FR2500720A1 - Aeration et brassage des substances nutritives en hydroponique - Google Patents

Abstract

L'APPAREIL COMPORTE UNE GOUTTIERE 4, DES MOYENS 1, 2 POUR FAIRE CIRCULER EN PERMANENCE UN LIQUIDE DANS LA GOUTTIERE, DES DEFLECTEURS 6 POUR AERER LE LIQUIDE PENDANT SA CIRCULATION ET DES SUPPORTS DE PLANTES 10 FIXES DE MANIERE AMOVIBLE SUR LES BORDS DE LA GOUTTIERE ET AU-DESSUS DU NIVEAU DE LIQUIDE PREVU. LA GOUTTIERE ETANT SUFFISAMMENT PROFONDE POUR GARDER, EN SERVICE, UNE HAUTEUR SUFFISANTE DE LIQUIDE POUR RECOUVRIR LES RACINES ET LAISSER UN ESPACE ENTRE LES RACINES ET LE FOND. LA GOUTTIERE ET LES SUPPORTS DE PLANTES FORMENT UN SYSTEME CLOS.

Description

L'invention concerne la culture de végétaux de tous les types et de toutes les variétés par la méthode de culture sans 801, aussi appelée hydroponique.

I1 existe trois formes principales de culture sans sol
1. la culture sur gravier dans laquelle du gravier ou un mélange sable/gravier est retenu à l'intérieur de parois sur une base ferme ou dans une fosse doublée. On assure l'irrigation en inondant le gravier avec de l'eau qui peut contenir des substances nutritives ou bien on arrose de substances nutritives la surface du gravier. On peut également à la place du gravier utiliser de la vermiculite, de la perlite ou un autre substrat.

Le liquide d'irrigation est fourni à la fréquence nécessitée par la croissance des plantes et par le climat et est ramené au réservoir à l'aide d'une pompe ou bien s'écoule en un système à perte totale. Ce domaine de la culture sans sol fait l'objet d'articles et de livres de Sholto Douglas (Inde et Royaume-Uni), et ne concerne pas l'invention décrite ci-après;
2. la technique à pellicule nutritive dans laquelle on transfère un plant ou une plante dans une gouttière en matière plastique mince dont les bords supérieurs sont pliés pour maintenir la tige de la plante et ensuite retenus en place par des pinces. On fait arriver et on recycle dans les gouttières et autour de celles-ci du liquide contenant des substances nutritives, par des tuyaux minces dont le diamètre intérieur, en relation avec la pression nominale de la pompe, règle le débit du liquide dans les gouttières.La hauteur maximale du liquide dans la gouttière est de 1 mm. Le Dr Alan
Cooper (Royaume-Uni) a écrit des livres et des articles sur ce sujet et il est titulaire du brevet GB 1 245 581 dont le titre est "Culture de végétaux";
3. la culture en eau profonde, système à recyclage où le liquide dépasse 1 mm de profondeur et qui nécessitait antérieurement le transfert d'une plante à la gouttière; un procédé de germination de plants en vue de la retenue dans la gouttière fait l'objet d'une demande de brevet britannique du demandeur. Des travaux antérieurs ont été effectués par le Dr W.F. Gericke (E.UA.) et plus récemment par P. Van lune et B.J.Van
Goor, à l'institut de la Fertilité du Sol, à Haren,
Pays-Bas. l'utilisation de la culture en eau profonde autre que pour un travail de recherche et de développement est limitée, de meme que la technique à pellicule nutritive indiquée en 2, étant dominé que le développement principal porte sur les substances nutritives plutôt que sur l'équipement. C'est ce domaine que l'inven- tion est relative.

Un système de développement fabriqué manuellement a été présenté à la'British Growers look Ahead
Exhibition", à Harrogate, Yorkshire, Angleterre, le 1er Mars 1977. L'équipement concernait une méthode de germination de plants, en partant de semence, utilisant des récipients cylindriques munis d'une mèche capillaire pénétrant dans le liquide de la gouttière. Le récipient était retenu au-dessus du liquide par un treillis jumelé présentant des longerons reposant sur le bord de la gouttière. On pouvait aussi voir que le système présenté nécessitait une pompe de recyclage et un puisard mais ceux-ci n' ont pas été présenté ni d'ailleurs les innovations qui font l'objet de la présente demande.

les prospectus fournis aux visiteurs commerciaux montraient la méthode de germination de semence sur toile métallique mais n'indiquaient pas d'autres caractéristiques.

Des demandes provisoires prises par le demandeur au cours des années 1976 et 1977 font l'objet de la demande complète examinée maintenant. D'autres demandes de brevet provisoire ont été faites le 6 Janvier 1978 et couvrent les caractéristiques de la présente demande, avant qu'un prototype du système de production ne soit présenté à la "British Growers Look Ahead Exhibition" le 21 Février 1978. La fourniture de prospectus pour les enquttes générales et commerciales à l'époque et depuis a décrit les propriétés de la technique et caractérise les principes. La première communication de cette information a eu lieu en février 1978. Le système a été à nouveau présenté à l'Exposition Europlastique, Porte de Versailles, Paris, France, en juin 1978 et des prospectus ont été distribués aux visiteurs venant de nombreuses parties du monde.Il y a eu de nombreuses demandes d'information à la suite de la divulgation d'informations dans la presse et toutes ont fait l'objet de la remise de prospectus décrivant l'invention. Ceux-ci se situaient, à nouveau, après février 1978.

L'invention porte sur une série d'innovations qui, idéalement, se groupent ensemble en une unité d'invention mais qui peuvent, dans certaines conditions, Entre utilisées indépendamment.

1. La barre d'alimentation par gravité, 1, un récipient fermé présentant un point d'entrée à travers lequel le liquide est amené à la barre d'alimentation par gravité, en provenance de la pompe 2 ou d'un réservoir situé à un niveau plus élevé que celui de la barre d'alimentation par gravité; une ou des sorties 3 indi tuées sur le schéma comme munies de valves, qui amènent du liquide de la barre d'alimentation par gravité à la ou aux gouttières 4, et une sortie de débordement en cascade 5 pour ramener au puisard 15 l'excès de liquide amené à la barre d'alimentation par gravité par la pompe qui a les caractéristiques nominales voulues pour fournir à la barre d'alimentation par gravité un débit supérieur i celui qu'il est nécessaire de transférer à la ou aux gouttières à travers les sorties à valve.

Les valves peuvent être remplacées par n'importe quel moyen de restriction d'écoulement et la barre d'alimentation par gravité peut être dans n'importe quelle position au-dessus de la gouttière.

Le rôle de la barre d'alimentation par gravité est d'assurer aux valves une hauteur manométrique constante de liquide, assurant ainsi un afflux réglé de liquide aux gouttières et, par la cascade de débordement, d'assurer l'échappement de l'excès amené de la pompe à la barre d'alimentation par gravité, ce qui assure une aération du liquide pendant le débordement, et dans le retour en cascade au puisard. En outre, cet effet de cascade, à la barre d'alimentation par gravité, dans les tuyaux de retour et au puisard, assure un nouveau brassage complet des substances chimiques nutritives contenues dans le liquide dont les plantes s'alimentent, assurant ainsi que lors du refoulement'vers la gouttière, les risques de déséquilibre de concentration des substances nutritives soient notablement diminués.

2. Déflecteur d'entrée 6 contre lequel le liquide venant de la valve est projeté dans la gouttière, créant une autre aération et un autre brassage de substances nutritives et, en déplaçant le déflecteur sous un certain angle, projette le liquide vers l'arrière de la gouttière et contre le chapeau terminal de la gouttière de telle sorte que l'effet de pulvérisation produit crée une pellicule en mouvement rapide sur la surface du liquide de la gouttière dont l'entraSnement hydraulique mélange la pellicule fratchement aérée aux couches de liquide sous-jacentes dans la gouttière pour éliminer les zones de stagnation dans les racines des plantes et autour d'elles, amenant le liquide épuisé vers l'extrémité de sortie de la gouttière.

3. Le tuyau de réglage de niveau de sortie 7, placé à la sortie de la gouttière et assurant, par un ou des trous, un moyen grâce auquel le liquide en excès dans la gouttière retourne au puisard par une tuyauterie.

A la place des trous 8, le tuyau peut etre raccourci pour permettre l'échappemènt par dessus le sommet du tuyau. le tuyau est relié à la gouttière par un joint 14 et lorsqu'on le déplace verticalement à travers le joint, il peut déterminer la profondeur du liquide dans la gouttière. Lorsqu'on retire le tuyau du joint de la gouttière, on peut vider la gouttière de liquide pour la rincer et la nettoyer, les plantes restant en place. Des fentes étroites 9 peuvent être pratiquées dans le tuyau de réglage de niveau de sortie, en dessous de l'orifice principal de sortie de liquide, pour permettre aux plus bas niveaux de liquide de la gouttière de sortir à un débit inférieur à celui de l'entrée et de la sortie principale.Les fentes peuvent titre déplacées de toute manière appropriée ou désirée et être de toute grandeur ou en tout nombre que l'on trouvera appropriés au but prévu. La grandeur du tuyau de réglage de niveau de sortie est telle qu'il se produit un nouvel effet de cascade et un brassage des substances nutritives pendant que le liquide sort de la gouttière a travers l'orifice et à nouveau lorsqu'il retourne au puisard et tombe sur la surface du liquide contenu dans le puisard.

4. Support de plantes démontable 10, pouvant, grace à la structure des sections latérales, être glissé sur le sommet des parois de la gouttière, en travers de celle-ci. Les saillies de mise en place de la section latérale peuvent titre décalées de manière à permettre de renverser les plantes, 11, permettant ainsi de diminuer ou d'augmenter la relation entre la base du support de plantes et la surface du liquide de la gouttière indépendamment des autres supports de plantes de la mtme gouttière.En outre, le support de plantes présente une section intérieure amovible 12, permettant d'ouvrir le support de plantes pour faciliter la mise en place d'une plante sur le support ou son retrait, que la plante soit ou non retenue dans un récipient séparé, ce retrait ou cette mise en place n'endommageant pas les racines ni les feuilles de la plante. On peut utiliser une pince, un boulon ou un autre moyen de retenue pour fixer la section amovible du support de plantes au corps principal en empêchant la séparation non intentionnelle.

Le longeron du support de plantes, présentant une ouverture au sommet sur le coté quel que soit le sens dans lequel le support de plantes est fixé à la gouttière, permet l'adaptation et la fixation en 13 d'une matière 16, idéalement une matière plastique souple, qui peut etre reliée de façon similaire à un support de plantes adjacent. la souplesse de la matière permet un effet d'accordéon 25 qui permet de déplacer les supports de plantes le long de la gouttière, les uns par rapport aux autres, pour modifier l'espacement entre une partie ou la totalité des supports de plantes selon les nécessités de grandeur et d'espace de la plante maintenue dans le support de plantes. La matière protège en outre l'intérieur de la gouttière contre l'entrée de corps étrangers et sous les climats chauds, elle réduit la vitesse d'évaporation du liquide contenu dans la gouttière.

Aux extrémités d'entrée et/ou de sortie de la gouttière, où un support de plantes ne joue pas le rôle de fermeture du sommet de la gouttière, la matière peut etre fixée aux faces intérieures des extrémités d'entrée et de sortie de la gouttière pour assurer la fermeture de la surface.

Bien que l'on ait décrit et représenté une gouttière à sommet ouvert, les principes de l'invention s'appliquent à toute forme de matières capables de transporter le liquide et elle peut tre fermée, comme le tuyau 17, ou présenter d'autres sections dont certaines sont représentées en 18, 19 et 20. Lorsqu'une encoche 21 est pratiquée dans un tuyau ou tube, la distance entre les supports de plantes est déterminée par l'espacement de l'encoche. Ou encore, un couvercle supérieur peut être prévu 22 pour protéger la gouttière lorsque la distance entre les supports de plantes est alors déterminée par la longueur du couvercle. La variation des distances entre supports de plantes est alors déterminée par la variation de longueur des couvercles.

Lorsqu'il est nécessaire d'installer une gouttière ou un tuyau sur ou avec un gradient 23, le support de plantes peut comporter en outre une languette faisant saillie vers le côté inférieur 24 qui peut être fixé ou placé de façon permanente entre les deux éléments du support de plantes 10, 71 de manière à permettre le transfert à l'une ou à l'autre face quand le support de plantes est renversé.

La saillie, appelée ci-après déversoir, ne ferme que partiellement la gouttière ou le tube pour permettre au liquide contenu dans la gouttière ou le tube de passer par dessus la face supérieure du déversoir, à l'endroit des racines des plantes ou auprès de celles-ci.

Cela assure une aération supplémentaire tout en assurant que chaque plante dispose d'une profondeur de liquide et de substances nutritives aux racines. Un autre avantage est que l'on évite une inondation de la plante ou un débordement par les orifices des supports de plantes, aux points les plus bas de la gouttière ou du tube.

Lorsque du liquide venant de la valve entre par l'extrémité d'entrée de la gouttière ou du tuyau, du liquide passe d'une section à l'autre et arrive finalement au tuyau de sortie avec retour final au puisard.

La lame de déversoir peut & re massive ou perforée et ne doit pas nécessairement entre ajustée étroitement dans la gouttière ou le tuyau.

Dans certaines circonstances, par exemple lorsqu'on cultive des racines ou des bulbes, le déversoir, ou une toile métallique appropriée prévue sur le support de plantes ou en n'importe quel point de la longueur de la gouttière ou du tuyau, associée ou non au déversoir, joue le rôle d'une barrière pour retenir un substrat au sein duquel pousseront les racines ou bulbes.

L'aération et le brassage des substances nutritives ne sont pas affectés par l'écoulement intermittent assuré par la fermeture et 1'ouverture de la ou des valves à des intervalles appropriés, étant donné que le pompage de liquide vers la barre d'alimentation par gravité ou l'amenée depuis un récipient collecteur, continuant à déborder en cascade pour retourner au puisard, peuvent se poursuivre lorsque la ou les valves sont ouvertes ou fermées, dans le cadre d'un cycle de fonctionnement raccourci, sans que cela nuise à la fonction de l'équipement.

- Anplications industrielles
La demande d'installation sans sol pour la culture des plantes, spécialement des plantes alimentaires, augmente à une vitesse proportionnelle à l'accroissement de la population dans le monde, spécialement dans les pays en voie de développement où les conditions de climat ou de sol ne conviennent pas aux méthodes normales d'horticulture et d'agriculture. En outre, il est nécessaire d'économiser les ressources en eau, en énergie et aussi les agents chimiques utilisés pour nourrir les plantes, qu'ils soient organiques ou minéraux.

L'aptitude des pays à nourrir convenablement leur population a une importance fondamentale si l'on veut éviter un conflit pour des droits territoriaux.

Ces facteurs seuls ont pour effet qu'il existe une demande de techniques sans sol commercialement viables, qui ne sont pas apparues antérieurement. Des applications supérieures concernent la recherche et le développement dans le monde entier ainsi que 11 éducation.

La réalisation d'une aération complète a seulement été comprise ces dernières années comme étant vitale pour le bien-être des plantes. De mime, on voit maintenant que le brassage permanent des substances nutritives au sein d'un système hydroponique est une nécessité. Aucune de ces choses n'était réalisable antérieurement sans équipement auxiliaire.

Les innovations selon 1, 2 et 3 assurent automatiquement ces deux facteurs vitaux dans un système hydroponique, en tant que partie inhérente de la'technique et chaque innovation fournit une installation indépendante. L'application industrielle réside simplement dans le fait que la réalisation de ces innovations permet l'introduction d'une culture sans sol commercialement viable.

L'innovation selon 4 étend l'usage et les applications de 1, 2 et 3 en faisant le meilleur usage possible de l'espace disponible dans la gouttière pour convenir à différentes vitesses de croissance des plantes et à différents types et grandeurs de plantes.

Cela rend le système plus souple tout en réduisant les ressources nécessaires.

Claims (9)

REVENDICA5'IONS

1. Appareil pour la culture hydroponique des végétaux, caractérisé en ce qu'il comporte une gouttière (4), des moyens (1) pour faire circuler en permanence un liquide dans la gouttière, des moyens (6) pour aérer le liquide lors de sa circulation et des supports de plantes (10) fixés de manière amovible à la gouttière au-dessus du niveau de liauide prévu, la gouttière état suffisamment profonde pour garder, en service, une hauteur suffisante de liquide pour recouviir les racines et permettre un espace entre les racines et le fond de la gouttière, la gouttière et les supports de plantes formant un système clos.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aération de liquide comprennent une succession de déflecteurs (6) en un ou plusieurs points du parcours du liquide.

3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un déflecteur est placé sur le par cours du liquide de manière à agir comme déversoir autour duquel ou sur lequel le liquide tombe pendant la circulation.

4. Appareil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support de plante (10) est constitué d'un corps susceptible d'trie séparé en deux pour permettre l'insertion ou le retrait des plantes, que les plantes soient dans des supports individuels ou non, le corps ayant une forme lui-permettant de se monter sur les cotés latéraux de la gouttière au-dessus du niveau de liquide.

5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la gouttière est une gouttière ouverte le long de laquelle les supports de plantes sont disposés, et qu'entre chaque support de plante est prévu un accordéon (25) servant de couvercle de protection fermant effectivement la gouttière.

6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la gouttière est formée d'un tube ou tuyau fermé de section circulaire ou rectangulaire présentant des encoches (21) prévues pour recevoir les supports de plantes.

7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le liquide est amen à la gouttière par un réservoir disposé au-dessus du niveau de la gouttière alimentée en liquide à partir d'un puisard (15) au moyen d'une pompe (2), le réservoir présentant une sortie (3) comportant des moyens de contrôle à la gouttière, et une sortie de débordement en retour au puisard.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la sortie du réservoir vers la gouttière dirige le liquide contre un déflecteur (6) monté dans un angle par rapport à la direction du liquide pour aérer le liquide et former un film de surface se déplaçant rapidement à la surface du liquide dans la gouttière.

9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le niveau de liquide dans la gouttière est réglé au moyen d'un tube vertical (7) qui coulisse de façon étanche dans une ouverture de sortie à la base de la gouttière, le tuyau présentant un ou plusieurs trous ou fentes sur sa longueur par lequel ou lesquels le liquide peut s'échapper de la gouttière, la hauteur à laquelle le tube est réglé déterminant la hauteur du liquide dans la gouttière.