DE102016110887A1

DE102016110887A1 - Pflanzeneinrichtung mit horizontal ausgerichteter und drehbar gelagerter Pflanzvorrichtung

Info

Publication number: DE102016110887A1
Application number: DE102016110887.1A
Authority: DE
Inventors: Alina Schick; Klaus Busse; Heiko Schick; Thomas Buck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-12-14
Also published as: WO2017215969A1

Abstract

Pflanzeinrichtung, die eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen aufweist, mit zumindest einer drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung, zumindest einer Antriebs- und Befestigungseinheit, die mit der zumindest einen Pflanzvorrichtung über zumindest eine gemeinsame Achse fest oder abnehmbar verbunden ist und zumindest ein Verbindungsmittel zur Anbringung an einer Fläche oder an zumindest einem, Rundungen aufweisenden Gegenstand umfasst, wobei die zumindest eine Pflanzvorrichtung mit einem Bewässerungs- und Versorgungssystem zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pflanzeinrichtung, die eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen aufweist und die zumindest eine drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung aufweist.
Drehbar gelagerte Vorrichtungen, die eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen aufweisen, sind grundsätzlich bereits unter der Bezeichnung Klinostat bekannt. Da der Begriff als solcher ein konstantes Neigen bedeutet, wurde er als ein Oberbegriff allgemein für solche Vorrichtungen verwendet, welche die Rotation eines Objektes um eine Achse waagerecht zu der Richtung des Schwerkraftvektors ermöglichen.
Grundsätzlich sind solche Klinostaten nichts anderes als waagerecht rotierende Achsen, bei denen der einseitige Reiz der Schwerkraft durch einen allseitigen Reiz ersetzt worden ist.
Solche Klinostaten werden bereits etwa seit dem Ende des 19. Jahrhunderts dafür eingesetzt, Pflanzen mit einer horizontalen Wachstumsachse, sozusagen quer zu der Schwerkraft, in Rotation zu versetzen. Es hat sich gezeigt, daß durch eine konstante Drehung physiologische Vorgänge in Pflanzen beeinflußt werden. Bei geeigneter Drehgeschwindigkeit mittels einer Achse, die in einem rechten Winkel oder grundsätzlich in einem beliebigen Winkel zu der Erdanziehungskraft steht, wird relativ zu der jeweiligen Pflanze ein Schwerkraftreiz aus einer konstant wechselnden Richtung erreicht. Aus pflanzenphysiologischer Perspektive kann dies zu einer veränderten Wahrnehmung der Schwerkraftrichtung bis hin zu einem Fehlen der Schwerkraft führen. Eine solche simulierte Änderung des Schwerkraftvektors bis hin zu einem simulierten Fehlen der Schwerkraft kann das Wachstumsverhalten, z. B. im Hinblick auf die Wachstumsrichtung, oder das Biomassewachstum der Pflanze beeinflussen.
Den ersten Klinostaten entwickelte Julius von Sachs im Jahr 1879. Seine Modifizierung für Forschungszwecke wurde 1884 von Wilhelm Pfeffer publiziert. Neuere Entwicklungen zielen vor allem darauf ab, lebende Organismen, insbesondere Pflanzen, bei simulierter Schwerelosigkeit zu untersuchen.
So ist aus der DE 10 2011 080 696 A1 ein schnelldrehender Klinostat und ein Verfahren zur Untersuchung von Organismen in simulierter Schwerelosigkeit bekanntgeworden, bei dem ein um eine Achse rotierendes Aufnahmebehältnis zur Aufnahme von Organismen oder Substanzen mit einem Erzeuger von optischer Strahlung in Form einer Lichtquelle, z. B. aus LEDs, und einem Detektor oder Sensor für das Erfassen solcher optischen Strahlung in Form eines mitrotierenden Fluoreszenzmikroskops kombiniert ist. Das Aufnahmebehältnis ist ein Objektträger, auf dem die zu untersuchenden Organismen angeordnet und mit einem Fluoreszenzfarbstoff versetzt sind. Anstelle des genannten Objektträgers kann auch eine sterile Einwegkapillare verwendet werden.
Durch eine Auswertung der Lumineszenzstrahlung sollen dann Aussagen über physiologische Vorgänge der untersuchten Organismen getroffen werden können.
Des weiteren ist durch die US 6,604,321 B2 eine drehbar gelagerte Pflanzeinrichtung bekanntgeworden, die um ihre Achse mit im wesentlichen horizontaler Ausrichtung rotiert. Dabei ist die Pflanzeinrichtung in Form einer Trommel ausgebildet und drehbar in einem Ständer gelagert. Antriebsmittel, welche die Drehbewegung der Trommel ermöglichen, und eine Lichtquelle innerhalb der Trommel vervollständigen die Pflanzeinrichtung. Das Innere der Trommel ist so ausgebildet, daß dort eine Mehrzahl von Pflanzbehältern in Form von Hydrokulturen aufgenommen werden kann. Wasser und Nährstoffe werden den Hydrokulturen in der Weise zugeführt, daß direkt unter der rotierenden Trommel ein Wasserreservoir mit kontrolliertem Wasserstand vorgesehen ist. Jeder Pflanzbehälter nimmt dann bei dem Passieren des Wasserreservoirs Wasser und Nährstoffe auf. Dazu ist die Trommel allseitig gelöchert ausgebildet. Außerdem weist die Trommel in ihrem Innern noch eine Lichtquelle auf, um die sie rotiert.
Das Innere des jeweiligen Pflanzbehälters, einschließlich der Pflanze selbst, wird über einen scheibenförmig ausgebildeten Abschluß gesichert, der dort aus Neopren-Schaum gebildet ist und eine Aussparung für den Stamm der in den Pflanzbehälter eingesetzten Pflanze aufweist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine drehbar gelagerte Pflanzeinrichtung bereitzustellen, die eine Ausrichtung – relativ zu dem Schwerkraftvektor – außerhalb der Vertikalen bis hin zu einer horizontalen Ausrichtung ermöglicht und dabei eine vielfältige Einsatzmöglichkeit mit einer hohen Rotationspräzision sowie einer kostensparenden Anwendung kombiniert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pflanzeinrichtung, die eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen aufweist, mit zumindest einer drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung, zumindest einer Antriebs- und Befestigungseinheit, die mit der zumindest einen Pflanzvorrichtung über zumindest eine gemeinsame Achse fest oder abnehmbar verbunden ist und zumindest ein Verbindungsmittel zur Anbringung an einer Fläche oder an zumindest einem, Rundungen aufweisenden Gegenstand umfaßt, wobei die zumindest eine Pflanzvorrichtung mit einem Bewässerungs- und Versorgungssystem zusammenwirkt.
Die Pflanzvorrichtung als solche stellt einen geschlossenen Behälter dar, der die Wurzeln von zumindest einer Pflanze und ein Substrat unterschiedlichster Form aufnimmt, während ein einzelner Pflanzensproß oder mehrere davon frei in den Raum wachsen.
Die Verbindung der Antriebs- und Befestigungseinheit mit der Pflanzvorrichtung erfolgt über die zumindest eine gemeinsame Achse entweder direkt, indem die Pflanze in die drehbare Vorrichtung eingebracht wird, oder es wird noch zusätzlich ein Pflanzentopf, welcher so gestaltet ist, daß er genau in die drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung passt, in diese hineingeschoben. Dabei kann die drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung unabhängig von diesen genannten Varianten fest oder abnehmbar mit der Antriebseinheit verbunden sein.
Am ihrem der Antriebs- und Befestigungseinheit zugewandten Boden ist die Pflanzvorrichtung mit zumindest einer Achse versehen, die sowohl als mechanische Halterung wie auch zur Übertragung der Drehung vom Antrieb her dient. Die zumindest eine Achse kann je nach der Größe der Pflanzeinrichtung in verschiedenen Stärken ausgelegt und kraftschlüssig mit dem Boden der Pflanzvorrichtung verbunden sein.
Die vorgeschlagene, erfindungsgemäße Pflanzeinrichtung ermöglicht einen flexiblen Einsatz, der den Bereich der Forschung genauso abdeckt wie die kommerzielle Anwendung und entsprechend auch für die Herstellung in einem großen Maßstab geeignet ist.
Gewährleistet wird dies im wesentlichen durch das Zusammenspiel von drei konstruktiven Elementen, der Antriebs- und Befestigungseinheit, welche eine Integration von elektrischem Antrieb und Befestigungsvorrichtung in einem Gesamtmodul darstellt und gleichzeitig die Verbindung zu einem Gegenstand oder einer Fläche ermöglicht, als einem Element, der zumindest einen drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung als zweitem Element, die mit einem Bewässerungs- und Versorgungssystem für die Pflanze(n) zusammenwirkt, und der Möglichkeit, die Antriebs- und Befestigungseinheit mit der Pflanzvorrichtung geeignet zu verbinden als drittem konstruktiven Element.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen, mit einer Ausrichtung außerhalb der Vertikalen drehbaren Pflanzeinrichtung kann der Antrieb als ein Motor mit einem integrierten Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe ausgebildet oder dem Motor ein Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe nachgeschaltet sein, oder der Antrieb kann durch die Wachstumsbewegung von zumindest einer Pflanze in der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung erfolgen.
Bei den Motoren können in diesem Zusammenhang bevorzugt Synchronmotoren, Synchronmotoren mit Hilfsphase, Brushless-Motoren, Schrittmotoren, entweder mit oder ohne Hilfsphase, oder Bürstenmotoren eingesetzt werden.
Synchronmotoren eignen sich wegen ihres an sich optimalen Gleichlaufs grundsätzlich gut als Antriebe der erfindungsgemäßen, mit einer Ausrichtung außerhalb der Vertikalen drehbaren Pflanzeinrichtung. Im Gegensatz dazu wurden bei den etwa seit dem Ende des 19. Jahrhunderts bekannten Klinostaten Uhrwerke zur Erzeugung eines Gleichlaufs eingesetzt, um Pflanzen mit einer horizontalen Wachstumsachse, quer zu der Schwerkraft, in Rotation zu versetzen.
Gegenüber Uhrwerken, z. B. in Form von Federuhrwerken mit gesteuerter Netzfrequenz, haben die Synchronmotoren den Vorteil der Einfachheit, verbunden mit geringeren Kosten.
Falls erforderlich, kann die Drehzahl gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung auch durch eine zusätzliche Über- oder Untersetzungsstufe zur Trommelachse eingestellt werden.
Synchronmotoren mit Hilfsphase sind insbesondere bei größeren oder großen erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtungen bevorzugt, d. h. bei solchen, die ein Gewicht von zumindest etwa 40–50 kg aufweisen. Die Leistungsaufnahme beträgt dann typischerweise etwa 2–10 W oder geringfügig darunter. So wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel ein Motor mit Hilfsphase bei einer Leistungsaufnahme von etwa 1,8 W eingesetzt. Bei diesem Motortyp wird die Drehrichtung durch das Wechseln der Beschaltung der drei Anschlüsse mit der Hilfsphase gesteuert.
Der Einsatz eines Geschwindigkeitsreduktionsgetriebes wird erforderlich, da die Drehzahl bei Synchronmotoren mit Hilfsphase bei 50 Hz in etwa 250 U/min beträgt, die Drehbewegung bei der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung jedoch sehr langsam sein soll und je nach Einsatz bei wenigen U/min bis unter 1 U/min liegt. Der Begriff Reduktionsgetriebe ist dabei synonym zu dem Begriff des Über- oder Untersetzungsgetriebes. Als Übersetzung wird das Verhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahl bezeichnet und für ein Übersetzungsverhältnis größer eins ist auch der Begriff der Untersetzung gebräuchlich.
Vorzugsweise wird bei den hier zur Anwendung kommenden Motoren mit Hilfsphase eine Untersetzung mit etwa 100/1 eingesetzt, die als Evolventenverzahnung ausgeführt ist.
Bei erfindungsgemäßen drehbaren Pflanzeinrichtungen von kleinerer bis mittlerer Größe, d. h. solchen, die bis etwa 10 kg schwer sind, können einfache Synchronmotoren ohne Hilfsphase zum Einsatz kommen, deren Leistungsaufnahme gemäß den Angaben der Hersteller bei etwa 3 W liegt. Üblicherweise ist bei diesen einfachen Synchronmotoren bereits ein Untersetzungsgetriebe eingebaut, so daß deren Abtrieb typischerweise bei 4 oder 5 U/min liegt. Die Drehung wird, da sie keine Rücklaufsperre haben, manuell in die gewünschte Richtung gezwungen.
Neben den bisher genannten erfindungsgemäßen drehbaren Pflanzeinrichtungen sind auch entsprechende sehr kleine Einrichtungen erfindungsgemäß umfaßt und technisch ausführbar, die nur wenige 100 g schwer sind. Auch diese sehr kleinen drehbaren Pflanzeinrichtungen können mit den genannten Synchronmotoren betrieben werden, vorzugsweise solchen, wie sie bei elektro-mechanischen Zeitschaltuhren Verwendung finden.
Brushless-Motoren oder bürstenlose Gleichstrommotoren, die ebenfalls wie ein Drehstrom-Synchronmotor aufgebaut sind, können alternativ eingesetzt werden. Durch eine geeignete Steuerelektronik, welche insbesondere für die Ansteuerschaltung erforderlich ist, kann ein Regelverhalten erreicht werden, das dem eines Gleichstrommotors weitestgehend entspricht. Im Hinblick auf die Kombination mit Reduktionsgetrieben, soweit erforderlich, wird auf die obenstehenden Erläuterungen im Hinblick auf die Synchronmotoren verwiesen, die hier analog gelten.
Daneben sind außerdem Schrittmotoren mit oder ohne Hilfsphase einsetzbar, welche den Vorteil einer stufenlosen Geschwindigkeitsregulierung aufweisen. Hier ist jedoch zu beachten, daß eine elektronische Regelung erforderlich ist, mit dazugehöriger Hardware zumindest in Form eines Kleincomputers, und kombiniert mit einer entsprechenden Steuerungssoftware.
Sofern die in der drehbaren Pflanzeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehene drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung im wesentlichen senkrecht zu dem Erdboden angeordnet ist und dabei weder eine konstante Rotation mit einem exakten Gleichlauf erforderlich noch ein Dauerbetrieb angestrebt ist, können für den Antrieb ebenso Bürstenmotoren eingesetzt werden. Sie sind nur für einen Dauerbetrieb weniger geeignet, da hierfür die Abnutzung der Bürsten zusammen mit einem hohen Energieverbrauch als nachteilig zu nennen sind.
Eine besondere Form des Antriebs ist noch zu erwähnen, welche durch die Wachstumsbewegungen der Pflanze(n) erfolgt, die sich in der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung befindet oder befinden. Dieser Antrieb basiert darauf, daß sich die jeweilige Pflanze während des Wachstums zum Licht auszurichten versucht. Bei der Ausführung dieser Form des Antriebs wird somit die durch die Ausrichtung zur Lichtquelle erfolgende Verlagerung des Schwerpunktes ausgenutzt, um den Pflanztopf bzw. die Pflanzvorrichtung zu bewegen. Diese Form des Antriebs ist unter der Voraussetzung realisierbar, daß die Lagerung der (Haupt-)Achse der erfindungsgemäßen drehbaren Pflanzeinrichtung sehr leichtgängig ausgeführt ist, so daß sie auf geringe Veränderungen des Schwerpunkts innerhalb der Pflanzeinrichtung reagieren und sich bewegen kann.
Gemäß noch einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung ist die Befestigungseinheit als ein Halteblock ausgebildet, der den Antrieb aufnimmt, und die Befestigungseinheit und der Antrieb sind von einem Gehäuse umfaßt. Befestigungseinheit und Antrieb sind mit dem Gehäuse und der Pflanzvorrichtung über eine Dreiecksaufhängung verbunden.
Befestigungseinheit und Antrieb bilden somit gemeinsam eine Antriebs- und Befestigungseinheit, die vorzugsweise von dem Gehäuse nach Art einer Kapselung umfaßt ist. Damit dient das Gehäuse auch als ein Wetterschutz.
Besonders bevorzugt weist dieses als Kapsel ausgebildete Gehäuse, in dem die Antriebs- und Befestigungseinheit untergebracht ist, eine Schutzkappe als Deckel auf, dergestalt, daß der Antrieb leicht zugänglich ist. Die Schutzkappe ist ganz besonders bevorzugt noch mit einer Dichtung versehen, damit keine Feuchtigkeit und kein Schmutz in das Innere des Gehäuses eindringen können.
Das Verbindungsmittel zur Anbringung der Pflanzeinrichtung an einer Fläche kann in Form einer Basisplatte ausgebildet sein oder in Form von zwei miteinander korrespondierenden, abgeflachten Streben. Alternativ dazu kann der zumindest eine, Rundungen aufweisende Gegenstand ein Mast sein.
Bei der Ausbildung in Form einer Basisplatte kann diese dann in einem beliebigen Winkel an einer stationären, flächenhaften Unterlage, z. B. einer Hauswand oder einer Dachfläche montiert werden.
Außerdem kann die die zumindest eine drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung der erfindungsgemäßen Pflanzeneinrichtung als Trommel ausgebildet sei, die einen Boden, einen abnehmbaren Deckel und wahlweise einen Zwischenboden sowie eine Stütze für eine Pflanze aufweist. Der Zwischenboden ist dann in etwa mittig mit einer Ausnehmung versehen.
Diese Ausnehmung kann gemäß einer Ausführungsform dazu vorgesehen sein, um dort die jeweilige Pflanze oder die Pflanzen durchführen zu können.
Sie kann aber in einer anderen Ausführungsform der in vielfältiger Weise ausgestaltbaren erfindungsgemäßen Pflanzeneinrichtung auch dazu dienen, die (Haupt-)Achse der Pflanzeinrichtung aufzunehmen und zu lagern.
Vorzugsweise ist der Zwischenboden der Trommel in Form einer ein- oder mehrteilig ausgebildeten Halteplatte ausgebildet, wobei sich in dem Raum zwischen dem Boden der Trommel und der Halteplatte oder ihren Teilen ein Nährsubstrat und zwischen der Halteplatte oder ihren Teilen und dem Deckel ein Puffermaterial befindet.
Es kann außerdem vorteilhaft sein, daß sich in dem Raum zwischen dem Boden der Trommel und dem zumindest einen Zwischenboden ein Raum für einen Wasservorrat befindet, und daß der zu dem Wasservorrat benachbarte Zwischenboden mit zumindest einer zusätzlichen Ausnehmung versehen ist.
Diese zumindest eine zusätzliche Ausnehmung ist dann zur Weiterleitung des Wassers aus dem Wasservorrat in die Erde oder das Nährsubstrat bestimmt.
Es kann des weiteren vorteilhaft vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Pflanzeneinrichtung mit einem Flüssigkeits-Rückhaltelid versehen ist, das in Form eines an den Boden der Trommel angepaßten Blechs ausgebildet und an der nach außen weisenden Seite des Bodens der Trommel angebracht ist. Dieses Flüssigkeits-Rückhaltelid weist dann eine Zuführung für die Flüssigkeit von außen auf. In dem Boden der Trommel sind dann zusätzlich Bohrungen vorgesehen, durch welche die von dem Rückhaltelid aufgenommene Flüssigkeit weiter in das Innere der Trommel gelangt.
In die Bohrungen in dem Boden der Trommel können dann vorzugsweise noch Bewässerungselemente eingepaßt sein, die an einem Ende aufgebörtelt sind und an ihrem entgegengesetzten Ende konisch zulaufen, wobei sie an dem konisch zulaufenden Ende Schlitze aufweisen und mit diesem Ende in die Trommel hineinragen.
Durch die Aufbörtelung wird das manuelle Injizieren von Wasser in das Innere der Trommel der erfindungsgemäßen Pflanzeneinrichtung sehr erleichtert. Außerdem können die Schlitze der Bewässerungsnägel noch mit einem Edelstahlsieb versehen sein.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung ist die Stütze der Pflanzeneinrichtung als ein Hohlstab ausgebildet, und/oder die gemeinsame Achse als Hauptachse ist in Form einer Hohlachse ausgebildet und weist wahlweise zusätzlich ein Innenröhrchen auf. Hauptachse und/oder Innenröhrchen bestehen bei dieser Ausführung aus korrosionsbeständigem Material und das Innenröhrchen steht relativ zu der sich drehenden Hauptachse still.
Und gemäß noch einer Weiterbildung kann es vorteilhaft sein, daß die erfindungsgemäße Pflanzeneinrichtung zumindest eine Einrichtung zum Messen, Überwachen, Steuern und/oder Regeln von zumindest einem vorherbestimmten Parameter für die Funktionstüchtigkeit der Pflanzeinrichtung aufweist, und daß diese zumindest eine Einrichtung innerhalb und/oder außerhalb der zumindest einen Pflanzvorrichtung angeordnet ist.
Solche für die Funktionstüchtigkeit der Pflanzeinrichtung bedeutsamen, vorherbestimmten Parameter innerhalb der Pflanzvorrichtung können das Messen der Temperatur, Leitfähigkeitsmessungen, die Messung der Bodenfeuchte, des Gewichts der Pflanzeinrichtung und des pH-Wertes umfassen, wobei diese Aufzählung nur beispielhaft zu verstehen ist und keinen abschließenden Charakter aufweist.
Entsprechend sind solche Einrichtungen zum Messen, Überwachen, Steuern und/oder Regeln von zumindest einem vorherbestimmten Parameter für die Funktionstüchtigkeit der Pflanzeinrichtung vorzugsweise ausgewählt aus Temperatursensoren, kapazitiven Sensoren für die Bodenfeuchtemessung, Drucksensoren, EC-Meßgeräten, TDR-Sonden zur Bodenfeuchtemessung und Elektroden zur Bestimmung des pH-Werts.
Als für die Funktionstüchtigkeit der Pflanzeinrichtung bedeutsame, vorherbestimmte Parameter außerhalb der Pflanzvorrichtung sind beispielhaft die Messung der Drehgeschwindigkeit der Pflanzeinrichtung, der Biomasse, des Längenwachstums der Pflanze(n), die Messung der Luftfeuchtigkeit und/oder der Lichtintensität, des Oberflächenpotentials, des Ethylengehalts, der Sauerstoffaufnahme sowie der CO₂-Abgabe zu nennen.
Entsprechend kommen als Einrichtungen zum Messen, Überwachen, Steuern und/oder Regeln neben den bereits genannten Sensoren, Sonden und Elektroden beispielsweise noch Pixelsensoren, Kameras, Hygrometer, Lumenmeßgeräte und Mikroelektroden für die Messung von Sauerstoffaufnahme, des Ethylengehalt und der CO₂-Abgabe in Frage.
Und noch weiter vorteilhaft kann in diesem Zusammenhang sein, daß die Pflanzeinrichtung eine Verbindung zu einer Vorrichtung für eine elektronische Datenverarbeitung aufweist, zur Aufnahme, zum Speichern und/oder Verarbeiten der Daten der zumindest einen Einrichtung zum Messen, Überwachen, Steuern und/oder Regeln des zumindest einen vorherbestimmten Parameters.
Auf diese Weise kann sich die Pflanzeinrichtung für einen teil- oder vollautomatisierten Einsatz eignen und eine personal- und damit kostenintensive Wartung zu einem erheblichen Anteil minimiert werden.
In vorteilhafter Weise kann die Verbindung der zumindest einen drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung mit der Antriebs- und Befestigungseinheit über die gemeinsame Achse ausgewählt sein aus einer Steckverbindung, insbesondere einer Bajonett-Steckverbindung oder einer reib- und formschlüssigen Steckverbindung, jeweils durch Reibschluß, oder einer Steckverbindung über federnde Druckstücke, oder über eine Schraubverbindung.
Bei dem Verbinden zwischen der Pflanzvorrichtung mit der Antriebs- und Befestigungseinheit über eine Bajonett-Steckverbindung hält diese durch die Reibung.
Dasselbe gilt für eine Verbindung mittels eines Stecksystems, bei dem die gemeinsame Achse, die hier wie auch bei den weiteren Ausführungsmöglichkeiten gleichzeitig die Drehachse darstellt, in eine paßgenaue Aussparung der Trommel bzw. des darin eingesetzten Pflanztopfes gesteckt wird. Das Stecksystem ist bei dieser Variante in einer Weise paßgenau gefertigt, daß die Achse durch den Reibungswiderstand in der Aussparung festgehalten wird und die Drehung der Achse ohne weitere Befestigung auf die Trommel oder den Pflanztopf übertragen wird.
Als eine weitere Variante möglicher Steckverbindungen ist eine Steckverbindung mittels federnder Druckstücke zu nennen. Dabei sind die Druckstücke radial angeordnet. Vorzugsweise kommen drei bis fünf solcher Druckstücke zur Anwendung. In die Antriebswelle, welche die Trommel dreht, sind dann entsprechende Vertiefungen eingebracht, in welche die Druckstücke hineinpassen.
Nach meiner Auffassung steht diese Darstellung isoliert da, ohne einen Bezug zu den praktischen Ausführungsbeispielen zu haben, die in der Vorlage präsentiert worden sind. Kann hierzu noch etwas mehr erläutert werden oder ist meine Vorstellung falsch. Dann bitte ich um Mitteilung, wo die nähere Beschreibung zu finden ist.
Es kann aber auch mehr als eine drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung vorgesehen sein, wobei diese dann über einen Sammelantrieb angetrieben sind, der ausgewählt ist aus einem Antrieb über Kettenräder, einem Antrieb über elastische Rundriemen und Riemenschleifen oder über einen Schneckenantrieb, oder die drehbar gelagerte Pflanzvorrichtungen sind über Walzen angetrieben.
Bei dem Antrieb über Walzen erfolgt die Verbindung von Antriebs- und Befestigungseinheit mit der Pflanzvorrichtung über zumindest zwei gemeinsame Achsen unter Ausnutzung der Reibung. Der Antrieb dient gleichzeitig als Befestigung oder Halterung und besteht aus parallel angeordneten, rotierenden Walzen. Auf diese werden in der Regel, aber nicht notwendigerweise mehr als eine zylindrisch geformte Pflanzvorrichtung gelegt und die Rotation der Walzen durch Reibung auf die Pflanzvorrichtung(en) übertragen. Die Walzen selbst werden mit geeigneten Motoren angetrieben, wie hier an anderer Stelle erörtert.
Im folgenden soll die Erfindung nun anhand von Ausführungsbeispielen zusammen mit den Fig. der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: Eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen, drehbar gelagerten Pflanzeinrichtung mit einer Bepflanzung,
2a: eine schematische Ansicht der Antriebs- und Befestigungseinheit der Pflanzeinrichtung als Dreipunktaufhängung, mit Gehäuse und Halteblock bei entfernter Schutzkappe zur Darstellung des Antriebs,
2b: eine geschnittene Seitenansicht der Antriebs- und Befestigungseinheit der Pflanzeinrichtung nach 2a,
3: eine seitliche Draufsicht auf die Antriebseinheit- und Befestigungseinheit der Pflanzeinrichtung mit Schellenanordnung zur Halterung,
4: eine geschnittene Seitenansicht der Trommel der Pflanzeinrichtung mit darin eingebettetem Baumstamm und dessen Befestigung,
5a: eine schematische Darstellung eines Wasserrückhaltelids ohne integrierte Bewässerungsnägel an der Rückwand der Trommel,
5b: eine schematische Darstellung eines Wasserrückhaltelids mit integrierten Bewässerungsnägeln an der Rückwand der Trommel,
6: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Pflanzeinrichtung mit fest verbundenem Pflanztopf in Explosionsdarstellung,
7: eine schematische Darstellung der Ausführungsform nach 6 in einem Sagittalschnitt,
8a: eine schematische Darstellung der Trommel einer erfindungsgemäßen Pflanzvorrichtung mit Deckel und einer Folie zum Verhindern des Herausrieselns von Erde bzw. Substrat mit Darstellung der Verbindung zu der Haupt- und Drehachse,
8b: ein Schnitt durch die schematische Darstellung der Trommel gemäß 8a,
8c: eine Draufsicht auf den Deckel der Trommel gemäß 8a und ein dazu korrespondierender senkrechter Schnitt durch den Deckel,
8d: ein Schnitt gemäß 8a mit Wasser-Einfüllbehälter,
9a: eine schematische Darstellung eines Sammelantriebs für die Pflanzeinrichtung über Kettenräder, mit mehreren drehbar gelagerten Pflanzvorrichtungen,
9b: eine schematische Darstellung eines Sammelantriebs für die Pflanzeinrichtung über elastische Rundriemen in Verbindung mit Riemenscheiben, mit mehreren drehbar gelagerten Pflanzvorrichtungen,
9c: eine schematische Darstellung eines Sammelantriebs für die Pflanzeinrichtung mit mehreren drehbar gelagerten Pflanzvorrichtungen in Form eines Schneckenantriebs,
10: eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Pflanzeinrichtung mit mehreren darauf gelagerten Pflanztöpfen und einem Antrieb über Walzen,
11: eine dreidimensionale Ansicht einer Basisplatte zur Befestigung von erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtungen an einer stationären Unterlage, wie einer Hauswand,
12a: eine schematische Darstellung der Trommel einer erfindungsgemäßen Pflanzvorrichtung mit Deckel zur Anbringung an einer Basisplatte, mit einem Wasserreservoir für die Pflanze,
12b: ein Schnitt durch die schematische Darstellung der Trommel gemäß 12a und
12c: ein weiterer Schnitt durch die schematische Darstellung der Trommel gemäß 12a aus anderer Perspektive.
1. Ausführungsbeispiel:
Pflanzeinrichtung mit Mast als Befestigung und separatem Pflanztopf
In 1 ist eine erfindungsgemäße Pflanzeimichtung mit einer drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung dargestellt, die eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen aufweist und in etwa horizontal ausgerichtet ist. Diese Pflanzeinrichtung umfaßt grundsätzlich eine Antriebs- und Befestigungseinheit, welche mit der Bezugsziffer 1 versehen ist und eine Pflanzvorrichtung in Form einer drehbar gelagerten Trommel aus nichtrostendem Stahl, welche die Bezugsziffer 3 aufweist. Die Trommel 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einem Mast 5 befestigt, der hier aus verzinktem, insbesondere feuerverzinktem Stahlrohr ausgebildet ist. Durch die Befestigung an dem Mast 5 eignet sich diese Ausführung der erfindungsgemässen Pflanzeinrichtung für einen beliebig gewählten Standort und ist wetterfest ausgebildet.
Die Trommel 3 weist an ihrer von dem Mast 5 weggewandten Begrenzung einen Deckel 7 auf, der ebenfalls aus nichtrostendem Stahl wetterfest ausgebildet ist. Aus diesem ragt noch eine Stütze 9 in horizontaler Ausrichtung heraus, auf die weiter unten noch einmal näher eingegangen wird. Diese Stütze 9 stützt eine Pflanze 11, welche gemäß einer ersten Variante dieses Ausführungsbeispiels direkt in die Trommel 3 eingesetzt ist. Dann weist die Trommel gemäß dieser ersten Variante des Ausführungsbeispiels umfangsverteilt Bohrungen auf, welche hier der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Gemäß einer weiteren, zweiten Variante wird die Pflanze 11 ebenfalls direkt in die Trommel 3 eingesetzt, welche gemäß dieser zweiten Variante des Ausführungsbeispiels keine umfangsverteilten Bohrungen 12 aufweist. Und gemäß noch einer dritten Variante ist die Pflanze 11 in einen Topf eingepflanzt, der paßgenau in die Trommel 3 eingeschoben ist. Bei der Trommel 3 müssen dann ebenfalls keine umfangsverteilten Bohrungen vorhanden sein.
Die Pflanze 11 hat dieselbe horizontale Ausrichtung wie die Stütze 9. In diesem Ausführungsbeispiel ist als Pflanze 11 ein Säulenkirschbaum eingepflanzt, bzw. in den Topf eingepflanzt und mit diesem dann in die Trommel 3 eingeschoben worden. Die weiteren Erläuterungen gelten für alle der genannten Varianten, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Für den Fachmann ist es ohne weiteres ersichtlich, daß die Auswahl der Pflanze 11 lediglich beispielhaften Charakter hat. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Auswahl des Säulenkirschbaums, wie sie auch nicht auf die Wahl eines Baums als Pflanze 11 beschränkt ist. Die erfindungsgemäße, mit einer Ausrichtung außerhalb der Vertikalen drehbare Pflanzeinrichtung ist vielmehr für Pflanzen jeglicher Art anwendbar.
An der seitlichen Begrenzung des Deckels 7 sind Stabilisierungsseile 13 angebracht, die in Richtung auf die Stütze 9 weisen und an dieser ebenfalls befestigt sind. Diese Stabilisierungsseile 13 haben die Aufgabe, die Pflanze 11 zu zentrieren und zu stabilisieren. Die Stabilisierungsseile 13 weisen zu ihrer Befestigung Spannschlösser auf. Art und Funktion solcher Spannschlösser sind als solches bekannt, so daß hierauf nicht im Detail eingegangen werden muß.
Benachbart zu dem Boden der Trommel 3 ist die weiter oben schon genannte Antriebs- und Befestigungseinheit 1 an dem Mast 5 mittels einer oberen und einer unteren Halteschelle 15 befestigt, im Ausführungsbeispiel verschraubt, wobei die Halteschellen 15 in 1 nur angedeutet sind. Darauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
Zunächst wird die Antriebs- und Befestigungseinheit 1 unter Bezugnahme auf die 2a, 2b und 3 näher erläutert.
Die Antriebs- und Befestigungseinheit 1 weist eine Hauptachse auf, die in den 2a, 2b mit der Bezugsziffer 17 angedeutet ist. Daneben ist noch eine virtuelle Haupt-Drehachse mit gestrichelten Linien angedeutet, welche die Bezugsziffer 19 erhalten hat und die in den 2a, 2b nichtdargestellte Drehachse der Trommel 3 aufnimmt. Die Antriebs- und Befestigungseinheit 1 umfaßt einen Innenraum, der einen Motor 21 als Antrieb für die Drehbewegung aufnimmt. Für die Zwecke dieses Ausführungsbeispiels wurde dabei ein Synchronmotor mit Hilfsphase verwendet, der für eine Spannung von 8–12 V ausgelegt ist, mit einer gemessenen Leistungsaufnahme von 2 W und einer Drehzahl von 250 U/min bei 50 Hz. Als Antriebs-Kettenrad 22 auf der Hauptachse 17 wird ein solches mit etwa 40 Zähnen verwendet.
Um eine langsame Drehbewegung von wenigen U/min bis unter 1 U/min erreichen zu können, eignen sich grundsätzlich als Antriebe Elektromotoren, bei denen ein Reduktionsgetriebe integriert oder nachgeschaltet ist. Entsprechend ist mit der Bezugsziffer 23 ein Reduktionsgetriebe bezeichnet, und ein Kettenritzel weist die Bezugsziffer 25 auf. Das Reduktionsgetriebe 23 arbeitet in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Untersetzung von 100:1 und das Kettenritzel 25 weist in diesem Ausführungsbeispiel vierzehn oder sechzehn Zähne auf, mit einer Teilung von 6 mm. D. h. zwischen dem Antriebs-Kettenrad 22 und dem Kettenritzel 25 wurde eine Kettenübertragung zu der Hauptachse 17 eingebaut. Dadurch wurde eine größeren Flexibilität hinsichtlich des benötigten Platzes erreicht, was eine Platzersparnis bedeutet, und es wurde eine verbesserte Übertragungs-Justierung erzielt. Die Untersetzung ist als Evolventenverzahnung ausgeführt Die Abtriebsachse des Reduktionsgetriebes 23 ist aus den 2a, 2b und 3 mit der Bezugsziffer 27 zu ersehen. Diese ist exzentrisch zu dem zylindrischen Umfang des Getriebegehäuses, oder zu der gedachten Achse des Getriebegehäuses, ausgebildet und dient zur Einstellung der Kettenspannung. In den 2a und 2b ist außerdem noch die virtuelle Achse des Abtriebes von dem Reduktionsgetriebe 23 gestrichelt angedeutet und hat die Bezugsziffer 29 erhalten. Und als ein weiteres Detail ist aus 3 eine einseitige Nabe 31 des Kettenritzels 25 ersichtlich. In dieser ist eine Gewindebohrung vorgesehen, um das Kettenritzel 25 auf der Achse zu befestigen.
Grundsätzlich gilt, daß der Motor 21 auf einen möglichst präzisen Gleichlauf und eine möglichst hohe Energieeffizienz ausgerichtet ist.
Des weiteren ist an dem Gehäuse des Getriebes 23 ein Metallteil 32 befestigt, um das gesamte Getriebe 23 drehen und die Position des Ritzels 25 verändern zu können, was für die Einstellung der Kettenspannung von Bedeutung ist. Gehalten wird der Motor 21 und damit die Antriebseinheit für die Trommel 3 der Pflanzvorrichtung über Schellen, von denen eine erste Schelle 33 um das Reduktionsgetriebe 23 herum angeordnet und mit der weiteren Schelle 35 verbunden ist, durch welche die gesamte Antriebseinheit an einem Halteblock 37 verstellbar befestigt ist. Die Schellenanordnung 33, 35 zeigt 3. Aus 3 ergibt sich auch, daß die Verbindung von erster Schelle 33 und zweiter Schelle 35 in diesem Ausführungsbeispiel, aber nicht notwendigerweise, durch Schraubverbindungen 39 gebildet wird. In 2b ist die Halterung der Antriebseinheit mit dem Motor 21 mit der Bezugsziffer 40 bezeichnet.
Der Halteblock 37 ist am besten aus 2b ersichtlich. Er stellt ein massives Trageteil aus Metall im Innern eines Gehäuses 41 dar, der mit dem Gehäuse 41 verschraubt und im Ausführungsbeispiel aus massivem Stahl gefertigt ist. Der Halteblock 37 nimmt die Hauptlast der Trommel 3 auf. Er ist mit zwei Ausdrehungen versehen, welche paßgenau die notwendigen Lager aufnehmen. In diesem Ausführungsbeispiel sind dies zwei mit den Bezugsziffern 43 und 45 bezeichnete Kugellager mit verschiedenem Innen- und Außendurchmesser, wobei das größere der beiden Kugellager die Bezugsziffer 43 aufweist. Der Austritt der Hauptachse 17 aus dem Gehäuse 41, in Richtung auf die Trommel 3, wird von einem Dichtungsring 47 in Form einer Gummimanschette umfaßt und auf diese Weise gegen das Eindringen von Wasser von außen abgedichtet. Die Hauptachse 17 ist aus Edelstahl gefertigt oder an dieser Stelle edelstahlummantelt. Lager 43 und 45 sowie Hauptachse 17 sind so ausgelegt, daß sie große Kräfte aufnehmen können. Das Drehmoment quer zu der Drehachse 19 beträgt 300–500 Nm, was in etwa 30–50 kg/m entspricht. Insgesamt wurde dies konstruktiv durch eine L-Zweipunktaufhängung realisiert und diese in das Gehäuse 41 integriert.
Mit dem Gehäuse 41 ist der Halteblock 37 durch Verschrauben verbunden. Dabei ist die obere Verschraubung in 2b mit der Bezugsziffer 49 angegeben, während die unteren Schrauben aus der 2b nicht ersichtlich und hier im Wege der Erläuterung angegeben sind.
Das Gehäuse 41 weist an seiner oberen Begrenzung noch eine Bohrung 51 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel rohrförmig ausgebildet ist und zur Befestigung des Gehäuses, und damit der gesamten Antriebs- und Befestigungseinheit 1, an der oberen Halteschelle 15 von dem Mast 5 dient.
Wie insbesondere 2a zeigt, weist die Antriebs- und Befestigungseinheit 1, mit dem Gehäuse 41, außerdem an der unteren Begrenzung beidseitig jeweils eine Lasche 53 auf, welche eine zweite Bohrung 55 aufnimmt, mittels der die untere Befestigung der Antriebs- und Befestigungseinheit 1 an der entsprechenden unteren Halteschelle 15 an dem Mast 5 erfolgt. Dazu sind die Laschen 53 mit länglichen Ösen versehen und an die Halteschellen 15 geschweißt. Die länglichen Ösen dienen bei dem Festschrauben mit Gewindeschrauben bis zu einem gewissen Umfang der Feinjustierung der im wesentlichen horizontal angebrachten Pflanzeinrichtung 1, um deren Achse in dem gewünschten, aber grundsätzlich beliebigen Winkel, vorzugsweise horizontal auszurichten. Die Voreinstellung erfolgt dabei bereits durch den Winkel, in dem der Mast 5 positioniert ist.
Grundsätzlich läßt sich der Rotations-Neigungswinkel variabel einstellen. Erreicht wird dies dadurch, daß der untere Haltepunkt der Antriebs- und Befestigungseinheit 1 mittels einer Schiene mit zwei Bohrungen oder mittels einer Gewindestange nach außen verlängert wird. Alternativ kann aber auch der Mast 5 direkt in dem gewünschten Winkel installiert werden.
Auf diese Weise wird erreicht, daß der Rotations-Neigungswinkel von horizontal bis vertikal voreinstellbar ist, die Rotationsachse aber nach der Voreinstellung konstant ausgerichtet bleibt.
Die Ausführungen der beiden letzten Absätze, beginnend ab „Grundsätzlich läßt sich” erscheinen mir von Wichtigkeit Wo sind diese Ausführungen in den Fig. offenbart? Können Sie mir das variable Einstellen des Rotations-Neigungswinkels anhand der Schiene mit zwei Bohrungen oder der Gewindestange anhand von 2b zeigen!
Das Gehäuse 41 ist an seiner von dem Mast 5 und der Trommel 3 weggewandten Begrenzung offen ausgebildet und wird dort mit einer Schutzkappe 57 verschlossen, die in den 2a, 2b nicht aufgesetzt, sondern in 2b nur durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Somit bildet das Gehäuse an der Öffnung einen Rand 59 aus, an dem noch eine Dichtung 61 zwischen dem Gehäuse 41 und der Schutzkappe 57 angebracht ist. Die Schutzkappe 57 kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Gemäß einer Variante wurde sie als ein zweiteiliger Flachdeckel konstruiert, und gemäß einer weiteren Variante wurde sie als ein Hohldeckel ausgebildet. Für das Festschrauben der Schutzkappe 57 an dem Gehäuse 41 sind dort noch Noppen 63 aufgeschweißt.
In jedem Fall dient die Schutzkappe 57 dazu, daß der in dem Gehäuse 41 befindliche und weiter oben bereits erläuterte Antrieb leicht von außen zugänglich ist. Dadurch wird eine Montage oder Demontage und eine Wartung des bzw. der Antriebe in dem Gehäuse, einschließlich ihrer Teile, wie Zahnräder und Ketten, leicht möglich, ohne daß die Antriebs und Befestigungseinheit 1 bzw. das Gehäuse 41 von dem Mast 5 abgenommen werden muß.
Antriebs- und Befestigungseinheit 1, mit dem Gehäuse 41, und Trommel 3 sind über eine Dreiecksaufhängung miteinander verbunden. Der zentrale Teil dieser Dreiecksaufhängung ist aus 2b ersichtlich und mit der Bezugsziffer 65 kenntlich gemacht. Die jeweiligen der Arme Dreiecksaufhängung zeigen mit der Bezugsziffer 67 sowohl die 2a als auch 2b.
Insgesamt hat das Gehäuse 41 der Antriebs- und Befestigungseinheit 1 somit grundsätzlich drei Aufgaben zu erfüllen. Es dient als mechanische Befestigung, als Wetterschutz und ist Antriebseinheit, indem es den Antrieb aufnimmt und für diesen ein freilandgeeignetes Gehäuse bietet. Es kann wie der Mast auch aus nichtrostendem Stahl hergestellt sein.
Über eine obere Öse 68 wird das gesamte Modul der Antriebs- und Befestigungseinheit 1 mit einem Flaschenzug an dem Mast 5 befestigt.
Die auf diese Weise insgesamt beschriebene Antriebs- und Befestigungseinheit 1 ist über die Hauptachse 17 und in diesem Ausführungsbeispiel über die genannte Dreiecks- oder Dreipunktaufhängung mit der Pflanzvorrichtung in Form der drehbar gelagerten Trommel 3 verbunden. Auf diese soll nun näher eingegangen werden.
Der schon genannte, an der von dem Mast 5 weggewandten Begrenzung der Trommel 3 vorgesehene Deckel 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel so auf der Trommel 3 angeordnet, daß sein Rand über die Trommelkante ragt und diese überlappt. Alternativ kann er aber genauso gut in die Trommel 3 hineinragen.
In Richtung auf das Innere der Trommel 3 schließt sich dann in diesem Ausführungsbeispiel eine zweiteilige, gegebenenfalls auch mehrteilige Halteplatte 69 an, die ein in dem inneren der Trommel 3 befindliches Nährsubstrat 71, das auch einfach Erde sein kann, in dem Inneren hält und so vor dem Herausfallen aus der Trommel 3 bewahrt, wenn sie im montierten Zustand eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen, z. B. eine horizontale Ausrichtung, einnimmt. Dies ist aus 4 ersichtlich.
Die Halteplatte 69 kann von zwei oder mehr Seiten um die in der Trommel 3 befindliche Pflanze 11 – im Ausführungsbeispiel den Säulenkirschbaum – gelegt sein, wobei sich die Flächen ihrer Teile teilweise überlappen.
Wie 4 des weiteren zeigt, ist zwischen der Halteplatte 69, bzw. deren Teilen, und dem Deckel 7 noch ein Puffermaterial 73 eingebracht, um den Schwund auszugleichen, den das Substrat während seines Verbrauchs durch die Pflanze erleidet. Für Erde wurde dabei in diesem Ausführungsbeispiel ein einfaches Mittel in Form eines aufblasbaren Schiebkarrenschlauchs verwendet. Für Substrate mit weniger Schwund als Erde hat sich auch ein elastischer Hartschaumstoff bewährt. Andere elastische Materialien, welche den Zweck eines Puffermaterials erfüllen können, sind gleichermaßen geeignet.
Als Nähr- oder Pflanzsubstrat hat sich ein Gemisch aus Humuserde und Blähton als geeignet erwiesen. Der Blähton verhindert ein Verkleben der Erde und damit eine Verringerung des Substratvolumens. Zusätzlich wurde durch Gasräume im Blähton eine für die Wurzeln der Pflanze 11 nachteilige Staunässe vermieden.
Als ein alternatives Pflanzsubstrat hat sich auch ein Granulat aus Kieselgel oder Blähton bewährt. Durch die Verwendung dieser Substrate konnte das Gewicht der als Pflanztöpfe eingesetzten Trommeln 3 mit einem erheblich verringert werden, was ihre Handhabung vereinfacht.
Gemäß einer Variante wurde ein Kieselgel eingesetzt, dessen Farbe sich entsprechend des Feuchtigkeitsgehalts des Kieselgels veränderte, Dadurch wurde auf einfache Weise eine Anzeige der Feuchtigkeitssättigung dieses Substrats möglich. Bei dieser Variante wurde die als Pflanztopf verwendete Trommel 3 mit Sichtfenstern versehen und dadurch konnte der Wasserbedarf in ausreichender Weise kontrolliert werden.
Entsprechendes, die Farbe mit dem Feuchtigkeitsgehalt veränderndes Kieselgel ist an sich bekannt und im Handel erhältlich, so daß darauf nicht im Detail eingegangen werden muß. Es versteht sich außerdem, daß der Pflanze 11 bei der Verwendung dieses Substrats regelmäßig eine Nährlösung zugeführt werden muß. Als noch ein weiteres, alternatives Pflanzsubstrat ist ein Nähr-Gelsubstrat auf der Basis von Agar-Agar zu nennen.
Auf die Stütze 9 der Pflanze 11, hier des Säulenkirschbaums, wurde weiter oben unter Bezugnahme auf 1 bereits hingewiesen. Ebenso wurden dort bereits die an der seitlichen Begrenzung des Deckels 7 angebrachten Stabilisierungsseile 13 genannt, welche die Pflanze 11 zentrieren und stabilisieren.
Wie des weiteren aus 4 ersichtlich, wird die Stütze 9, welche im Ausführungsbeispiel als ein Edelstahl-Hohlstab ausgebildet ist, mit dem Topf der Pflanze 11 verbunden. Dadurch wird der Wurzelbereich der Pflanze 11, hier des bereits verholzten Säulenkirschbaums, zentriert fixiert. Als Stabilisierungsseile 13 werden im Ausführungsbeispiel Spanndrähte verwendet, die am Rand des Topfs der Pflanze 11 angebracht sind, und die Stütze 9 wird mittels der Spanndrähte durch ein Justieren mit nicht im Detail dargestellten Spannschlössern in Position gehalten. Die Verbindung der Stütze 9 mit dem Säulenkirschbaum erfolgt im Ausführungsbeispiel mit Kabelbindern. Es sollte dem Fachmann jedoch ersichtlich sein, daß diese Verbindung exemplarisch zu verstehen und nicht auf die genannten Kabelbinder beschränkt ist, sondern genauso mit anderen Mitteln erreicht werden kann.
Im Hinblick auf die Stütze 9, die hier parallel zu der Pflanze 11, im Ausführungsbeispiel dem Baumstamm, angebracht ist, wird noch darauf hingewiesen, daß es alternativ auch möglich, jedoch vorliegend nicht gezeigt ist, eine Pflanzenstütze von der Kante der Trommel herkommend anzubringen.
Bereits an dieser Stelle wird auch darauf hingewiesen, daß die Ausbildung der Stütze 9 als Hohlstab den Vorteil bietet, sie gleichzeitig für die Bewässerung der Pflanze 11 verwenden zu können, worauf weiter unten noch einzugehen ist.
Grundsätzlich kann die Trommel 5 mit der Antriebseinheit fest oder abnehmbar verbunden sein. Die Hauptachse 17 kann je nach Bedarf in verschiedenen Stärken ausgelegt sein und ist mit dem Boden der Trommel 5 kraftschlüssig verbunden. Bei der abnehmbaren Verbindung von Trommel 5 und Antriebseinheit wurden in diesem Ausführungsbeispiel zwei Varianten entwickelt, die sich gleichermaßen gut als Verbindung eigen.
Gemäß der einen Variante ist diese Verbindung sternförmig mit Schraubbolzen ausgeführt, während sie bei der anderen Variante über eine Steckverbindung durch Reibung und somit kraftschlüssig erfolgt.
Für ein Gedeihen der Pflanzen 11, welche sich in der mit einer Ausrichtung außerhalb der Vertikalen drehbaren Pflanzeinrichtung 1 befinden, ist eine ausreichende Wasser- und Nährstoffversorgung von Bedeutung. Hier sind grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten entwickelt worden, welche nachfolgend erläutert werden sollen.
Im einfachsten Fall erfolgte die Bewässerung durch Regen oder durch eine künstliche Berieselung. Für diese Form der Bewässerung wird die Trommel 3 eingesetzt, wie sie 1 zeigt, welche umfangsverteilt mit zahlreichen, hier nicht dargestellten Bohrungen versehen ist, durch welche Wasser eindringen kann. Außerdem ist diese Trommel 3 mit einem Vlies ausgelegt, um ein Herausrieseln des Nährsubstrats 71 zu verhindern, welches die Pflanze 11 umgibt, die gemäß der ersten Variante direkt, d. h. ohne einen zusätzlichen Pflanztopf, in die Trommel 3 eingesetzt ist.
In einer Weiterbildung dieser Art der Bewässerung, welche in den beigefügten Fig. nicht näher dargestellt ist, wurde die Trommel 3 in ihrem unteren Bereich von einer an dem Mast 5 befestigten Wanne eingefaßt, in welcher das Regenwasser oder das aus künstlicher Berieselung stammende Wasser gesammelt wird. Auf diese Weise kann das Wasser durch das wiederkehrende Eintauchen der sich drehenden Trommel 3 nach und nach über die an der Trommel 3 vorhandenen Bohrungen aufgenommen und an das Nährsubstrat 71 und damit an die direkt in die Trommel 3 eingesetzte Pflanze 11 weitergegeben werden.
Wenn die Pflanze 11 gemäß der weiteren, zweiten Variante in die Trommel 3 eingeschoben ist, welche keine umfangsverteilten Bohrungen aufweist, wurde die Wasserzufuhr gemäß dieser Variante des Ausführungsbeispiels über ein dünnes Röhrchen geregelt, welches das Wasser in ein sogenanntes Wasser-Rückhaltelid leitet, von wo es in die bepflanzte Trommel gelangt. Die Position des Röhrchens für die Wasserzuführung hinter das Wasser-Rückhaltelid ist in 2a mit der Bezugsziffer 77 versehen, während die Position des Wasser-Rückhaltelids dort mit der Bezugsziffer 79 angedeutet ist.
Fehlt beides in der ohne Ihre eigenen Bezugszeichen übersandten Version von 2a. Bitte wieder ergänzen.
In den 5a und 5b ist das Wasser-Rückhaltelid 79 noch einmal im Detail dargestellt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird dabei der aus dem Englischen stammende, jedoch in der entsprechenden Forschung durchaus gebräuchliche Begriff „lid” für Deckel gewählt, um eine Unterscheidung zu dem Deckel 7 der Trommel 3 zweifelsfrei zu gewährleisten. Das Wasser-Rückhaltelid 79 wird nun zunächst unter Bezugnahme auf 5a detaillierter erläutert. Es ist an der nach außen weisenden Seite des Bodens der Trommel 3 angebracht, aus deren Mitte die Achse 17, welche gleichzeitig die Hauptdrehachse 19 darstellt, hervorragt. Das Wasser-Rückhaltelid 79 besteht in dem Ausführungsbeispiel aus einem dünnen Edelstahlblech mit einer Öffnung 81 in der Mitte und wird auf die nach außen weisende Seite des Bodens der Trommel 3 durch Kleben angebracht. Dabei ist für den Fachmann ersichtlich, daß die Art der Aufbringung des Wasser-Rückhaltelids 79 exemplarisch für die Zwecke der Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels durch Aufkleben erfolgt und auch in anderer Weise realisiert werden kann. Das Wasser-Rückhaltelid 79 wirkt wie eine Art Aufnahmetasche, in welche das Wasser selbst während der Drehung der Trommel 3 hineinlaufen kann. Nahe dem äußeren Rand befinden sich zwischen dem Innenraum des Wasser-Rückhaltelids 79 und dem Boden der Trommel 3 Bohrungen, durch welche das Wasser weiter in die Trommel 3 sickern kann.
Diese Art der Bewässerung kann noch weitergebildet werden, wie es die 5a und 5b jeweils in etwas unterschiedlicher Ausführung zeigen, und was insbesondere in bezug auf 5b nun erläutert werden soll.
Auch hier ist das Wasser-Rückhaltelid 79 am Boden der Trommel 3 angebracht und die Hauptachse 17, welche gleichzeitig die Hauptdrehachse 19 darstellt, ragt aus der Mitte des Bodens der Trommel 3 hervor. Das Wasser-Rückhaltelid 79 besteht aus dem genannten dünnen Edelstahlblech und weist die Öffnung 81 in der Mitte auf. Es ist durch Kleben auf der Rückwand der nach außen weisenden Seite des Bodens der Trommel 3 befestigt. Mit der Bezugsziffer 83 ist noch eine innere Scheidewand bezeichnet, die zentral eine Bohrung 85 aufweist. Im besonderen besteht die genannte Weiterbildung in sogenannten Bewässerungsnägeln, welche in den 5a und 5b die Bezugsziffer 87 erhalten haben. Zur Aufnahme dieser Bewässerungsnägel 87 weist die Trommel 3 in ihrem Boden Bohrungen 89 auf. Im Ausführungsbeispiel sind dies sechs Bohrungen. Diese Anzahl hat sich hier als ausreichend gezeigt, um über die darin aufgenommenen Bewässerungsnägel 87 ausreichend Wasser in die Trommel 3 zu führen, wobei sich zumindest eine der Bohrungen 89 unterhalb des unteren Innenrandes der Öffnung des Wasser-Rückhaltelids 79 befindet, damit das Wasser nicht über die innere Kante des Wasser-Rückhaltelids 79 nach außen überläuft.
? Was hier gemeint ist, müssen Sie mir detaillierter erläutern! Und wie unterscheiden sich die Bohrungen für eine Ausführung ohne Bewässerungsnägeln von den Bohrungen zur Aufnahme der Bewässerungsnägel ? Aus den 5a und 5b meiner Ausarbeitung ist dies für mich nicht ersichtlich.
Die genannten Bewässerungsnägel 87 sind als Rohre aus nichtrostendem Stahl ausgebildet, die an einem Ende aufgebörtelt und an dem anderen Ende zu einer Nagelspitze ausgeformt sind. In diesem konisch verlaufenden Teil der Spitze sind Schlitze eingefügt. Die Bewässerungsnägel werden von außen durch die Bohrungen 89 in die Trommel 3 und in das Substrat eingetrieben. Durch das Ansetzen eines kleinen Schlauches kann Wasser manuell in das Innere der Trommel 3 geführt werden. Dies wird durch die Aufbörtelung erleichtert.
Pflanzenwurzeln neigen dazu, in feinste wasserführende Ritzen einzudringen und sich somit selbst die Wasserzufuhr verstopfen. Daher sind die Schlitze der Bewässerungsnägel mit einem sehr feinen Sieb aus Edelstahl ausgestattet, durch das ein Wurzelhaar paßt, aber nicht die wachsende Wurzelspitze.
Wie hat man sich das genau vorzustellen? Wo sitzt das Sieb, ist es dort paßgenau angebracht und wenn ja, wie: Einteilig, mit offenem Ende, wie werden diese dann verbunden?
Wenn die Pflanze 11 gemäß der zu Beginn der Erläuterung dieses Ausführungsbeispiels als dritter Variante bezeichneten Ausführung in einen Topf eingepflanzt und mit diesem paßgenau in die Trommel 3 eingeschoben ist, sind bei der Trommel 3 keine umfangsverteilten Bohrungen vorhanden, und es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Wasser über die Hauptachse 17 zuzuführen, welche dafür als eine Hohlachse ausgebildet ist. Dann ist die Hauptachse 17 mit einer zentralen Bohrung versehen, durch die das Wasser zu dem Pflanzsubstrat geführt wird. Wenn das Wasser gemäß dieser Form einer koaxialen Wasserzuführung direkt durch die Hauptachse 17 eingespeist wird, muß diese aus einem geeigneten Material bestehen. Sie muß entweder aus einem korrosionsbeständigen Material, wie rostfreiem Stahl, gebildet werden oder alternativ mit einem Innenröhrchen aus einem korrosionsbeständigen Material ausgestattet sein. Bei der letzteren Ausführung ist die Hauptachse 17 daher ebenso mit einer zentralen Bohrung versehen, durch die das Innenröhrchen als ein Wasser-Zuleitungsröhrchen zu dem Pflanzsubstrat geführt wird.
Für beide der genannten Ausführungsformen gilt gleichermaßen, daß zusätzlich an dem antriebsseitigen Ende der Wasserleitung, d. h. im Bereich des Gehäuses 41, eine in den Fig. nicht näher dargestellte Dichtungsmuffe angebracht sein muß, damit der Antrieb der Pflanzeinrichtung keinen Schaden leidet.
Es ist ersichtlich, daß die bei dieser dritten Variante des Ausführungsbeispiels vorgesehene koaxiale Wasserzuführung über die Hauptachse 17 oder über das zusätzliche Wasser-Zuleitungsröhrchen in der Hauptachse 17 alternativ genauso eingesetzt werden kann, wenn die Pflanze 11 direkt in die Trommel 3 eingesetzt wird und die Trommel 3 umfangsverteilt Bohrungen 12 aufweist, besonders aber dann, wenn die Pflanze 11 direkt in die Trommel 3 eingesetzt wird, die Trommel 3 aber nicht mit umfangsverteilten Bohrungen 12 versehen ist.
Das Wasser-Zuleitungsröhrchen in der Hauptachse steht in Bezug zu dem rotierenden, die Pflanze aufweisenden Pflanzensubstrat still. Daher können die Wurzeln der Pflanze aufgrund ihrer ständigen Rotation nicht in das Wasser-Zuleitungsröhrchen eindringen. Die Wasserzuführung wird daher nicht behindert. Für den Sonderfall, daß besonders wuchskräftige Pflanzen mit entsprechenden Wurzeln in der Pflanzvorrichtung aufgenommen sind und zusätzlich eine langsame Rotation gewählt wird, zeigt sich, daß dann eventuell in das Wasser-Zuleitungsröhrchen eindringende Wurzeln „abgewürgt” werden und eine Verstopfung der Wasserzuführung ebenso verhindert wird.
? Was heißt „abgewürgt” genau, wie kann man das anders ausdrücken!
Die hier in verschiedenen Varianten erläuterte Pflanzeinrichtung mit zumindest einer drehbar gelagerten und etwa horizontal ausgerichteten Pflanzvorrichtung, einschließlich der eingesetzten Pflanze(n) kann für eine höhere und hohe Gewichtsbelastung ab ca. 30 kg als geeignet und im Gebrauch verläßlich bezeichnet werden.
2. Ausführungsbeispiel:
Pflanzeinrichtung mit Mast als Befestigung und fest verbundenem Pflanztopf
Im folgenden wird die Erfindung noch anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei werden zu dem ersten Ausführungsbeispiel gleiche Merkmale mit denselben, jedoch um 100 erweiterten Bezugszeichen versehen.
In 6 ist eine erfindungsgemäße Pflanzeinrichtung mit einer drehbar gelagerten und in etwa horizontal ausgerichteten Pflanzvorrichtung dargestellt, die für Anwendungen mit geringem Gewicht, d. h. bis zu einem Gewicht der Pflanzeinrichtung von bis zu etwa 10 kg, entwickelt worden ist.
Die Pflanzeinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist eine Antriebs- und Befestigungseinheit 101 auf, die einen Halteblock 137 aus massivem Polyamid mit eingebautem Antriebssystem umfaßt. Außerdem weist die Pflanzeinrichtung eine Pflanzvorrichtung in Form einer drehbar gelagerten Trommel aus nichtrostendem Stahl auf, welcher die Bezugsziffer 103 zugeordnet ist. Die Antriebs- und Befestigungseinheit 101 ist an einem Mast 105 befestigt, der in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Edelstahlrohr mit einem Durchmesser von etwa 8 mm ausgebildet ist. Durch die Befestigung an dem Mast 105 eignet sich auch diese Ausführung der Pflanzeinrichtung für einen beliebig gewählten Standort und ist wetterfest.
Der Halteblock 137 fungiert als ein zentrales Halteteil, in welches das Antriebssystem eingebaut ist. Für die Anbringung des Halteblocks 137 an dem Mast 105 weist der Halteblock 137 Bohrungen 191 zum Aufstecken des Halteblocks 137 auf den Mast 105 auf. Außerdem ist der Halteblock 137 mit einer Bohrung 193 zur direkten Aufnahme der Hauptachse 117 versehen, wie 7 veranschaulicht.
Auch die Hauptachse 117 ist als ein Edelstahlrohr mit einem Außendurchmesser von etwa 8 mm ausgebildet.
Als Antrieb für die Drehbewegung weist die Antriebs- und Befestigungseinheit 101 einen Motor 121 auf, der als ein Synchronmotor ohne Hilfsphase für eine Nennspannung von 230 V oder 21 V ausgelegt ist, mit einer Leistungsaufnahme gemäß Herstellerangabe von 2–4 W, mit integriertem Reduktionsgetriebe und einer Drehzahl von 4 oder 5 U/min bei 50 Hz. Auch diese Angaben sind exemplarisch zu verstehen und dienen der Erläuterung, ohne einzuschränken.
Der Motor 121 ist an dem Halteblock 137 mittels zwei Schrauben 195 befestigt. Entsprechend weist der Halteblock 137 jeweils komplementär dazu ausgebildete Bohrungen 196 für die Aufnahme der Schrauben 195 auf. Durch ein Antriebsritzel 197 wird eine Drehung, ein Drehmoment auf ein mit der Bezugsziffer 199 versehenes Zahnrad der Hauptachse 117 übertragen. Dazu weist der Halteblock 137 an seiner dem Motor zugewandten Seite eine Ausfräsung auf, um die beiden Zahnräder, d. h. das Antriebsritzel 197 und das Zahnrad der Hauptachse 117, aufnehmen zu können.
Die Kraftübertragung erfolgt bei dem Antrieb über Ketten, Zahnriemen, Keilriemen oder Rundriemen.
Der in diesem Ausführungsbeispiel aus massivem Polyamid gebildete Halteblock 137 weist etwa mittig zwei eingelassene Kugellager 203 auf, die spritzwassergeschützt sind, mit einem hier nur für die Zwecke der Veranschaulichung genannten Innendurchmesser von etwa 8 mm. Dem Fachmann erschließt sich ohne weiteres, daß erfindungsgemäß ausgebildete drehbare Pflanzeinrichtungen dieser Art auch davon abweichende Werte aufweisen können. Ebenso erschließt sich dem Fachmann, daß der Halteblock 137 nicht nur aus Polyamid gebildet sein kann. Andere Materialien, wie beispielsweise PVC (Polyvinylchlorid), Pertinax (Bezeichnung für Schichtpreßstoffe), MDF (mitteldichte Holzfaserplatten) oder Sperrholz haben sich gleichfalls als geeignet ergeben.
Auf der dem Motor 121 entgegengesetzten Austrittsseite der Hauptachse 117 aus dem Halteblock 137 ist noch ein fest mit der Hauptachse 117 verbundener Flansch 205 vorhanden, der sowohl aus 6 wie aus 7 ersichtlich ist und dessen Funktion noch näher beschrieben werden soll.
Die Wasserversorgung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel wieder über ein Wasser-Rückhaltelid 179, das aus einem dünnen Edelstahlblech hergestellt und auf den Flansch 205 aufgeklebt worden ist. Das Wasser-Rückhaltelid 79, 179 wurde grundsätzlich schon in dem ersten Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Entsprechend wird die Wasserzufuhr für die die jeweilige Pflanze(n) aufnehmende (Dreh-)Trommel 103 auch in diesem Ausführungsbeispiel über ein dünnes, kanülenförmiges Röhrchen 177 geregelt, welches das Wasser in das Wasser-Rückhaltelid 179 leitet, von wo es in die bepflanzte Trommel 103 gelangt. Aus 6 ist die Positionierung des Röhrchens 177 für die Wasserzuführung hinter das Wasser-Rückhaltelid ersichtlich und zusätzlich ein mit dem Röhrchen 177 verbundenes Bewässerungsteil 207, aus dem das Wasser in das Wasser-Rückhaltelid 179 fließt. Dieses Bewässerungsteil 207 wird an der ihm zugewandten Seite des Halteblocks 137 durch Verschrauben befestigt, wie ein Pfeil dies in 6 andeutet.
Der Flansch 205 wird außerdem mit der Trommel 103 durch Verschrauben verbunden. Im Ausführungsbeispiel weisen entsprechend verwendete Flügelmuttern die Bezugsziffer 209 auf, Schraubbolzen aus Edelstahl für das Befestigen der Trommel 103 an dem Flansch 205 weisen die Bezugsziffer 211 auf. Die für die Schraubbolzen 211 erforderlichen Bohrungen zeigt 7, wo sie aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ebenfalls die Bezugsziffer 211 tragen.
Die Befestigung der Trommel 103 erfolgt über eine Dreipunktaufhängung, wie 7 dies andeutet. Dabei liegen die gestrichelt angedeuteten Linien außerhalb der Schnittebene. Mit der Bezugsziffer 215 ist in 7 noch der Antrieb neben der Hauptachse 117 dargestellt, der über ein Zahnrad, ein Kettenrad oder Zahnriemen erfolgen kann, wie weiter unten erläutert.
Zwischen dem Flansch 205 und der Trommel 103 ist noch ein Dichtungsring 213 aus Gummi angeordnet und als ein zusätzliches Detail weist die Trommel 103 in ihrer zentralen Bohrung 189 in dem Trommelboden noch ein Sieb 215 auf.
In den 6 und 7 zu diesem Ausführungsbeispiel ist die Versorgung der Pflanze mit Wasser und/oder Nährstoffen nicht noch einmal gesondert dargestellt, und es wird auch nicht noch einmal gesondert auf besondere Maßnahmen eingegangen, welche erforderlich sind, um beispielsweise den Schwund auszugleichen, den die Erde oder das Substrat während des Verbrauchs durch die Pflanze erleidet. Hierzu wird vollumfänglich auf die Ausführungen zu dem ersten Beispiel verwiesen. Auch im Hinblick auf das geeignete Pflanzsubstrat oder dessen Alternativen kann hier wie im folgenden auf das erste Beispiel verwiesen werden.
Sofern die in der Pflanzvorrichtung befindliche Pflanze eine Stütze und/oder Stabilisierungsseile benötigt, sind diese Maßnahmen ebenso nach den zu dem ersten Beispiel dargestellten konstruktiven Grundsätzen auszubilden, um die Pflanze zu zentrieren und zu stabilisieren. Dasselbe gilt für die Möglichkeit, die Stütze als Hohlstab auszubilden, um sie gleichzeitig für die Bewässerung der Pflanze verwenden zu können.
2a. Ergänzung des zweiten Ausführungsbeispiels als Pflanzeinrichtung mit Mast zur Befestigung und fest verbundenem Pflanztopf sowie Beschreibung der Pflanzvorrichtung:
Im Unterschied zu dem 2. Ausführungsbeispiel, wie weiter oben beschrieben, ist in dieser Ergänzung und Weiterführung des genannten Ausführungsbeispiels die Hauptachse 117 ist als ein Polyamidstab ausgebildet, dessen Außendurchmesser etwa 15 mm aufweist. Dieser Außendurchmesser ist für die Zwecke einer Veranschaulichung und Erläuterung angegeben und daher in jedem Fall exemplarisch zu verstehen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß hier genauso andere Durchmesser der Hauptachse möglich sind und zu einer funktionstüchtigen Pflanzeinrichtung führen.
Während die Beschreibung des 2. Ausführungsbeispiels mehr auf die Erläuterung der Antriebs- und Befestigungseinheit 101 ausgerichtet war, wird hier in Ergänzung dazu die Pflanzvorrichtung näher beschrieben und in den 8a–8d dargestellt. Bei hierfür ergänzend erforderlichen Bezugsziffern werden geradzahlige Bezugsziffern verwendet.
In den 8a, 8b und 8d weist die Trommel 103 umfangsverteilt keine Bohrungen auf, wie dies auch schon im Hinblick auf das 2. Ausführungsbeispiel aus 6 ersichtlich ist. Während jedoch dort die Bewässerung des Inhalts der Trommel 103 über das Wasser-Rückhaltelid 79, 179 bewerkstelligt wird und entsprechend beschrieben ist, wird hier noch eine alternative Bewässerungsart in Form eines in dem Bereich des Bodens der Trommel 103 integrierten Wassertanks 104 vorgestellt und erläutert.
Dieser Wassertank 104 weist eine Füllöffnung 106 auf, die sich in dem Boden der Trommel 103 befindet. Dem Boden der Trommel 103 gegenüberliegend wird der Wassertank 104 durch eine innere Trennwand 108 begrenzt, die den Bereich des Wassertanks 104 von dem eigentlichen Innenraum 110 der Trommel 103 abgrenzt, welcher die Pflanze in ihrer Erde oder einem Substrat beinhaltet. Auch die Trennwand 108 ist mit einer Öffnung versehen, welche als eine Bewässerungsöffnung 112 von dem Wassertank 104 in den Innenraum der Trommel 103 ragt. Die als Polyamidstab ausgebildete Hauptachse 117 wird durch eine etwa mittig in dem Boden der Trommel 103 angebrachte Bohrung 114 in das Trommelinnere, d. h. in den Bereich des Wassertanks 104 geführt und weiter über eine zusätzliche Bohrung 114', welche sich in der inneren Trennwand 108 befindet, die den Bereich des Wassertanks 104 von dem eigentlichen Innenraum 110 der Trommel 103 abgrenzt, gehalten. Die Befestigung der Hauptachse und -Drehachse 117 an der Trommel 103 und somit auch die Verbindung der in diesem Ausführungsbeispiel in den 8a–8d nicht näher dargestellten Antriebs- und Befestigungseinheit mit der Pflanzvorrichtung erfolgt durch Reibung und ist außerdem formschlüssig ausgelegt, indem die Hauptachse und -Drehachse 117 in die als paßgenaue Aussparungen ausgebildeten Bohrungen 114, 114' der Trommel 103 gesteckt wird. Etwa mittig weist die Haupt- und Drehachse 117 eine durchgehende Bohrung 124 auf, welche aus 8d ersichtlich ist. Diese Bohrung 124 wird nur bis in den Wasserbehälter geführt. Dort ist auch noch ein Einfüllbehälter für das einzufüllende bzw. nachzufüllende Wasser gezeigt und mit der Bezugsziffer 126 bezeichnet.
Das gleiche gilt entsprechend, wenn die Trommel 103 zusätzlich noch einen Pflanztopf 116 aufweist, der die Pflanze enthält, was in diesem Ausführungsbeispiel in den 8b und 8d schematisch angedeutet ist. Dann weist auch dieser Pflanztopf eine entsprechende Bohrung 114' auf, welche die Haupt- und -drehachse 117 durchgreift. Der beschriebene Wassertank 104 befindet sich weiterhin in der Trommel 103, ebenso die innere Trennwand 108, die den Bereich des Wassertanks 104 von dem eigentlichen Innenraum 110 des Pflanztopfs abgrenzt. Die Verbindung der Antriebs- und Befestigungseinheit mit der Pflanzeinheit erfolgt dann ebenso durch Reibung und ist in gleicher Weise kraft- und formschlüssig ausgelegt, indem die Haupt- und -drehachse 117 in die als paßgenaue Aussparungen ausgebildeten Bohrungen 114, 114' des Bodens der Trommel 103 gesteckt wird.
Hier sollte sorgfältig geprüft werden, ob dies so gewollt war, da 11 der Vorlage als Schnitt nur rudimentär ausgebildet ist. Ich konnte aufgrund Ihrer Übersendung der ergänzenden Unterlagen im Januar 2016 zumindest klären, daß die von mir in der Vorlage als 11 erkannte technische Zeichnung tatsächlich die ansonsten mit keiner Nummerierung zu findende 11 darstellt. Es wird im Text an sich nur mehrfach auf eine 11 hingewiesen.
Dadurch wird ein Stecksystem gebildet, daß so paßgenau gefertigt ist, daß die Haupt- und -Drehachse 117 durch den Reibungswiderstand in den hier als Bohrungen 114, 114' an der Trommel 103 ausgebildeten Aussparungen gehalten wird und die Drehung der Achse 117 ohne weitere Befestigung auf die Trommel 103, gegebenenfalls zusätzlich auf den in der Trommel 103 enthaltenen Pflanztopf 116, übertragen wird. Aus 8d ist ersichtlich, daß zu den jeweiligen Aussparungen in Form der Bohrungen 114, 114' ein entsprechend komplementär ausgebildeter Endbereich der Haupt- und -Drehachse 117 korrespondiert.
Die Trommel 103 weist an ihrer dem Boden und Aufnahmebereich der Haupt- und -Drehachse 117 entgegengesetzten Begrenzung einen Deckel 107 auf, in dessen Kante Langlöcher 120 eingearbeitet sind. Zu diesen Langlöchern 120 korrespondieren Bohrungen 122, welche in diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Gewinde versehen sind. Mittels Schrauben 124, zweckmäßigerweise aus nichtrostendem Edelstahl, wird der Deckel 107 an dem Körper der Trommel 103 gehalten. Zwischen dem Körper der Trommel 103 und im Innenbereich des Deckels 107 ist noch eine Folie 126 angebracht, welche zur Verhinderung eines Herausrieselns von Erde bzw. Substrat aus dem Inneren der Trommel 103 dient, indem sie dieses zurückhält.
3. Variante zu den Ausführungsbeispielen 1., 2. und 2a.:
Pflanzeinrichtung mit Mast als Befestigung und mehreren damit verbundenem Pflanztöpfen
Grundsätzlich unterscheidet sich diese Variante der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung von den sonstigen, insgesamt hier vorgestellten Ausführungsbeispielen insofern, als mehrere drehbar gelagerte Pflanzvorrichtungen in Form der beschriebenen Trommeln vorhanden sind und durch einen einzigen Antrieb rotierend bewegt werden. Der oder die dafür entwickelten Sammelantriebe werden hier im folgenden erläutert und in den 9a bis 9c schematisch dargestellt. Dabei werden zu den bisherigen Ausführungsbeispielen gleiche Merkmale mit denselben, jedoch um 300 erweiterten Bezugszeichen versehen und es werden nur die genannten Sammelantriebe erläutert, wie sie für den Antrieb der Pflanzeinrichtung mit mehreren drehbar gelagerten Pflanzvorrichtungen zum Einsatz kommen. Für darüber hinausgehende weitere Details wird Bezug auf die sonstigen Ausführungsbeispiele genommen.
In 9a ist zunächst als eine Variante ein Antrieb über Kettenräder 317 grundsätzlich und schematisch dargestellt, welche sich an der Basis der einzelnen Hauptachsen befinden und als Sammelantrieb für die Pflanzvorrichtungen eignen. Mit der Bezugsziffer 319 ist dabei ein Antriebsritzel angegeben.
Eine weitere Möglichkeit für einen Sammelantrieb für die Pflanzvorrichtungen besteht mittels eines Antriebs über elastische Rundriemen und Riemenscheiben 321, wie sie 9b zeigt. Dieser Antrieb zeichnet sich durch eine lange Umfassungsstrecke auf den Riemenscheiben 321 aus, was vorteilhaft zur Erhöhung der Reibung und zur Schlupf- bzw. Rutschminderung dient. In 9b sind die Riemenscheiben 321 an der Basis der einzelnen Hauptachsen für jede der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtungen gezeigt, die Hauptachsen selbst sind nicht weiter ersichtlich. Zusätzlich sind noch kleinere Riemenscheiben 323 zum Antrieb oder zum Umlenken des Rundriemens 325 vorgesehen.
Als noch eine weitere Möglichkeit für einen Sammelantrieb für die Pflanzvorrichtungen eignen sich Schneckenantriebe. Bei diesen läuft an Zahnrädern 327 an der Basis der einzelnen Hauptachsen eine Stange mit Schneckengewinden entlang, wobei die Schneckengewinde-Achsen 329 aus leicht elastischem Metall ausgebildet sind. Einzelne solcher Gewindeschnecken sind in 9c mit der Bezugsziffer 331 bezeichnet, während Positionierungslager für die Schneckengewinde-Achsen 329 mit der Bezugsziffer 333 versehen sind.
Die Stangen mit den Schneckengewinden 331, d. h. die Schneckengewinde-Achsen 329 greifen in die jeweiligen Zahnräder 327 an der Basis der einzelnen Hauptachsen der Pflanzvorrichtungen ein und versetzen sie in Drehung.
Die Stromversorgung dieser und der insgesamt in den Beispielen dargestellten Antriebe der Pflanzeinrichtungen erfolgt über einen direkten Wechselstrom-Netzanschluß, aus Gründen der Sicherheit vorzugsweise solchen mit Niederspannung bis 30 V. Dazu wird ein Transformator vorgeschaltet, wodurch gleichzeitig die Energieversorgung der eingesetzten Elektronik sichergestellt ist, welche weiter unten noch erläutert wird. Als typische Frequenz sind 50 Hz zu nennen, auch 60 Hz sind noch möglich. Die Leistungsaufnahme beträgt in der Regel nicht mehr als 5 W.
Eine Ausnahme zu der erläuterten Stromversorgung ist nur bei dem Einsatz von Bürsten- und Schrittmotoren zu beachten, da diese mit Gleichstrom betrieben werden, so daß ihre Spannungsversorgung mit handelsüblichen Netzteilen erfolgt.
4. Variante zu den bisherigen Ausführungsbeispielen 1.–3.:
Pflanzeinrichtung mit mehreren damit verbundenen Pflanztöpfen und einem Antrieb über Walzen
In 10 ist eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung dargestellt. Dabei werden zu den bisherigen Ausführungsbeispielen gleiche Merkmale mit denselben, jedoch um 400 erweiterten Bezugszeichen versehen. Die in 10 dargestellte Pflanzeinrichtung umfaßt ebenso eine Antriebs- und Befestigungseinheit 401. Bei dieser Variante zu den bisherigen Ausführungsbeispielen weist die Pflanzeinrichtung mehr als eine drehbar gelagerte Trommel 403 auf. Diese besteht jeweils aus PVC (Polyvinylchlorid). In diesem Ausführungsbeispiel betrug der Durchmesser des PVC-Rohrs der Trommel 403 etwa 120 mm. Es versteht sich, daß diese Angabe lediglich der Erläuterung dient. Das die Trommel bildende PVC-Rohr kann unterschiedlichste, auf die jeweilige(n) Pflanze(n) abgestimmte Durchmesser aufweisen. Die Trommel 403 kann außerdem die Pflanze selbst oder einen Topf mit der Pflanze aufnehmen. Anstelle von PVC kann ein anderer, vergleichbarer Kunststoff verwendet werden.
In einer besonderen Ausbildung der hier erläuterten Pflanzeinrichtung ist die Trommel 403 nicht an einem einzigen Mast 405 befestigt, sondern an zwei Streben, die für die Trommel 403 jeweils Auflageflächen bilden und nach der Art von einem Mast 405 aber nicht rohrförmig sondern abgeflacht ausgebildet sind. Auch hier ist die erfindungsgemäße Pflanzeinrichtung an einem beliebig gewählten Standort aufstellbar und wetterfest. Dies ist bedingt durch die beiden als Auflagefläche dienenden Streben, die jeweils nach Art des Mastes 405 ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Pflanzeinrichtung zwei Trommeln 403 auf, die beide jeweils aus PVC-Rohr bestehen. Sie weisen an ihren jeweils voneinander weggewandten Öffnungen einen Deckel 407 auf. Es kann zusätzlich noch eine in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellte Stütze in horizontaler Ausrichtung aus dem Deckel 407 herausragen. Auf diesen wurde bereits im ersten Ausführungsbeispiel eingegangen, so daß hier im wesentlichen die Unterschiede dieser Variante dargestellt werden soll. In 10 ist nur eine Pflanze 411 angedeutet, welche hier in einem Topf in die Trommel 403 eingesetzt ist. Daher weist die Trommel 403 gemäß dieser Variante keine umfangsverteilten Bohrungen auf. Es kann jedoch auch bei dem PVC-Rohr vorgesehen sein, daß die aus diesem Material hergestellt Trommel 403 dazu verwendet wird, die Pflanze direkt aufzunehmen, wobei dann je nach Ausführungsform umfangverteilte Bohrungen an der Trommel 403 angebracht sein können, aber nicht müssen. Wenn beispielsweise ein Wasserreservoir in der Trommel 403 vorgesehen ist, weist die Trommel 403 keine umfangsverteilten Bohrungen auf. Die mit horizontaler Ausrichtung in die Trommel 403 eingebrachte Pflanze 411 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel wieder ein Säulenkirschbaum, was jedoch nur beispielhaften Charakter hat.
Im besonderen unterscheidet sich diese Variante von den bisherigen Ausführungsbeispielen dadurch, daß die Antriebs- und Befestigungseinheit 401 mit der jeweiligen Trommel 403 durch Reibung in der Weise verbunden ist, und daß das Antriebssystem gleichzeitig als Halterung und Befestigung dient. Dazu besteht es aus parallel angeordneten, rotierenden Walzen 404. Auf die Walzen 404 bzw. zwischen diese werden die Trommeln 403 gelegt und die Rotation der Walzen 404 überträgt sich durch Reibung auf die Trommeln 403. Die Walzen ihrerseits werden über einen Motor 421, im Ausführungsbeispiel ein Synchronmotor, angetrieben. Wie aus 10 ersichtlich, betrifft der Antrieb über den Synchronmotor aber nur eine der Walzen. Die zweite Walze läuft ohne einen eigenen direkten Antrieb mit und die Übertragung dieser Rotationsbewegung erfolgt durch Reibung über die Trommeln 403. Somit wird bei dieser Variante die jeweilige Trommel 403 nicht fest an das Antriebssystem gekoppelt. Neben den Synchronmotoren 421 in den Ausgestaltungen, wie weiter oben schon näher erläutert, können auch Brushless-Motoren, Schrittmoren mit und ohne Hilfsphase oder Bürstenmotoren als Antriebe eingesetzt werden. Die Stromversorgung des Motors 421 erfolgt wieder über einen direkten Wechselstrom-Netzanschluß, vorzugsweise mit Niederspannung bis 30 Volt, und dafür vorgeschaltetem Transformator bzw. bei den Bürsten- und Schrittmotoren, die mit Gleichstrom angertrieben sind, über handelsübliche Netzteile.
Die jeweiligen Endbereiche in Längsrichtung der Walzen 404 sind an den pfostenartigen Masten 405 über Halteschellen 415 so befestigt, daß ihre Drehung oder Rotation nicht verhindert oder behindert wird.
Wie in durch die abgebrochen dargestellte Ausbildung der pfostenartigen Masten 405 angedeutet, können diese pfostenartig ausgebildeten Masten 405 eine beliebige Länge aufweisen. Es kann eine einzige Einheit der Pflanzeinrichtung aus zwei Trommeln 403 vorhanden sein, wie sie 10 zeigt, wobei dort der Einfachheit halber nur in einer der Trommeln 403 eine Pflanze 411 eingesetzt ist. Die genannte Einheit der Pflanzvorrichtung kann sich im Verlauf der Erstreckung der pfostenartig ausgebildeten Masten 405 befinden, welche beliebig verlängerbar ist, und es können sich mehrere Anordnungen der Trommeln 403 mit dem erläuterten Walzenantrieb an diesen beiden pfostenartig ausgebildeten, als Befestigungssystem dienenden Masten 405 befinden.
5. Drittes Ausführungsbeispiel:
Pflanzeinrichtung mit Befestigung an stationärer Unterlage
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine erfindungsgemässe Pflanzeinrichtung mit drehbar gelagerter und in etwa horizontal ausgerichteter Pflanzvorrichtung erläutert, welche wieder, wie bisher schon beschrieben, eine Antriebs- und Befestigungseinheit aufweist, die mit der Bezugsziffer 501 versehen ist, wobei im folgenden auch die weiteren, zu den bisherigen Ausführungsbeispielen gleichen Merkmale mit denselben, jedoch um 500 erweiterten Bezugszeichen bezeichnet sind. Während sich die technischen Ausführungen in dem ersten Ausführungsbeispiel auf die Befestigung der Pflanzeinrichtung an einem Masten beziehen, betrifft die hier erläuterte Pflanzeinrichtung die Befestigung an einer stationären Unterlage, die noch zu erläutern ist. Im übrigen entspricht auch diese Ausführungsform dem grundsätzlichen Aufbau, wie weiter oben beschrieben, wobei dies nicht nur für das erste Ausführungsbeispiel gilt, sondern auch für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele bzw. Varianten, sofern sie nicht den Mast selbst betreffen. Somit werden im folgenden die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erläutert.
Die Antriebs- und Befestigungseinheit wird anstelle des Mastes an einer flächenhaften Unterlage in Form einer Basisplatte 506 angebracht, auf welcher die Antriebs- und Befestigungseinheit 501, im Ausführungsbeispiel mehrere Antriebs- und Befestigungseinheiten 501, befestigt sind. D. h. diese Ausführungsform kann genauso dafür verwendet werden, entweder nur eine Antriebs- und Befestigungseinheit 501 mit einer Trommel 503 aufzunehmen oder mehrere, wie in 11 dargestellt.
Mit jeder der Antriebs- und Befestigungseinheiten 501 ist wieder eine drehbar gelagerte und in etwa horizontal ausgerichtete Pflanzvorrichtung in Form einer Trommel 503 aus nichtrostendem Stahl oder einem Kunststoff verbunden. Die Basisplatte 506 wird in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel an einer selbst nicht dargestellten Hauswand montiert. Es kann aber auch eine andere Fläche zur Befestigung herangezogen werden, wie beispielsweise eine Dachfläche. Außerdem kann die Basisplatte 506 in einem beliebigen Winkel montiert werden. Vorzugsweise wird sie so montiert, daß die aus der Trommel herausragende Pflanze in etwa horizontal ausgerichtet ist. Alle weiteren Ausführungen, die in den vorherigen Ausführungsbeispielen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung dargelegt worden sind, gelten auch für diese Ausführungsform der stationären Befestigung der erfindungsgemässen Pflanzeinrichtung an der Basisplatte 506.
So hängt es nicht von der Art der Befestigung an einem Mast oder einer stationären Unterlage, wie hier der Basisplatte 506 ab, welcher Motor verwendet wird, so daß die vorherigen Ausführungen hier genauso gelten. Auch das bereits beschriebene Bewässerungssystem in seinen Varianten wird hier in der gleichen Weise verwendet, wie bei der Befestigung der erfindungsgemäßen Pflanzeinrichtung an einem Mast.
Die in 11 nur schematisch dargestellte und mit der Antriebs- und Befestigungseinheit 501 verbundene Trommel 503 soll im folgenden in ihrem speziellen Aufbau näher erläutert werden.
5.1 Aufbau der Trommel der Pflanzeinrichtung gemäß Beispiel 5
Die in den 12a bis 12c dargestellte Trommel 503 ist an der Basisplatte 506 verschraubt, wofür Bohrungen 508 umfangsverteilt in dem Boden der Trommel 503 vorgesehen sind.
Die Trommel 503 gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist umfangsverteilt an ihren Längssseiten keine Bohrungen auf, so daß sie dazu bestimmt ist, noch einen Topf aufzunehmen, in welchem die Pflanze eingepflanzt ist, und der paßgenau in die Trommel 503 eingeschoben wird.
Wie aus 12b und 12c ersichtlich, weist die Trommel 503 einen Zwischenboden 510 auf, der die Trommel 503 in zwei separate Räume 512, 514 unterteilt, wobei der obere, dem Deckel 507 zugewandte Trommelraum 512 die selbst nicht dargestellte Pflanze aufnimmt, während der untere, dem Boden der Trommel 503 zugewandte Trommelraum 514 als ein flüssigkeitsdichtes Wasserreservoir ausgebildet ist. Das Wasserreservoir ist somit in die Trommel 503 integriert. Das Wasser wird über eine Zuführung 516 von dem Wasserreservoir des unteren Trommelraums 514 zu dem oberen Trommelraum 512 geführt, so daß das Wasser in das Substrat sickern kann, in dem die Pflanze steht. Die Zuführung 516 ist in 11b als ein Flüssigkeitskanal gebildet. Das Wasser kann aber auch per Kapillarkraft über einen Docht zu der Erde oder dem Substrat geführt werden, in dem die Pflanze steht.
6. Erläuterung eines teil- oder vollautomatisierten Einsatzes der Pflanzeinrichtung für alle zuvor erläuterten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Hard- und Software:
Die Pflanzeinrichtung in den zuvor erläuterten Ausführungsformen kann grundsätzlich manuell geregelt, gesteuert und von Personal überwacht werden. Damit aber für die zuvor erläuterten Ausführungsformen der Pflanzeinrichtung ein reibungsloser Einsatz in der Praxis gewährleistet werden kann, und die Pflanzeinrichtung insbesondere einer möglichst geringen Wartung durch Personal vor Ort bedarf, wird sie bevorzugt mittels Sensoren und anderen, zur Einstellung und Kontrolle geeigneten Meßeinrichtungen überwacht und ist mit einem Computer über eine geeignete Schnittstelle verbunden. Dieser nimmt alle von den Sensoren und sonstigen Meßeinrichtungen übermittelten Daten auf, sammelt sie und wertet sie aus, so daß durch den Computer ein Steuern und Regeln der für eine Funktionstüchtigkeit der Pflanzeinrichtung bei einem automatisierten Einsatz in der Praxis notwendigen Parameter, einschließlich der elektrisch gesteuerten Komponenten, gewährleistet ist. Die nachfolgende Auflistung der möglichen Sensoren und Meßeinrichtungen ist so zu verstehen, daß sie in ihrer Gesamtheit oder daß nur ein Teil davon zum Einsatz kommen kann, je nach gewünschtem Automatisierungsgrad und je nach Notwendigkeit vor Ort.
An den Computer werden dabei keine übermäßigen Anforderungen gestellt. Ein Kleincomputer ist ausreichend. Darauf wird weiter unten noch kurz ergänzend eingegangen.
6.1 Messen, Steuern und Regeln von Parametern in der Umgebung der Pflanze innerhalb der Pflanzvorrichtung
Innerhalb der Trommel 3, 103, 503, in der Umgebung der Pflanze 11, 411, ist ein an sich bekannter und handelsüblich erhältlicher Temperatursensor angeordnet. Dies kann beispielsweise ein NTC-Sensor sein. NTC-Sensoren gehören zu der Gruppe von Thermistoren, wobei die Abkürung NTC für „Negative Temperature Coefficient Thermistors” steht.
Bemerkung:
NTC-Sensoren sind Heißleiter, d. h. Materialien, deren elektrischer Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Das bedeutet aber praktisch, daß sie bei hohen Temperaturen elektrischen Strom besser leiten als bei tiefen Temperaturen. In Kraftfahrzeugen werden Heißleiter z. B. als Motortemperaturfühler verwendet.
Meinen Sie daher tatsächlich NTC-Sensoren für die Temperaturmessung in den Pflanztöpfen? Oder wären Kaltleiter, d. h. PTC-Sensoren besser geeignet, da sie bei geringer Temperatur besser leiten und somit einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Bitte prüfen Sie dies und korrigieren oder erläutern Sie gegebenenfalls.
Sowohl der genannte Temperatursensor als auch alle weiteren, nachfolgend geschilderten Maßnahmen bei der Überwachung, dem Steuern und Regeln sowohl für die Pflanze 11, 411, welche direkt in die Trommel 3, 103, 503 eingesetzt ist, als auch für die Pflanze 11, 411, die in einen Topf eingepflanzt und mit diesem paßgenau in die Trommel 3, 103, 503 eingeschoben ist, sind in den Pflanztopf integriert.
Innerhalb der Trommel 3, 103, 503, in der Umgebung der Pflanze 11, 411, befindet sich des weiteren ein an sich bekannter und handelsüblich erhältlicher EC-Messer, wobei EC als an sich übliche Abkürzung für die elektrische Leitfähigkeit zu verstehen ist. Mit diesem EC-Messer wird die elektrische Leitfähigkeit des Bodens gemessen, d. h. genauer, es wird die molare Ionenleitfähigkeit (elektrolytische Leitfähigkeit) ermittelt, welcher die Einheit Siemens (S) zugeordnet ist.
Solche Leitfähigkeitsmessungen sind temperaturabhängig, was bei den Messungen unter Einbeziehung des zuvor genannten Temperatursensors berücksichtigt wird.
Auf diese Weise kann die Gesamtmineralisierung des (Nähr-)Substrats in der Trommel bzw. in dem Topf, der die Pflanze 11, 411 aufnimmt, ermittelt und bei Bedarf ein Mangel gezielt über das jeweilige Bewässerungssystem ausgeglichen werden.
Des weiteren wird eine TDR-Sonde eingesetzt, wobei „TDR” für „Time Domain Reflectometry” steht, um Bodenfeuchtemessungen durchzuführen. Auch hier wird eine an sich bekannte und handelsüblich erhältliche Sonde verwendet.
Das Prinzip bei dieser Messung beruht darauf, daß die Dielektrizitätszahl des Bodens bestimmt wird durch die Messung der Zeit, die ein Spannungsimpuls zum Durchlaufen eines vom Boden bzw. dem Substrat umgebenen elektrischen Leiters benötigt. Aus dieser Dielektrizitätszahl läßt sich auf die aktuelle Bodenfeuchte schließen und beispielsweise bei entsprechendem Bedarf eine erneute Bewässerung auslösen.
Alternativ zu der genannten TDR-Sonde wurde auch eine kapazitive Bodenfeuchtemessung vorgenommen. Grundlage dieses Meßprinzips ist die Änderung der relativen Dielektrizitätskonstante eines Plattenkondensators.
Von Bedeutung ist außerdem eine Gewichtskontrolle. Diese wird für die Pflanze 11, 411, welche direkt in die Trommel 3, 103, 503 eingesetzt ist, als auch für die Pflanze 11, 411, die in einen Topf eingepflanzt und mit diesem in die Trommel 3, 103, 503 eingeschoben ist, über zumindest einen Drucksensor erreicht, z. B. in Form von DMS Druckmeßstreifen, und erfolgt durch ein Lagern der Hauptachse 17 auf diesem zumindest einen Drucksensor.
Was sind DMS Druckmeßstreifen?
Unterschreitet der auf diese Weise gemessene Wert für das Gewicht des Bodens/Substrats einen vorherbestimmten Wert, bedeutet dies einen Boden- oder Substratverlust, der ausgeglichen werden muß. Eine regelmäßige Kontrolle durch Personal, die deutlich zeit- und kostenaufwendiger wäre, wird dadurch erspart.
Ein weiterer Wert, der für das Gedeihen der jeweiligen Pflanze von Bedeutung sein und dessen Sollwert von Pflanze zu Pflanze differieren kann, ist der pH-Wert des Bodens oder Substrats. Auch dieser wird kontrolliert. Dazu wird eine handelsübliche pH-Mikroelektrode verwendet.
6.2 Messen, Steuern und Regeln von Parametern in der Umgebung der Pflanze außerhalb der Pflanzvorrichtung
Hier gilt grundsätzlich dasselbe, wie einleitend unter 6. ausgeführt. Die Pflanzeinrichtung in den zuvor erläuterten Ausführungsformen kann grundsätzlich manuell geregelt, gesteuert und von Personal überwacht werden. Damit ein reibungsloser Einsatz mit einem möglichst geringen Personalaufwand vor Ort gewährleistet werden kann, wird sie bevorzugt mittels Sensoren und anderen Meßeinrichtungen überwacht und mit einem Computerverbunden.
Für die Messung von Parametern außerhalb der Pflanzvorrichtung ist dabei die Messung der Drehgeschwindigkeit von Bedeutung. Hier sind zwei Vorgehensweisen zu nennen, wobei die eine auf der Messung des Stromverbrauchs basiert und die weitere Methode sich die Messung der Frequenz zunutze macht. Die Drehgeschwindigkeit wird in diesem Fall mittels in dem Motor integrierter Software bestimmt.
Auch die Biomasse ist ein Parameter, der gemessen wird. Dabei erfolgt die Messung der Biomasse im Rahmen der hier offenbarten Ausführungsbeispiele mit einem Bildsensor in Form eines „Active Pixel Sensors” (APS) oder aktiven Pixelsensors. Die Nennung dieser APS ist dabei beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen. Dem Fachmann ist geläufig, daß auch andere Technologien, wie CCD-Sensoren, eingesetzt werden können.
Ein solcher APS ist ein Halbleiterdetektor zur Lichtmessung, der in CMOS-Technik gefertigt ist und deshalb auch als CMOS-Sensor bezeichnet wird. Im Gegensatz zum ebenfalls in CMOS-Technik hergestellten „Passive Pixel Sensor” enthält jedes Bildelement eine Verstärkerschaltung zum Auslesen der Signale. Anhand des APS läßt sich eine Schwarz-Weiß-Pixelberechnung durchführen, über welche die Biomasse berechnet werden kann.
Ein weiterer Meßparameter, der für die erfindungsgemäße Pflanzeinrichtung von Bedeutung ist und deshalb im Rahmen der vorgestellten Ausführungsbeispiele bei einem teil- oder vollautomatischen Einsatz computergestützt überprüft wird, ist das Längenwachstum. Dieses wird hier mit einer Kamera gemessen, welche über eine Skalierung sowie über eine Standbildoption verfügt. Die Daten werden abgespeichert.
Von Bedeutung ist außerdem die Luftfeuchtigkeit, welche über ein Hygrometer gemessen wird, das außerhalb der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung angebracht ist.
Zusätzlich wird die Lichtintensität in der unmittelbaren Umgebung der Pflanzeinrichtung gemessen. Dazu wird ein digitales Meßgerät für die Helligkeit in Lumen pro m² (Lux) verwendet. Solche Meßgeräte sind an sich bekannt. Für eine gute Qualität der Messungen wird ein Meßgerät eingesetzt, daß auf der Technik von Phototransistoren, d. h. lichtempfindlichen Widerständen, basiert, da diese empfindlicher sind als Photodioden, wie die Silizium-Photodiode.
Der eingesetzte Helligkeitsmesser verfügt über eine Nullpunktkalibrierung nach dem Einschalten und über eine an die Helligkeitserfordernisse der jeweiligen Pflanze(n) angepaßte Sensorkurve. Er verfügt außerdem über einen internen Meßwertspeicher und ist mit Datenkabel und Software für die Übertragung auf den Computer ausgerüstet. Darauf wird weiter unten noch eingegangen.
Vervollständigt werden die in der Umgebung der Pflanze gemessenen und kontrollierten Parameter über Vorrichtungen, die das Oberflächenpotential, den Ethylen- und Sauerstoff- sowie den CO₂-Gehalt messen. Diese Messungen werden in an sich bekannter Weise über Mikroelektroden durchgeführt, welche im Außenbereicht der Pflanzvorrichtung installiert werden, und die sich über eine elektrische Steuerung nahe an die Zelloberflächen der jeweiligen Pflanze(n) heranführen lassen.
6.3 Regeln und Steuern von für die Pflanzeinrichtung und für die Pflanze(n) der Pflanzvorrichtung wesentlichen Parametern
6.3.1 Steuern und Regeln der Bewässerung
6.3.1 Steuern und Regeln der Bewässerung über den Gewichtssensor
Für die Steuerung der notwendigen Bewässerung wurden die von dem weiter oben erläuterten Gewichtssensor erhaltenen Daten verwendet. Sinkt das Gewicht der Pflanzvorrichtung unter einen vorgegebenen Normwert, wird Wasser in die Pflanzvorrichtung nachgegeben. Diese Wasserzugabe erfolgt je nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel unterschiedlich. Im einfachsten Fall erfolgt sie manuell. Bei den Ausführungsformen, in denen eine Wasserzuleitung vorgesehen oder ein Wasserreservoir vorhanden ist, erfolgt die Dosierung des zugeführten Wassers beispielsweise über ein Magnetventil und eine Pumpe.
6.3.2 Steuern und Regeln der Bewässerung über die Messung der Bodenfeuchtigkeit
Weiter oben wurde beschrieben, daß Bodenfeuchtemessungen durchgeführt werden und es wurden dabei exemplarisch die TDR-Sonde und eine kapazitive Bodenfeuchtemessung genannt. Der Begriff Boden ist in diesem Zusammenhang allgemein zu verstehen und gilt ebenso dann, wenn keine Erde, sondern ein anderes Substrat für die Pflanze(n) verwendet wird.
Die Ergebnisse der Bodenfeuchtemessungen werden im Fall eines computerunterstützten Betriebs der Pflanzeinrichtung direkt mit einer dort abgelegten Datenbank verglichen und abgeglichen, über welche jeweils die pflanzenspezifischen Zielwerte gespeichert und abrufbar sind. Außerdem umfaßt die computerunterstützte Steuerung auch eine Software, über welche eine Pumpe gesteuert wird, die bei zu trockenem Boden oder Substrat Wasser in geeigneter Menge zuführt.
6.3.3 Steuern und Regeln der Drehgeschwindigkeit
Wesentlich für die hier vorgestellte Pflanzenrichtung ist das Steuern und Regeln der Drehgeschwindigkeit der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung. Weiter oben sind geeignete Elektromotoren als Antrieb für die Pflanzeinrichtung beschrieben worden. Die Drehgeschwindigkeit des jeweils geeignet eingesetzten Elektromotors wird über eine Spannungsänderung bei dem Elektromotor gesteuert. Dies ist in an sich bekannter Weise mittels eines elektronisch regelbaren Spannungswandlers zu erreichen. Als ein solcher Spannungswandlers ist beispielsweise ein Transformator zu nennen. Im Fall einer computerunterstützten Steuerung wird dieser von einer Software angesteuert, welche in dem Computer abgelegt ist, wobei das Steuerungsprogramm verschiedene Möglichkeiten des Antriebs in der Weise umfaßt, daß eine Bandbreite von Voreinstellungen, welche von nur periodisch erfolgender Drehung oder Impulsregulierung für periodische Drehmomente mit einem „Stop and Go” über eine kontinuierliche Drehung mit gewünschten, einstellbaren und veränderbaren Geschwindigkeiten reichen, beliebig programmierbar und damit möglich ist.
6.3.3 Steuern und Regeln der Boden- oder Substrattemperatur
Die Pflanzeinrichtung, wie sie hier mit der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung im Detail und in verschiedenen Varianten erläutert worden ist, eignet sich für eine dauerhafte Anordnung, z. B. an einer Hauswand, um dort Pflanzen beliebiger Art in einer drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung mit einer Ausrichtung außerhalb der Vertikalen anzubringen. Damit dieses Ziel gewährleistet ist, ist Vorsorge dafür zu tragen, daß eine mögliche Frostperiode überdauert werden kann. Zu diesem Zweck weist die Pflanzeinrichtung in einer Ausführungsform eine Temperaturregulierung über ein Heizkabel auf Dabei wird in den Boden oder allgemein das Substrat, in das die jeweilige(n) Pflanze(n) eingebettet ist oder sind, ein elektrisches Heizkabel integriert. Dieses kann thermostat- oder softwaregesteuert sein. Aus Sicherheitsgründen ist vorgesehen, dieses mit Niederspannung zu betreiben. Wenn die Pflanzeinrichtung eine Hauptachse 17, 117 aufweist, die als eine Hohlachse ausgebildet ist, dann wird das erforderliche Heizkabel in der Hohlachse geführt. Es muß nicht ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß es für einen solchen Fall ebenso sinnvoll ist, auch die Wasser- und Sturmversorgung über die Hohlachse erfolgen zu lassen. Die Stromübertragung erfolgt bei dieser Ausführung über Schleifringe.
Alternativ dazu kann die Regulierung der Boden- oder Substrattemperatur dann, wenn die Pflanzeinrichtung von Hand betrieben wird, d. h. keine computerunterstützte Regulierung und Steuerung vorgesehen ist, oder wenn eine solche zwar vorhanden ist, aber keine Temperaturregulierung oder eine Ergänzung vorgenommen werden soll, über wasserdichte Silikonelemente erfolgen.
Achtung, hier gibt es keine Offenbarung über die Ausführung selbst!!
6.4 Speichern und Übertragen der durch das Messen von Parametern in der Umgebung der Pflanze innerhalb und außerhalb der Pflanzvorrichtung erzeugten Daten
Für das Speichern und Übertragen der durch das Messen von Parametern in der Umgebung der Pflanze innerhalb und außerhalb der Pflanzvorrichtung erzeugten Daten wird im Rahmen der hier erläuterten Ausführungsbeispiele ein sogenannter Datenlogger eingesetzt. Dabei werden handelsübliche und kleinformatige, auf die jeweils verwendeten Sensoren und Meßgeräte abgestimmte Datenlogger entweder in die Antriebs- und Befestigungseinheit 1, 101, 401, 501 oder in die drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung eingebaut.
Unter einem solchen Datenlogger wird eine prozessorgesteuerte Speichereinheit verstanden. Diese verfügt über eine Schnittstelle, mit welcher die von den Sensoren und sonstigen Meßgeräten, wie sie unter 6.1 und 6.2 näher aufgeführt worden sind, erhaltenen Daten aufgenommen und in einem Datenspeicher ablegt, d. h. auf diesen übertragen werden. Für diese Übertragung sind zwei Varianten möglich:
6.4.1 Kabellose Datenübertragung
Bei dieser Art der Datenübertragung werden die Daten der Sensoren und sonstigen Meßgeräte über die an sich bekannte RFID-Technik übermittelt und empfangen und werden die Sensoren mit der nötigen Spannung versorgt. RFID ist dabei als Abkürzung für „Radio Frequency Identification” zu verstehen.
Als eine weitere Variante einer kabellosen Datenübertragung ist das Framework für drahtlose Funknetzwerke „Zigbee” als Empfänger und Sender von Daten verwendbar. Über „ZigBee” wird über ein Endgerät, einen Router und einen Koordinator als wesentlichen Komponenten ein „Wireless Personal Area Network (WPAN)” aufgebaut, das mit der gleichen Frequenz arbeitet wie das W-Lan.
„Zigbee” eignet sich besonders für drahtlose Netzwerke mit geringem Datenaufkommen und Netzwerken mit kurzen Reichweiten von etwa 10 bis 100 m. Grundsätzlich sind aber auch Reichweiten darüber hinaus und sogar bis zu mehreren Kilometern möglich.
Achtung:
Im November 2015 wurde bekannt, dass das ZigBee-Protokoll eine wesentliche Sicherheitslücke aufweist, die nicht durch Firmware-Updates behoben werden kann. Trotzdem im Anmeldetext belassen? Alternative?
6.4.2 Kabelgebundene Datenübertragung
Für die Speicherung und Übertragung der durch das Messen von Parametern in der Umgebung der Pflanze innerhalb und außerhalb der Pflanzvorrichtung erzeugten Daten konnte auch eine durchweg kabelgebundene Datenübertragung und -verarbeitung realisiert werden. Dabei erfolgte mit guten Ergebnissen eine von den jeweiligen Sensoren und Meßgeräten bis zu dem Datenspeicher lückenlose kabelgebundene Übertragung sowohl nieder- als auch hochfrequenter Signale. Es wurden hierfür sorgfältig abgeschirmte Kabel verwendet.
Die für die Signalübertragung verwendeten Kabel wurden z. B. im Bereich der Hauptachse 17, 117 geführt, wobei diese dann als eine Hohlachse ausgebildet war. Die Signale wurden teilweise auch frequenzmoduliert durch dieselben Kabel geleitet, die der Versorgung mit Heizstrom dienen, wie weiter oben erläutert.
6.4.3 Datenspeicher
Als Datenspeicher zeigten sich durchweg Kleincomputer, die mit einer SD-Karte ausgestattet waren, als ausreichend und geeignet.
Dabei steht die Bezeichnung „SD-Karte” für „Secure Digital Memory Card” und somit für ein digitales Speichermedium, das nach dem Prinzip der Flash-Speicherung arbeitet.
6.4.4 Auswertung der Daten
Die Auswertung der gemessenen, auf dem Computer gespeicherten Daten erfolgt durch eine in dem (Klein-)Computer installierte Software. Aufgrund der jeweiligen Ergebnisse werden dann die einzelnen Parameter reguliert und gesteuert, die für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Pflanzeinrichtung, einschließlich einer ordnungsgemäßen Versorgung der Pflanze(n) in der Pflanzvorrichtung erforderlich sind.
Dieselben Signale können dabei in einer Zeitachse oder aber auch einfach nur in einer Zeitachse registriert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011080696 A1 [0006]
US 6604321 B2 [0008]

Claims

Pflanzeinrichtung, die eine Ausrichtung außerhalb der Vertikalen aufweist, mit zumindest einer drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung, zumindest einer Antriebs- und Befestigungseinheit, die mit der zumindest einen Pflanzvorrichtung über zumindest eine gemeinsame Achse fest oder abnehmbar verbunden ist und zumindest ein Verbindungsmittel zur Anbringung an einer Fläche oder an zumindest einem, Rundungen aufweisenden Gegenstand umfasst, wobei die zumindest eine Pflanzvorrichtung mit einem Bewässerungs- und Versorgungssystem zusammenwirkt.
Pflanzeinrichtung, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Motor mit einem integrierten Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe oder mit einem nachgeschalteten Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe umfasst, oder dass der Antrieb durch die Wachstumsbewegung von zumindest einer Pflanze in der drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung erfolgt.
Pflanzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinheit als ein Halteblock ausgebildet ist, der den Antrieb aufnimmt, dass die Befestigungseinheit und der Antrieb von einem Gehäuse umfasst sind, und dass die Befestigungseinheit und der Antrieb mit dem Gehäuse und der Pflanzvorrichtung untereinander über eine Dreiecksaufhängung verbunden sind.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel zur Anbringung an einer Fläche in Form einer Basisplatte oder in Form von zwei miteinander korrespondierenden, abgeflachten Streben ausgebildet ist, oder dass der zumindest eine, Rundungen aufweisenden Gegenstand ein Mast ist.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung als Rotationskörper mit einer Innenaufnahme ausgebildet ist, der einen Boden, einen abnehmbaren Deckel und wahlweise zumindest einen Zwischenboden und/oder eine Stütze für eine Pflanze aufweist, wobei der zumindest eine Zwischenboden in etwa mittig mit einer Ausnehmung versehen ist.
Pflanzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden des Rotationskörpers (3) in Form einer ein- oder mehrteilig ausgebildeten Halteplatte ausgebildet ist, wobei sich in dem Raum zwischen dem Boden des Rotationskörpers (3) und der Halteplatte oder ihren Teilen ein Nährsubstrat und zwischen der Halteplatte oder ihren Teilen und dem Deckel ein Puffermaterial befindet.
Pflanzeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Raum zwischen dem Boden des Rotationskörpers und dem zumindest einen Zwischenboden ein Raum für einen Wasservorrat befindet, und dass der zu dem Wasservorrat benachbarte Zwischenboden mit zumindest einer zusätzlichen Ausnehmung versehen ist.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet das ein Flüssigkeits-Rückhaltelid (79), das vorzugsweise in Form eines an den Boden des Rotationskörpers (3) angepassten Flächenkörpers, insbesondere Blechs ausgebildet ist, an der nach außen weisenden Seite des Rotationskörpers (3) angebracht und mit einer Zuführung für die Flüssigkeit von außen versehen ist, wobei zusätzlich in dem Boden des Rotationskörpers (3) Bohrungen vorgesehen sind, durch welche die von dem Rückhaltelied aufgenommene Flüssigkeit weiter in das Innere des Rotationskörpers (3) gelangt.
Pflanzeinrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass in die Bohrungen in dem Boden des Rotationskörpers (3) Bewässerungselemente eingesetzt, vorzugsweise eingepasst sind, die an ihrem einen Ende vorzugsweise verjüngend ausgebildet sind, insbesondere konisch zulaufen und an dem sich verjüngenden Ende wenigstens einen Schlitz aufweist und mit diesem Ende in den Rotationskörper (3) hineinragen.
Pflanzeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schlitze der Bewässerungselemente mit einem Edelstahlsieb versehen sind.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze der Pflanzeinrichtung als ein Stab und/oder ein den Stamm der Pflanze greifender Halter ausgebildet ist, und/oder dass die gemeinsame Achse als Hauptachse (17) vorzugsweise in Form einer Hohlachse ausgebildet ist und wahlweise zusätzlich ein Innenröhrchen aufweist, wobei die Hauptachse und/oder das Innenröhrchen aus korrosionsbeständigem Material besteht und dass Innenröhrchen relativ zu der sich drehenden Hauptachse stillsteht.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Einrichtung zum Messen, Überwachen, Steuern und/oder Regeln von zumindest einem vorbestimmten Parameter für die Funktionstüchtigkeit der Pflanzeinrichtung aufweist, und dass diese zumindest eine Einrichtung innerhalb und/oder außerhalb der zumindest einen Pflanzvorrichtung angeordnet ist.
Pflanzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzeinrichtung eine Verbindung zu einer Vorrichtung für eine elektronische Datenverarbeitung aufweist, zur Aufnahme, zum Speichern und/oder Verarbeiten der Daten der zumindest einen Einrichtung zum Messen, Überwachen, Steuern und/oder Regeln des zumindest einen vorbestimmten Parameters.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der zumindest einen drehbar gelagerten Pflanzvorrichtung mit der Antriebs- und Befestigungseinheit über die gemeinsame Achse ausgewählt ist aus einer Steckverbindung, insbesondere einer Bajonett-Verbindung oder einer reib- und/oder formschlüssigen Verbindung oder einer Verbindung über Federn der Druckstücke oder über eine Schraubverbindung.
Pflanzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine drehbar gelagerte Pflanzvorrichtung, die über einen Sammelantrieb angetrieben sind, wobei der Sammelantrieb vorzugsweise ausgewählt ist aus einem Antrieb über Kettenräder, einem Ketten- oder Bandantrieb, ein Reibradgetriebe oder einen Antrieb über Walzen.