Клапан перелива для системы гидропонического питания растений

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для выращивания растений методом гидропоники.
Известна гидропонная установка (Р.А. Акопян. Механизация и автоматизация производственных процессов в защищенном грунте. М.: Колос, 1969 г.), включающая баки концентрированных растворов, дозаторы концентратов, насос, растворопровод и поддоны для размещения растений.
Однако данная установка недостаточно эффективна, поскольку не позволяет корректировать уровень подаваемого питательного раствора в разные периоды вегетации.
Известна гидропонная установка, содержащая стеллаж с размещенным на нем поддоном с сосудами для растений, который соединен при помощи трубопровода, снабженного фильтром и клапаном, с растворным баком, оснащенным поплавковым клапаном, указателем уровня и мешалкой, а также блок управления, связанный с клапаном и датчиками влажности и уровня. Включает растворосборник, который соединен с растворным баком при помощи нагнетательного трубопровода, оснащенного бактерицидным фильтром с наноразмерными частицами, и насоса, при этом растворосборник связан с поддоном посредством сливного трубопровода, оснащенного клапаном и фильтром механической очистки. Уровень жидкости обеспечивается датчиком уровня жидкости, который представляет собой конструкцию, включающую определенное количество деталей, надежность которого обратно пропорциональна их количеству (патент РФ № 78400, МПК A01G 31/02 (2006.01)). Фильтр, размещенный в системе слива питательной жидкости, затрудняет его очистку в процессе работы, в случае его засорения возникает необходимость остановки процесса циркуляции питательного раствора.
Аналогом к заявленному техническому решению является изобретение «FLOW-REGULATING VALVE AND PLANT CULTIVATION DEVICE» / «Регулирующий клапан и устройство для выращивания растений» по патенту Японии № JP2019092397.
Представленный клапан для регулирования расхода воды имеет небольшую внешнюю форму и может быть прикреплен к узкому месту, например внутри устройства для выращивания растений. Клапан регулирования потока 1 содержит: внешнюю часть контура 10, содержащую полость 22; внутреннюю часть 11 трубы, расположенную с зазором между ней и внутренней стенкой полости 22; рабочую часть 12; рабочую часть 15, которая сцеплена с рабочей частью 12 и расположена в зазоре полости 22; уплотнительный элемент 5, предусмотренный на входной стороне внутренней части 11 трубы; и поджимающий элемент 6 для прижатия уплотнительного элемента 5 на входной стороне внутренней части 11 трубы. Рабочая часть 15 контактирует с уплотнительным элементом 5, рабочая часть 15 и уплотнительная часть 5 имеют такое же отношение, как кулачок и кулачковый толкатель; и, вращая рабочую часть 12, уплотнительный элемент 5 перемещается в направлении приближения и отдаления по отношению к входной стороне внутренней части 11 трубы.
Клапан отличается сложностью конструкции, что снижает его надежность, а также обуславливает высокую цену изделия.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является заливной штуцер, предлагаемый к продаже фирмой Росподдон (https://rospoddon.ru/collection/all), производимый фирмой ООО «Агротехпласт», Россия. Заливной штуцер представляет собой отрезок трубы разного диаметра, в верхней части которой размещен фильтр-сетка цилиндрической формы со сквозными отверстиями, в средней части - уплотнительная резинка, в нижней части - выпуклое кольцевое образование, способствующее фиксации заливного штуцера в месте врезки.
Понятия и определения, используемые в заявке:
Клапан - механизм, предназначенный для открытия, закрытия или регулирования потока чего-либо при наступлении определенных условий (повышении давления в сосуде, изменении направления тока среды в трубопроводе).
Обечайка - открытый цилиндрический или конический элемент конструкции (типа обода или барабана, кольца, короткой трубы), используемый в изготовлении сварных или деревянных сосудов, резонаторов музыкальных инструментов, стенок люков и т.д.
Патрубок - отрезок трубы, в резервуарах и других конструкциях, для отвода по ней газа, пара или жидкости. В зависимости от принятого вида соединения свободный конец патрубка снабжают фланцем, резьбой или раструбом.
Фланец - плоское металлическое круглое, реже квадратное либо прямоугольное изделие, с отверстием в центре, для коммутации с торцом трубы.
Штуцер - патрубок для соединения трубопровода, емкостей, вентилей и других деталей в газовых и жидкостных системах, относится к разновидности фитингов и коротких патрубков.
Целью заявленного технического решения является упрощение регулирования уровня жидкости в системах гидропонного выращивания растений при повышении бесперебойности циркуляции питательного раствора путем обеспечения фильтрации раствора от крупных фракций, обеспечения требуемого уровня питательного раствора в емкости, защиты от перелива питательного раствора через край емкости.
Техническим результатом является повышение надежности и бесперебойности работы гидропонных установок путем уменьшения числа отказов систем обеспечения уровня жидкости и ее первичной фильтрации от механических загрязнений, обеспечения требуемого уровня питательного раствора в емкости, защиты от перелива питательного раствора через край емкости. Клапан обеспечивает заданный уровень питательного раствора в поддоне, лотке, трубе или любой другой емкости, при этом фильтрует крупные фракции корневой системы, субстрата и прочих загрязнений после прекращения подачи питательного раствора, через фильтрующие окна осуществляется плавный дренаж остатков питательного раствора для обеспечения корневой системы кислородом.
Поставленная цель достигается тем, что клапан перелива для системы гидропонического питания растений включает полый цилиндрический корпус, разделенный на две части жестко закрепленным фланцем; верхняя часть, прилегающая к фланцу, выполнена с возможностью изменения ее высоты путем отделения ее частей, при этом в верхней части в месте прилегания к фланцу выполнены сквозные прорези, а в нижней части корпуса за фланцем выполнены резьба и кольцевые утолщения. При этом верхняя часть, прилегающая к фланцу, выполненная с возможностью изменения ее высоты путем отделения ее частей, разделена на несколько частей кольцевыми проточками. Верхняя часть, прилегающая к фланцу, выполнена с возможностью изменения ее высоты путем отделения ее частей, образована разъемным соединением из совокупности кольцевых фрагментов.
Конструкция полезной модели иллюстрируется следующими графическими изображениями:
на фиг. 1 представлен общий вид клапана;
на фиг. 2 представлен вид клапана в разрезе;
на фиг. 3 представлен пример монтажа клапана в стандартный поддон;
на фиг. 4 показан увеличенный вид А фиг. 3;
где:
1 - корпус,
2 - фланец,
3 - проточки, определяющие уровень перелива,
4 - сквозные прорези,
5 - резьба,
6 - штуцер с коническими утолщениями, расширенной частью к центру.
Клапан перелива содержит корпус (1), выполненный в виде отрезка трубы различного диаметра, верхняя часть которого выполнена с возможностью установления ее величины: она может быть небольшой, устанавливающей низкий уровень перелива 1, средней - устанавливающей средний уровень перелива 2, высокой - устанавливающей уровень перелива 3. Клапан может содержать большее количество мест разъема, не ограничиваясь обеспечением трех стандартных уровней перелива. Обеспечение необходимого уровня перелива достигается удалением лишней части трубы путем надлома по кольцевым проточкам (3) или разъединения составной трубы в соответствующем месте.
В части, примыкающей к жестко закрепленному фланцу (2), выполнены фильтрационные сквозные прорези (4). За фланцем (2) на корпус нанесена резьба (5), ниже ее на штуцере (6) выполнены кольцевые утолщения конической формы с расширением к верхней части.
Клапан перелива устанавливается путем врезки с помощью резьбы (5) в дно поддона гидропонического многоярусного стеллажа, в котором размещают выращиваемые растения. Фланец (2) определяет глубину вставки клапана в поддон и фиксирует его на дне поддона. Штуцер (6) соединяют со сливным трубопроводом установки для обеспечения рециркулирования питательной жидкости. Использование штуцера способствует упрощению монтажа как для сборки, так и для отсоединения элементов клапана от установки для выращивания растений. Для выращивания определенных видов растений необходимо обеспечить соответствующий уровень питательной жидкости. Возможность задания требуемого уровня жидкости в поддоне, лотке, трубе и др. обеспечивается соответствующей высотой верхней части клапана, которая устанавливается путем удаления по линиям проточки (3) ее лишней части, что позволяет обеспечить слив жидкости при достижении ею установленного уровня. На клапане выполнены три кольцевые проточки, обуславливающие три разъемных места, которые обеспечивают стандартные уровни жидкости, необходимые для выращивания данной категории растений, в зависимости от которой определяется требуемое количество питательной жидкости и ее уровень в емкости. После определения необходимого уровня жидкости лишняя часть клапана удаляется путем ее удаления по соответствующей проточке, которая ослабляет клапан в этом месте. Сквозные прорези (4), иначе - окна, обеспечивают фильтрацию питательного раствора от попадающего в него мусора в виде кусочков корней и листьев выращиваемых растений, осуществляют дренаж питательного раствора и способствуют рециркуляции жидкости до достижения ею уровня слива.
Перед началом использования клапана выбирается один из трех или более рабочих уровней работы клапана. Настройка осуществляется однократно путем срезания верхней части клапана до одного из трех требуемых уровней. В случае использования клапана в третьем, самом высоком уровне, настройка не требуется.
Далее, при помощи резиновой прокладки гайки клапан фиксируется в нижней точке поддона, лотка, трубы и затягивается моментом, необходимым для обеспечения герметичности соединения.
При подаче питательного раствора в поддон, лоток, трубу уровень раствора поднимается, и через фильтрующие окна раствор частично уходит в дренаж. Так как скорость подачи раствора выше, чем скорость ухода через фильтрующие окна, уровень постепенно поднимается, пока не достигает верхней точки клапана, и уровень стабилизируется, так как верхнее отверстие клапана имеет пропускную способность в разы большую, чем скорость подачи раствора. Стабилизация уровня питательного раствора в поддоне обеспечивает равномерное питание растений и защищает систему от перелива. Даже в случае, когда все фильтрующие окна будут засорены, уровень раствора не поднимется выше верхней точки клапана.
После прекращения подачи питательного раствора через фильтрующие окна питательный раствор уходит в дренаж, при этом осуществляется фильтрация раствора от крупных фракций.
Далее цикл повторяется.
Питательный раствор является слабоагрессивной средой, тем не менее, все компоненты установок, контактирующие с раствором, должны быть изготовлены из стойких к нему материалов, например из пластмасс: полиэтилена низкого давления или устойчивых к коррозии металлов - стали с соответствующим покрытием, меди и др.
Клапан может быть изготовлен с использованием стандартных материалов и оборудования и предназначен для широкого использования в сельском хозяйстве.