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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbau von landwirtschaftlichen Erzeugnissen und Zierpflanzen und findet insbesondere für die industrielle Herstellung von Nutzpflanzen Anwendung.
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Aus der Druckschrift
KR 102020061256A ist eine Umlaufvorrichtung zur Pflanzenzucht bekannt. Die Pflanzenzuchtbehälter werden mittels einer Gabelfassung an dem umlaufenden Förderband montiert. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Wasserabgabevorrichtung und Mittel zur Erfassung des Wasserstands oder der Feuchtigkeit auf. Diese Mittel betreffen insbesondere Sensoren.
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In der Druckschrift
KR 102012110631A wird ebenfalls eine Umlaufvorrichtung zur Pflanzenzucht mit einer Antriebsvorrichtung für die Rotation von Pflanzenzuchtbehältern und einer Bewässerungsvorrichtung beschrieben, wobei die Bewässerungsvorrichtung über Rohre von oben auf die Pflanzenzuchtbehälter angeordnet sind.
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Eine autarke Umlaufvorrichtung zur Pflanzenzucht ist in der Druckschrift
CN 108377804A offenbart. Die Vorrichtung wird mittels Solarenergie versorgt und verfügt über mehrere Pflanzkästen, die an einem Förderband angeordnet sind. Die Vorrichtung weist eine magnetisch regulierte Wasseraufnahme sowie Entwässerungsvorrichtung auf. Des Weiteren sind Sensoren für den Nährstofflösungs- und Wasserfüllstand vorgesehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Anbau von landwirtschaftlichen Erzeugnissen und Zierpflanzen zu entwickeln, welche einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und zumindest teilautomatisch in Außenbereichen einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Vorrichtung zum Anbau von landwirtschaftlichen Erzeugnissen und Zierpflanzen, weist ein Gestell mit einem, sich in dem Gestell vertikal erstreckenden umlaufenden Förderband mit daran angeordneten Wannenkörpern mit darin angeordneten Pflanzenträgern zur Aufnahme der Erzeugnisse und Zierpflanzen auf. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Umhausung mit einer Öffnung zur Bestückung der Wannenkörper, ein Be- und Entlüftungssystem mit Heizfunktion sowie ein Bewässerungssystem zum Be- und Entwässern auf, wobei die Wannenkörper in einem Wannenboden ein Entwässerungsventil und eine Zuführöffnung für eine Nährlösung aufweisen derart, dass die Vorrichtung zumindest teilautark betreibbar ist.
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Die Vorrichtung findet bevorzugt im Außenbereich Anwendung und ist besonders bevorzugt autark ausgebildet.
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Im Bodenbereich weist die Vorrichtung eine Anlagenwanne auf, wobei die Anlagenwanne als Nutzwasserspeicher, Auffangbehälter und Nutzlast zur Verlagerung des Schwerpunkts nach unten wirkt. Über die Zuführöffnung im Wannenkörper wird diesem eine neue Nährlösung zugeführt. Dies ist erforderlich um ein Pflanzen zyklisch mit frischen Nährstoffen zu Versorgen. Des Weiteren kann innen und außen ein Kondensat-Sammler im unteren Bereich der Vorrichtung angeordnet sein, der zur Reduzierung des Wasserbedarfes beiträgt.
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Jeder Wannenkörper weist an jeder Seite des Bodenbereichs mindestens eine nach oben gerichtete Seitenstrebe auf, die an ihrem oberen Ende mittels mindestens einer Strebe an dem Förderband montiert ist, wobei die Strebe mit einem jeweiligen ersten Ende mit der Seitenstrebe drehbar in einem gemeinsamen Drehpunkt und mit einem zweiten Ende drehbar an dem Förderband angeordnet sind. Dies führt Schwerkraftbedingt zu einem Pendelausgleich und hält den Wannenkörper immer in Waage. Bevorzugt wird die Verbindung des Wannenkörpers zu dem Förderband pro Seite mittels zwei Streben umgesetzt, die in einem gemeinsamen Drehpunkt mit den Seitenstreben gelagert sind. Das Zweite Ende der Streben ist an zwei Positionen am Förderband fixiert.
Mit einer derartigen Ausgestaltung sind kleine Umlaufradien des Förderbandes bei gleichzeitig großen Abmessungen der Wannenkörper möglich. Es können in den Wendepunkten Kollisionen vermieden werden.
Bevorzugt ist das Förderband in Form einer Hohlbolzenkette derart ausgebildet, dass die Wannenkörper in Abstand und Anzahl variabel einsetzbar sind.
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Um innerhalb der Anlage ein für die Erzeugnisse geeignetes Klima zu erzeugen, verfügt die Vorrichtung über ein Be - und Entlüftungssystem mit Heizfunktion. Bevorzugt weist das System eine Umluftfunktion für die Vorrichtung auf.
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Das Be- und Entlüftungssystem ist derart ausgebildet, dass die Luft innerhalb der Anlage durch eine Bypass-Klappe mit elektrischem Stellantrieb wahlweise mit Frischluft- oder Umluft zirkuliert und erwärmt wird.
Die Anlage verfügt darüber hinaus über die erforderliche Messsensorik und Auswertelogik.
Des Weiteren können Sprinkler zur Luftfeuchteregulierung vorhanden sein, die ebenfalls über die erforderliche Messsensorik und Auswertelogik gesteuert wird. So kann bei Bedarf die Luftfeuchte erhöht werden.
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Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung für ein gleichmäßiges umfangsseitiges Entladen der Wannenkörper auf. So kann eine ungleiche Last innerhalb der Vorrichtung vermieden werden.
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Mittels der Anlagensteuerung und einem entsprechenden Programmmodus wird immer ein bestimmter Wannenkörper am Ausgabefach positioniert. Die Wahl des zu positionierenden Wannenkörpers richtet sich nach der gesamten Anzahl der Wannenkörper und der Höhe der Vorrichtung. So werden beispielsweise immer fünf Wannenkörper weiter verfahren um ein Ungleichgewicht bei der Entnahme und Entwässerung der Wannenkörper zu vermeiden.
Mit einer derartigen Steuerung kann eine ungleiche Beladung der Vorrichtung vermieden werden. Ein in Verzicht auf diese Steuerung hätte Folge, dass nach der Hälfe des Be- oder Entleerungsprozesses eine hohe Last ungleich in der Vorrichtung verteilt ist.
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Die in den Wannenkörpern angeordneten Pflanzenträger oder die Wannenkörper selbst weisen bevorzugt Reflektoren zur exakten Bestimmung ihrer Position auf. Mit diesen Reflektoren kann die Position der Pflanzenträger exakt bestimmt werden, wodurch diese dann automatisiert aus den Wannenkörpern entnehmbar sind. Dies kann mittels eines externen Robotik Systems erfolgen.
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Die Wannenkörper sind bevorzugt derart ausgebildet, dass jeder Wannenkörper ein Entwässerungsventil aufweist, das innerhalb des Wannenkörpers angeordnet ist. Bevorzugt ist in einer Seitenwand des Wannenkörpers eine Bohrung vorgesehen, die mittels eines Bolzens mit Federrückstellung verschließbar und mittels eines, an der Anlagenwanne angeordneten in Richtung des Wannenkörpers verfahrbaren Hubzylinders öffenbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Innenseite des Wannenkörpers aus Blech oder Kunststoff mit der Bohrung und einer gebördelten Kante. Die Bohrung wird mechanisch durch den Bolzen mittels eines Kunststopfens federrückgesellt verschlossen. Um das Ventil zu betätigen wird dieses von der Außenseite mit einem Hubzylinder, beispielsweise einem Magnethubzylinder oder E-Zylinder nach innen aufgedrückt. So kann das angesammelte Wasser entfernt werden.
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Des Weiteren weist der Wannenkörper bevorzugt mehrere Überlauföffnungen in variierenden Höhen in Bezug auf den Wannenboden zur Regulierung des Füllstands auf. Besonders bevorzugt sind diese Überlauföffnungen mittels Blindstopfen verschließbar. Je nach Pflanzentyp oder Wachstumsstatus kann so über das Öffnen und Versiegeln dieser Überlauföffnungen der Füllstand im Wannenkörper reguliert werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Wannenkörper Mittel für die Montage eines Netzes zum Abdecken der Erzeugnisse auf. Dies dient der Vermeidung von Kollisionen während der Umlaufbewegung mit anderen Objekten beziehungsweise von Pflanzen, wenn diese eine bestimmte Größe erreicht haben. Bevorzugt sind diese Mittel in Form von kleinen Haken ausgebildet. An diesen Haken kann das Netz befestigt werden, welches über die Pflanzen gespannt wird, wobei ein „Heraushängen“ vermieden wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Speichertank für die Nährlösung aufweist, wobei die Nährlösung zeitgesteuert, bedarfsgerecht in die Anlagenwanne dosierbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Photovoltaikanlage für die Energieversorgung auf. So kann die Vorrichtung sich unabhängig einer Energiequelle aufgestellt werden.
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Die Vorrichtung dient der industriellen Herstellung von Nutzpflanzen in einem autarken oder teilautarken System basierend auf dem Prinzip eines Umlaufregales. Die Vorrichtung ist dabei so konzipiert, dass diese sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden betrieben werden kann, wobei auf eine Kunstbeleuchtung ganz und weitgehend verzichtet werden kann. Der Fokus liegt auf einer Ressourcen schonenden und voll/halbautomatisierten Pflanzenzucht mit fest bestimmter Saat.- und Ernteposition. Die Vorrichtung kann sowohl herkömmliche mit Erde als Wachstumsbasis betrieben werden oder auch als Hydrokultur.
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Die Installation der Vorrichtung erfolgt bevorzugt im Freien mit der Umhausung und autarker oder teilautarker Versorgung Des Weiteren besteht die Möglichkeit der Kombination mehrerer Vorrichtungen zu einem Anlagenverbund. Hierbei werden einzelne Vorrichtungen derart verknüpft, dass sich Synergieeffekte ergeben, die zu wirtschaftlichen Vorteilen führen. So kann zum Beispiel auf die Verwendung
eines gemeinsamen Antriebes zurückgegriffen werden, eine gemeinsame Steuerung der einzelnen Vorrichtungen erfolgen oder durch Reduzierung von Elementen der Umhausung Bauraum reduziert werden. Des Weiteren ist die Integration eines automatisierten oder teilautomatisierten Saat- und Ernteroboters möglich.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 den Innenaufbau der Vorrichtung,
- 2 die Umhausung der Vorrichtung,
- 3 die Öffnung mit geöffneter Scheibe,
- 4 die Be- und Entwässerung eines Wannenkörpers in einer Außendarstellung,
- 5 den Wannenkörper in der Anlagenwanne,
- 6 eine Detailansicht des Entwässerungsventils,
- 7 eine Darstellung der Anlagenwanne im Bereich der Zuführung der Nährlösung,
- 8 eine Detailansicht der Zuführung der Nährlösung,
- 9 die Aufnahme der Wannenkörper an dem Förderband,
- 10 einen Wannenkörper mit Pflanzenträger.
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Die Vorrichtung gemäß den 1 bis 8 weist mehrere Wannenkörper 1 auf, die an einem umlaufenden sich vertikal erstreckenden Förderband 2 angeordnet sind. Der Wannenkörper 1 dient als Aufnahmeplattform für die Pflanzenträger 3 und ist mit einer Nährlösung befüllt. Die Wannenkörper 1 können im Umlaufsystem der Vorrichtung beliebig positioniert sowie im unteren Bereich der Anlage bedarfsgerecht erstbefüllt, entleert und/oder neubefüllt werden. Die Dreiecksgeometrie des Wannenkörpers 1 und die Aufnahme für die Nährlösung am Boden der Wannenkörper 1 führen zu einem idealen Pendelausgleich und somit einer hohen Positionsstabilität. Die Pflanzenträger 3 weisen eine variable Aufnahme von verschiedenen Pflanzen gemäß den jeweiligen Anforderungen einer Hydrokultur oder der herkömmliche Anbaumethodik mit Erde oder Pflanzgranulat auf.
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Das Förderband 2 weist an seinem oberen Ende ein Kettenrad 4 mit Lagern und einer Welle auf. An dem unteren Ende ist ein Antrieb 5 zur Realisierung der Umlaufbewegung der Körbe innerhalb der Anlage angeordnet. Der Antrieb 5 wird wahlweise über einen Frequenzumrichter und Drehzahlsteller geregelt. Das Kettenrad 4 ist in einer Kettenradaufnahme gelagert, die in Form einer Gabelfassung ausgebildet ist. So kann auf eine durchgängige Achse verzichtet werden. Das umlaufende Förderband 2 ist bevorzugt auf einer Gleitschiene 6 zur Führung des Förderbands angeordnet.
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Im unteren Bereich der Vorrichtung ist eine Anlagewanne 7 angeordnet. Die Anlagenwanne dient als Nutzwasserspeicher, Auffangbehälter und
Nutzlast um den Schwerpunkt der Anlage nach unten zu verlagern. In der Anlagewanne 7 ist eine Sensorik 8 zum Detektieren des Wannenkörpers 1 vorgesehen, welche erfasst, ob dieser in Befüll- und/oder Entwässerungsposition angekommen ist. Des Weiteren ist ein Niveauschalter 9 zur Füllstandbestimmung sowie eine Lufteinspeisung 10 des Belüftungssystems für Heizung und Frischluft angeordnet.
Die Anlagenwanne 7 weist zudem einen Ventilverteilerblock 11 mit verschiedenen Prozessventilen und einen UVC Klärer 12 zur Desinfektion einer zugebaren Nährlösung in die Anlagenwanne 7 auf, wobei der UVC Klärer 12 bedarfsgerecht zugeschalten wird. Der UVC Klärer 12 wird über den Ventilverteilerblock 11 von einer Förderpumpe 13 versorgt. Die Förderpumpe 13 ist bevorzugt in Form einer Schmutzwasserpumpe als Tauchpumpe oder selbstansaugende Kreiselpumpe ausgebildet.
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Der Lufteinspeisung 10 ist ein Heizregister 14 vorgeschaltet, mittels dessen die Frisch- oder Umluft, welche in das Anlageninnere geblasen wird, erwärmt wird. Der Aufbau ist insbesondere in den 6 und 7 dargestellt.
Das Belüftungssystem der Vorrichtung wird von einem Gebläse 15, einer Bypassklappe 16 und einem Ansaugstutzen 17 des Frischlufteinganges mit Lamellenklappen und Filter gebildet. Die Bypassklappe 16 weist einen elektrischen Stellantrieb zum wahlweisen Umschalten zwischen Frischluft- oder Umluft Zirkulation auf.
An den Ansaugstutzen schließt sich eine Zirkulationsleitung 18 an, die eine Ansaugposition im oberen Bereich der Vorrichtung aufweist. Die Zirkulationsleitung 18 ist im Inneren der Vorrichtung angeordnet, wodurch sie vor schädlichen Umgebungsbedingungen geschützt.
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Die Vorrichtung weist gemäß 1 einen Feuchtesensor und Temperaturfühler 19 mit einer Anbindung an eine speicherprogrammierbare Steuerung auf, die der bedarfsgerechten Prozessteuerung der Lüftung und Luftfeuchteregulierung dient.
Des Weiteren ist ein Vorratsspeicher 20 für die Nährlösung der Pflanzen vorgesehen, wobei die Nährlösung ebenfalls über die Steuerung gesteuert wird derart, dass bedarfsgerecht die Nährlösung in die Anlagenwanne 7 dosiert wird.
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Die Vorrichtung weist eine vertikal verlaufende Wasserleitung 21 von dem Ventilverteilerblock 11 zu einem Sprinkler 22 auf. Die Wasserleitung 21 befindet sich ebenfalls im Innenraum der Vorrichtung und ist somit vor schädlichen Umgebungsbedingungen im Freien geschützt. Die Sprinkler 22 dienen insbesondere der Luftfeuchteregulierung.
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Der Wannenkörper 1 weist in einem Seitenbereich eine Überlauföffnung 23 auf, mittels derer ein Überfüllen des Wannenköpers 1 vermieden wird. Die Überlauföffnungen 23 können bevorzugt mittels Blindstopfen verschlossen werden, wodurch unterschiedliche Füllstände umsetzbar sind. Des Weiteren weist der Wannenkörper 1 Befestigungsmittel 24 zum Einhängen von Netzen um unkontrolliertes Pflanzenwachstum über die Wannenträger hinaus in alle Richtung zu reduzieren.
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Die in den Wannenkörpern 1 angeordneten Pflanzenträger 3 oder die Wannenkörper 1 selbst weisen bevorzugt Reflektoren 25 zur exakten Bestimmung ihrer Position auf. Mittels dieser Reflektoren 25 kann eine automatisierte Entnahme der Pflanzenträger 3 erfolgen. Dazu ist eine Entnahmelasche 26 zur automatisierten Positionierung des Pflanzenträgers 3 auf dem Wannenkörper 1 oder der automatischen Entnahme des Pflanzenträgers 3 aus der Vorrichtung vorgesehen.
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Der Antrieb 5 weist des Weiteren eine Kettenradaufnahme 27 mit Kettenspanner auf, wobei der Antrieb 5 in den Spannmechanismus integriert ist und keiner separaten Spannvorrichtung bedarf.
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2 zeigt die Vorrichtung in einer Umhausung 28 mit einer Öffnung 29 zur Entnahme der Pflanzenträger. Die Umhausung 28 erstreckt sich vertikal und schützt die innenliegend angeordneten Pflanzen vor Witterung. Die Öffnung 29 wird mittels einer vertikal verschiebbaren Scheibe 30 oder mittels Türen verschlossen.
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In 3 ist die Umhausung 28 mit einer geöffneten Scheibe 30 innerhalb der Öffnung 29 dargestellt. Die Scheibe 30 ist vertikal nach oben verschiebbar, wodurch die Wannenkörper 1 bestückt oder entnommen werden können. Die Steuerung kann in die Umhausung integriert, oder wie in 2 und 3 dargestellt daneben in einem separaten Gehäuse angeordnet sein.
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In den 4 bis 6 ist die Be- und Entwässerung eines Wannenkörpers 1 mittels des Entwässerungsventils 31 dargestellt. Das Entwässerungsventil 31 ist an der Anlagenwanne 7 angeordnet. Der zu entwässernde Wannenkörper 1 ist in eine untere Position verfahren. Um das Entwässerungsventil 31 zu öffnen wird dieses von der Außenseite mit einem Hubzylinder 32, beispielsweise einem Magnethubzylinder oder E-Zylinder nach innen aufgedrückt. Der Hubzylinder 32 ist mit einer in den Wannenkörper 1 eingebrachten Bohrung 33 in Deckung gebracht. So kann das angesammelte Wasser entfernt werden.
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5 zeigt eine weitere Darstellung der Be- und Entwässerung in einer Innenansicht des Wannenkörpers 1. Eine Detailansicht des Entwässerungsventils in einer geöffneten Position ist in 6 dargestellt.
Das Entwässerungsventil 31 ist innerhalb des Wannenkörpers 1 angeordnet, wobei die Bohrung 33 in dem Wannenkörper 1 mittels eines Bolzens 34 mit Federrückstellung 35 verschließbar ist. An dem Bolzen 34 ist ein Dichtungselement 36 vorgesehen, das in die Bohrung 33 des Wannenkörpers 1 greift und diese verschließt.
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Gemäß den 7 und 8 weist die Vorrichtung an der, dem Entwässerungsventil gegenüberliegenden Seite des Wannenkörpers 1 die Zuführung 37 für die Nährlösung auf. Die Nährlösung ist in einem Vorratsspeicher 20 gelagert und wird im Bereich der Anlagenwanne 7 zugeführt.
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9 zeigt die Aufnahme der einzelnen Wannenkörper 1 an dem Förderband 2. Die Wannenkörper 1 weisen zwei, vom Bodenbereich nach oben weisende Seitenstreben 38 auf, die an ihrem oberen Ende mittels zweier Streben 39 an dem Förderband montiert sind. Die Strebe 39 ist mit einem jeweiligen ersten Ende mit der Seitenstrebe 38 drehbar in einem gemeinsamen Drehpunkt 40 und mit einem zweiten Ende drehbar an dem Förderband 2 angeordnet.
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In 10 ist ein einzelner Wannenkorb 1 mit einem eingesetzten Pflanzenträger 3 dargestellt. Die Pflanzenträger 3 sind variabel einsetzbar, wobei insbesondere der Abstand der Pflanzen und der Durchmesser der Pflanzkörbe berücksichtigt werden kann. Des Weiteren können mehrere Pflanzenträger 3 in einem Wannenkörper 1 angeordnet sein, wobei sich die Pflanzenträger 3 einzeln aus den Wannenkörpern1 entnehmen lassen. Dies ist insbesondere bei unterschiedlichem Pflanzenfortschritt von Nutzen. Die Pflanzenträger 3 können in verschiedenen Breiten ausgebildet und in dem Wannenkörper 1 angeordnet sein.
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Vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist die Möglichkeit des automatisierten oder teilautomatisierten Betriebs. Durch die Umhausung können die Pflanzen von Umwelteinflüssen geschützt werden, wodurch eine Platzierung der Vorrichtung nahezu überall möglich ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wannenkörper
- 2
- Förderband
- 3
- Pflanzenträger
- 4
- Kettenrad
- 5
- Antrieb
- 6
- Gleitschiene
- 7
- Anlagenwanne
- 8
- Sensorik
- 9
- Niveauschalter
- 10
- Lufteinspeisung
- 11
- Ventilverteilerblock
- 12
- UVC Klärer
- 13
- Förderpumpe
- 14
- Heizregister
- 15
- Gebläse
- 16
- Bypassklappe
- 17
- Ansaugstutzen
- 18
- Zirkulationsleitung
- 19
- Temperaturfühler
- 20
- Vorratsspeicher
- 21
- Wasserleitung
- 22
- Sprinkler
- 23
- Überlauföffnung
- 24
- Befestigungsmittel
- 25
- Reflektor
- 26
- Entnahmelasche
- 27
- Kettenradaufnahme
- 28
- Umhausung
- 29
- Öffnung
- 30
- Scheibe
- 31
- Entwässerungsventil
- 32
- Hubzylinder
- 33
- Bohrung
- 34
- Bolzen
- 35
- Federrückstellung
- 36
- Dichtelement
- 37
- Zuführung
- 38
- Seitenstrebe
- 39
- Strebe
- 40
- Drehpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 102020061256 A [0002]
- KR 102012110631 A [0003]
- CN 108377804 A [0004]
