RU2048072C1

RU2048072C1 - Hydroponic plant

Info

Publication number: RU2048072C1
Application number: RU9393054196A
Authority: RU
Inventors: Б.В. Габель
Original assignee: Акционерное общество "ДОКА"
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1993-12-07
Publication date: 1995-11-20

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: plant is provided with an additional cuvette and an additional adjustable valve making the upper part of the additional cuvette inner space open to the atmosphere. The main and additional cuvettes are mounted bottoms up level with each other. Each cuvette is mounted in the plant cultivation vessel under plant holders in a spaced relation to the vessel bottom and side walls. They communicate with each other through holes provided in the middle part of the adjoining side walls. EFFECT: higher crop quality; lower labor consumption. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может использоваться в устройствах для гидропонного выращивания растений преимущественно в сооружениях закрытого грунта. The invention relates to the field of agriculture and can be used in devices for hydroponic cultivation of plants mainly in closed ground structures.

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.Known hydroponic installation containing a command device, plant holders, mounted in the vegetation vessels in communication with the reservoirs of nutrient solution, located in the lower part of the vegetation vessels, and the tanks are communicated with them by tubes, and with the atmosphere capillary holes, while the hydroponic installation contains a compensating tank and metering tank connected by air ducts to reservoirs of feed liquid [1]
This hydroponic plant allows you to grow plants in various nutrient solutions and has high operational reliability. However, it is difficult to maintain; for the correction of the nutrient solution, expensive electronic equipment is used and the necessary uniformity of flooding of the root system of the grown plants is not provided, which allows to achieve high productivity.

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.Of the known devices, the closest to the claimed one is a hydroponic installation containing a cultivation vessel with plant holders, a lighting device placed above them, a compressor, a sensor of the lower level of the nutrient solution in the cultivation vessel, a pressure sensor located in it in the form of a glass located upside down connected by a pipe to pneumo-electric relay, the electrical contact of which is connected to the compressor power circuit through a blocking relay, and the main cuvette, fixed upside down in a cultivation vessel under the plant holders with a gap relative to its bottom and side walls, the upper part of the cavity of which is connected through the main adjustable valve to the atmosphere [2]
This hydroponic plant provides increased productivity by optimizing flooding. However, it is difficult to maintain and does not make it possible to grow plants of the highest quality due to the fact that the correction of the nutrient solution is not automated here and can only be done periodically.

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. Growing plants on a liquid nutrient medium in a single cultivation vessel allows the principle of conveyor sowing to be implemented: plants installed in holders can be moved apart along the conveyor as the root system grows. At the same time, it is easy to optimize the leaf sowing index along the entire length of the conveyor. This allows you to effectively use the planted area and the light incident on the crops. However, since the dynamics of the removal of mineral elements from the nutrient solution by plants occurs unevenly, constant correction of the nutrient solution is required. So, nitrogen compounds, as a rule, are removed from the nutrient solution much faster than calcium, and accumulate in the plant. This leads, in particular, to an increase in the concentration of nitrates and nitrites in the grown plants above the maximum allowable concentrations, imbalance of the nutrient solution and its drift pH, which worsens the quality of the grown plants. In the known hydroponic installation, only periodic correction of the nutrient solution is provided, which leads to an uncontrolled increase in the content of nitrates and nitrites in the grown plants, especially immediately after changing the nutrient solution.

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. The problem to which the invention is directed, is to create a hydroponic installation, devoid of the disadvantages inherent in the prototype. The technical result that the implementation of the invention provides is to improve the quality of cultivated plants and reduce the complexity of servicing a hydroponic installation.

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. This is achieved by the fact that in a hydroponic installation containing a cultivation vessel with plant holders, a lighting device placed above them, a compressor, a sensor of the lower level of nutrient solution in the cultivation vessel, a pressure sensor placed in it in the form of a glass located upside down connected by a pipeline to a pneumatic-electric relay whose electrical contact is connected to the compressor power circuit through a blocking relay, and the main cuvette, fixed upside down in a cultivation vessel under the holder By means of plants with a gap relative to its bottom and side walls, the upper part of the cavity of which is connected through the main adjustable valve to the atmosphere, an additional cuvette is introduced, fixed upside down in the cultivation vessel under the plant holders with a gap relative to its bottom and side walls at the same level as the main cuvette while the main and additional cuvettes are made communicating through holes in the middle of the adjacent side walls of the main and additional cuvettes, and the upper part of the cavity of the additional cuvettes you entered is connected via an additional regulating valve with the atmosphere. The connection of the holes in the middle part of the adjacent side walls of the main and additional cuvettes can be made by means of a tube installed in these holes.

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. Signs that distinguish the claimed device from the prototype characterize the introduction of an additional cuvette and its placement, the introduction of an additional adjustable valve, the connection of the main and additional cuvette. The above technical result achieved is provided by the totality of the essential features.

На чертеже показана функциональная схема заявляемой гидропонной установки. The drawing shows a functional diagram of the inventive hydroponic installation.

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. It contains a cultivation vessel 1, in which, with a gap relative to its bottom and side walls, the main cuvette 2 is positioned upside down. Plant holders 3 and a pressure sensor 4 are made in the form of a glass located upside down over the cuvette 2 in the cultivation vessel 1. A lighting device 5 is placed above the plant holders 3. A pressure sensor 4 is connected by a pipe 6 to a pneumoelectric relay 7 having a normally closed electrical contact 8. The cavity of the main cell 2 is connected by a pipe 9 to a sensor of the lower level of nutrient solution in the cultivation vessel 1. The lower level sensor can be made, for example, in the form of a three-position pneumo-electric relay 10 with normally closed electrical contacts 11 and 12 and a normally open electrical contact 13. Electrical Here, contacts 8 and 11 are included in the coil circuit of blocking electromagnetic relay 14 connected to the compressor 15. The electrical contacts 13,12 are included in the circuit 16 of the first and second signaling devices 17 respectively. The discharge pipe of the compressor 15 through the pipe 18 is connected with the cavity of the main cell 2, which also communicates in its upper part with the atmosphere of the pipe 19 and the main adjustable valve 20. The blocking electromagnetic relay 14 has normally open electrical contacts 21 and 22, the last of which is included in the power circuit of the electric motor 23 of the compressor 15. At the same level with the main cuvette 2 in the cultivation vessel 1 is fixed upside down with a gap relative to its bottom and side walls of the additional cuvette 24. Os the new 2 and additional 24 cuvettes communicate through openings in the middle of their adjacent side walls, for example, by means of a tube 25. The upper part of the cavity of the additional cuvette 24 communicates with the atmosphere through a pipe 26 and an additional adjustable valve 27. The volume of the cavity of the main cuvette 2, enclosed between it bottom, side walls and the level determined by the top edge of the hole in its side wall, is selected from the condition of exceeding by 10-15% of the volume required to fill the cultivation vessel 1 to the upper level under heating the root system of cultivated plants. The upper edge of the hole in the side wall of the main cell 2 is placed above the gaps between its side walls and the bottom of the cultivation vessel 1, for example, by 5-10 mm. The volume of the cavity of the additional cuvette 24 is selected based on the operating conditions of the hydroponic installation without its bay.

Гидропонная установка работает следующим образом. Hydroponic installation works as follows.

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. Before connecting to the electric network, the cultivation vessel 1 is filled with a nutrient solution, which, in turn, fills the cavity of the main 2 and an additional 24 cells. The air inside them is forced out through the previously opened primary 20 and additional 27 valves. After filling the cavities of both cuvettes 2, 24, the additional valve 27 is closed by the operator. When the hydroponic unit is connected to the electric network, the electric voltage is supplied to the winding of the blocking electromagnetic relay 14 through the electrical contacts 8, 11, thereby turning on the compressor 15. The air pumped into the cavity of the main cell 2 displaces the nutrient solution through the gaps between it and the cultivation vessel 1 to the upper part of this vessel. This ensures flooding of the root system of the plants and the glass of the pressure sensor 4. The pressure in the main cell increases and the electrical contact 11 of the pneumoelectric relay 10 opens, however, the winding of the blocking electromagnetic relay 14 remains energized due to the shunt action of the electrical contact 21. As the level of the nutrient solution increases in the cultivation vessel 1, the air pressure in the cavity of the glass of the pressure sensor 4 increases. Upon reaching a predetermined upper level, the electric opens the contact of the pneumoelectric relay 7, the blocking electromagnetic relay is de-energized and the compressor 15 is turned off. Excess pressure in the cavity of the main cell 2 is vented to the atmosphere through the main valve 20, while the level of the nutrient solution in the cultivation vessel 1 decreases. The main valve 20 can adjust the rate of air bleeding to ensure a predetermined interval between flooding. When the level of the nutrient solution decreases, the electrical contact 8 closes. Upon reaching a predetermined lower level, the electrical contact 11 closes and the compressor 15 is turned on. Thus, the nutrient solution is periodically supplied to the upper part of the cultivation vessel 1 from the cavity of the main cell 2 for irrigation of the root system of the grown plants.

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. During the vegetation of plants, the volume of the nutrient solution may decrease, for example, due to evaporation. In this case, the lowest level of nutrient solution in the cavity of the main cell achieved at the time of shutdown of the compressor 15 is constantly reduced. If this level decreases below the upper edge of the hole in the side wall of the main cell 2, the air pumped by the compressor 15 enters the cavity of the additional cell 24, which causes the nutrient solution stored in it to flow into the cultivation vessel 1 and into the cavity of the main cell 2. The volume of the nutrient solution in the main the cell 2 increases and the hole in the adjacent side walls 2, 24 (tube 25) is closed with a nutrient solution, and topping it up from the additional cell 24 stops. Thus, automatic correction of the nutrient solution occurs and stabilization of its parameters is ensured. This eliminates the need for periodic correction of the nutrient solution from the outside, which eliminates the possibility of increasing the content of nitrates and nitrites in the grown plants. The automatic correction provided by the additional cuvette 24 allows to keep the concentration of nitrates and nitrites below the maximum permissible and simplify the maintenance of the hydroponic installation.

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. The decrease in the volume of the nutrient solution in the cultivation vessel 1, when the main 2 and additional cuvette 24 ceases to communicate through the nutrient solution, causes an increase in pressure, leading to the closure of the electrical contact 13, including the signaling device 16, which informs about the need to top up the nutrient solution. The signal device 17 informs about the violation of the cycling of flooding, associated, for example, with a malfunction of the compressor 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. The implementation of the invention provides an increase in the quality of cultivated plants and a decrease in the complexity of servicing a hydroponic plant by effectively stabilizing the parameters of the nutrient solution due to its automatic correction.

Claims

1. HYDROPONIC INSTALLATION, containing a cultivation vessel with a plant holder, a lighting device placed above them, a sensor of the lower level of the nutrient solution in the cultivation vessel, a sensor of the upper level of the nutrient solution in the cultivation vessel, made in the form of a hydrostatic level gauge, the pressure tube of which is connected to the corresponding pneumoelectric cavity relay, while the contact of the latter through a series-connected contact of the sensor of the lower level of the nutrient solution in the cultiv an ion vessel and a blocking relay is included in the compressor electric drive power supply circuit, the discharge pipe of which is connected with the nutrient solution composition corrector, made in the form of a fixed upside down under plant holders with a gap relative to the bottom and side walls of the cultivation vessel of the main cell, the upper part of the cavity of which is connected through the main control valve with atmosphere, characterized in that the corrector of the composition of the nutrient solution is equipped with an additional valve and a cuvette fixed to an ultivational vessel is similar to the main cuvette at the same level with it and communicated with it through openings in the middle of the adjacent side walls of both cuvettes, while the upper part of the cavity of the additional cuvette is connected through an additional valve to the atmosphere.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the holes in the middle part of the adjacent side walls of both cuvettes are connected by a tube.