Система приготовления и подачи питательного раствора в теплицеПатент на изобретение №: 2055465 Автор: Шарупич В.П. Патентообладатель: Малое предприятие "Патент" Всесоюзного центрального научно- исследовательского и проектного института "Гипронисельпром" Дата публикации: 10 Марта, 1996 Адрес для переписки: подача заявки21.10.1992 публикация патента10.03.1996 Изображения  Использование: сельское хозяйство, растениеводство, а именно выращивание растений методом гидропоники. Сущность изобретения: система приготовления и подачи питательного раствора в теплице включает емкость 10 для питательного раствора, связанную с емкостью 10 систему трубопроводов для подачи и слива раствора, датчики 18, 30, 31 концентрации и температуры питательного раствора, емкости 36 для ингредиентов питательного раствора, насосы-дозаторы 32, 13, 25. Согласно изобретению система содержит две дополнительные емкости 17, 22. Одна из них 22 предназначена для воды, а другая емкость 17 - для предварительной рецептуры питательного раствора. Емкость 17 связана через насосы-дозаторы 35 с емкостями 36 для ингредиентов питательного раствора и емкостью 10 для питательного раствора. Емкость 22 для воды связана с трубопроводами ее подачи к растениям. В емкости 22 для воды и емкости 10 для питательного раствора вмонтированы теплообменники 21, 22, 11, связанные между собой посредством содержащего теплоноситель замкнутого контура. В контуры вмонтированы насосы 13, 25 для перекачки теплоносителя, связанные с датчиками температуры 18, 27 и освещенности 43. Это позволяет обеспечить повышение точности приготовления питательного раствора заданной концентрации. Дает возможность увеличить урожайность выращиваемых культур за счет снижения возможности заболевания корневой системы, а также снизить потребление энергии при эксплуатации системы. 3 з. п. ф-лы, 2 ил. , ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУИзобретение 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 [1] Однако, такая система не обеспечивает достаточно высокой точности приготовления питательного раствора. В гидропонной установке, работающей с такой системой, существует возможность заболевания корневой системы из-за засоления почвы. Система характеризуется высоким потреблением энергии. Задача изобретения создать такую систему орошения, которая обеспечивала бы повышенную точность приготовления питательного раствора, дала бы воэможность увеличить урожайность выращиваемых культур эа счет снижения воэможности заболевания корневой системы, а также характеризовалась бы пониженным потреблением энергии. Данная задача была решена в настоящем иэобретении. Система приготовления и подачи питательного раствора, 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, согласно изобретению, содержит две дополнительные емкости, одна из которых предназначена для воды, а другая для предварительной рецептуры питательного раствора, причем емкость для предварительной рецептуры питательного раствора связана через насосы-дозаторы с емкостями для ингредиентов питательного раствора и емкостью для питательного раствора, а емкость для воды связана с трубопроводами для ее подачи к растениям, при этом в отверстиях для воды и питательного раствора вмонтированы теплообменники, связанные между собой посредством содержащего теплоноситель эамкнутого контура, в контур вмонтирован насос для перекачки теплоносителя, в цепь управления привода которого включены контакты датчиков температуры и освещенности. В предпочтительном варианте выполнения система содержит дополнительные замкнутые контуры для переноса тепла, каждый из которых содержит по крайней мере два теплообменника, вмонтированные в емкости для питательного раствора и воды таким образом, что в указанных емкостях размещены только по одному теплообменнику дополнительных контуров, а другие теплообменники указанных контуров расположены вне емкостей. В качестве теплоносителя эамкнутый контур может содержать смесь диметилформамида и воды с массовым соотношением компонентов 1:(0,1-10). Дополнительная емкость для предварительной рецептуры питательного раствора служит для предварительного приготовления этого раствора и способствует повышению точности концентрации веществ в последнем. Концентрацию 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. Дополнительная емкость для воды обеспечивает предотвращение засаливания почвы и, следовательно, способствует снижению возможности заболевания корневой системы. Если в лотки гидропонной установки теплицы попеременно подавать питательный раствор (днем) и воду (ночью), засаливание не будет происходить. Дополнительная емкость для воды и емкость для питательного раствора могут быть установлены с возможностью взаимозаменяемости. Теплообменник, обеспечивающий тепловой контакт между емкостью для питательного раствора и емкостью для воды, позволяет использовать тепло, накопленное жидкостью во время работы в одной емкости, для подогревания жидкости в другой емкости перед началом работы. Другие теплообменники, обеспечивающие тепловой контакт между содержимым емкостей и пространством вне емкостей, позволяют избежать перегрева жидкости в емкостях (обеспечить сброс тепла вовне теплицы при перегреве). Было установлено, что наилучшую теплопередачу при обычных температурах эксплуатации гидропонных установок (20-30)оС обеспечивает такой теплоноситель, как смесь диметилформамида и воды с массовым соотношением компонентов 1: (0,1-10). Предложенная система отличается от [1] тем, что она содержит две дополнительные емкости, одна из которых предназначена для воды, а другая для предварительной рецептуры питательного раствора, причем емкость для предварительной рецептуры питательного раствора связана через насосы-дозаторы с емкостями для ингредиентов питательного раствора и емкостью для питательного раствора, а емкость для воды связана с трубопроводами для ее подачи к растениям, причем в емкостях для воды и питательного раствора установлены теплообменники, связанные между собой посредством содержащего теплоноситель эамкнутого контура, в контур вмонтирован насос для перекачки теплоносителя, в цепь управления привода которого включены контакты датчиков температуры и освещенности. Таким образом, предложенная система удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень". 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. Не известно также использование теплообменников для теплопередачи между емкостями растворного узла. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень". Предложенное устройство может быть использовано в сельском хозяйстве, позволяет обеспечить повышенную точность приготовления питательного раствора, дает возможность увеличить урожайность выращиваемых культур за счет снижения возможности заболевания корневой системы, а также характеризуется пониженным потреблением энергии. Таким образом, предложенное устройство удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость". На фиг.1 показана общая схема устройства; на фиг.2 расположение некоторых из вышеупомянутых теплообменников по отношению к теплице. Теплица содержит кровлю 1 с лотками 2, жалюзийный экран 3, многоярусные узкостеллажные гидропонные установки 4 с лотками 5, коллекторы 6 для распределения раствора трубопровод 7 коллекторов, источники 8 оптического излучения, расположенные между гидропонными установками, подводящий трубопровод 9, емкость для питательного раствора 10. В емкость 10 для питательного раствора вмонтирован теплообменник 11, обраэующий эамкнутый контур с теплообменником 12, расположенным вне емкости. Контур из теплообменников 10 и 12 содержит насос 13 для перекачки жидкости, управляемый выключателем 14, электрически связанным со шкафом управления 15. В качестве шкафа управления 15 может быть выбран любой программируемый контроллер. С емкостью 10 посредством трубопровода-магистрали 16 соединена емкость 17 для предварительной рецептуры питательного раствора. В емкости 10 размещен также первичный преобразователь датчика температуры 18 и часть замкнутого контура 19, содержащая теплообменник 20. Другой теплообменник 21 этого контура размещен в емкости для воды 22. Здесь же размещен теплообменник 23 дополнительного замкнутого теплообменного контура. Другой теплообменник 24 этого контура расположен вне емкости. Данный контур содержит насос 25, который управляется выключателем 26, связанным со шкафом управления 15. В емкости 22 размещен первичный преобразователь датчика температуры 27, связанного электрически со шкафом управления 15. Контур 19 содержит вмонтированный в него насос 28, управляемый выключателем 29, электрически связанным со шкафом управления 15. В емкости 17 размещены первичные преобразователи датчика концентрации 30 и температуры 31. Перекачка жидкости из емкостей 17 в емкость 10 (или 22) осуществляется с помощью насоса 32 с приводом 33. По магистрали 34 в емкость 17 с помощью насоса 35 перекачиваются маточные растворы из емкостей 36. Слив раствора из лотков 5 может осуществляться по сливным трубопроводам 37 через магистраль 38, раздаточные трубопроводы 39 и 40. Последние, а также раздаточные трубопроводы магистрали 16 имеют вентили для их перекрывания (не показаны). Система может также содержать датчики температуры воздуха 41, влажности воздуха 42, уровня солнечной радиации или искусственных источников излучения 43, концентрации углекислоты 44, связанные с регулятором концентрации минеральных удобрений 45, а также связанный с ним датчик фазы развития растений 46. Система работает следующим образом. В пластмассовые сосуды, размещенные в крышках лотков 2, высаживают растения. Включают электрическую цепь, питающую блок 15 управления, регулирующий концентрацию питательного раствора, и насосы-дозаторы 35. Ингредиенты питательного раствора (включая воду) из емкостей 36 через трубопроводы 34 поступают в емкость для предварительной рецептуры питательного раствора 17. Здесь готовят концентрированный питательный раствор путем перемешивания. Параметры раствора измеряют расположенным в емкостях датчиком концентрации солей 30, датчиком температуры 31, а также возможно, датчиком рН. В качестве датчиков можно использовать любые серийно выпускаемые пригодные для этой цели датчики. Сигналы датчиков 30 и 31 подаются на блок 15 (связь между датчиками и блоком не показана). В случае, если концентрация солей превышает заданную, шкаф управления 15 отключает насосы-дозаторы 35, перекачивающие растворы солей, и оставляют работающим только насос, перекачивающий воду. Если концентрация солей меньше заданной, подача воды прекращается, и подаются только растворы солей. После достижения раствором в емкости 17 определенного уровня включается насос-дозатор 32, перекачивающий указанный раствор из емкости 17 в емкость 10. В емкость 10 также с помощью специальной магистрали (не показано) подается вода. Одновременно вода подается в емкость 22. Параметры получаемого в емкости 10 раствора измеряются с помощью датчика 27 температуры, а также концентрации солей и рН (не показаны). Сигналы этих датчиков подаются на шкаф управления 15. Если концентрация солей в емкости 10 превышает заданную, шкаф управления 15 производит импульсное отключение насосов-дозаторов 35, перекачивающих растворы солей, и оставляет работающим непрерывно только насос, перекачивающий воду. Таким образом, концентрация солей в емкости 17, а следовательно, и в емкости 10 уменьшается. "Двухступенчатая" регулировка концентрации сглаживает ее пульсации и, таким образом, повышает точность приготовления питательного раствора. Если концентрация солей в емкости 10 меньшей заданной, шкаф управления 15 производят импульсное отключение насоса-дозатора 35, подающего воду, а насосы, перекачивающие растворы солей, оставляют работать в импульсном режиме. Таким образом, концентрация солей в емкости 17, а следовательно, в емкости 10 увеличивается. Приготовленный раствор с помощью насоса (не показан) по подводящему трубопроводу 9 через коллекторы 6, трубопроводы 7 коллекторов подается в лотки 5. Отработанный раствор через сливные магистрали 38, 39, раздаточный трубопровод 40 подается в емкость 10. Во время этого ("дневного") цикла работы в емкости 22 находится чистая вода. В процессе работы системы раствор в емкости 10 нагревается. При превышении значением температуры заданной величины, что фиксируется датчиком 18, шкаф управления 15 включает через выключатель 29 насос 28, который перекачивает теплоноситель в контуре, содержащем теплообменники 20 и 21. При этом раствор в емкости 10 охлаждается, а вода в емкости 22 нагревается. Если тем не менее не удается привести к норме температуру воды в емкости 10, шкаф управления 15 через выключатель 14 включает насос 13, перекачивающий теплоноситель в контуре, содержащем теплообменники 11 и 12, а также через выключатель 26 насос 25, перекачивающий теплоноситель в контуре, содержащем теплообменник 23 и 24, и излишнее тепло отводится за пределы теплицы. По окончании "дневного" цикла перекрывают выход из емкости 10 в трубопровод 9, и в лотки гидропонной установки подают нагретую воду из емкости 22 по той же системе, что и питательный раствор ("ночной" цикл). По окончании "ночного" цикла емкость 2 перекрывают, открывают емкость 10 и возобновляют "дневной" цикл. Таким образом, предлагаемая система приготовления и подачи питательного раствора в теплице обеспечивает повышенную точность приготовления питательного раствора, дает возможность повысить урожайность выращиваемых культур за счет снижения возможности заболевания корневой системы, а также характеризуется пониженным потреблением энергии.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. СИСТЕМА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА В ТЕПЛИЦЕ, содержащая основную смесительную емкость для питательного раствора, соединенную с трубопроводом слива использованного питательного раствора и через питательный узел с трубопроводом подачи питательного раствора к растениям, емкости для ингредиентов питательного раствора, сообщенные через соответствующие насосы-дозаторы с подающими трубопроводами этих ингредиентов, и блок терморегуляции, включающий датчики температуры питательного раствора, при этом в основной смесительной емкости для питательного раствора установлены преобразователи датчиков концентрации и температуры питательного раствора в этой емкости, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным насосом-дозатором, емкостью для воды, подключенной параллельно основной смесительной емкости для питательного раствора и соединенной с источником водоснабжения, емкостью для предварительного смешивания ингредиентов питательного раствора, сообщенной с подающими трубопроводами ингредиентов питательного раствора и через дополнительный насос-дозатор - с основной смесительной емкостью для питательного раствора, а блок терморегуляции оснащен включенным последовательно с основной замкнутый контур теплообмена насосом для перекачки теплоносителя и теплообменниками, расположенными в емкости для воды и в основной смесительной емкости для питательного раствора, при этом в цепь управления привода насоса для перекачки теплоносителя включен контакт датчика температуры питательного раствора в основной смесительной емкости. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок терморегуляции снабжен дополнительными замкнутыми контурами теплообмена, содержащими каждый последовательно включенные дополнительный насос для перекачки теплоносителя и по крайней мере теплообменника, один из которых размещен соответственно в емкости для воды или в основной смесительной емкости для питательного раствора, а другой теплообменник - вне любой из этих емкостей. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя в замкнутых контурах теплообмена использован 9 - 90%-ный раствор диметилформамида. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок терморегуляции снабжен дополнительным датчиком, первичный преобразователь которого установлен в емкости для воды, а контакт включен в цепь управления привода насоса перекачки теплоносителя основного замкнутого контура теплообмена.Популярные патенты: 2399194 Способ и устройство контроля воздушного режима в корнеобитаемой среде ... вентилятора циркулирует воздух, поступающий в камеру и забираемый из нее через воздухораспределительные устройства.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно включаются без нарушения герметичности замкнутого воздушного контура приспособления, регулирующие состояние воздушной среды в герметичной камере: газовый состав, температуру, влажность, давление, условия освещения. MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе Дата прекращения действия патента: 07.11.2011 Дата публикации: ... 2066320 Производные тиазола, способ их получения и способ борьбы с грибками ... ... 2464765 Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины ... тем, что покрытие жестких пластин с внешней стороны выполнено эластичным. 3. Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины по п.2, отличающееся тем, что консольно закрепленные упругие элементы прутков элеватора выполнены ... 2088063 Широкозахватный сельскохозяйственный агрегат ... агрегата. При транспортных переездах шарнир 5 шарнирного звена 3 и поперечно-горизонтальный шарнир 13 обеспечивают копирование рельефа дороги в продольно-горизонтальной плоскости без возникновения знакопеременных нагрузок в соединительных узлах, что повышает надежность и долговечность конструкции агрегата. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Широкозахватный сельскохозяйственный агрегат, содержащий раму, выполненную в виде шарнирного четырехзвенника, передние звенья которого соединены со сцепным устройством и через шарнирные звенья, включающие вертикальный, горизонтальный и поперечно-горизонтальный шарниры, с задними звеньями, на которых установлены рабочие органы, самоустанавливающиеся ... 2482663 Способ мелиорации почвы рисовой оросительной системы к посеву риса ... 10-12 см, у клубнекамыша - 12-14 см, а у тростника - 25 см и более. Вывернутые на поверхность пашни клубни и корневища сорняков в течение осеннего и зимне-весеннего периодов промораживаются, иссушаются и значительная часть их теряет жизнеспособность. Предпосевную обработку под рис следует начинать по мере созревания почвы. На участках с повышенной влажностью, уплотнившейся и заплывшей почвой, для быстрого, просыхания и хорошего рыхления пахотного слоя следует как можно раньше и не позже конца 1-й декады апреля провести одно или двукратное чизелевание на глубину 16-18 см культиваторами-рыхлителями с долотообразными лапами. При необходимости выполняется перепашка зяби. В первую ... |
Еще из этого раздела: 2120752 Способ консервирования ксеногенных клеток печени 2263431 Устройство для предпосевной обработки семян 2262220 Способ возделывания кормовых культур в условиях астраханской области (варианты) 2271096 Способ прогнозирования урожайности озимых зерновых культур в условиях засушливого климата 2167510 Способ и устройство для изготовления круглых тюков соломы или подобного материала с пленочным защитным покрытием 2289908 Способ получения рассады стевии 2269892 Способ выращивания цыплят-бройлеров 2157064 Способ промышленного производства миниклубней картофеля в искусственном климате культивационного сооружения (фитотроне) 2181542 Способ хранения эритроцитов в условиях охлаждения при отсутствии кислорода (варианты) 2069949 Устройство для направленной передачи наследственной информации |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||