisen.

6. Hydroponische Trommel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Achse (3) und/oder die stabförmigen Elemente als Hohlwelle ausgebildet sind.

7. Hydroponische Trommel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Achse (3) mit LED's (28) belegt ist und Durchströmöffnungen für Luft und/oder Wasser aufweist.

8. Hydroponische Trommel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Trommeln (1) in mindestens einer Reihe in einem Gebäude angeordnet sind.

9. Hydroponische Trommel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gebäude mindestens ein Outdoor-Pflanzbereich (30) zugeordnet ist.

10. Outdoor-Pflanzbereich, der in Form eines Hochbeets angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass er Aufnahmen für zwei voneinander beabstandete Reihen Photovoltaikmodule (32) umfasst, die A-förmig aufgestellt sind.

11. Outdoor-Pflanzbereich nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er auf einstellbaren Gestellen (31) gelagert ist.

12. Modul für ein Gebäude zum Indoor-Farming, welches einen stabilen Rahmen, Seitenelemente und eine Dachkonstruktion umfasst, die mit Photovoltaikelementen bestückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Stahlrahmen (24) aufweist und dass Pufferspeicher (20) sowie Heizschlangen in den Seitenelementen (25) zur Speicherung der in den Photovoltaikzellen erzeugten Elektroenergie angeordnet sind.

13. Modul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Aneinanderreihung mehrerer Module zur Bildung des Gebäudes geeignet ist.