CH719074A2 - Hydroponic Drum. - Google Patents
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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.The invention relates to a hydroponic drum for indoor farming, in particular for commercial use. A drum (1) is to be made available which can hold a large number of plants. For this purpose, the hydroponic drum (1) comprises two spaced-apart annular slewing rings (2) which are connected to one another by means of a central axis (3) and other rod-shaped elements, the drum (1) being rotatable about the axis (3). Each slewing ring (2) is rotatably mounted in roller bearings (4) on a base unit (5). Furthermore, a roller-shaped plant container (8) is rotatably arranged on each rod-shaped element.
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. The invention relates to a hydroponic drum for indoor farming, especially in commercial use and suitable for decentralized use, preferably for installation in rural areas or in regions with poor infrastructure.
[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. [0002] Climate change and the increase in the world population pose ever greater challenges to the production of plant-based food and feed, herbs and medicinal plants, particularly in poor countries and regions with poor infrastructure.
[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. [0003] US Pat. No. 9,693,508 B2 describes a rotatable plant drum, along the axis of which lamps are arranged, with the plants being able to be attached to the inside of the drum casing. Each drum is mounted on rollers and is driven individually. The number of plants in the drum shell is very limited, lighting and watering too.
[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. It can be arranged two drums one above the other and several drums in a row, also in a container. Each drum is provided with a separate drive.
[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. The object of the invention is therefore to overcome disadvantages of the prior art and to develop a hydroponic drum for indoor production of food and feed in particular commercial use that is simple and resource-saving installation and operation, especially in rural or structurally weak regions that enable people and/or livestock to be supplied with food and aromatic plants or medicinal plants.
[0006] Zudem soll eine deutlich höhere Pflanzenanzahl in der Trommel als beim Stand der Technik ermöglicht werden. In addition, a significantly higher number of plants in the drum than in the prior art should be made possible.
[0007] Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is achieved with the characterizing features of patent claim 1.
[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. A hydroponic drum according to the invention is rotatable and suitable for receiving plants. It comprises two spaced-apart ring-shaped slewing rings, which are connected to one another by means of a central axis and further rod-shaped elements. The drum is rotatable about the axis and each slewing ring is rotatably mounted in, preferably two, roller bearings arranged on a base unit. On each rod-shaped element, a roller-shaped plant container is separately rotatable.
[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. The arrangement of a large drum with several rotatable plant containers provided in it cannot be inferred from the prior art and cannot be derived from it in an obvious manner.
[0010] Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Trommel sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Preferred developments of the drum according to the invention are disclosed in the dependent claims.
[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. The rod-shaped elements are advantageously designed as the axis of rotation of the plant container and as a hollow shaft. The central axis of the drum is also preferably designed as a hollow shaft.
[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. The drum also preferably has six equally spaced plant containers, each with a rod-shaped element as the axis of rotation. The plant containers also have a hexagonal cross-section and a large number of cup-shaped plant units for accommodating plants, with the plant units being openly accessible towards the imaginary lateral surface of the plant container.
[0013] Weiterhin ist die Bodeneinheit zugleich als Wasserspeicher ausgebildet und weist auch eine Antriebseinheit für die Trommel auf. Furthermore, the base unit is also designed as a water reservoir and also has a drive unit for the drum.
[0014] Die verfügbare Pflanzfläche in den Pflanzeinheiten ist gross und einfach zugänglich. The available planting area in the planting units is large and easily accessible.
[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.The invention is described in more detail below in an exemplary embodiment with reference to a drawing. In the drawing, FIG. 1 shows: a drum according to the invention; FIG. 2: the drum according to FIG. 1 with peripheral units; 3: a building module; Fig. 4: an assigned outdoor module.
[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. A hydroponic drum 1 according to the invention for arrangement in a building or the like is shown in FIG. 1 in one embodiment. It is used to accommodate young plants and small plants such as lettuce or cabbage.
[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. It comprises two spaced-apart annular slewing rings 2, which are connected to one another by means of a central axis 3 and other rod-shaped elements. The drum 1 can be rotated about the axis 3 . Each slewing ring 2 is guided in two roller bearings 4 , the roller bearings 4 being arranged on a base unit 5 .
[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. The bottom unit 5 is also designed as a water reservoir and also includes a drive unit 6 for the drum 1, a planetary gear, not explicitly shown, for driving the drum 1 and other elements of the same, and a circulating pump 10. The floor unit 5 can be arranged on the floor 7 of a building or a container.
[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. Between the slewing rings 2, roller-shaped plant containers 8 are arranged separately so that they can rotate. In the example shown, six plant containers 8 are arranged at a distance of 60° each, which, in the example, have a hexagonal cross section (FIG. 1). Each plant container 8 comprises a large number, in the example twenty-four each, plant units 9 which are conical or trapezoidal in cross section and are suitable for receiving soil or plant substrate for plants up to a planting depth of 12 cm, for example. Each planting unit 9 is openly accessible to the imaginary lateral surface of the planting container 8 .
[0020] Einzelne Pflanzbehälter 8 können zur Pflanzenentnahme oder Neubepflanzung ausgeklinkt oder separat gedreht werden. Individual planters 8 can be released or rotated separately for plant removal or replanting.
[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. Upon rotation of the drum 1 or when it is at a standstill, the plant containers 8 can be rotated about their own longitudinal axis. They can be self-rotating or they are coupled to the drive unit. In the example, the plant containers 8 rotate about a fixed axis, which is arranged as a rod-shaped element on the turntables 2 and is designed as a hollow shaft.
[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. At the bearing points 11 of the plant container 8 2 container 12 are arranged for water flow on at least one turntable. The water is conducted from the water reservoir of the base unit 5 to the containers 12 and, in the example, from there through the hollow shaft along the longitudinal axis of the plant container 8 into the plant units 9 .
[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. The axis 3 of the drum 1 is formed in the example as a hollow shaft 13 and accommodates the supply and discharge of air, including the hollow shaft 13, not shown explicitly, through-flow openings for air and is connected to a ventilation unit. If necessary, a water mist can also be sprayed.
[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. In addition, the hollow shaft 13 is occupied by LEDs 28 for illuminating the plants in the planting units 9 . By means of a coordinated rotation of the drum 1 and/or the plant container 8, each plant in the plant units 9 is evenly illuminated or even shaded.
[0025] Die Trommel 1 kann bei Bedarf auch mit Folie abgedunkelt oder hermetisch abgeschlossen werden. If necessary, the drum 1 can also be darkened with foil or hermetically sealed.
[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. Advantageously, several drums 1 are arranged in at least one row, preferably in two rows, in the building (FIG. 2). The building is air-conditioned and equipped with a ventilation system 14, a heating and air-conditioning unit 15, thermal heating elements 16, a dehumidification unit 17 and buffer storage 20 for electrical energy. A nutrient unit 18 and a central water tank 19 are provided to supply the plants in the planting units 9 . Young plants and grown plants to be removed can be stored in placement units 21 .
[0027] Die genannten Komponenten und die Trommeln 1 werden im Beispiel vorteilhaft durch eine Automatisierungseinheit 22 gesteuert. The components mentioned and the drums 1 are advantageously controlled by an automation unit 22 in the example.
[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. The building itself is formed in the example of several modules 23 (Fig. 3). Each module 23 has a stability-ensuring steel frame 24 (the size of a standard sea freight container) with side elements 25, end elements, end doors or side panels and a roof structure 26. The roof structure 26 includes a skylight 27 along the roof ridge and the areas to the left and right of the skylight 27 are covered with solar and/or photovoltaic cells. The buffer storage 20 and heating coils for storing the electrical energy generated in the photovoltaic cells are arranged in the side elements 25 .
[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. Various expansion variants of the building are possible, be it with up to three modules 23 in a row, a double-row building with a connecting corridor or the like.
[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. In the example, at least one outdoor planting area 30 (FIG. 4) is assigned to the building, in which plants grown in the planting units 9 of the drums 1 (or other plants) are planted out. In the example, the planting area 30 is designed as a raised bed, which is supported by several frames 31, so that no foundation in the ground is required. In addition, the frame 31 is adjustable and adjustable in height, so that the planting area 30 can also be set up on slopes. The parts of the frame 31 advantageously consist of commercially available standard parts. In the example, essential components of the frame 31 are a square guide tube with elongated guide slots for accommodating preferably four anchoring rods that can be arranged at an angle to the square guide tube and a foundation post that can be connected to the square guide tube and the planting area 30 . It is attached by hanging or inserting appropriately shaped end pieces of the anchoring rods into a guide slot. There are at least eight guide slots provided in two levels, i. H. four per level, so that different heights or lengths of the anchor rods above the ground can be adjusted.
[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. The planting area 30 includes soil or plant substrate, devices for irrigation and drainage and receptacles for two spaced rows of photovoltaic modules 32. The photovoltaic modules 32 are set up in an A-shape, so that the sunlight can be optimally used and also the wedge-shaped or triangular gap 33 between the photovoltaic cells of each row is used for ventilation of the modules.
[0032] Der Pflanzbereich weist Mittel zur Entwässerung und optional auch ein Bewässerungssystem auf. The planting area has means for drainage and optionally also an irrigation system.
[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. The photovoltaic modules 32 can, as described, be arranged almost vertically, but also horizontally. They preferably have an east/west orientation in order to avoid midday peaks. The spaces between the rows between the photovoltaic modules 32 are variable and a film roof can also be stretched between them.
[0034] Alternativ oder ergänzend kann ein Pflanzbereich 30 auch als eher konventionelles Beet im Erdboden angelegt sein. Alternatively or additionally, a planting area 30 can also be created as a more conventional bed in the ground.
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of reference numbers used
[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 1 drum 2 slewing ring 3 axle 4 roller bearing 5 base unit 6 drive unit 7 base 8 plant container 9 plant unit 10 circulation pump 11 bearing point 12 container 13 hollow shaft 14 ventilation system 15 heating and air conditioning unit 16 heating element 17 dehumidification unit 18 nutrient unit 19 water tank 20 buffer storage 21 Assembly unit 22 Automation unit 23 Module 24 Steel frame 25 Side element 26 Roof structure 27 Skylight 28 LED 29 - 30 Planting area 31 Frame 32 Photovoltaic module 33 Gap
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AZW | Rejection (application) |