NO853667L - Fremgangsmaate og apparat for formering av planter i taakekammer. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for formering av planter

i tåkekammer.

Den foreliggende oppfinnelse omhandler en forbedret fremgangsmåte og et apparat for anvendelse ved formering av planter i tåkekammer, på engelsk betegnet "aeroponic conditions", og spesielt en fremgangsmåte og et apparat for å fremskaffe en avbrutt dusj med en plantevekstblanding oppløst i vann tilført som en forstøvet vanntåke til et kammer for å sette igang og fremme rotvekst på plantestiklinger og liknende plassert inne i kammeret.

Formeringen av planter, såsom stiklinger, ved å fremme utviklingen av røtter, stilk og bladverk i et lukket kammer mens planten utsettes for en vanntåke med tilsatte næringsstoffer, gjødning og andre vekstfremmende ingredienser, er en gammel og velkjent fremgangsmåte. Se f.eks. US patent nr. 2 431 890 av 2.12.47, med tittel "Method and Receptacle for Propagating Plants", og av senere dato US patent nr. 4 332 105 fra 1.6.82 med tittel "Apparatus and Method for Plant Growth in Aeroponic Conditions." Dette siste patent beskriver en fremgangsmåte og et apparat i hvilket plantene bæres av et bæreelement over plantens rotparti og hvor dette parti mottar en rettet tåke med næringsmidler og hvor det er innbefattet organer for å styre tiden og rekkefølgen ved an-vendelsen av denne tåke. Det blir benyttet en pumpe for å pumpe næringsstoffene oppløst i vann til de forskjellige forstøvningsdyser. Alternativt foreslås dusjing med vann fra en vannkran. Imidlertid vil ikke dusjen fra vannkranen inne-holde næringsmidler, hormoner eller liknende.

Det er et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en forbedret metode og et apparat for formering av plantestiklinger i tåkekammer ved å tilføre plantenes rotpartier en periodisk forstøvet vanntåke med næringsmidler og hormoner for å fremme plantens vekst.

Et annet formål med oppfinnelsen er å fremskaffe

en fremgangsmåte for formering av planter i tåkekammer ved anvendelse av vanlig vannkrantrykk og et enkelt tidsstyrt ventilsystem uten å behøve kostbare pumper og liknende for tilførselen av næringsstoffer, hormoner og andre plantefremmende tilsetninger som en forstøvet vanntåke til vekst-

kammeret.

Et annet formål med den foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en fremgangsmåte og et apparat av den om-talte type hvorved en plantevekstblanding i vandig oppløsning kan tilføres til vekstkammeret som en vanntåke ved å benytte vanlig vannkrantrykk og en enkel væske-reduksjonsventil for tilførsel og blanding av de vekstfremkallende tilsetningsstoffer i en vannløsning.

Nok en hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe et vekstkammer hvor det befinner seg et antall åpninger for å bære stiklinger i en stilling som egner seg for rotslagning og hvorved det muliggjøres en fjerning av stiklingene og deres røtter etterhvert uten at plantene skades.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en fremgangsmåte og et apparat som kan tilpasses både konvensjonelle veksthus og bruk i hjemmet.

Nok et mål med oppfinnelsen er å fremskaffe et system som reduserer formeringstiden, øker plantenes leve-dyktighet og gir en sunnere plante ved mindre plassbehov enn ved apparater kjent fra tidligere.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en fremgangsmåte og et apparat som gir en tåkedusj av blandingen mellom vann og plantefremmende tilsetningsstoffer idet det benyttes en innretning med væske-reduksjonsventil uten bruk av pneumatisk tilførsel eller overtrykk ved injeksjonen av løsningen til forstøvningsdysene.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en enkel, men likevel robust kapsling som omslutter det ønskede vekstkammer, og hvor kapslingen lett kan åpnes for inspeksjon av plantene som skal formeres.

Ytterligere siktemål og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremkomme ut fra den etterfølgende beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Oppfinnelsen finner sin utførelse i et planteformeringsapparat dannet ved et vekstkammer med en øvre og en nedre seksjon og som i den nedre seksjon omfatter et antall tåkedannende forstøvningsdyser og som i den øvre seksjon omfatter et antall åpninger i hvilke stiklinger innsettes for å kunne tilføre deler av stiklingene en vann-oppløsning med plantevekstmidler i form av forstøvet vanntåke inne i vekstkammeret. Åpningene er formet som ring-formede bæresylindre med åpning oppover og som avgrenses ved en glatt avrundet eller krummet kant sammen med vekstkammerets øvre seksjon. Når plantene fjernes fra åpningene etter rotslagning, vil de glatt avrundede kantene hindre oppriving og beskadigelse av de nydannede røtter. Samtidig vil de opp-advendte sylindriske partier holde stiklingene i stilling for formering.

En vannoppløst næringsmiddelblanding, hormoner eller andre plantefremmende vekstmidler dannet som tåke fremskaffes ved hjelp av en sugeinnretning forbundet til en vannforsyningskilde ved normalt vannkrantrykk. Sugerøret fra sugeinnretningen går ned i en beholder for næringsmidler, hormoner eller en oppløsning av vekstfremmende tilsetnings-midler, hvorved denne oppløsning trekkes opp i vannstrømmen ved undertrykk opprettet ved strømningen av vann gjennom sugeinnretningen eller reduksjonsventilen. Løsningen som således tynnes i vann blir så ført til et grenrør fra hvilket den dusjes ut via dysene i form av en finfordelt, forstøvet tåke.

Siden en reduksjonsventil trenger et visst undertrykk og væskestrøm for å gi den ønskede sugevirkning, og siden en tåkedannende dyse gir et betydelig bakenforliggende undertrykk, må organer være innrettet for å muliggjøre slik sugevirkning i reduksjonsventilen samtidig som tåken frem-bringes i dysene. En slik vannholdig tåke kan betegnes som en forstøvet vanntåke. Mens dannelsen av en finfordelt tåke tidligere har blitt foretatt ved bruk av en høytrykkspumpe, er det nå oppdaget at vann fra vanntilførselen, ved standard vannkrantrykk kan utnyttes ved først å tappe systemet mellom reduksjonsventilen og forstøvningsdysene. Vannstrømmen under normalt trykk for å gi gjenfylling i systemet er da tilstrekkelig for å føre et begrenset kvantum næringsmidler, hormoner eller andre tilsetningsstoffer oppløst i vann fra en kilde med disse stoffer til vannrøret mellom reduksjonsventilen og forstøvningsdysene. Den vannløste næringsmiddel-blandingen, såsom næringsmiddel- og hormon-oppløsning, dusjes deretter via dysene i form av en svært finfordelt tåke. Etter en målt eller på forhånd fastlagt tid stenges vannstrømmen og systemet tappes. Syklusen gjentas deretter. På denne måte vil en periodisk tilførsel av oppløst nærings-blanding tilføres vekstkammeret i form av forstøvet vanntåke for å fremme rotdannelsen på stiklinger som befinner seg i kammeret.

For å styre driften er det anordnet en tretrinns tidsstyringsmekanisme som både styrer hovedventilen for det tilførte vann og en tappeventil i den seksjon av systemet som omfatter strupeventilen og vekstblandingen, ved hjelp av en solenoid-mekanisme. Ved omveksling mellom disse ventilene kan systemet vekselvis tappes og fylles igjen med vekstfremmende oppløsning ved hjelp av sugevirkningen i reduk-sjons -enhet en . Fig. 1 viser en perspektivskisse av et apparat for formering av planter ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 er en perspektivskisse av et planteformeringsapparat ifølge fig. 1, men med kapslingens seksjoner adskilt for å kunne se apparatets indre. Fig. 3 er et riss ovenfra av apparatet ifølge fig. 1. Fig. 4 viser et utsnitt fra hovedsakelig et plan langs linjen 4 - 4 på fig. 3. Fig. 5 er et oppløftet bilde av apparatet ifølge fig. 1. Fig. 6 er et utsnitt hovedsakelig i det plan som linjen 6 - 6 på fig. 5 representerer og som viser et planriss av bunnseksjonen av apparatet ifølge fig. 1. Fig. 7 er et skjematisk rørdiagram, delvis i snitt, av vannforsyningen, tilførselen av næringsstoffer og tåke-dusjsystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 er et elektrisk kretsdiagram av det elek-triske styresystem for rørsystemet vist på fig. 7.

Med henvisning til tegningene omfatter den foreliggende oppfinnelse et kammer 20 for formering eller rotslagning for planter, formet med en øvre seksjon eller deksel 21 og en nedre seksjon eller bunndel 22. Springvann ved et standard vannkrantrykk tilføres systemet via en rør-ledning 24 forbundet med en styre-og reduksjonsventil 25 anordnet på det ytre av bunndelen 22. Næringsstoffer, hormoner og liknende plantefremmende vekst-blandinger tilføres vekstkammeret 20 via styreventilen 25 fra tilhørende beholdere 26, 28. Fra bunndelen 22 føres internt rørledninger fra styreventilen 25 i form av et gren-rør 29 til et eller flere avgrenete rør 30 som strekker seg generelt på siden av kammeret og er utstyrt med egnete forstøvningsdyser 31. Grenrøret 29 strekker seg gjennom bunndelen og ut på den motsatte side hvor den har en egnet hette (ikke vist) og blir der støttet i den undre kammerseksjon, bunndelen 22.

Side- og endeveggene 32 og 34 i kammerseksjonene 21, 22 er skrådd med tanke på oppsamling av overskytende fuktighet såvel som for å tillate at seksjonene kan stables i hverandre ved lagring eller forsendelse. Egnete forsterk-ende ribber 35 kan likeledes være anordnet for å styrke sideplatene 34 eller gjøre disse stivere. Kammeret 20 kan lages av hvilket som helst egnet materiale slik som slag-fast plast.

For å holde fast plantestiklinger for formering, eksempelvis rotslagning, har oversiden 36 av den øvre seksjon 21 en rekke åpninger 38 formet som ringformete sylindre 39 som strekker seg oppover og er forbundet med oversiden 36 ved glatt formede hulkiler 40 med forholdsvis stor radius. Når stiklinger med nydannede røtter blir fjernet fra åpningene 36 vil hulkilens 40 radius hindre at åpningenes kanter river opp eller skader de ømtålige rotskuddene. De ringformete sylindriske fremspringene som vender oppover og danner åpningene 38 bidrar til å utelukke og hindre inn-trengning av forurensninger eller uønskede materialer til det indre av kammeret og samtidig dannes et feste for stiklingene hvis vekstpartier strekker seg inn i det indre av kammeret.

Den øvre og nedre seksjon 21, 22 sammenføyes som vist på fig. 1 ved at det finnes en kanal langs kanten på den nedre seksjonens sidevegger dannet ved en horisontalt utstrukket leppe 42 på denne seksjons 22 øvre kant, idet det således dannes langs seksjonens omkrets en dobbel kant 44 som utgjør en åpen kanal tilpasset for å motta den øvre seksjons nedre kant 45. En slik kanalkonstruksjon letter ytterligere åpningen av kammeret ved å vippe den øvre seksjon 21 i forhold til bunndelen 22 når det ønskes inspeksjon av innholdet. Den oppoverrettede leppe 44 hindrer toppdekselet 21 fra å skli av bunndelen 22 og derved skade eller ødelegge stiklingene som holdes i kammeret. Egnede tappeåpninger 48 og rør kan være anordnet i bunndelen etter behov.

Med det formål å fremskaffe en periodisk tilførsel av næringsmidler, hormoner, gjødning eller andre tilsatsmidler i en forstøvet vanntåke til det indre av vekstkammeret, er det anordnet et rørsystem for tilførsel av springvann og tilsatsmidler som vist på fig. 7, såvel som et elektrisk solenoid-styresystem, vist på fig. 8. I rørsystemet er en rørstuss 24 forbundet via en solenoid-drevet hovedventil 51 og en kontrollventil 52 til en reduksjonsventil 54. Denne siste ventils utløp er forbundet til vekstkammerets hoved-grenrør 29 og deretter til styrerør 30 som bærer forstøv-ningsdysene 31.

Veksttilsetningsstoffene, såsom næringsmidler og rotutviklende hormonoppløsninger tilføres fra beholderne 26 og 28 som med egnede rørledninger er forbundet via kon-trollventilen 55 til reduksjonsventilens strupeåpning 56.

En reduksjonstømmeåpning 58 er forbundet via en solenoid-drevet renseventil 59 til et utløps- eller tømme-rør 60 som kan være ført til bunnen av vekstkammeret 20 eller ført direkte til et sluk. Man skal merke seg at beholderne for tilførselstoffer må være plassert lavere enn reduksjonsventilen 54 for å unngå at en tapping eller et sug av til-setningsstoffene oppstår ved hver rensing, noe som ville resultere i tap av kostbare ingredienser.

Reduksjonsventilen 54 er på konvensjonell måte ut-ført som en strupeventil som omfatter en kapsling 61 med et forholdsvis stort inntakskammer 62 som åpner utad ved en hals eller port 63 mot et forholdsvis lite sugekammer 64 forbundet med utløpsporten 65 av reduksjonsventilen og med strupeåpningen 56. En anvendbar reduksjonsventil er den som finnes på markedet, produsert av "Hyponex Company, Inc." og som er benyttet i US patent nr. 2 215 132.

Vekselvis drift av hovedventilen 51 og renseventilen 59 innenfor den totale tidssyklus vil periodisk tappe ventil- og strømnings-rørsystemet og igjen fylle dette med oppløsning av næringsmidler og hormonløsninger innsugd i reduksjonsventilen og således i rørsystemet for forstøvning i dyser i . vekstkammeret. For å tappe systemet blir den solenoid-drevne hovedventil 51 lukket og den likeledes solenoid-drevne renseventil 59 åpnet. Dette medfører at all væske tappes fra reduksjonsventilen 54 og rørsystemet in-kludert grenrøret 29. Etter tappingen av væske fra systemet blir rensesolenoiden inaktivert og renseventilen 59 lukkes. Tidssyklusen avsluttes ved at hovedsolenoiden drives for å åpne hovedventilen 15. Vann strømmer så gjennom reduksjonsventilen 54 til vekstkammerets rørsystem og denne ventil suger da næringsmidler, hormoner og tilsats-ingredienser inn i vannstrømmen. Denne blanding av ingredienser for plante-veksten med vann dusjes så som en finfordelt forstøvet tåke fra dysene 31. Etter en viss tid lukkes påny hovedventilen 51 og renseventilen 59 åpnes for å tappe systemet, deretter gjentas syklusen kontinuerlig.

For å styre periodiseringen er det anordnet en tidsbryter i form av en tretrinns tidsbryter 70 som omfatter en tidsstyreenhet 71 som påvirker en solenoidbryter 72 for hovedventilen og en liknende solenoidbryter 74 for renseventilen. Det første tidsintervall er bestemt til å være omkring 2\ minutt. Det, neste trinn gir en tilførselsperiode på ca. 12 sekunder, og denne periode aktiveres innenfor tidssyklusen som begynnelsen av hele syklusen. Det tredje trinn er renseperioden som varer ca. 40 sekunder og aktiveres i tidssyklusen direkte etter tilførselsperioden. Disse forskjellige perioder kan varieres og endringen av hver enkelt periodes varighet gir den nødvendige og ønskede styring for bestemmelse av opptak av tilsatsmidler for plantene. Solenoiden 7 5 for hovedventilen er forbundet med selve hovedventilen 51 og solenoiden 76 for renseventilen er forbundet med selve renseventilen 59 . En hovedbryter 78 er tilknyttet elektrisk strømtilførsel (standard 110 volt) fra lysnettet 79 nedtransformert i transformatoren 80. Dessuten finnes en hovedsolenoidbryter 81 og en rensesolenoidbryter 82 for aktivering av disse respektive solenoider som så kan åpne ventilene uavhengig av tidsstyring. På denne måte kan rent vann tilføres eller hele systemet kan tappes om nødvendig.

Ved drift blir plantene dusjet i en tidsstyrt tåkesyklus med en kort puls med vanntrykk. En periode med åpen hovedventil i ca. 12 sekunder muliggjør en sugeperiode for tilsatsingredienser for reduksjonsventilen på ca. 7 sekunder før vanntrykket bygges opp ved forstøvningsdysene og hindrer tilbakeløp ved reduksjonsventilen, hvilket gir en effektiv dyseperiode på omkring 5 sekunder. Deretter lukker hovedventilen 51 og renseventilen 59 åpner i omkring 40 sekunder, noe som er tilstrekkelig for å gi systemet en indre tappeperiode i hvilken væskens egenvekt tapper systemet via egnede utløpsrør. Den bestemte varighet for reduksjonsventilens sugevirkning avgjør mengden av næringsmiddel-eller hormonoppløsning som tilf øres fors tøvningsdy sene . Denne mengde kan lett bestemmes og styres. Systemet gir en særdeles finfordelt høytrykks forstøvning av blandingen av ingredienser og vann i en kortvarig tilførselsperiode.

Ved dette stadium må det påpekes at det deretter

er en venteperiode i den totale syklus, og ved å utnytte denne venteperioden vil prosessen kunne fordeles over en ønsket tid, således inngår denne venteperiode som en viktig del i den totale syklus.

Systemet er særdeles velegnet for formering og rotdannelse ved stiklinger. Systemet virker med en kort pulsvarighet med tilførsel av de nødvendige ingredienser og dette hindrer stiklingene fra å tørke ut samtidig som det garanterer nødvendig balanse mellom næringsstoffer og hormonløsning for den hurtigste formering. Systemet trenger et konstant vanntrykk fra en standard vannkilde såsom en springvannskran, mens plantene mottar en periodisk forstøvet vanntåke i vekstkammeret.

Tåken inneholdende næringsmidler tilføres fra to eller flere forstøvningsdyser 31 i hvert vekstkammer. Siden vekstkammeret fortrinnsvis er gjennomskinnelig,behøver det ikke være lufttett. Apparatet og systemet funksjonerer ved vanlig atmosfærisk trykk. Et hvilket som helst antall åpninger eller dyser 31 kan være anordnet avhengig av an-tallet stiklinger som ønskes formert samtidig.

Selv om et visst antall utførelser er vist i de ledsagende tegninger og dessuten er beskrevet ovenfor i detalj, skal det forstås at det ikke derved er tenkt som noen begrensning for oppfinnelsen. Tvert imot er det opp-finnernes hensikt å dekke alle modifikasjoner, alternativer, konstruksjoner, ekvivalenter og anvendelser som vil falle innenfor ideen og rammen for oppfinnelsen som uttrykt i de etterfølgende krav.

Claims (5)

1. Apparat for periodisk tilførsel av en forstøvet vanntåke med tilsatsmidler for planter, omfattende et lukket kammer, organer for å bære plantestiklinger med et parti av stiklingen inne i kammeret og organer for periodisk å tilføre en vannoppløst næringsmiddelblanding til plantene, karakterisert ved en vannkilde under trykk, organer for styring av vanntilførselen fra kilden, et for-delingsgrenrør omfattende et antall tåkedannende dyser i kammeret, en tilførselskilde for plantevekstfremmende tilsatsblanding, en reduksjonsventil for tilførsel av denne tilsatsblanding til vannet fra vannkilden før dette vann til-føres grenrøret, organer for å tappe vannet fra grenrøret og reduksjonsventilen og organer for drift av styreinn-retningene for vannet og tappeinnretningene i en periodisk, tidsstyrt sekvens for alternativ stans av vannstrømmen, tapping av systemet og deretter igangsetting av vannstrøm-men og vekstblandingen og tilførsel av denne vannoppløste vekstblanding til fordelingsgrenrøret og deretter til vekstkammeret som en finfordelt tåke for dusjing av plantestiklingene.

2. Fremgangsmåte for formering av planter, karakterisert ved at en finfordelt forstøvet tilsatsblanding rettes mot et parti av plantene i et lukket vekstkammer ifølge et system som omfatter en reduksjonsventil, et fordelingsgrenrør og forstøvningsdyser, idet den vannoppløste tilsatsblanding stanses og systemet tappesutog deretter igjen startes for tilførsel av tilsatsblandingen i systemet, hvorved vannstrømmen via reduksjonsventilen til-fører ytterligere tilsatsblanding til vannet for omdannelse til en tåkedusj til plantene, og deretter periodisk å gjenta denne syklus for å tilføre en periodisk, vannoppløst tilsatsblanding for plantevekst i form av tåke til plantene for å fremme vekst av disse.

3. Vekstkammer for tilførsel av en forstøvet tåke for vekst av planter ved såkalt aeroponisk planteformer-ing hvorved plantestiklinger fastholdes med et parti an ordnet for å motta en periodisk dusj av vanntåke og en plantevekstfremmende tilsatsblanding, karakterisert ved at vekstkammeret omfatter en øvre horisontal overside, organer som avgrenser et antall plantestiklingsbærende elementer på denne overside, idet hvert element avgrenses av en ringformet oppadvendt sylinder med en sentral åpning gjennom hvilken plantestiklingen innsettes og hvor hver sylinder har en øvre kant for å holde fast plantestiklingen, organer som utgjør en glatt avrundet indre kant mellom sylinderen og vekstkammerets overside for å muliggjøre uttak av plantestiklingene uten å skade de ømtålige rotskuddene på disse.

4. Fremgangsmåte for å danne en vanntåke av vann og tilsatsblanding ved at vannet og tilsatsblandingen blandes i en reduksjonsventil og et fordelingsgrenrør og ved at denne blanding blir dusjet i form av tåke fra dyser, karakterisert ved at en vannstrøm rettes mot reduksjonsventilen og grenrøret, at deretter vannstrømmen stanses og reduksjonsventilen og fordelingsgrenrøret tappes, hvoretter påny vannstrømmen fra vannkilden føres gjennom reduksjonsventilen for å suge ny tilsatsblanding fra en kilde for denne for å blandes med vannstrømmen i denne reduksjonsventil og dette grenrør før tilførsel til dysene, og deretter å gjenta denne syklus for å tilfø re en periodisk dusj i form av en vanntåke iblandet tilsatsstoffer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den totale tidssyklus er omkring 2\ minutt, tilfø rselsperioden varer ca. 12 sekunder og tappeperioden varer ca. 40 sekunder.