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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Setzvorrichtung sowie ein System und ein Verfahren zum Setzen von Pflanzgut in eine Nährmasse.
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Im landwirtschaftlichen Bereich werden für das Setzen bzw. Ausbringen von Pflanzgut oder Pflanzen, wie bspw. Setzlingen Setzmaschinen eingesetzt, die die Erde mechanisch aufbrechen (Furche ziehen), das Pflanzgut bzw. die Pflanzen im Boden ablegen und anschließend die Furche wieder schließen und den Boden rückverdichten.
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Die
WO 81/01351 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Setzen von Pflanzen, wobei mittels einer Pflugschar zunächst eine Furche gezogen wird, anschließend die Pflanze mittels Anpflanzmitteln mechanisch in die Furche eingesetzt bzw. in diese fallengelassen werden und schließlich mittels Pressrädern die Furche wieder geschlossen wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Setzvorrichtung zum Setzen von Pflanzgut in eine Nährmasse, insbesondere in eine Erdmasse und/oder einen Erdboden, mit einer Setzeinheit, welche ausgebildet ist, das zu setzende Pflanzgut mittels eines Fluids unter Beschleunigung gezielt in ein Loch, insbesondere Erdloch zu setzen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Setzen von Pflanzgut in eine Nährmasse, insbesondere in eine Erdmasse und/oder einen Erdboden mit den Schritten:
- - Abgeben eines Fluids unter Beschleunigung mittels einer Setzeinheit; und
- - Setzen des Pflanzguts mittels des Fluids gezielt in ein Loch, insbesondere Erdloch.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein System zum Setzen von Pflanzgut in eine Nährmasse, insbesondere in eine Erdmasse und/oder einen Erdboden mit einer vorangehend beschriebenen Vorrichtung, wobei das System mobil oder stationär ausgebildet ist und eine Positioniereinheit aufweist, wobei die Positioniereinheit ausgebildet ist, die Setzeinheit, insbesondere eine Düse der Setzeinheit relativ zu der Nährmasse und/oder die Nährmasse relativ zu der Setzeinheit, insbesondere einer Düse der Setzeinheit zu positionieren.
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Das Pflanzgut kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Pflanzenteil oder Pflanzenteile, wie bspw. Knollen, Rhizomen, Stecklinge, Zwiebeln umfassen. Das Pflanzgut kann jedoch auch Pflanzen, bspw. Setzlinge umfassen.
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Unter einer Nährmasse kann ich Rahmen dieser Erfindung eine Masse verstanden werden, welche ausgebildet ist, Pflanzgut aufzunehmen und wachsen zu lassen. Die Nährmasse kann insbesondere eine organische Nährmasse sein. Die Nährmasse ist bevorzugt eine Erdmasse. Unter einer Erdmasse ist im Rahmen dieser Erfindung eine Masse von Erde, insbesondere Pflanzenerde zu verstehen. Die Erdmasse ist bevorzugt ein Erdboden. Der Erdboden kann bevorzugt eine landwirtschaftliche Fläche, insbesondere eine landwirtschaftliche Anbaufläche oder ein Acker sein. Der Erdboden kann auch ein Feld oder eine Wiese sein. Die Erdmasse kann jedoch auch die Erde bzw. Pflanzenerde eines Topfes, bspw. eines Pflanzentopfes sein.
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Unter dem Begriff „Setzen“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung das Einsetzen bzw. Einbringen von Pflanzgut sowie eines entsprechenden Pflanzenteils einer Pflanze, welcher bspw. Wurzeln schlägt, in die Nähr-/Erdmasse bzw. in ein erzeugtes Loch der Nähr-/Erdmasse zu verstehen. Das Setzen bzw. der Setzvorgang erfolgt hierbei mit technischen Mitteln, d.h. es wird maschinell unterstützt bzw. durchgeführt.
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Unter einem „gezielten Setzen“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein zielgerichtetes bzw. geplantes bzw. systematisches Setzen verstanden. Demnach ist das gezielte Setzen nicht zufällig bzw. willkürlich.
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Die Setzeinheit ist ausgebildet, das zu setzende Pflanzgut mittels eines Fluids unter Beschleunigung gezielt in ein Loch, insbesondere Erdloch zu setzen. D.h., mit anderen Worten, dass die Setzeinheit ausgebildet ist, das Fluid und damit das Pflanzgut derart gezielt abzugeben, dass das Pflanzgut in das Loch einbringbar ist bzw. eingebracht wird. Demnach ist die Setzeinheit ausgebildet, das Fluid bzw. das Pflanzgut definiert zu beschleunigen, um das Pflanzgut in das Loch zu setzen. Die Setzeinheit weist bevorzugt eine Druckeinheit zur Druckerzeugung auf, um das Fluid unter Beschleunigung bzw. Druck abgeben zu können. Die Druckeinheit ist ausgebildet, das Fluid in eine beschleunigte Bewegung zu versetzen. Die Druckeinheit kann mit einem Fluidtank fluidisch verbindbar oder verbunden sein. Der Fluidtank kann Teil der Setzeinheit bzw. der Druckeinheit sein. Das Fluid kann in dem Fluidtank unter Druck gespeichert sein. Die Druckeinheit kann jedoch zur Druckerzeugung auch eine Pumpe aufweisen. Die Setzeinheit kann ferner einen Aktor aufweisen, welcher in Richtung und/oder in das Loch hineinfährt, um den Abstand zwischen dem Pflanzgut und dem Loch zu reduzieren. Die Setzeinheit kann mit einem Pflanzgutbehälter verbindbar oder verbunden sein. Der Pflanzgutbehälter kann Teil der Setzeinheit sein. Die Setzeinheit kann ferner mindestens ein Ventil bzw. Dosiermodul und mindestens eine Düse aufweisen.
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Es kann ferner eine Zuführeinheit vorgesehen sein, welche ausgebildet ist, das Pflanzgut derart in und/oder relativ zu der Setzeinheit zu positionieren, dass das Pflanzgut mittels des Fluids in das Loch setzbar ist. Die Zuführeinheit kann Teil der Setzeinheit sein. Die Zuführeinheit kann ausgebildet sein, das Pflanzgut in einer Düse der Setzeinheit oder aber außerhalb der Düse, bspw. unterhalb der Düse entlang eines Fluidstrahls zu positionieren, so dass das Pflanzgut von dem Fluid in Richtung des Lochs „mitgerissen“ werden kann. Die Zuführeinheit kann als waagrechtes oder senkrechtes Förderband ausgebildet sein.
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Das Fluid kann eine beliebige Flüssigkeit aufweisen oder sein. Die Flüssigkeit kann auch einen Feststoffanteil, bspw. in Form von Partikeln aufweisen. Die Flüssigkeit kann eine Lösung oder Dispersion oder Suspension, bspw. mit einem Wasseranteil sein. Die Flüssigkeit kann Wasser aufweisen oder sein. Das Fluid kann jedoch auch ein Gas, bspw. Luft bzw. Druckluft aufweisen oder sein. Das Loch ist bevorzugt ein Erdloch. Das Loch bzw. Erdloch kann als Pflanzbett ausgebildet sein.
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Das System kann mobil ausgebildet sein. Hierbei kann die Positioniereinheit als Fahrzeug, insbesondere Traktor ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann dementsprechend als Anbaugerät, insbesondere Traktoranbaugerät ausgebildet sein. Die Vorrichtung kann jedoch auch in der Positioniereinheit bzw. dem Fahrzeug integriert sein. Das System kann automatisch oder autonom geführt sein. Das System kann jedoch auch handgeführt ausgestaltet sein. Das System kann auch als tragbares Handgerät ausgeführt sein.
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Das System kann auch stationär ausgebildet sein, bspw. für den Einsatz in Gewächshäusern, Baumschulen und/oder im Urban Farming. Hierbei kann die Positioniereinheit mindestens ein Förderband aufweisen, mittels dem Pflanzentöpfe mit der Nährmasse bzw. Erdmasse an die stationär ausgebildete Setzvorrichtung bewegbar und positionierbar sind, um das Pflanzgut in die Nährmasse bzw. Erdmasse zu setzen. Denkbar ist jedoch auch eine Ausgestaltung, bei der die Positioniereinheit einen Portalkran aufweist, mittels dem die stationär ausgebildete Setzvorrichtung über den Erdboden, bspw. einem Ackerboden, fahrbar bzw. bewegbar und positionierbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ist es nunmehr möglich, sehr einfach und effizient Pflanzgut in eine Nährmasse bzw. Erdmasse, insbesondere einen Erdboden zu setzen. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass mittels der Setzeinheit das Pflanzgut mittels eines beschleunigten Fluids gezielt aber behutsam in ein Erdloch eingebracht werden kann. Hierdurch bietet sich eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen ist keine vorherige mechanische Bearbeitung des Bodens, d.h. Furche ziehen, und auch keine Bodennachbearbeitung, also Furche schließen und verdichten, notwendig, wodurch der Kraftstoffverbrauch für die Pflanzbettbereitung minimiert wird. Zum anderen wird das Risiko für Bodenerosion reduziert. Ein weiterer erheblicher Vorteil bietet sich insbesondere wenn das Fluid Wasser aufweist oder Wasser ist, denn hierdurch weist das Pflanzbett beim Setzvorgang bereits Wasser auf, so dass durch die Wasserverfügbarkeit im Erdloch bzw. Pflanzbett das Pflanzgut auch auf trockenen Standorten bzw. in Trockenphasen ohne zeitnah absehbare Regentage realisiert werden kann. Der erhöhte Bodenwassergehalt in Pflanzgutnähe führt ferner zu verbesserten Auflaufbedingungen unter trockenen Bodenbedingungen.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Setzeinheit ausgebildet ist, zum Setzen des Pflanzguts mindestens einen der folgenden Parameter des Pflanzguts und/oder des Fluids gezielt einzustellen: Geschwindigkeit, Beschleunigung, Druck, Menge, Richtung, Geometrie. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Parameter in Abhängigkeit von einer Pflanzeneigenschaft des Pflanzguts einstellbar ist, um eine Beschädigung des Pflanzguts beim Setzen zu verhindern. Der Parameter kann demnach eine Eigenschaft und/oder ein Zustand des Pflanzguts und/oder ein weitere biologischer sein. Der Parameter kann insbesondere eine physikalische und/oder chemische und/oder biologische Eigenschaft und/oder ein physikalischer und/oder chemischer und/oder biologischer Zustand des Pflanzenguts sein. Die Pflanzeneigenschaft kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: Art, Gattung, Sorte, Sortenreinheit, Alter, Wachstumsstufe, Entwicklungszustand, Gesundheitszustand, Krankheit, Nährstoffgehalt, Nährstoffmangel, Wassergehalt, Wassermangel, Oberflächenfeuchtigkeit, Oberflächentemperatur, Oberflächenbeschaffenheit, Empfindlichkeit gegenüber äußeren, insbesondere mechanischen Einflüssen. Die Parametereinstellung kann bspw. mittels einer Steuereinheit durchführbar sein. Durch diese Maßnahme kann das Pflanzgut einerseits behutsam bzw. schonend und andererseits auch mit Tiefenregulierung in das Loch gesetzt werden, um eine Beschädigung des Pflanzguts beim Setzen zu verhindern und zum anderen die für das Wachstum notwendige Tiefe zu erreichen.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn eine Locherzeugungseinheit vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, vor dem Setzen des Pflanzguts mittels eines weiteren Fluids in der Nährmasse ein definiertes Loch, insbesondere in der Erdmasse und/oder dem Erdboden ein definiertes Erdloch zu erzeugen. Das weitere Fluid ist hierbei geeignet, unter Beschleunigung aufgrund seiner Masse und ggf. weiterer chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften ein Loch in eine Nährmasse bzw. ein Erdloch in der Erdmasse zu erzeugen. Das weitere Fluid kann eine beliebige Flüssigkeit aufweisen oder sein. Die Flüssigkeit kann auch einen Feststoffanteil, bspw. in Form von Partikeln aufweisen. Die Flüssigkeit kann eine Lösung oder Dispersion oder Suspension, bspw. mit einem Wasseranteil sein. Die Flüssigkeit kann Wasser aufweisen oder sein. Das weitere Fluid kann jedoch auch ein Gas, bspw. Luft bzw. Druckluft aufweisen oder sein. Das Fluid der Setzeinheit und das weitere Fluid der Locherzeugungseinheit können gleich sein. Die Locherzeugungseinheit ist ausgebildet, das weitere Fluid derart unter Beschleunigung abzugeben, dass in der Nährmasse ein definiertes Loch bzw. in der Erdmasse ein definiertes Erdloch erzeugbar ist. D.h., mit anderen Worten, dass die Locherzeugungseinheit ausgebildet ist, das weitere Fluid derart definiert zu beschleunigen und abzugeben, das aufgrund der kinetischen Energie und ggf. weiterer chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften des abgegebenen weiteren Fluids in der Nährmasse ein definiertes Loch bzw. in der Erdmasse ein definiertes Erdloch erzeugbar ist. Folglich ist die Austrittsgeschwindigkeit und/oder die Masse des weiteren Fluids bei der Abgabe von der Flüssigkeitsabgabeeinheit derart gewählt, dass ein definiertes Loch bzw. Erdloch aufgrund der kinetischen Energie der weiteren Fluids erzeugt wird. Wenn das weitere Fluid eine Flüssigkeit, bspw. Wasser aufweist oder ist, kann diese bei der Abgabe vorzugsweise eine Austrittsgeschwindigkeit von größer oder gleich 60 m/s bis kleiner oder gleich 600 m/s oder auch größer als 600 m/s aufweisen. Hierdurch können - je nach Bodenbeschaffenheit - Löcher bzw. Erdlöcher mit Abmessungen von größer oder gleich 0,2 mm erzeugt werden.
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Die Locherzeugungseinheit ist bevorzugt ausgebildet, das weitere Fluid als Fluidstrahl, insbesondere Flüssigkeitsstrahl abzugeben. Folglich weist die Flüssigkeit bzw. der gebündelte Flüssigkeitsstrahl, welcher beispielsweise als Wasserstrahl ausgebildet sein kann, bei der Abgabe eine derart hohe kinetische Energie auf, dass ein entsprechender mechanischer Druckeffekt in der Nährmasse bzw. Erdmasse, an die er abgegeben wird, hervorgerufen wird. Hierbei kann die Locherzeugungseinheit ausgebildet sein, dass weitere Fluid impulsförmig abzugeben. Die Locherzeugungseinheit weist bevorzugt eine Druckeinheit zur Druckerzeugung auf, um das weitere Fluid unter Beschleunigung bzw. Druck abgeben zu können. Die Druckeinheit ist ausgebildet, das weitere Fluid in eine beschleunigte Bewegung zu versetzen. Die Druckeinheit kann mit einem Fluidtank fluidisch verbindbar oder verbunden sein. Der Fluidtank kann Teil der Locherzeugungseinheit bzw. der Druckeinheit sein. Das Fluid kann in dem Fluidtank unter Druck gespeichert sein. Die Druckeinheit kann jedoch zur Druckerzeugung auch eine Pumpe oder einen Wirbelstromaktor aufweisen. Die Locherzeugungseinheit kann ferner mindestens ein Ventil bzw. Dosiermodul und mindestens eine Düse aufweisen. Bei der Druckeinheit der Locherzeugungseinheit und der Druckeinheit der Setzeinheit und/oder dem Fluidtank der Locherzeugungseinheit und dem Fluidtank der Setzeinheit kann es sich um dieselbe Einheit bzw. denselben Tank handeln. D.h., mit anderen Worten, dass die Locherzeugungseinheit und die Setzeinheit eine gemeinsame Druckeinheit und/oder einen gemeinsamen Fluidtank aufweisen können.
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Durch diese Maßnahme kann der Setzvorgang des Pflanzguts weiter vereinfacht werden. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass mittels der Locherzeugungseinheit ein definiertes Loch erzeugt werden kann, in das wiederum mittels der Setzeinheit das Pflanzgut gezielt gesetzt bzw. eingebracht werden kann. Hierdurch bietet sich eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen ist keine vorherige mechanische Bearbeitung des Bodens, d.h. Furche ziehen, und auch keine Bodennachbearbeitung, also Furche schließen und verdichten, notwendig, wodurch der Kraftstoffverbrauch für die Aussaat minimiert wird. Zum anderen wird das Risiko für Bodenerosion reduziert. Ein weiterer erheblicher Vorteil bietet sich insbesondere wenn das weitere Fluid Wasser aufweist oder Wasser ist, denn hierdurch weist das Loch bzw. Erdloch mit der Erzeugung bereits Wasser auf, so dass durch die Wasserverfügbarkeit im Erdloch bzw. Pflanzbett das Setzen des Pflanzguts auch auf trockenen Standorten bzw. in Trockenphasen ohne zeitnah absehbare Regentage realisiert werden kann. Der erhöhte Bodenwassergehalt in Pflanzgutnähe führt ferner zu verbesserten Wachstumsbedingungen unter trockenen Bodenbedingungen.
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Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Locherzeugungseinheit ausgebildet ist, das weitere Fluid kontinuierlich und/oder gepulst abzugeben. Durch gepulste Abgabe bzw. durch einen gepulsten Fluidstrahl können bspw. Erdlöcher mit diversen Geometrieben erzeugt werden. Durch kontinuierliche Abgabe bzw. durch einen kontinuierlichen Fluidstrahl können bspw. Pflanzfurchen erzeugt werden. Demnach können durch diese Maßnahme die Flexibilität und die Anpassungsmöglichkeiten bzgl. der Lochgeometrien weiter gesteigert werden.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Locherzeugungseinheit ausgebildet ist, zur Erzeugung des Lochs mindestens einen der folgenden Parameter des weiteren Fluids gezielt einzustellen: Geschwindigkeit, Beschleunigung, Druck, Menge, Richtung, Geometrie. Durch diese Maßnahme kann das Loch in Größe und Tiefe angepasst werden. Die Einstellung der Eigenschaften des Fluids kann insbesondere in Abhängigkeit vom dem Pflanzgut erfolgen.
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Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Setzeinheit und/oder die Locherzeugungseinheit eine Düse mit einer veränderbaren Düsenöffnung und/oder veränderbaren Düsenform und/oder veränderbaren Düsenlänge aufweist. Durch diese Maßnahme können durch Veränderung der Düsenöffnung, d.h. der Form bzw. des Durchlassquerschnitts der Düsenöffnung, und/oder der Düsenform, d.h. der Konizität oder Rundung am Auslass, und/oder der Düsenlänge, sehr einfach unterschiedliche Drücke und/oder Ausströmcharakteristiken erzeugt sowie der Abstand zu der Erdmasse verändert werden. Dies führt wiederum dazu, dass die zuvor genannten Parameter des Pflanzguts bzw. jeweiligen Fluids beeinflussbar bzw. einstellbar sind. Hierbei ist es insbesondere möglich, einen weniger gebündelten bzw. fokussierten Fluid-/Flüssigkeitsstrahl mit einer geringen kinetischen Energie zu erzeugen, um das Pflanzgut möglichst schonend in das Loch zu setzen bzw. einzubringen. Es ist aber auch insbesondere möglich, einen stark gebündelter bzw. fokussierter Fluidstrahl bzw. Flüssigkeitsstrahl zu erzeugen, welcher eine hohe kinetische Energie aufweist und damit eine große Lochtiefe bei der Locherzeugung ermöglicht. Die Anpassung bzw. Regulierung der Tiefe - sowohl beim setzen des Pflanzguts als auch beim Erzeugen des Lochs - kann vorteilhafterweise auch durch Variation des Abstandes der Düse zu der Nährmasse, insbesondere zu der Erdmasse und/oder dem Erdboden erfolgen. Vorteilhaft ist es ferner, wenn das von der Setzeinheit abgegebene Fluid und/oder das von der Locherzeugungseinheit abgegebene weitere Fluid ein Wirkmittel aufweist, insbesondere, dass eine Mischeinheit vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, dem entsprechenden Fluid vor der Abgabe das Wirkmittel zuzumischen. Das Wirkmittel kann ein Pflanzenschutzmittel, wie bspw. ein Herbizid, Fungizid oder ein Insektizid aufweisen oder sein. Das Wirkmittel kann jedoch auch ein Düngemittel bzw. Düngemittelkonzentrat, insbesondere einen Flüssigdünger und/oder einen Wachstumsregulator aufweisen bzw. einer sein. Das Wirkmittel kann als Flüssigkeit oder als Feststoff, bspw. in Form von Granulaten ausgebildet sein. Durch das Zumischen bzw. Hinzufügen von Düngemitteln ist eine Startergabe von Nährstoffen in pflanzenverfügbarer Form möglich, was auf schweren Standorten das Auflaufverhalten positiv beeinflussen kann. Wenn das Fluid Wasser aufweist, kann durch die Kombination aus Wasser und Pestizid, das Pflanzgut vor Pilzbefall, Fraß o.Ä. geschützt werden und die Gefahr durch Beizstäube wird damit minimiert. Wenn das Fluid Wasser aufweist, kann durch die Kombination aus Wasser und Düngemittel das Pflanzgut mit Nährstoffen versorgt werden.
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Durch das erfindungsgemäße System kann äußerst einfach und effizient Pflanzgut flächendeckend in eine Nährmasse bzw. Erdmasse, insbesondere einen Erdboden einzubringen, wobei das System menschlich geführt oder autonom ausgebildet sein kann. Da bei dem Setzen des Pflanzguts kein Kontakt der Setzvorrichtung mit der Nährmasse bzw. Erdmasse erfolgt, kann vorteilhafterweise auf eine Kompensation der Eigenbewegung des Systems in Fahrtrichtung verzichtet werden, wodurch die Komplexität des Gesamtsystems reduziert wird.
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Es ist vorteilhaft, wenn das System eine Locherzeugungseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, vor dem Setzen des Pflanzguts mittels eines weiteren Fluids in der Nährmasse ein definiertes Loch, insbesondere in der Erdmasse und/oder dem Erdboden ein definiertes Erdloch zu erzeugen, wobei die Positioniereinheit ausgebildet ist,
- - die Locherzeugungseinheit, insbesondere eine weitere Düse der Locherzeugungseinheit relativ zu der Nährmasse und/oder
- - die Nährmasse relativ zu der Locherzeugungseinheit, insbesondere einer weiteren Düse der Locherzeugungseinheit zu positionieren.
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Durch diese Maßnahme kann der Setzvorgang des Pflanzguts weiter vereinfacht werden, wobei auch bei der Erzeugung des Lochs bzw. Erdlochs kein Kontakt der Setzvorrichtung mit der Nährmasse bzw. Erdmasse erfolgt, so dass weiterhin vorteilhafterweise auf eine Kompensation der Eigenbewegung des Systems in Fahrtrichtung verzichtet werden kann, wodurch die Komplexität des Gesamtsystems weiter reduziert wird.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die weitere Düse der Locherzeugungseinheit in Bewegungsrichtung des Systems vor der Düse der Setzeinheit angeordnet ist. D.h., mit anderen Worten, dass die weitere Düse der Locherzeugungseinheit und die Düse der Setzeinheit derart hintereinandergeschaltet sind, dass bei einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung des Systems in Bewegungsrichtung die Düse der Setzeinheit den Bewegungspfad der weiteren Düse des Locherzeugungseinheit durchläuft. Da die Setzeinheit in Bewegungsrichtung hinter der Locherzeugungseinheit nachgeordnet ist, kann hierdurch auf sehr einfach Weise, bspw. durch Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Systems, das Pflanzgut in das Loch automatisiert eingebracht werden.
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Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das System eine Steuereinheit aufweist, welche ausgebildet ist, die Setzvorrichtung derart anzusteuern, dass die Setzeinheit und/oder die Locherzeugungseinheit in Abhängigkeit von Positionsdaten und/oder einer Geschwindigkeit der Vorrichtung und/oder des Systems betätigbar sind. Durch diese Maßnahme kann das Pflanzgut mittels der Setzeinheit vollautomatisiert in ein Loch gesetzt werden, wobei das Loch wiederum mittels der Locherzeugungseinheit vollautomatisiert erzeugbar ist.
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Vorteilhaft ist auch, wenn das System eine Detektionseinheit aufweist, welche ausgebildet ist, das erzeugte Loch zu detektieren, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Vorrichtung derart anzusteuern, dass die Setzeinheit in Abhängigkeit von der Detektionseinheit ermittelten Daten betätigbar ist. Demnach kann bei einem derartigen System die Setzeinheit bzw. die Düse der Setzeinheit mittels bildbasierter Regelung exakt positioniert werden, so dass schnell und präzise ein (voll-)autonomes Setzen des Pflanzgutes vorgenommen werden kann.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Setzen von Pflanzgut;
- 2 eine schematische Darstellung des Setzvorgangs mittels eines erfindungsgemäßen Systems zum Setzen von Pflanzgut;
- 3 eine schematische Darstellung der Setzvorrichtung aus 2;
- 4 eine schematische Darstellung einer Setzvorrichtung ohne Locherzeugungseinheit;
- 5 eine schematische Darstellung einer weiter Ausgestaltung einer Setzvorrichtung mit einem Drucktank;
- 6 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung einer Setzeinheit mit einer Druckluftkammer;
- 7 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung einer Locherzeugungseinheit mit einem Wirbelstromaktor; und
- 8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Setzen von Pflanzgut.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Pflanzgutsetzsystem bzw. System zum Setzen von Pflanzgut dargestellt, welches in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 100 versehen ist.
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Das Pflanzgutsetzsystem 100 ist mobil ausgebildet. Das Pflanzgutsetzsystem 100 weist eine erfindungsgemäße Pflanzgutsetzvorrichtung 10 bzw. eine Setzvorrichtung 10 zum Setzen von Pflanzgut, eine Positioniereinheit 102 und eine Steuereinheit 104 auf.
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Die Positioniereinheit 102 weist einen Traktor 106 und eine Manipulatoreinheit 108 auf. Die Manipulatoreinheit 108 ist an einem vorderen Ende des Traktors 106 angeordnet. Die Manipulatoreinheit 108 ist höhenverstellbar ausgebildet.
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Die Setzvorrichtung 10 ist an dem Traktor 106 angeordnet. Die Setzvorrichtung 10 ist als eine Art Anbaugerät bzw. Traktoranbaugerät ausgebildet.
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Die Setzvorrichtung 10 ist ausgebildet, Pflanzgut 12 in eine Nährmasse 14 bzw. Erdmasse 14, insbesondere einen Erdboden 14 einzubringen. Hierfür weist die Setzvorrichtung 10 eine Setzeinheit 16, eine Locherzeugungseinheit 18 und eine Druckeinheit 20 auf. Das Pflanzgut 12 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel Setzlinge 12.
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Die Setzeinheit 16 weist einen Pflanzgutbehälter 22 auf, in dem das zu setzende Pflanzgut 12 bzw. die zu setzenden Setzlinge 12 angeordnet sind. Die Setzeinheit 16 weist ferner eine Düse 24 auf. Die Setzeinheit 16 bzw. die Düse 24 ist an der Manipulatoreinheit 108 angeordnet. Die Setzeinheit 16 ist fluidisch mit der Druckeinheit 20 verbunden.
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Die Locherzeugungseinheit 18 weist eine weitere Düse 26 auf. Die Locherzeugungseinheit 16 bzw. die weitere Düse 24 ist ebenfalls an der Manipulatoreinheit 108 angeordnet. Hierbei ist die weitere Düse 26 der Locherzeugungseinheit 18 in einer Bewegungsrichtung 28 des Traktors 106 vor der Düse 24 der Setzeinheit 16 angeordnet. Demnach sind die weitere Düse 26 der Locherzeugungseinheit 18 und die Düse 24 der Setzeinheit 16 zum einen mittels des Traktors 106 parallel sowie mittels der Manipulatoreinheit 108 in der Höhe relativ zu dem Erdboden 14 bewegbar bzw. positionierbar. Die Locherzeugungseinheit 16 ist ferner fluidisch mit der Druckeinheit 20 verbunden.
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Die Druckeinheit 20 ist an einem hinteren Ende des Traktors 106 angeordnet. Die Druckeinheit 20 weist einen Fluidtank 30 und eine Pumpe 32 auf. Der Fluidtank 30 weist ein abzugebendes Fluid 34 auf, welches mittels der Pumpe 32 unter Druck an die Setzeinheit 16 und die Locherzeugungseinheit 18 abgebbar bzw. leitbar ist. Das Fluid 34 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel Wasser 34.
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Demnach ist die Locherzeugungseinheit 18 ausgebildet - vor dem Setzen des Pflanzguts 14 durch die Setzeinheit 16 - mittels des Wassers 34 bzw. eines Wasserstrahls 36 in der dem Erdboden 14 ein definiertes Erdloch 38 zu erzeugen. Die Setzeinheit 16 ist wiederum ausgebildet, die zu setzenden Setzlinge 12 mittels des Wassers 34 bzw. eines Wasserstrahls 36' unter Beschleunigung gezielt in das erzeugte Erdloch 38 zu setzen. Hierfür ist eine Zuführeinheit 40 vorgesehen, welche ausgebildet ist, das Pflanzgut 12 bzw. die Setzlingen 12 derart in und/oder relativ zu der Setzeinheit 16 zu positionieren, dass die Setzlingen 12 mittels des Wassers 34 bzw. des Wasserstrahls 36 in das Erdloch 38 setzbar ist. Die Zuführeinheit 40 ist als senkrechtes Förderband 40 ausgebildet. Der Setzvorgang des Pflanzguts 12 wird nachfolgend in 2 detaillierter beschrieben.
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Die Steuerung bzw. Betätigung der Setzvorrichtung 10 erfolgt hierbei mittels der Steuereinheit 104. Die Steuereinheit 104 ist hierbei ausgebildet ist, die Setzvorrichtung 10 derart anzusteuern, dass die Setzeinheit 16 und die Locherzeugungseinheit 18 in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Pflanzgutsetzsystems 100 in Bewegungsrichtung 28 betätigbar sind. Hierdurch kann der gesamte Setzvorgang bzw. Einbringvorgang des Pflanzguts 12 bzw. der Setzlingen 12 automatisiert durchgeführt werden.
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2 zeigt den vorderen Abschnitt des Pflanzgutsetzsystems 100 mit der Setzvorrichtung 10 aus 1, wobei die Zuführeinheit 40 hier als waagrechtes Förderband 40 ausgebildet ist. Wie vorangehend beschrieben, sind am vorderen Ende des Traktors 106 die Locherzeugungseinheit 18 und - in Bewegungsrichtung 28 des Traktors 106 - dahinter die Setzeinheit 16 angeordnet. Die weitere Düse 26 der Locherzeugungseinheit 18 und die Düse 24 der Setzeinheit 16 sind hierbei derart hintereinandergeschaltet, dass bei einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung des Traktors 106 in Bewegungsrichtung 28 die Düse 24 den Bewegungspfad der weiteren Düse 26 durchläuft.
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Das Setzen der Setzlinge 12 erfolgt nun derart, dass das Pflanzgutsetzsystem 100 zunächst in Bewegung versetzt wird. Sobald nun die Locherzeugungseinheit 18 bzw. die weitere Düse 26 der Locherzeugungseinheit 18 die Stelle der Erdmasse 14 bzw. des Erdbodens 14 erreicht hat, an der das definierte Erdloch 38 erzeugt werden soll, erfolgt eine automatische Betätigung bzw. Aktivierung der Locherzeugungseinheit 18 mittels der Steuereinheit 104. Die Betätigung könnte natürlich auch manuell erfolgen. Dies führt dazu, dass das Wasser 34 bzw. der Wasserstrahl 36 unter Beschleunigung in Richtung des Erdbodens 14 an die gewünschte Stelle abgegeben wird, wodurch aufgrund der kinetischen Energie des Wassers 34 das definierte „wassergebohrte“ Erdloch 38 erzeugt wird.
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Das Pflanzgutsetzsystem 100 kann hierbei während der Abgabe des Wassers 34 stehen bleiben oder auch einfach die Bewegung in Bewegungsrichtung 28 kontinuierlich fortsetzen, so dass die Abgabe des Wassers 34 während der Bewegung durchgeführt wird. Da der Abstand zwischen der weiteren Düse 26 der Locherzeugungseinheit 18 und der Düse 24 der Setzeinheit 16 bekannt ist, kann hierbei in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Pflanzgutsetzsystems 100 der Zeitpunkt bestimmt bzw. errechnet werden, an dem sich die Düse 24 über dem Erdloch 38 befindet bzw. befinden wird. Sobald sich nun die Setzeinheit 16 bzw. die zweite Düse 24 die Setzeinheit 16 über dem erzeugten Erdloch 38 befindet bzw. der bestimmte Zeitpunkt erreicht ist, erfolgt eine automatische Betätigung bzw. Aktivierung der Setzeinheit 16 mittels der Steuereinheit 104. Dies führt dazu, dass der Setzling 12 mittels eines weiteren Wasserstrahls 36' unter Beschleunigung in Richtung des Erdlochs 38 abgegeben wird, wodurch der Setzling 12 in das erzeugte Erdloch 38 gesetzt bzw. eingebracht wird. Wie einleitend erläutert, kann der Setzling 12 auch mittels Druckluft beschleunigt werden, um in das Erdloch 38 gesetzt zu werden.
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In 3 ist eine Setzvorrichtung 10 einzeln dargestellt. Hierbei ist ersichtlich, dass die Setzeinheit 16 und die Locherzeugungseinheit 18 über eine Druckleitung jeweils fluidisch mit der Druckeinheit 20 verbunden sind. Die Druckeinheit 20 weist zusätzlich zu dem Fluidtank 30 und der Pumpe 32 noch einen Druckspeicher 42 auf. Der Druckspeicher 42 ist über eine Druckleitung mit der Pumpe 32 fluidisch verbunden. Die Pumpe 32 ist ausgebildet, das in dem Fluidtank 30 befindliche Wasser 34 unter Druck zu setzen und in der Druckleitung bereitzustellen bzw. an den Druckspeicher 42 abzugeben. Der Druckspeicher 42 ist wiederum ausgebildet, das unter Druck befindliche Wasser 34 gleichmäßig über die Druckleitung an die Setzeinheit 16 und die Locherzeugungseinheit 18 weiterzuleiten. Demnach kann mittels der Druckeinheit 20 das Wasser 34 unter Druck gesetzt, gespeichert und für die Setzeinheit 16 und die Locherzeugungseinheit 18 bereitgestellt werden.
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Die Setzeinheit 16 und die Locherzeugungseinheit 18 weisen jeweils ein Ventil 44 auf. Das Ventil 42 kann bspw. einen Piezoaktor, einen Elektroaktive-Polymer-Aktor, einen Magnetoresistiven-Aktor oder einen Magnetaktor aufweisen oder als ein derartiger Aktor ausgebildet sein. Durch Betätigung des Ventils 44 kann somit eine bestimmte Menge des unter Druck befindlichen Wassers 34 gezielt und präzise abgegeben werden, um damit einen gewünschten fokussierten bzw. gebündelten Wasserstrahl 36, 36' mit einer bestimmten Austrittsgeschwindigkeit zu erzeugen. Durch das gezielte Öffnen und Schließen des Ventils 44 sowie Einstellen der Düsenöffnung bzw. Düsenform bzw. Düsenlänge der Düsen 24, 26 können der Massestrom und die Austrittsgeschwindigkeit eingestellt und damit die kinetische Energie verändert werden. Demnach können gezielt die Parameter, d.h. Eigenschaften und Zustände des Wassers 34, wie bspw. Beschleunigung, Druck, Menge, Richtung, Geometrie eingestellt werden. Bei der Setzeinheit 16 ist es insbesondere wichtig, eine Beschädigung des Pflanzguts 12 bzw. der Setzlinge 12 beim Setzen zu verhindern. Daher sind die Parameter in Abhängigkeit von einer Pflanzeneigenschaft der Setzlinge 12 einstellbar. Andererseits ist bei der Locherzeugungseinheit 18 eine entsprechende hohe kinetische Energie erwünscht, um das definierte Erdloch 38 zu erzeugen.
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4 zeigt die Setzvorrichtung 10 aus 3 ohne Locherzeugungseinheit 18.
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In 5 ist eine Setzvorrichtung 10 gezeigt, welche ähnlich zu der in 4 gezeigten Variante und somit ohne Locherzeugungseinheit 18 ausgeführt ist. Allerdings fehlt die Pumpe 32. Um den Druck für die Abgabe des Wassers 23 bereitzustellen, ist das Wasser 34 bereits unter Druck in dem Fluidtank 30 gespeichert. Der Fluidtank 30 ist hierbei austauschbar ausgebildet.
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In 6 ist eine Ausführungsform einer Setzeinheit 16 mit einer Druckeinheit 20 dargestellt. Im Gegensatz zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, weist die Druckeinheit 20 zur Druckerzeugung eine Pumpe 32 und eine Druckluftkammer 46 auf. Die Pumpe 32 ist fluidisch mit der Druckluftkammer 46 verbunden und erzeugt in dieser eine Druckluft 48. Die Druckluft 66 wird über ein Ventil 44, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als elektrischer Schieber 44 ausgebildet ist, in die Düse 24 der Setzeinheit 16 befördert. Die Düse 24 ist über die Zuführeinheit 40, welche als Zuführleitung 40 ausgebildet ist, mit dem Pflanzgutbehälter 22 verbunden. Demnach können die in dem Pflanzgutbehälter 22 befindlichen Setzlinge 12 aufgrund der beschleunigten Druckluft 48 bzw. des dadurch hervorgerufenen Bernoulli-Effekts aus dem Pflanzgutbehälter 22 in die Düse 24 gesaugt werden. Die Düse 24 kann hierbei an einer Düsenöffnung 50 elastisch ausgebildet sein und bei Druckbeaufschlagung öffnen bzw. bei fehlendem Druck schließen bzw. geschlossen sein. Die Düsenöffnung 50 kann jedoch auch von der Steuereinheit 104 ansteuerbar sein. Bei Ansteuerung bzw. Öffnung des Ventils 44 wird folglich ein Setzling 12 mittels der Druckluft 48 aus der Düse 24 mit einer bestimmten Austrittsgeschwindigkeit beschleunigt abgegeben und in das erzeugte Erdloch 38 gesetzt.
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In 7 ist eine Ausführungsform einer Locherzeugungseinheit 18 mit einer Druckeinheit 20 dargestellt. Im Gegensatz zu den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen, weist die Druckeinheit 20 zur Druckerzeugung ein Wirbelstromaktor 52 auf. Die Druckeinheit 20 weist demnach einen Kondensator 54 zur Energiespeicherung auf, wobei auch mehrere Kondensatoren 54 denkbar sind. Mittels einer Aktivierungseinheit 56, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schalter 56 ausgebildet ist, kann die im Kondensator 54 gespeicherte elektrische Ladung schnell entladen werden. Zur Kraftübertragung weist die Druckeinheit 20 eine Spule 58 auf. Demnach kann bei Aktivierung des Schalters 56 die elektrische Ladung vom Kondensator 54 an die Spule 58 übertragen werden, wodurch aufgrund magnetischer Kräfte eine Beschleunigung eines Stoßelementes 60 in eine Stoßrichtung 62 erzeugt wird. Für diese Kraftübertragung weist das Stoßelement 60 einen elektrisch leitfähigen Teil 64 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der elektrisch leitfähige Teil 64 als Kupferscheibe 64 ausgebildet. Um eine Beschleunigung bzw. Stoßwirkung des Stoßelements 60 zu erzielen, erfolgt eine elektrische Entladung und damit eine Energieübertragung von dem (hier nicht dargestellten) Kondensator 54 auf die Spule 58, wodurch ein Stromfluss an der Spule 58 erzeugt wird. Durch die fließende elektrische Ladung entsteht ein erstes magnetisches Feld. In dem elektrisch leitfähigen Teil 64 bzw. der Kupferscheibe 64 wird hierdurch wiederum ein Wirbelstromfluss erzeugt. Der Wirbelstromfluss bzw. die entstehenden Wirbelströme erzeugen selbst ein zweites Magnetfeld, das dem ersten Magnetfeld (infolge des Stromflusses in der Spule 58) entgegengerichtet ist. Demnach entsteht eine abstoßende Kraft zwischen dem ersten Magnetfeld und dem zweiten Magnetfeld, welche eine Beschleunigung bzw. impulsförmige Bewegung der Kupferscheibe 64 und damit des Stoßelements 60 in Stoßrichtung 62 bewirkt. Der elektrisch leitfähige Teil 64 des Stoßelementes 60 ist einerseits elektrisch leitfähig ausgeführt, andererseits in der Lage, die entstehenden Wirbelströme aufzunehmen, um die zuvor beschriebene Umwandlung von elektrischer in mechanischer Energie zu ermöglichen. D.h., dass je stärker die Spule 58 bestromt wird, desto höher auch die erzeugte Beschleunigung des Stoßelements 60 ist und damit des Wassers 34 ist. Eine Erhöhung der Amplitude der Druckwelle kann zu einer Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit des Wassers 34 bzw. Wasserstrahls 36 führen.
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Die Locherzeugungseinheit 18 ist hierbei als eine Art Stoßwelleninjektor ausgebildet. Die Locherzeugungseinheit 18 weist eine Dosierkammer 66, eine Membran 68 und ein Ventil 44 auf. Die Dosierkammer 66 ist über die Druckleitung mit dem Fluidtank 30 verbunden. Die Dosierkammer 66 weist das abzugebende Wasser 34 auf, welches je nach Anwendung auch ein Düngemittel oder ein Pflanzenschutzmittel aufweisen kann. Durch die fluidische Verbindung wird die Dosierkammer 66 je nach Bedarf von dem Fluidtank 30 mit dem Wasser 34 befüllt. Die kann mittels der Steuereinheit 102 durchgeführt werden bzw. durchführbar sein.
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An der Dosierkammer 66 ist die Membran 68 angeordnet, welche zusammen mit der Dosierkammer 66 das Wasser 34 umschließt. Die Membran 68 ist zwischen dem Stoßelement 60 und der Dosierkammer 66 angeordnet. Durch diese Anordnung kann nun bei Betätigung des Wirbelstromaktors 52 das Stoßelement 60, welches hierbei als Stößel 60 ausgebildet ist, gegen die Membran 68 stoßen und die Stoß-/lmpulsenergie auf das Wasser 34 übertragen, so dass eine Stoßwelle in Stoßwellenrichtung 62 erzeugt wird. Die Membran 68 kann eine elastisch verformbare Membran 68 sein, welche dazu ausgebildet ist, eine einer Verformung der Membran 68 durch das Stoßelement 60 entgegenwirkende Kraft auszuüben. Somit kann beispielsweise das Verkleinern des Volumens der Dosierkammer 66 durch ein impulsförmiges Bewegen oder Drücken des Stoßelements 60 gegen die Membran 68 derart erfolgen, dass die Membran 68 in Richtung des Inneren der Dosierkammer 66, insbesondere impulsförmig bzw. stoßartig, ausgebeult wird. Sobald die Stoßwelle das Ventil 44 erreicht, erfolgt ein gerichteter Masseaustrag des Wassers 34 aus der Dosierkammer 66. Mittels der weiteren Düse 26, welche an dem Ventil 44 angeordnet ist, kann ein gebündelter bzw. fokussierter Wasserstrahl 36 erzeugt werden, welcher aus der weiteren Düse 26 austreten kann. Die weitere Düse 26 kann in ihrer Länge und/oder in ihrem Durchmesser variabel ausgebildet sein, um eine gewünschte Austrittsgeschwindigkeit zu erzeugen bzw. die Geometrie oder Masse des abgegebenen Wassers 34 zu verändern bzw. einzustellen.
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Zusammenfassend erfolgt durch die kurzzeitige impulsförmige Druckbeaufschlagung der Membran 68 mittels des Stoßelements 60 auf sehr einfache Art und Weise eine Energieübertragung auf das Wasser 34, in dem eine Stoßwelle angeregt wird. Hierdurch wird eine definierte Wassermenge pro Stoß bzw. „Schuss“ abgegeben, so dass das abzugebende Wasser 34 exakt dosiert werden kann. Dieses Prinzip kann auch auf die Setzeinheit 16 und damit auf den Setzvorgang der Setzlinge 12 übertragen werden.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zum Setzen von Pflanzgut 12 in eine Nährmasse 14, insbesondere eine Erdmasse 14 und/oder einen Erdboden 14. Das Verfahren 200 umfasst einen Schritt 204 des Abgebens eines Fluids 34 unter Beschleunigung mittels einer Setzeinheit 16. Das Verfahren 200 umfasst ferner einen Schritt 206 des Setzens des Pflanzguts 12 mittels des Fluids 34 gezielt in ein Loch 38, insbesondere Erdloch 38.
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Das Verfahren umfasst optional einen zusätzlichen Schritt 202 des Erzeugens eines definierten Lochs 38 in der Nährmasse 14, insbesondere eines definierten Erdlochs 38 in der Erdmasse 14 und/oder dem Erdboden 14 mittels eines von einer Locherzeugungseinheit 18 unter Beschleunigung abgegebenen Fluids 34 vor dem Schritt des Setzens 206 des Pflanzguts 12 in das definierte Loch 38, insbesondere Erdloch 38.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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