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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Flüssigdüngung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine dazugehörige Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden zur Düngung mit Flüssigdünger insbesondere im Gartenbau eingesetzt.
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Der Gartenbau erzielt in Deutschland auf etwa 1% der landwirtschaftlichen Nutzfläche 10% des Wirtschaftsvolumens der gesamten Landwirtschaft. Um höhere Erträge oder ein schnelleres Wachstum zu erreichen, wird das Nährstoffangebot für die Kulturpflanzen künstlich erhöht. Dies erfolgt durch Düngemittel. Unter diesem Sammelbegriff verbergen sich Stoffe und Stoffgemische, welche hauptsächlich lösliche Stickstoff-, Kalium- und Phosphorverbindungen enthalten. Diese gelten als Makronährstoffe und werden in beträchtlichen Mengen ausgebracht. Als Hauptnährelement gilt Stickstoff, welcher in Nitrat- oder Ammoniumform appliziert wird. Da die Makronährstoffe in unterschiedlichen Mengen in den verschiedenen Düngemitteln vorhanden sind, erfolgt die Angabe von Düngemengen regelmäßig als Reinnährstoff. Die zu düngende Menge richtet sich nach dem noch vorhandenem Reststickstoff im Boden und dem geplanten Ertrag. Größere Düngemengen werden unterteilt, um eine möglichst gleichmäßig hohe Versorgung der Pflanzen zu erreichen. Da die wasserlöslichen Nitratverbindungen eine Gefahr für das Grundwasser darstellen, ist die gewerbsmäßige Düngung z. B. durch die Düngeverordnung stark reglementiert. Die Mineraldüngemittel sind Granulate mit Korngrößen zwischen 1 bis 4 mm. Die Ausbringung erfolgt mit Düngerstreumaschinen meistens nach dem Schleuderradverfahren, wobei die Düngerkörner breit auf den Boden gestreut werden. Soweit dieser feucht ist oder es regnet, werden sie langsam aufgelöst, gelangen in den Boden und stehen nach einigen Tagen den Pflanzenwurzeln in 5 bis 15 cm Tiefe als aufnahmefähige Nitrat- oder Ammoniumionen zur Verfügung. Falls es zu viel regnet, lösen sich die Düngerkörner auf und werden, bevor sie in den Boden gelangen können, oberirdisch abgeschwemmt. Bei hohen Niederschlagsmengen, welche jedoch über einen längeren Zeitraum verteilt sind, besteht die Gefahr, dass die Nährstoff nicht nur einfach in den Boden gelangen, sondern an den Wurzeln vorbei in tiefere Schichten verlagert und im Grundwasser anreichert werden. Falls der Boden trocken ist, findet dieser Vorgang nicht statt und das Düngerkorn bleibt gleichfalls trocken liegen. Da es aber hygroskopisch ist, nehmen die Düngerkörner z. B. bei Morgentau soviel Feuchte auf, dass sie teilweise schon zerfallen und als breiige Klumpen aber noch am Ort bleiben und nicht in den Boden gelangt. Dabei sind die Stickstoffverbindungen schon mobil und können z. B. als Ammoniakgas in die Atmosphäre emittieren. Zudem können die Düngerkörner als ätzender Brei die Pflanzen selbst schädigen. Neben der genannten Schädigung der Pflanze und des Grundwassers ist die Düngung mittels Granulatdünger auch uneffizient, da nur ein Teil der ausgebrachten Düngermenge von den Pflanzen aufgenommen wird.
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Eine wesentliche Verbesserung der Düngereffizient wird durch ein CULTAN-Verfahren erreicht, bei dem Ammonium-Flüssigdünger in den Boden eingespritzt wird. Dabei ist die Konzentration des Flüssigdüngers in diesen Bodendepots so hoch, dass sie für die Pflanzenwurzeln eigentlich toxisch ist. Trotzdem wachsen die Pflanzenwurzeln in Richtung dieser Bodendepots, umhüllen diese mit Feinwurzeln und entnehmen je nach Bedarf der Pflanze daraus Nährstoffe. Dabei kann ein gesamter Jahresvorrat in ein Bodendepot gespritzt werden, wobei die Düngermenge häufig zwischen 1 und 5 ml pro Injektion beträgt und die Injektionsstellen auf dem Boden in einem Abstand von ca. 20 cm erfolgt.
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Aus der Landwirtschaft sind einige Vorrichtungen zur Flüssiginjektion bekannt, die aber aufgrund ihrer Größe im Gartenbau nicht einsetzbar sind.
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Zur Flüssiginjektion im Gartenbau sind so genannte Düngelanzen bekannt. So wird in der
DE 42 28 951 C1 eine Luftlanze vorgestellt, die aus einem Drucklufterzeuger und einem Rohr mit einem Flüssigdüngeranschluss besteht, wobei an dem Flüssigdüngeranschluss über ein Absperrventil ein Flüssigdüngervorratsbehälter angeschlossen ist. In Verwendung dieser Luftlanze wird mittels Druckluft in den Boden bis in den Wurzelbereich der Pflanzen eine kleine Bohrung eingebracht. Anschließend wird das Absperrventil geöffnet, wodurch mittels Unterdruck Flüssigdünger aus dem Flüssigdüngervorratsbehälter angesaugt und über das Rohr in die kleine Bohrung eingepresst wird.
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Diese Luftlanze hat aber Nachteile. So wird zum Einbringen der kleinen Bohrung und des Düngers in den Boden Druckluft benötigt, die gewöhnlich mit einem externen Kompressor erzeugt werden muss. Das macht die Luftlanze zum einen teuer. Zum anderen kann die Luftlanze nur bei Vorhandensein von Druckluft bzw. eines Stromanschlusses für den Kompressor verwendet werden, so dass ihre Einsatzbreite begrenzt ist. Zudem ist mit dieser Luftlanze die in den Boden einzubringende Flüssigdüngermenge schlecht dosierbar bzw. die Luftlanze ist für eine Flüssigdüngermenge zwischen 1 bis 5 ml pro Injektion ungeeignet. Auch soll diese eingebrachte Flüssigdüngermenge in einem eng eingeschlossenen Depot im Boden verbleiben und nicht durch die Druckluft im Boden verteilt werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zur Flüssigdüngung sowie eine dazugehörige Vorrichtung zu entwickeln, welches eine autarke Flüssigdüngung gestattet, zur Ausbringung von Flüssigdüngermenge zwischen 1 bis 5 ml pro Injektion geeignet und kostengünstig ist.
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Diese Aufgabe wird verfahrensseitig durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und vorrichtungsseitig durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3 sowie 5 bis 10.
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Das neue Verfahren zur Flüssigdüngung sowie die dazugehörige Vorrichtung beseitigen die genannten Nachteile des Standes der Technik. Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Verfahrens zur Flüssigdüngung, bei dem durch eine Druckkraft eine Flüssigdüngermenge in den Boden eingepresst wird, ist es, dass durch einen Nutzer ein Rohrgehäuse nahezu senkrecht auf dem Boden derart aufgestellt wird, dass eine am Rohrgehäuse angeordnete Injektionsnadel sich auf dem Boden oberhalb einer zudüngenden Pflanze befindet, durch den Nutzer ein am Rohrgehäuse angeordneter Fußtritt mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, bis die Injektionsnadel über ihre gesamte Länge in den Boden eingedrungen ist, durch den Nutzer ein am Rohrgehäuse angeordneter Pumphebel an das Rohrgehäuse gedrückt und dadurch eine Flüssigdüngermenge über die Injektionsnadel in den Boden gedrückt wird, durch den Nutzer der Pumphebel losgelassen und dadurch eine Flüssigdüngermenge aus einer Flüssigdüngerflasche angesaugt wird und abschließend durch den Nutzer das Rohrgehäuse mit der Injektionsnadel aus dem Boden gezogen wird. Dadurch ist durch die autarke Vorrichtung eine Flüssigdüngermenge zwischen 1 bis 5 ml genau dosierbar.
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Vorteilhaft bei der Anwendung der neuen Vorrichtung zur Flüssigdüngung, bestehend aus einem Vorratsbehälter für Flüssigdünger sowie einer Fördervorrichtung zum Einpressen einer Flüssigdüngermenge einer Injektionsnadel in den Boden, ist es, dass die Fördervorrichtung zum Einpressen einer Flüssigdüngermenge in den Boden eine Schlauchpumpe ist. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Schlauchpumpe aus einem Peristaltikschlauch, einem Pumphebel mit einem Druckstempel und zwei Rückschlagventilen besteht und in einem Rohrgehäuse angeordnet ist. Dadurch sind keine Dichtflächen vorhanden, so dass auch keine Leckagen z. B. durch Ventile oder andere mechanische Verschlüsse entstehen können, so dass kein ungewolltes Austreten von Flüssigdünger zwischen einem Vorratsbehälter an Flüssigdünger und einem Flüssigdüngeraustritt, insbesondere eine Nadel, Spritze oder Injektionsnadel gewährleistet ist und wodurch das Schlauchsystem zwischen einem Flüssigdüngervorratsbehälter und der Injektionsnadel luftdicht ist. Von Vorteil ist es auch, wenn das Rohrgehäuse einen Fußtritt zum in den Bodentreten der Injektionsnadel bis zu einer am unteren Ende des Rohrgehäuses angeordneten Sperrfläche angeordnet ist, weil durch die Länge der Injektionsnadel die Tiefe der Flüssigdüngung im Boden vorgegeben wird, wobei die Länge der Injektionsnadel vorzugsweise 10 cm beträgt. Vorteilhaft ist es auch, wenn über eine Druckfläche eines Druckstempel auf einen Peristaltikschlauch der Schlauchpumpe die geförderte und in den Boden gepresste Flüssigdüngermenge definiert wird, wobei die Druckfläche des Druckstempel auf den Peristaltikschlauch vorzugsweise eine Länge von 32,3 cm aufweist, was einer Flüssigdüngermenge von 5 ml entspricht.
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Das neue Verfahren zur Flüssigdüngung sowie die dazugehörige Vorrichtung sollen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigen:
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1: Schematische Darstellung der Vorrichtung zur Flüssigdüngung,
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2: Schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung zur Flüssigdüngung nach Betätigen eines Pumphebels,
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3: Schematische Schnittdarstellung der Vorrichtung zur Flüssigdüngung nach Loslassen des Pumphebels und
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4: Schematische Darstellung der Vorrichtung zur Flüssigdüngung in einer alternativen Ausführung.
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Die neue Vorrichtung zur Flüssigdüngung besteht gemäß der 1 im Wesentlichen aus einem Rohrgehäuse 1, an dessen Enden einerseits ein Handknauf 2 und andererseits eine Injektionsnadel 3 aufweist sowie an dem über die Länge des Rohrgehäuses 1 eine Flaschenhalterung 4, ein Pumphebel 5 und ein Fußtritt 6 angeordnet sind.
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Dabei dient die Flaschenhalterung 5 der Aufnahme einer handelsüblichen Flüssigdüngerflasche 7, wobei über die Flaschenöffnung der Flüssigdüngerflasche 7 ein Ansaugschlauch 8 in die Flüssigdüngerflasche 7 derart eingeführt ist, dass das Schlauchende des Ansaugschlauches 8 in den in der Flüssigdüngerflasche 7 aufbewahrten Flüssigdünger reicht. Gemäß der 2 und 3 ist der Ansaugschlauch 8 über eine Öffnung 9 in das Rohrgehäuse 1 eingeführt und über ein Rückschlagventil 10 mit einer Schlauchpumpe 11 verbunden. Dabei ist das Rückschlagventil 10 derart ausgerichtet, dass es nur einen Durchfluss in Richtung Schlauchpumpe 11 gestattet und in Richtung Flüssigdüngerflasche 7 geschlossen ist. An der Schlauchpumpe 11 ist über ein zweites Rückschlagventil 12 ein Druckschlauch 13 angeordnet, der die Schlauchpumpe 11 mit der Injektionsnadel 3 verbindet. Dabei ist das Rückschlagventil 12 derart ausgerichtet, dass es nur einen Durchfluss in Richtung Injektionsnadel 3 gestattet und in Richtung Schlauchpumpe 11 geschlossen ist. Die Schlauchpumpe 11 umfasst einen Peristaltikschlauch 14, der mit einem quer zur länglichen Ausrichtung des Peristaltikschlauches 14 verschiebbaren Druckstempel 15 beaufschlagt ist. Der Druckstempel 15 ist wiederum über eine Öffnung 16 des Rohrgehäuses 1 mit dem Pumphebel 5 mechanisch verbunden, wobei der Pumphebel 5 über ein an dem Rohrgehäuse 1 befestigten Scharnier 17 an dem Rohrgehäuse 1 schwenkbar angeordnet ist.
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Die Wirkungsweise der neuen Vorrichtung zur Flüssigdüngung soll nun am Ausführungsbeispiel gemäß der 1 bis 3 erläutert werden. Dabei wird zunächst die Inbetriebnahme der neuen Vorrichtung beschrieben, wobei dazu davon ausgegangen wird, dass sich eine ausreichende Menge an Flüssigdünger in der Flüssigdüngerflasche 7 befindet und das Schlauchende des Ansaugschlauches 8 in diese Flüssigdüngermenge hineinragt. Wird nun der Pumphebel 5 gemäß der 2 betätigt, so wird, wenn der Pumphebel 5 an das Rohrgehäuse 1 gedrückt wird, durch auf den Druckstempel 15 eine Druckkraft auf den Peristaltikschlauch 14 ausgeübt, wodurch der durch Peristaltikschlauch 14 zusammengedrückt wird. Dadurch entsteht eine Druckwirkung. Da aber das Rückschlagventil 10 den Ansaugschlauch 8 verschließt und das Rückschlagventil 12 den Druckschlauch 13 öffnet, wirkt die Druckentlastung in Richtung Druckschlauch 13, so dass die verdrängte Flüssigdüngermenge über den Druckschlauch 13 und die Injektionsnadel 3 in den zu düngenden Boden gepresst wird. Wird der Pumphebel gemäß der 3 losgelassen, so dass keine Druckkraft mehr auf den Peristaltikschlauch 14 ausgeübt wird, entspannt sich der Peristaltikschlauch 14 und nimmt seine ursprüngliche Form an. Dabei entsteht in dem Peristaltikschlauch 14 ein Unterdruck, wodurch das Rückschlagventil 12 geschlossen und das Rückschlagventil 10 geöffnet wird, so dass eine Flüssigdüngermenge aus der Flüssigdüngerflasche 7 in den Peristaltikschlauch 14 angesaugt wird. Dieses Betätigen des Pumphebels 5 gemäß der 2 und der 3 mit den zuvor beschriebenen Wirkungen wird solange wiederholt, bis Flüssigdünger aus der Injektionsnadel 3 austritt. Dann sind der Ansaugschlauch 8, der Peristaltikschlauch 14 der Schlauchpumpe 11 und der Druckschlauch 13 mit Flüssigdünger befüllt.
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In Anwendung der nun betriebsbereiten Vorrichtung wird die Vorrichtung nahezu senkrecht auf dem Boden derart aufgestellt, dass die Injektionsnadel 3 sich auf dem Boden oberhalb der zudüngenden Pflanze befindet. Wird dann der Fußtritt 6 durch einen Nutzer mit einer Druckkraft derart beaufschlagt, dass die Injektionsnadel 3 über ihre gesamte Länge in den Boden eingedrungen ist und anschließend der Pumphebel 5 gemäß der 2 an das Rohrgehäuse 1 gedrückt, so wird durch den mit dem Pumphebel 5 mechanisch verbundenen Druckstempel 15 eine Druckkraft auf den Peristaltikschlauch 14 ausgeübt. Dadurch wird der Peristaltikschlauch 14 zusammengedrückt und es entsteht eine Druckwirkung. Durch diese Druckwirkung wird das Rückschlagventil 10 und damit der Ansaugschlauch 8 verschlossen. Gleichzeitig wird durch diese Druckwirkung das Rückschlagventil 12 und damit der Druckschlauch 8 geöffnet. Dadurch wirkt die Druckentlastung in Richtung Druckschlauch 13, sodass die durch den Druckstempel 15 im Peristaltikschlauch 14 verdrängte Flüssigdüngermenge über die Injektionsnadel 3 in den Boden gedrückt wird. Anschließend wird die neue Vorrichtung wieder aus dem Boden gezogen und der Pumphebel 5 losgelassen, wobei beim Loslassen des Pumphebels 5 gemäß der 3 keine Druckkraft mehr auf den Peristaltikschlauch 14 ausgeübt wird. Dabei entspannt sich der Peristaltikschlauch 14 und nimmt seine ursprüngliche Form an, wodurch in dem Peristaltikschlauch 14 ein Unterdruck entsteht. Dadurch wird das Rückschlagventil 12 geschlossen und das Rückschlagventil 10 geöffnet, so dass eine Flüssigdüngermenge über den Ansaugschlauch 8 aus der Flüssigdüngerflasche 7 angesaugt und der Peristaltikschlauch 14 der Schlauchpumpe 11 gefüllt wird.
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Denkbar ist es, in der Flaschenhalterung 4 anstelle der Flüssigdüngerflasche 7 einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Flüssigdüngers anzuordnen. Auch ist es denkbar, den Vorratsbehälter direkt und ohne Verwendung der Flaschenhalterung 4 am Rohrgehäuse 1 zu befestigen. Insbesondere ist es dann denkbar, den Vorratsbehälter in dem Rohrgehäuse 1 anzuordnen, wobei der Handknauf 2 zusätzlich einen Verschluss des Vorratsbehälters aufweist und damit auch zum Öffnen und Verschließen des Vorratsbehälters dient. Dabei ist der Vorratsbehälter im oberen Teil des Inneren des Rohrgehäuses 1 anzuordnen, wodurch sich die Schlauchpumpe 13 im Gegensatz zu der Ausführung gem. 1 und 2 im unteren Bereich des Inneren des Rohrgehäuses 1 befindet. Dadurch werden die Leitungslängen des Ansaugschlauches 8 und des Druckschlauches 13 verkürzt, so dass mit der Inbetriebnahme eine geringe Flüssigdüngermenge angesaugt werden muss.
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Auch ist es denkbar, die Menge an Flüssigdünger, die über die Injektionsnadel (3) in den Boden gepresst wird, durch dem Durchmesser des Peristaltikschlauches 14 und Länge der Druckfläche zwischen Druckstempel 15 und Peristaltikschlauch 14 zu verändern. Auch ist es denkbar, über die Längen der Injektionsnadel 3 die Tiefe des Flüssigdüngeraustritts zu verändern.
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Ebenso ist es denkbar, dass die Rückschlagventile 10, 12 Flatterventile sind, das Rohrgehäuse 1 aus Edelstahl gefertigt ist, der Handknauf durch einen Spatengriff ersetzt ist und/oder der Pumphebel 5 als Fußpumphebel ausgeführt ist.
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Abschließend ist es in einer alternativen Ausführung auch denkbar, die neue Vorrichtung zur Flüssigdüngung gem. 4 mit einem zweiten Handknauf 2 zu versehen, wobei der weitere Handknauf 2 seitlich am Rohrgehäuse 1 angeordnet ist und der beidhändigen Führung des Rohrgehäuses 1 dient. Zudem ist der Pumphebel 5 mit einer Justierschraube 18 und einem Griff 19 auszustatten, wobei der Griff 19 dazu dient, leichter mit einer Hand pumpen zu können. Mit dem Einstellung der Justierschraube 18 hingegen wird der Schwenkwinkel des Pumphebels 5 und damit der Hubweg des Druckstempels 15 verringert, wodurch der Peristaltikschlauch 14 durch den Druckstempel 15 nicht vollständig zusammengepresst wird, so dass pro Injektion eine Flüssigkeitsdüngermenge, die kleiner als 5 ml ist, in den Boden ausgebracht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohrgehäuse
- 2
- Handknauf
- 3
- Injektionsnadel
- 4
- Flaschenhalterung
- 5
- Pumphebel
- 6
- Fußtritt
- 7
- Flüssigdüngerflasche
- 8
- Ansaugschlauch
- 9
- Öffnung
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Schlauchpumpe
- 12
- Rückschlagventil
- 13
- Druckschlauch
- 14
- Peristaltikschlauch
- 15
- Druckstempel
- 16
- Öffnung
- 17
- Scharnier
- 18
- Justierschraube
- 19
- Griff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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