СИСТЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА В ТЕПЛИЦУ Российский патент 1995 года по МПК A01G31/02 A01G9/24 

Изобретение относится к устройствам для выращивания растений методом гидропоники и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известна система орошения многоярусной узкостеллажной гидропонной установки, включающая емкость для питательного раствора, связанную с емкостью систему трубопроводов для подачи и слива раствора, датчики концентрации и температуры питательного раствора, емкости для ингредиентов питательного раствора, насосы-дозаторы.

Однако такая система не обеспечивает достаточно высокой точности приготовления питательного раствора, поддержания рН раствора в требуемых пределах.

Задача изобретения увеличить точность приготовления питательного раствора и поддержания рН с более высокой точностью.

Для этого система приготовления и подачи питательного раствора в теплицу, включающая емкость для питательного раствора, связанную с емкостью систему трубопроводов для подачи и слива раствора, датчики концентрации и температуры питательного раствора, емкости для ингредиентов питательного раствора, насосы-дозаторы, содержит дополнительную емкость, датчики концентрации ионов водорода, емкость для кислоты, причем дополнительная емкость связана через насосы-дозаторы с емкостями для ингредиентов питательного раствора и емкостью для питательного раствора, датчики концентрации ионов водорода расположены в емкостях для питательного раствора и дополнительной и связаны с насосом-дозатором емкости для кислоты, которая соединена посредством трубопровода с дополнительной емкостью.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения дополнительная емкость и емкость для питательного раствора выполнены с отношением объемов 1:4.

Дополнительная емкость служит для предварительного приготовления питательного раствора и способствует повышению точности концентрации веществ и последнем. Концентрация раствора, приготовленного в этой емкости, корректируется после его поступления в емкость для питательного раствора. Более высокая точность приготовления раствора после корректировки обеспечивается тем, что в емкость для питательного раствора поступают уже не концентрированные, а разбавленные растворы питательных веществ, и ошибка при дозировке объема сказывается в меньшей степени. Наилучшие результаты на практике были получены при соотношении объемов дополнительной емкости и емкости для питательного раствора, равном 1:4.

Для обеспечения приготовления раствора с наилучшей точностью по рН датчики концентрации ионов водорода должны быть расположены как в емкости для питательного раствора, так и в дополнительной.

Кроме того, последующее разбавление раствора, полученного в дополнительной емкости, позволяет избежать вредного для растений перегрева питательного раствора, который может иметь место при растворении концентрированной кислоты.

Предложенная система отличается от известной тем, что она содержит дополнительную емкость, датчики ионов водорода, емкость для кислоты, причем дополнительная емкость связана через насосы-дозаторы с емкостями для ингредиентов питательного раствора и емкостью для питательного раствора, датчики концентрации ионов водорода расположены в емкостях для питательного раствора и дополнительной и связаны с насосом-дозатором емкости для кислоты, которая связана посредством трубопровода с дополнительной емкостью.

Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

В патентной и научно-технической литературе не описано использование двух, связанных между собой емкостей для повышения точности приготовления питательного раствора и нивелирования нежелательных тепловых эффектов. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".

Предложенная система может быть использована в сельском хозяйстве, позволяет увеличить точность приготовления питательного раствора и поддержания рН, избежать нежелательного для растений перегрева питательного раствора. Таким образом, предложенное устройство удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

На чертеже показана предлагаемая система.

Теплица содержит кровлю 1 с лотками 2, жалюзийный экран 3, многоярусные узкостеллажные гидропонные установки 4 с лотками 5, коллекторы 6 для распределения раствора, трубопроводы 7 коллекторов, источники 8 света, расположенные между гидропонными установками, подводящий трубопровод 9, источники 10 света, расположенные внутри гидропонных установок 4, дополнительную емкость 11, в которой размещены датчик 12 концентрации солей, датчик 13 температуры, датчик 14 рН. С помощью насоса-дозатора 15 при соответствующем сигнале блока 16 регулировки рН через трубопровод, связывающий дополнительную емкость 11 и емкость 17 для питательного раствора, может происходить перекачка раствора. Емкость 17 содержит датчики 18 концентрации солей, температуры 19 и рН 20. Емкость 17 связана с коллекторами 6 посредством подводящего трубопровода 9 и насоса-дозатора 21. Емкости 22 для ингредиентов питательного раствора и кислоты (К) связаны посредством трубопроводов 23 с емкостью 11. Перекачивание жидкости по трубопроводам 23 может происходить с помощью насосов-дозаторов 24 по команде блока 25 регулировки концентрации. Сливной трубопровод 26 связывает лотки 5 гидропонных установок 4 и емкость 17. Система может содержать также датчики температуры воздуха 27, влажности воздуха 28, уровня солнечной радиации или искусственных источников излучения 29, концентрации углекислоты 30, связанные с регулятором концентрации минеральных удобрений 31, частью блока 25, а также связанный с ним датчик 32 фазы развития растений.

Система работает следующим образом.

В пластмассовые сосуды, размещенные в крышках лотков 5, высаживают растения. Включают электрическую цепь, питающую блоки 25 и 16 насосы-дозаторы 24. Ингредиенты питательного раствора (включая воду) из емкостей 22 поступают в дополнительную емкость 11, где происходит предварительное приготовление питательного раствора (концентрированного). Параметры раствора измеряются расположенными в емкости датчиками 12-14. В качестве датчиков можно использовать любые, серийно выпускаемые пригодные для этой цели датчики. Сигналы датчиков 12 и 13 подаются на блок 25 регулировки концентрации, в качестве которого можно использовать любой программируемый контроллер. В случае, если концентрация солей превышает заданную, блок 25 отключает насосы-дозаторы 24, перекачивающие растворы солей, и оставляет работающим только насос, перекачивающий воду. Если концентрация солей меньше заданной, подача воды прекращается, и подаются только растворы солей. Сигнал датчика 14 поступает на блок 16 регулировки рН-программируемый контроллер, который аналогичным образом регулирует подачу кислоты. По достижении раствором в емкости 11 определенного уровня включается насос-дозатор 15, перекачивающий указанный раствор из емкости 11 в емкость 17. В емкость 17 также с помощью специальной магистрали подается вода. Параметры получаемого раствора измеряются с помощью датчиков 18-20. Сигналы этих датчиков подаются на блоки 25 и 16. Если концентрация солей в емкости 17 превышает заданную, блок 25 производит импульсное отключение насосов-дозаторов 24, перекачивающих растворы солей, и оставляет работающим непрерывно только насос, перекачивающий воду. Таким образом, концентрация солей в емкости 11, а следовательно, в емкости 17 уменьшается. "Двухступенчатая" регулировка концентрации сглаживает ее пульсации и, таким образом, повышает точность приготовления питательного раствора.

Если концентрация солей в емкости 17 меньше заданной, блок 25 производит импульсное отключение насоса-дозатора 24, подающего воду, а насосы, перекачивающие растворы солей, оставляют работать в импульсном режиме. Таким образом, концентрации солей в емкости 11, а следовательно, в емкости 17 увеличивается. Аналогично регулируют рН в емкости 17.

Приготовленный раствор с помощью насоса 21 по подводящему трубопроводу 9 через коллекторы 6, трубопроводы 7 коллекторов подается в лотки 5. Отработавший раствор через сливной трубопровод 26 подается в емкость 17.

Таким образом, предложенная система позволяет повысить точность приготовления питательного раствора и подержания рН.

Использование: в сельском хозяйстве, а именно в растениеводстве защищенного грунта для выращивания растений методом гидропоники. Сущность изобретения: система приготовления и подачи питательного раствора, связанную с емкостью систему трубопроводов для подачи и слива раствора, датчики концентрации 18 и 20 и температуры 19 питательного раствора, емкости 22 A, B, C для ингредиентов питательного раствора, насосы дозаторы 15 и 21. Согласно изобретению систему содержит дополнительную емкость 11, датчики 20 и 14 концентрации ионов водорода, емкость для кислоты. Емкость 11 связана через насосы-дозаторы с емкостями для ингредиентов питательного раствора и емкостью 22 K для питательного раствора. Датчики 14 и 20 расположены в емкостях 17 и 11 и связаны с насосом-дозатором емкости 22 K для кислоты, которая соединена посредством трубопровода с емкостью 11. Это позволяет повысить точность приготовления питательного раствора заданной концентрации и поддерживать требуемую величину pH с более высокой точностью. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СИСТЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА В ТЕПЛИЦУ, содержащая основную смесительную емкость для питательного раствора, соединенную с трубопроводом слива питательного раствора из теплицы и через нагревательный узел с трубопроводом подачи питательного раствора в теплицу, емкости для солевых ингредиентов питательного раствора, сообщенные через соответствующие насосы-дозаторы с подающими трубопроводами этих ингредиентов, узлы регулирования солевой концентрации и температуры питательного раствора, включающие соответственно датчик концентрации солей в этом растворе и датчик температуры данного раствора, первичные преобразователи которых установлены в основной смесительной емкости для питательного раствора, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным насосом-дозатором, емкостью для кислоты, соединенной через дополнительный насос-дозатор с подающим трубопроводом кислоты, дополнительной емкостью для предварительного смешивания ингредиентов питательного раствора, сообщенной с подающими трубопроводами солевых ингредиентов этого раствора и кислоты и с основной смесительной емкостью для питательного раствора, и узлом регулирования концентрации ионов водорода, содержащим датчики концентрации ионов водорода, первичные преобразователи которых установлены в основной смесительной емкости для питательного раствора и дополнительной емкости для предварительного смешивания ингредиентов питательного раствора, а контакты включены в цепь управления привода дополнительного насоса-дозатора. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что соотношение объмов основной смесительной емкостью для питательного раствора и дополнительной емкости для предварительного смешивания ингредиентов питательного раствора выбирают равным 4 1.