ШЛЮЗОВАЯ АЭРОПОННАЯ КОЛОННА

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к аэропонике, и предназначена для выращивания растений в питательной среде без почвы.
Известна культивационная колонна (Патент РФ №2487531, МПК A01G 31/00, 2013 г.), содержащая опорную тумбу, выполненную с углублением (по размеру колонны), на дне которой расположено кольцо из упругого материала для герметизации и смягчения ударных нагрузок при монтаже колонны в культивационном зале, канал для стока (сбора) питательного раствора, нишу опорной тумбы, систему труб с приемным штуцером, вентилем, прикрытым кожухом, и штуцером для подсоединения к системе питания культивационной колонны. Культивационная колонна вместе с опорной тумбой устанавливается на траншею, выполненную с фигурным коробом, имеющим глухие стенки и перфорированные плоскости для стока промывных вод в коллектор сточных вод. Сверху траншея закрывается защитной решеткой. Питание культивационной колонны выполнено гибким шлангом, соединенным с форсункой. Сток (сбор) питательного раствора выполнен посредством эластичного шланга. Освещение растений выполнено с помощью световых гирлянд, подсоединенных к разъему и коммутационной коробке (с соответствующей автоматикой), укрепленной на балке культивационного зала.
Недостатками данного решения является наличие гибких шлангов, в частности на стоке, что создает большую вероятность их засорения на стыковых соединениях (штуцерах) и переполнения сливных магистралей. Создание мощного бетонного основания имеет высокий уровень затраты труда и лишает возможности перемещения установки. Сложная форма подводных и отводных магистралей повышает затраты гидравлической арматуры. Отсутствие блока автоматического управления снижает качество круглосуточного поддержания необходимых микроклиматических параметров питательной среды растения. Распыление осуществляется форсункой, что требует высокой степени очистки питательного раствора и большого давления, что связано с высоким уровнем затрат энергии на орошение.
Наиболее близким техническим решением является шлюзовая аэропонная колонна (Патент РФ №2496307, МПК A01G 31/02, 2012 г.), содержащая вертикальную трубу с отверстиями в стенках, форсунки для орошения, отводящие и подводящие магистрали питательного раствора. В верхней части трубы имеются отверстия для закрепления аэрофитных шлюзов и воздушных фильтров. Нижняя (более узкая) часть трубы опирается на собирающий конус, соединенный через перешеек с отстойником, в котором расположена ультрафиолетовая лампа и который соединен с баком для минерализованной воды. Аэрофитные шлюзы закреплены на стенках трубы в шахматном порядке и представляют собой отрезки трубы с наклонно расположенными срезами и фиксаторами в вертикальной плоскости. В наружном срезе размещена неплотная среда для проращивания и удержания растений.
Недостатком данного устройства является отсутствие блока управления, что лишает его возможности автономной работы. Отсутствие возможности нагрева питательного раствора не позволяет использовать устройство при температуре, ниже рекомендуемой для данного растения. Распыление питательного раствора осуществляется форсункой, что предъявляет высокие требования к очистке питательного раствора. Все это ограничивает функциональные возможности устройства и создает трудности при его эксплуатации.
Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства и упрощении его эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что шлюзовая аэропонная колонна, содержащая вертикальную трубу с отверстиями в стенках, отводящие и подводящие магистрали, аэрофитные шлюзы с неплотной средой для проращивания и удержания растений, верхние и нижний воздушные фильтры и собирающий конус, соединенный через перешеек и отстойник с баком для минерализованной воды, снабжена ультразвуковым генератором тумана для орошения, установленным в верхней части аэропонной колонны, блоком управления и озонатором, связанным с баком для минерализованной воды, при этом верхние воздушные фильтры снабжены приточными вентиляторами, в баке для минерализованной воды установлен нагревательный элемент, блок управления связан с ультразвуковым генератором тумана, приточными вентиляторами, озонатором и нагревательным элементом, а каждый аэрофитный шлюз выполнен в виде полого усеченного конуса.
Отличиями заявляемой шлюзовой аэропонной колонны является ее конструктивное исполнение, при котором она имеет в качестве распылителя питательного раствора ультразвуковой генератор тумана, а обеззараживание питательного раствора производится с помощью озонатора, что является менее энергозатратным и более эффективным способом обеззараживания всей системы в целом. Нагревательный элемент, установленный в баке для питательного раствора, дает возможность нагревать его до определенной температуры. Это позволяет эксплуатировать систему при более низкой температуре окружающей среды. При этом все этапы работы аэропонной шлюзовой колонны контролируются блоком управления. Это обеспечивает оптимальные режимы для выращивания различных растений в различных условиях окружающей среды. Аэрофитные шлюзы, выполненные в виде полых усеченных конусов, обеспечивают легкую их установку и замену. Таким образом, расширяются функциональные возможности устройства и упрощается процесс его эксплуатации.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами ее конструкции. На фиг. представлен общий вид устройства.
Шлюзовая аэропонная колонна состоит из вертикальной трубы 1 с отверстиями в стенках, установленной на собирающем конусе 2, связанном через отводящую магистраль 3, состоящую из перешейка 4 и отстойника 5 с баком для минерализованной воды 6. В верхней части колонны установлены ультразвуковой генератор тумана 7 и верхние воздушные фильтры 8. В отводящей магистрали 3 установлен нижний воздушный фильтр 9. В отверстиях стенок вертикальной трубы 1 установлены аэрофитные шлюзы 10, каждый из которых выполнен в виде полого усеченного конуса и расположен меньшим диаметром внутрь колонны. Внутри аэрофитного шлюза расположена неплотная среда 11 для проращивания и удержания растений.
Верхние воздушные фильтры 8 снабжены приточными вентиляторами 12. Озонатор 13 связан с баком для минерализованной воды 6, а нагревательный элемент 14 установлен внутри бака для минерализованной воды 6. Снабженный фильтром насос 15, смонтирован в подводящей магистрали 16, связывающей бак для минерализованной воды 6 и ультразвуковой генератор тумана 7. Блок управления 17 связан с ультразвуковым генератором тумана 7, приточными вентиляторами 12, озонатором 13, нагревательным элементом 14, насосом 15 и электроклапаном 18 подводящей магистрали 16.
Устройство работает следующим образом.
С помощью насоса 15 вода из бака для минерализованной воды 6 по подводящей магистрали 16 через электроклапан 18 подается к ультразвуковому генератору тумана 7. Минерализованная вода распыляется внутри колонны и таким образом доставляется к корням растений, находящихся в аэрофитных шлюзах 10. Для проращивания и удержания растений используется неплотная среда 11. Остатки минерализованного раствора попадают в собирающий конус 2, затем через перешеек 4 в отстойник 5 и, наконец, сливаются в бак для минерализованной воды 6. После этого включаются приточные вентиляторы 12 и подают воздух корням растений, через верхние воздушные фильтры 8. После чего воздух выходит через нижний воздушный фильтр 9. После того, как орошение аэрофитных шлюзов 10 было произведено и минерализованная вода стекла в бак для минерализованной воды 6, запускается цикл стерилизации минерализованной воды (питательного раствора) с помощью озонатора 13. С помощью нагревательного элемента 14 поддерживается необходимая температура минерализованной воды. Цикл повторяется каждые 10-20 минут в зависимости от климатических условий, в которых работает установка. Все технологические процессы в данном устройстве находятся под контролем блока управления 17.
Использование предлагаемого устройства по сравнению с имеющимися позволяет обеспечить высокую эффективность орошения корней растений при снижении энергозатрат. Возможность подогрева питательного раствора позволяет эксплуатировать систему при более низкой температуре окружающей среды. При этом все этапы работы аэропонной шлюзовой колонны контролируются блоком управления. Это обеспечивает оптимальные режимы для выращивания различных растений в различных условиях окружающей среды. Все это расширяет функциональные возможности устройства, облегчает его эксплуатацию и позволяет использовать его не только на агропромышленных предприятиях, но и на приусадебных участках и в частных теплицах.