DE102021125248A1

DE102021125248A1 - Pflanzenproduktionsanlage sowie Kultivierungsverfahren

Info

Publication number: DE102021125248A1
Application number: DE102021125248.2A
Authority: DE
Inventors: Philip Rose; Sascha Rose
Original assignee: Roko Farming & Co Kg GmbH
Current assignee: GEBROS ENGINEERING GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (10) für die Pflanzenproduktion, die einen Wachstumsabschnitt (12) für das Kultivieren von in Wachstumskörben (14) aufgenommenen Keimlingen (16) zu Pflanzen (17) enthält, indem die Wachstumskörbe (14) in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn (32) von einer Aufgabestelle (26) zu einer Entnahmestelle (31) bewegt werden. Ein jeder Wachstumskorb (14) ist dabei in einem Korbträger (18) aufgenommen, der entlang der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) an einer von der Aufgabestelle (26) zu der Entnahmestelle (31) erstreckten Haltestruktur (34) geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger (18) mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb (14) in einer Wachstumsbahnebene (33) dient. Die Anlage (10) weist ein System (36) für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörper in dem Wachstumsabschnitt (12) auf. Erfindungsgemäß hat das System (36) für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörbe (14) Sprühdüsen, die für das Erzeugen eines Nährlösungssprühnebels an der Haltestruktur (34) dienen, durch den die Wachstumskörbe (14) auf der Wachstumsbahn (32) bewegt werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Pflanzenproduktion mit einem Wachstumsabschnitt für das Kultivieren von in Wachstumskörben aufgenommenen Keimlingen zu Pflanzen, indem die Wachstumskörbe in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn von einer Aufgabestelle zu einer Entnahmestelle bewegt werden, wobei ein jeder Wachstumskorb in einem Korbträger aufgenommen ist, der entlang der wenigstens einen Wachstumsbahn an einer von der Aufgabestelle zu der Entnahmestelle erstreckten Haltestruktur geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb in einer Wachstumsbahnebene dient, und mit einem System für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörper in dem Wachstumsabschnitt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für das Kultivieren von Keimlingen zu Pflanzen für die Pflanzenproduktion, bei dem in Wachstumskörbe aufgenommene Keimlinge, in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn von einer Aufgabestelle zu einer Entnahmestelle aufeinanderfolgend bewegt werden, wobei ein jeder Wachstumskorb in einem Korbträger aufgenommen ist, der entlang der Wachstumsbahn an einer von der Aufgabestelle zu der Entnahmestelle erstreckten Haltestruktur geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb in einer Wachstumsbahnebene dient.
Aus der WO 2019/150322 A1 ist eine Anlage und ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Für die Pflanzenproduktion werden hier aufeinanderfolgende Anzuchtbehälter mit Wachstumskörben, in denen sich Pflanzen befinden, auf einer Wachstumsbahn mit Gefälle von einer Aufgabestelle zu einer Entnahmestelle unter Einwirkung der Schwerkraft auf Rollen bewegt, die an in die Längsrichtung erstreckten Schienen drehbar gelagert sind. Auf der Wachstumsbahn wird den Pflanzen für das Wachstum jeweils Licht und Luft bereitgestellt. Nährlösung erhalten die Pflanzen aus einem in einen jeden Anzuchtbehälter integrierten Nährlösungsreservoir.
Aufgabe der Erfindung ist es, in einer Anlage für die Pflanzenproduktion Nährstoffe so bereitzustellen, dass die Pflanzen die bereitgestellten Nährstoffe weitgehend aufnehmen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Anlage und das in Anspruch 21 angegebene Verfahren gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Anlage für die Pflanzenproduktion enthält einen Wachstumsabschnitt für das Kultivieren von in Wachstumskörben aufgenommenen Keimlingen zu Pflanzen, indem die Wachstumskörbe in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn von einer Aufgabestelle zu einer Entnahmestelle bewegt werden. Ein jeder Wachstumskorb ist dabei in einem Korbträger aufgenommen, der entlang der wenigstens einen Wachstumsbahn an einer von der Aufgabestelle zu der Entnahmestelle erstreckten Haltestruktur geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb in einer Wachstumsbahnebene dient. Die Anlage weist ein System für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörper in dem Wachstumsabschnitt auf. Das System für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörbe hat Sprühdüsen, die für das Erzeugen eines Nährlösungssprühnebels an der Haltestruktur dienen, durch den die Wachstumskörbe auf der Wachstumsbahn bewegt werden können.
Die Pflanzenproduktionsanlage enthält damit für das Bewässern der Keimlinge bzw. Pflanzen ein aeroponisches Bewässerungssystem, mittels dessen die Wurzeln der Pflanzen mit einem Aerosol einer Nährlösung aus Wasser und Nährstoffen benetzt werden können. Indem die Nährlösung an die Wachstumskörper in dem Wachstumsabschnitt als ein Sprühnebel unmittelbar an die Wurzeln der zu Pflanzen kultivierten Keimlinge zugeführt wird, kann sichergestellt werden, dass den Wurzeln der Keimlinge und Pflanzen in ausreichender Menge Sauerstoff zur Verfügung steht. Mit dieser Maßnahme lässt sich das Pflanzenwachstum beschleunigen. Es hat sich herausgestellt, dass bestimmte Pflanzen so bis zu 25 % schneller wachsen.
Von Vorteil ist es, wenn die Haltestruktur für das Führen und Halten eines Korbträgers mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb auf der wenigstens einen Wachstumsbahn eine von der Aufgabestelle zu der Entnahmestelle verlaufende Profilschiene mit einem umfänglich offenen Hohlprofil aufweist, an dem der Korbträger an zwei zueinander parallelen Führungsflächen abgestützt und geführt ist, zwischen denen der in dem Korbträger aufgenommene Wachstumskorb in den Hohlraum des umfänglich offenen Hohlprofils ragt.
Diese Bauform der Anlage ermöglicht es, kostengünstig auf engem Raum eine Vielzahl von nebeneinander und/oder übereinander liegenden Wachstumsbahnen zu schaffen und damit Produktionskapazitäten nach Anforderungen und Vorgaben auf engem Raum zu skalieren.
Bevorzugt hat der Körper des Korbträgers eine Wachstumskorbeinsatzöffnung und weist einen Halteabschnitt für eine Wachstumskorbstützstruktur auf, die für das Abstützen eines in die Einsatzöffnung eingesetzten Wachstumskorbs an dem Halteabschnitt des Korbträgers dient.
Der Körper des Korbträgers kann eine in das umfänglich offene Hohlprofil der Profilschiene ragende Trägerstruktur mit einer in der Richtung der Wachstumsbahn erstreckten und zu der ersten Führungsfläche senkrechten ersten Trägerstrukturführungsfläche sowie mit einer in der Richtung der Wachstumsbahn erstreckten und zu der zweiten Führungsfläche senkrechten zweiten Trägerstrukturführungsfläche für das Führen des Korbträgers in dem umfänglich offenen Hohlprofil der Profilschiene aufweisen.
Von Vorteil ist es, wenn der Körper des Korbträgers eine erste Kontaktpartie mit einer quer zu der Richtung der Wachstumsbahn erstreckten und zu der ersten Führungsfläche senkrechten ersten Kontaktfläche für das Anstoßen an einen zu dem Korbträger aus der Wachstumsbahn vorauseilenden weiteren Korbträger sowie eine zweite Kontaktpartie mit einer quer zu der Richtung der Wachstumsbahn erstreckten und zu der zweiten Führungsfläche senkrechten zweiten Kontaktpartie für das Anstoßen an einen zu dem Korbträger auf der Wachstumsbahn nacheilenden weiteren Korbträger hat.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die erste Kontaktpartie und die zweite Kontaktpartie jeweils in das umfänglich offene Hohlprofil der Profilschiene ragt.
Der Korbträger kann eine erste Greiferaufnahmepartie für eine Greiferzange eines Aufgabemanipulators aufweisen, der zum Entnehmen des Korbträgers mit einem Wachstumskorb aus einem Keimlingsmagazin und zum Positionieren dieses Korbträgers auf der wenigstens einen Wachstumsbahn an der Aufgabestelle dient.
Insbesondere kann der Korbträger eine zweite Greiferaufnahmepartie für eine Greiferzange eines Entnahmemanipulators aufweisen, der zum Entnehmen des Korbträgers mit einen Wachstumskorb aus der wenigstens einen Wachstumsbahn und zum Positionieren dieses Korbträgers in einem Pflanzenmagazin an der Entnahmestelle dient. Auf diese Weise wird das Automatisieren der Pflanzenproduktion in der Anlage vereinfacht.
Bevorzugt ist wenigstens eine der Führungsflächen eine an einem Körper des Korbträgers ausgebildete Korbträgerfläche.
Von Vorteil ist es, wenn die Anlage Rollen für das Abstützen und Führen des Korbträgers an der wenigstens einen Korbträgerfläche enthält. Die Rollen können z.B. in einem Leistenkörper einer Rollenleiste drehbar gelagert sein, die in einer Nut der Profilschiene angeordnet ist.
In der Anlage kann wenigstens eine der Führungsflächen für das Abstützen und Führen des Korbträgers eine an einem Körper der Profilschiene ausgebildete Fläche sein. Der Korbträger kann Rollen für das Abstützen an der wenigstens einen Führungsfläche des Körpers der Profilschiene aufweisen.
Von Vorteil ist es, wenn die Sprühdüsen an der Profilschiene festgelegt sind und in den umfänglich offenen Hohlraum des Hohlprofils ragen. Der Hohlraum des umfänglich offenen Hohlprofils kann dabei als ein Fluidkanal für das Ableiten von Nährlösung aus den Sprühdüsen dienen. Die beim Kultivieren von Keimlingen zu Pflanzen nicht verbrauchte Nährlösung kann so in der Anlage für die Pflanzenproduktion zurück in einem Vorlagebehälter geführt werden, so dass keine Nährlösungsverluste auftreten. Damit ermöglicht die Anlage für die Pflanzenproduktion einen Betreib mit geringem Wasserverbrauch.
Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die Profilschiene in der Haltestruktur für das Ableiten der Nährlösung von der Aufgabestelle ausgehend zu der Entnahmestelle ein Gefälle aufweist.
Eine erfindungsgemäße Anlage kann eine Vielzahl zueinander paralleler nebeneinander angeordneter Wachstumsbahnen in übereinander liegenden Wachstumsbahnebenen aufweisen. Insbesondere kann die Anlage Leuchteinrichtungen für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in einer Wachstumsbahnebene enthalten, das für das Beleuchten von Keimlingen oder Pflanzen dient, die sich in Wachstumskörben befinden, die in der Wachstumsbahnebene auf der wenigstens einen Wachstumsbahn bewegt werden. Darüber hinaus kann die Anlage eine Gebläseeinrichtung für das Bereitstellen von gasförmigem Fluid mit Kohlendioxid in einer Wachstumsbahnebene enthalten, das für das Begasen von Keimlingen oder Pflanzen dient, die sich in Wachstumskörben befinden, die in der Wachstumsbahnebene auf der wenigstens einen Wachstumsbahn bewegt werden.
Eine erfindungsgemäße Anlage enthält bevorzugt eine Steuer- und Regeleinrichtung für das Einstellen eines Parameters oder mehrerer Parameter einer Wachstumsatmosphäre aus der Gruppe Nährlösungszusammensetzung, Nährlösungstemperatur, Nährlösungsbesprühungsintervall, Beleuchtungsintervall, Beleuchtungsintensität, CO2-Anteil, Lufttemperatur für die in Wachstumskörben auf der wenigstens einen Wachstumsbahn in dem Wachstumsabschnitt aus Keimlingen kultivierten Pflanzen.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Kultivieren von Keimlingen zu Pflanzen für die Pflanzenproduktion werden in Wachstumskörbe aufgenommene Keimlinge in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn von einer Aufgabestelle zu einer Entnahmestelle aufeinanderfolgend bewegt, wobei ein jeder Wachstumskorb in einem Korbträger aufgenommen ist, der entlang der Wachstumsbahn an einer von der Aufgabestelle zu der Entnahmestelle erstreckten Haltestruktur geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb in einer Wachstumsbahnebene dient. Die Wachstumskörper werden dabei auf der Wachstumsbahn fortlaufend getaktet durch einen Nährlösungssprühnebel bewegt.
Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Produktion von einzelnen Pflanzen ermöglicht, bei der Arbeitsschritte mit komplizierten, aufwändigen Bewegungen wie z.B. das Einsetzen und Herausheben von Korbträgern mit Wachstumskörben an ein und derselben Stelle einer Wachstumsbahn erfolgen können. Diese Maßnahme ermöglicht einerseits, das Kultivieren von Pflanzen bei geringem Kapitaleinsatz zu automatisieren, und andererseits ein nahezu beliebiges Skalieren einer Anlage für die Pflanzenproduktion, da die Wachstumsbahnen auf- und nebeneinander angeordnet werden können und eine im Grundsatz beliebige Länge der Wachstumsbahnen möglich ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der schematischen Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Anlage für die Pflanzenproduktion als Diagramm;
2 einen Wachstumsabschnitt der Anlage für die Pflanzenproduktion;
3 eine Teilansicht eines Aufgabemanipulators und eines Wachstumsabschnitts der Anlage für die Pflanzenproduktion;
4 eine Teilansicht eines Entnahmemanipulators und eines Wachstumsabschnitts der Anlage für die Pflanzenproduktion;
5 eine Teilansicht des Wachstumsabschnitts mit mehreren Wachstumsbahnen;
6 eine Profilschiene der Haltestruktur;
7 die Profilschiene mit einer ersten und zweiten Rollenleiste;
8 eine Rollenleiste für den Einsatz in der Profilschiene;
9 einen Korbträger; und
10 die Profilschiene mit dem Korbträger und einem Wachstumskorb sowie einem Substrat mit einem Keimling als Explosionsansicht.

Die in der 1 als ein Diagramm gezeigte Anlage 10 für die Pflanzenproduktion hat einen Wachstumsabschnitt 12 für das Kultivieren von in Wachstumskörben 14 aufgenommenen Keimlingen 16 zu Pflanzen 17, wobei sich die Wachstumskörbe 14 in einem Korbträger 18 befinden. In der Anlage 10 werden die jeweils in einem Korbträger 18 aufgenommenen Wachstumskörbe 14 in einem Keimlingsmagazin 20 bereitgestellt. Die Anlage 10 enthält einen Aufgabemanipulator 22 mit einer Greiferzange 24, der dazu dient, Wachstumskörbe 14 in einem Korbträger 18 aus dem Keimlingsmagazin 20 zu entnehmen und dem Wachstumsabschnitt 12 an einer Aufgabestelle 26 zuzuführen. In der Anlage 10 gibt es ein Pflanzenmagazin 28, das als ein Lager für in dem Wachstumsabschnitt 12 aus Keimlingen 16 kultivierten Pflanzen dient. Mittels eines Entnahmemanipulators 30 mit einer Greiferzange 24 können die Wachstumskörbe 14 in einem Korbträger 18 an einer Entnahmestelle 31 aus dem Wachstumsabschnitt 12 entfernt und in dem Pflanzenmagazin 28 positioniert werden.
Die 2 zeigt den Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 10 für die Pflanzenproduktion. Die 3 ist eine Teilansicht eines Aufgabemanipulators 22 und des Wachstumsabschnitts 12 der Anlage 10 für die Pflanzenproduktion. In der 4 ist eine Teilansicht eines Entnahmemanipulators 30 und des Wachstumsabschnitts 12 der Anlage 10 für die Pflanzenproduktion zu sehen. Die 5 zeigt eine Teilansicht des Wachstumsabschnitts 12 mit mehreren Wachstumsbahnen 32.
Der Wachstumsabschnitt 12 mit dem Keimlingsmagazin 20 und dem Pflanzenmagazin 20 der Anlage 10 sind in einer klimatechnischen Einhausung 35 angeordnet, in der eine Wachstumsatmosphäre mit einer definierten Temperatur T, einem vorgebbaren CO2-Gehalt, einem einstellbaren Wasserdampfanteil VP und einer den Keimlingen bzw. Pflanzen aeroponisch zugeführten Nährlösung in einer auf die kultivierten Keimlinge bzw. Pflanzen abgestimmten Nährlösung bereitgestellt werden kann. Die Anlage 10 enthält hierfür einen Vorlagebehälter 37 für Nährlösung N, aus dem die Nährlösung über eine Förderpumpe 39 in ein System 36 mit Leitungen für das Zuführen von Nährlösung eingespeist werden kann. In der Anlage 10 gibt es darüber hinaus ein weiteres Leitungssystem 49, das für das Rückführen von in dem Wachstumsabschnitt 12 unverbrauchter Nährlösung in den Vorlagebehälter 37 dient. Für das Aufbereiten der Nährlösung N ist der Vorlagebehälter 37 jeweils an Behältnisse 39a, 39b für Flüssigdünger und an Behältnisse 41 a, 41 b mit Lösungen für das Einstellen des pH-Werts der Nährlösung N in dem Vorlagebehälter 37 angeschlossen, aus denen mittels Dosierpumpen 47 Lösung und Flüssigdünger in den Vorlagebehälter 37 gefördert werden kann. Der Vorlagebehälter 37 ist über eine Filtereinrichtung 51 mit einem Reservoir 53 für Wasser, vorzugsweise Regenwasser verbunden.
Um in dem Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 10 Frischluft bereitzustellen, enthält diese eine Frischluft-Ansaugeinrichtung 57 mit Filterstufen 59, die über Frischluftleitungen 61 mit dem Wachstumsabschnitt 12 verbunden ist. Die Wachstumsatmosphäre in dem Wachstumsabschnitt 12 kann mittels Gebläseeinrichtungen 72 in Bewegung versetzt werden. In der Anlage 10 gibt es Abluftventilatoren 73, die für das kontrollierte Freisetzen von Abluft aus dem Wachstumsabschnitt 12 an die Umwelt dienen. Für das Einstellen des CO2-Gehalts der Wachstumsatmosphäre in dem Wachstumsabschnitt 12 kann in diesen aus einem CO2-Reservoir 75 Kohlendioxid zugeführt werden.
Die Anlage 10 enthält eine zentrale Steuer- und Regeleinrichtung 76. Die Steuer- und Regeleinrichtung dient für das Ansteuern des Aufgabemanipulators 22 und des Entnahmemanipulators 30, um die in einem Korbträger 18 aufgenommenen Wachstumskörbe 14 dem Keimlingsmagazin 20 zu entnehmen und einer Wachstumsbahn 32 zuzuführen bzw. um Korbträger 18 mit Wachstumskörben 14 in das Pflanzenmagazin 28 zu bewegen.
Für das Steuern und Regeln ist die Steuer- und Regeleinrichtung 76 mit den Dosierpumpen 47 sowie einem Ventil 78 verbunden. Sie erhält den mittels Sensoren 80 in dem Vorlagebehälter 37 erfassten Füllstand h der darin enthaltenen Nährlösung, deren erfasste Temperatur T und einen gemessenen pH-Werts der Nährlösung, um die Zufuhr von Wasser, Flüssigdünger und der Lösungen für das Einstellen des pH-Werts in den Vorlagebehälter 37 auf vorgebbare Werte einzustellen. Die Steuer- und Regeleinrichtung 76 ist für das Einstellen der Frischluftzufuhr in den Wachstumsabschnitt 12 ausgelegt und verarbeitet hierzu Signale von in dem Wachstumsabschnitt 12 angeordneten Temperatursensoren 82.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 76 schaltet eine Leuchteinrichtung 70 für das Beleuchten von Keimlingen bzw. Pflanzen in dem Wachstumsabschnitt 12 mit einer einstellbaren Lichtdosis.
In der Anlage 10 wird der CO2-Gehalt der Wachstumsatmosphäre in dem Wachstumsabschnitt 12 mittels eines CO2-Sensors 84 erfasst und der Steuer- und Regeleinrichtung 76 zugeführt, damit diese den CO2-Gehalt der Wachstumsatmosphäre in dem Wachstumsabschnitt 12 durch Steuern eines Dosierventils 86 festlegen kann.
In dem Vorlagebehälter 37 gibt es eine Heizeinrichtung 88, die mit der Steuer- und Regeleinrichtung 76 verbunden ist. Die mittels der Sensoren 80 erfasste Temperatur T der Nährlösung in dem Vorlagebehälter 37 kann damit mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 76 auf einen vorgebbaren Wert eingestellt werden.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 76 ermöglicht damit das Einstellen von Parametern der Wachstumsatmosphäre für die in Wachstumskörben 14 auf den Wachstumsbahnen 26 in dem Wachstumsabschnitt 12 aus Keimlingen 16 kultivierten Pflanzen 17, d.h. der Umweltbedingungen aus der Gruppe Temperatur, Menge und Zusammensetzung von an die Wurzeln 63 der Keimlinge bzw. Pflanzen auf einer Wachstumsbahn 32 in dem Wachstumsabschnitt 12 bereitgestellter Nährlösung, CO2-Anteil der Luft, der die Keimlinge bzw. Pflanzen ausgesetzt sind, sowie Licht, das den Pflanzen zur Verfügung steht.
Auf den Wachstumsbahnen 32 werden die Wachstumskörbe 14 in einer Wachstumsatmosphäre von einer Aufgabestelle 26 zu einer Entnahmestelle 31 aufeinanderfolgend bewegt. Ein jeder Wachstumskorb 14 ist dabei in einem Korbträger 18 aufgenommen, der an einer von der Aufgabestelle 26 zu der Entnahmestelle 31 erstreckten Haltestruktur 38 geführt ist. Die Haltestruktur 38 dient für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger 18 mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb 14 in einer Wachstumsbahnebene 40. In dem Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 10 gibt es eine Vielzahl zueinander paralleler nebeneinander angeordneter Wachstumsbahnen 32, die in übereinander liegenden Wachstumsbahnebenen 40 verlaufen. Eine jede Wachstumsbahnebene 40 ist dabei gegenüber der Horizontalen von der Aufgabestell 26 zu der Entnahmestelle 31 hingeneigt.
Die Haltestruktur 38 hat für das Führen und Halten eines Korbträgers 18 mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb 14 auf einer Wachstumsbahn 32 eine von der Aufgabestelle 26 zu der Entnahmestelle 31 verlaufende Profilschiene 42, an deren aufgabestellenseitiger Stirnseite ein erster Abdeckkörper 43a angebracht ist und an deren entnahmestellenseitiger Stirnseite ein zweiter Abdeckkörper 43b positioniert ist.
Die 6 zeigt die Profilschiene 42 der Haltestruktur 38. In der 7 ist eine Teilansicht der Profilschiene 42 mit einer ersten und einer zweiten Rollenleiste 44, 46 zu sehen. Die 8 zeigt die erste Rollenleiste 44 als Schnitt. Die zweite Rollenleiste 46 hat einen dem Aufbau der ersten Rollenleiste 44 entsprechenden Aufbau. In der 9 ist ein Korbträger zu sehen. Die 9 zeigt die Profilschiene mit dem Korbträger und einem Wachstumskorb sowie einem Substrat mit einem Keimling als Explosionsansicht.
Die Profilschiene 42 hat ein umfänglich offenes Hohlprofil, an dem der Korbträger 18 an zwei zueinander parallelen Führungsflächen 48a, 48b auf den Rollenleisten 44, 46 abgestützt und geführt ist. Die Führungsflächen 48a, 48b sind Korbträgerflächen. Zwischen den Führungsflächen 48a, 48b ragt der in dem Korbträger 18 aufgenommene Wachstumskorb 14 in den Hohlraum des umfänglich offenen Hohlprofils. Der Körper des Korbträgers 18 hat eine Wachstumskorbeinsatzöffnung 50 und einen Halteabschnitt 52 für eine Wachstumskorbstützstruktur 54, die für das Abstützen eines in die Einsatzöffnung 50 eingesetzten Wachstumskorbs 14 an dem Halteabschnitt 52 des Korbträgers 18 dient.
Der Körper des Korbträgers 18 weist eine in das umfänglich offene Hohlprofil der Profilschiene 42 ragende Trägerstruktur 55 mit einer in der Richtung der Wachstumsbahn 32 erstreckten und zu der Führungsfläche 48a senkrechten ersten Trägerstrukturführungsfläche 56a sowie mit einer in der Richtung der Wachstumsbahn 32 erstreckten und zu der Führungsfläche 48b senkrechten zweiten Trägerstrukturführungsfläche 56b für das Führen des Korbträgers 18 in dem umfänglich offenen Hohlprofil der Profilschiene 42 auf. Der Körper des Korbträgers 18 hat eine erste Kontaktpartie 58a mit einer quer zu der Richtung der Wachstumsbahn 32 erstreckten und zu der ersten Trägerstrukturführungsfläche 56a senkrechten ersten Kontaktfläche 60a für das Anstoßen an einen zu dem Korbträger 18 aus der Wachstumsbahn 32 vorauseilenden weiteren Korbträger. Darüber hinaus weist der Körper des Korbträgers 18 eine zweite Kontaktpartie 58b mit einer quer zu der Richtung der Wachstumsbahn 32 erstreckten und zu der zweiten Trägerstrukturführungsfläche 56b senkrechten zweiten Kontaktpartie 58b mit einer Kontaktpartiefläche 60b für das Anstoßen an einen zu dem Korbträger 14 auf der Wachstumsbahn 32 nacheilenden weiteren Korbträger auf. Die erste Kontaktpartie 58a und die zweite Kontaktpartie 58b ragen dabei jeweils in das umfänglich offene Hohlprofil der Profilschiene 42. Der Korbträger 18 hat eine erste Greiferaufnahmepartie 62a für die Greiferzange 24 des Aufgabemanipulators 22. Darüber hinaus weist der Korbträger 18 eine zweite Greiferaufnahmepartie 62b für die Greiferzange 24 des Entnahmemanipulators 30 auf. Die Rollenleisten 44, 46 sind in Nuten 64 der Profilschiene angeordnet. Sie haben einen Leistenkörper 65 in Form eines U-Profils mit U-förmig umgebogenen Seitenkanten, in dem aufeinanderfolgende Rollen 66 um eine Drehachse 67 drehbar gelagert sind, die für das Abstützen des Korbträgers 14 an den Führungsflächen 48a, 48b dienen.
Der stirnseitige Abdeckkörper 43a einer Profilschiene 42 bildet auf der Seite der Aufgabestellte 26 einen Anschlag 45 für die erste Kontaktpartie 58a der Trägerstruktur 55 des Korbträgers 18. Der stirnseitige Abdeckkörper 43b, der auf der Seite der Entnahmestelle 31 an der Profilschiene 42 angeordnet ist, weist einen Anschlag 47 für die zweite Kontaktpartie 58b der Trägerstruktur 55 des Korbträgers 18 auf. Die Abdeckkörper 43a, 43b haben jeweils eine Ausnehmung 45 für die Greiferzange 24 des Aufgabemanipulators 22 bzw. des Entnahmemanipulators 30.
Das System 36 für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörbe 14 weist Sprühdüsen 48 auf, die für das Erzeugen eines Nährlösungssprühnebels an der Haltestruktur 38 dienen, durch den die Wachstumskörbe 14 auf einer Wachstumsbahn 32 in dem Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 10 bewegt werden. In dem Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 10 können so die Wurzeln 63 der Keimlinge bzw. Pflanzen aus dem Nährlösungssprühnebel Nährstoffe aufnehmen, Die Sprühdüsen 48 für das Erzeugen des Nährlösungssprühnebels sind an der entlang einer Wachstumsbahn 32 erstreckten Profilschiene 42 festgelegt und ragen in den umfänglich offenen Hohlraum 68 des Hohlprofils. Der Hohlraum 68 des umfänglich offenen Hohlprofils dient als ein Fluidkanal für das Ableiten von Nährlösung aus den Sprühdüsen 48, der in das Leitungssystem 49 für das Rückführen der Nährlösung in den Vorlagebehälter 37 mündet. Die aus dem Wachstumsabschnitt 12 in den Vorlagebehälter 37 zurückgeführte Nährlösung wird in dem Vorlagebehälter 37 durch Zuführen von Wasser sowie Flüssigdünger und pH-Lösungen aufbereitet. Diese Maßnahme ermöglicht ein Umwälzen der Nährlösung in der Anlage.
In der Anlage 10 haben die Profilschienen 42 in der Haltestruktur 34 für das Ableiten der Nährlösung von der Aufgabestelle 26 ausgehend zu der Entnahmestelle 31 ein der Neigung der Wachstumsbahnebenen zur Horizontalen entsprechendes Gefälle. Das Gefälle der Profilschienen 42 ist dabei so gewählt, dass sich darin für die Nährlösung eine Fließgeschwindigkeit ergibt, deren Größe gewährleistet, dass es in den Profilschienen zu keiner Algenbildung kommt.
Die Leuchteinrichtungen 70 in dem Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 10 dienen für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in einer Wachstumsbahnebene 33, das auf dort angeordnete Keimlinge 16 oder Pflanzen 17 gelangt, die sich in Wachstumskörben 14 befinden, die in der Wachstumsbahnebene 33 auf den Wachstumsbahnen 32 bewegt werden. Mittels Gebläseeinrichtungen 72 wird in den Wachstumsbahnebenen 33 gasförmiges Fluid mit Kohlendioxid bereitgestellt, das für das Begasen von Keimlingen 16 oder Pflanzen 17 dient, die sich in Wachstumskörben 14 befinden, die in einer Wachstumsbahnebene 33 auf den Wachstumsbahnen 32 bewegt werden.
Wenn mittels des Entnahmemanipulators 30 ein Korbträger 18 an der Entnahmestelle 31 einer Wachstumsbahn 32 entnommen wird, indem der Korbträger 18 mittels dessen Greiferzange 24 durch die Ausnehmung des Abdeckkörpers 43b der Profilschiene 42 aufgenommen wird, bewegen sich die auf dieser Wachstumsbahn 32 angeordneten Korbträger 18 aufgrund der Neigung der Wachstumsbahnebene 40 selbsttätig solange in Richtung der Entnahmestelle 31, bis der entnahmestellenseitige Korbträger 18 auf dieser Wachstumsbahn 32 an dem Abdeckkörper 43b der Profilschiene 42 anschlägt. Infolgedessen wird an der Aufgabestelle 26 dieser Wachstumsbahn 32 Platz für einen weiteren Korbträger mit einem darin angeordneten Wachstumskorb 14 geschaffen, der dann mittels des Aufgabemanipulators 22 der Wachstumsbahn 26 zugeführt werden kann, indem dessen Greiferzange 24 mit einem dem Keimlingsmagazin 20 entnommenen Korbträger 18 mit einem Wachstumskorb 14 in die Ausnehmung des Abdeckkörpers 43a der Profilschiene 42 bewegt wird. In der 10 ist die Profilschiene 42 mit dem Korbträger 18 und einem Wachstumskorb 14 sowie einem Substrat 90 mit einem Keimling als Explosionsansicht zu sehen.
Indem einer Wachstumsbahn 26 in dem Wachstumsabschnitt 12 der Anlage 18 Korbträger 18 mit darin angeordnetem Wachstumskorb 14 an der Entnahmestelle 31 fortlaufend entnommen und Korbträger 18 mit darin angeordnetem Wachstumskorb 14 aus dem Keimlingsmagazin 20 der Wachstumsbahn 32 fortlaufend an der Aufgabestelle 26 zugeführt werden, ergibt sich eine ununterbrochene getaktete Bewegung von Korbträgern 18 mit darin angeordnetem Wachstumskorb von der Aufgabestelle 26 zu der Entnahmestelle 31. Die Wachstumskörbe 14 in der Anlage 10 werden so aufgrund der Wirkung der Gewichtskraft selbsttätig durch einen Nährlösungssprühnebel 74 bewegt, der mittels der Sprühdüsen 48 in dem umfänglich offenen Hohlraum 68 des Hohlprofils der Profilschienen 42 bereitgestellt wird.
Zu bemerken ist, dass in einer zu der vorstehend beschriebenen Anlage alternativen Anlage für die Pflanzenproduktion auch mittels eines Vorschubmechanismus, der einen Antrieb, z.B. einen elektrischen Antrieb hat, von der Aufgabestelle 26 einer Wachstumsbahn 32 zu einer Entnahmestelle 31 der Wachstumsbahn getaktet bewegt werden können.
Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale der Erfindung festzuhalten: Eine Anlage 10 für die Pflanzenproduktion enthält einen Wachstumsabschnitt 12 für das Kultivieren von in Wachstumskörben 14 aufgenommenen Keimlingen 16 zu Pflanzen 17, indem die Wachstumskörbe 14 in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn 32 von einer Aufgabestelle 26 zu einer Entnahmestelle 31 bewegt werden. Ein jeder Wachstumskorb 14 ist dabei in einem Korbträger 18 aufgenommen, der entlang der wenigstens einen Wachstumsbahn 32 an einer von der Aufgabestelle 26 zu der Entnahmestelle 31 erstreckten Haltestruktur 34 geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger 18 mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb 14 in einer Wachstumsbahnebene 33 dient. Die Anlage 10 weist ein System 36 für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörper in dem Wachstumsabschnitt 12 auf. Das System 36 für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörbe 14 hat Sprühdüsen 48, die für das Erzeugen eines Nährlösungssprühnebels an der Haltestruktur 34 dienen, durch den die Wachstumskörbe 14 auf der Wachstumsbahn 32 bewegt werden können.
Bezugszeichenliste

10: Anlage
12: Wachstumsabschnitt
14: Wachstumskorb
16: Keimling
17: Pflanze
18: Korbträger
20: Keimlingsmagazin
22: Aufgabemanipulator
24: Greiferzange
26: Aufgabestelle
28: Pflanzenmagazin
30: Entnahmemanipulator
31: Entnahmestelle
32: Wachstumsbahn
33: Wachstumsbahnebene
34: Haltestruktur
35: Einhausung
36: System für das Zuführen von Nährlösung
37: Vorlagebehälter
38: Haltestruktur
39: Förderpumpe
39a, 39b: Behältnis mit Flüssigdünger
40: Wachstumsbahnebene
41a, 41b: Behältnis mit pH-Lösung
42: Profilschiene
43a, 43b: Abdeckkörper
44: erste Rollenleiste
45: Ausnehmung
46: zweite Rollenleiste
47: Dosierpumpe
48: Sprühdüse
48a, 48b: Führungsfläche
49: Leitungssystem
50: Wachstumskorbeinsatzöffnung
51: Filtereinrichtung
52: Halteabschnitt
53: Reservoir für Wasser
54: Wachstumskorbstützstruktur
55: Trägerstruktur
56a: erste Trägerstrukturführungsfläche
56b: zweite Trägerstrukturführungsfläche
57: Ansaugeinrichtung
58a: erste Kontaktpartie
58b: zweite Kontaktpartie
59: Filterstufe
61: Frischluftleitung
60a: erste Kontaktfläche
62a: erste Greiferaufnahmepartie
62b: zweite Greiferaufnahmepartie
63: Wurzel
64: Nut
65: Leistenkörper
66: Rollen
67: Drehachse
68: Hohlraum
70: Leuchteinrichtung
72: Gebläseeinrichtung
73: Abluftventilator
74: Sprühnebel
76: Steuer- und Regeleinrichtung
78: Ventil
80: Sensor
82: Temperatursensor
84: CO2-Sensor
86: Dosierventil
88: Heizeinrichtung
90: Substrat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019150322 A1 [0003]

Claims

Anlage (10) für die Pflanzenproduktion mit einem Wachstumsabschnitt (12) für das Kultivieren von in Wachstumskörben (14) aufgenommenen Keimlingen (16) zu Pflanzen (17), indem die Wachstumskörbe (14) in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn (32) von einer Aufgabestelle (26) zu einer Entnahmestelle (31) bewegt werden, wobei ein jeder Wachstumskorb (14) in einem Korbträger (18) aufgenommen ist, der entlang der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) an einer von der Aufgabestelle (26) zu der Entnahmestelle (31) erstreckten Haltestruktur (34) geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger (18) mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb (14) in einer Wachstumsbahnebene (33) dient, und mit einem System (36) für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörper in dem Wachstumsabschnitt (12), dadurch gekennzeichnet, dass das System (36) für das Zuführen von Nährlösung an die Wachstumskörbe (14) Sprühdüsen (48) aufweist, die für das Erzeugen eines Nährlösungssprühnebels an der Haltestruktur (34) dienen, durch den die Wachstumskörbe (14) auf der Wachstumsbahn (32) bewegt werden können.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestruktur (34) für das Führen und Halten eines Korbträgers (18) mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb (14) auf der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) eine von der Aufgabestelle (26) zu der Entnahmestelle (31) verlaufende Profilschiene (42) mit einem umfänglich offenen Hohlprofil aufweist, an dem der Korbträger (18) an zwei zueinander parallelen Führungsflächen (48a, 48b) abgestützt und geführt ist, zwischen denen der in dem Korbträger (18) aufgenommene Wachstumskorb (14) in den Hohlraum (68) des umfänglich offenen Hohlprofils ragt.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Korbträgers (18) eine Wachstumskorbeinsatzöffnung (50) hat und einen Halteabschnitt (34) für eine Wachstumskorbstützstruktur (54) aufweist, die für das Abstützen eines in die Wachstumskorbeinsatzöffnung (50) eingesetzten Wachstumskorbs (14) an dem Halteabschnitt (34) des Korbträgers (18) dient.
Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Korbträgers (18) eine in das umfänglich offene Hohlprofil der Profilschiene (42) ragende Trägerstruktur (55) mit einer in der Richtung der Wachstumsbahn (32) erstreckten und zu der ersten Führungsfläche senkrechten ersten Trägerstrukturführungsfläche (56a) sowie mit einer in der Richtung der Wachstumsbahn (32) erstreckten und zu der zweiten Führungsfläche senkrechten zweiten Trägerstrukturführungsfläche (56b) für das Führen des Korbträgers (18) in dem umfänglich offenen Hohlprofil der Profilschiene (42) aufweist.
Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Korbträgers (18) eine erste Kontaktpartie (58a) mit einer quer zu der Richtung der Wachstumsbahn (32) erstreckten und zu der ersten Führungsfläche senkrechten ersten Kontaktfläche (60a) für das Anstoßen an einen zu dem Korbträger (18) aus der Wachstumsbahn (32) vorauseilenden weiteren Korbträger (18) sowie eine zweite Kontaktpartie (58b) mit einer quer zu der Richtung der Wachstumsbahn (32) erstreckten und zu der zweiten Führungsfläche senkrechten zweiten Kontaktpartie (58b) für das Anstoßen an einen zu dem Korbträger (18) auf der Wachstumsbahn (32) nacheilenden weiteren Korbträger (18) aufweist.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktpartie (58a) und die zweite Kontaktpartie (58b) jeweils in das umfänglich offene Hohlprofil der Profilschiene (42) ragen.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Korbträger (18) eine erste Greiferaufnahmepartie (62a) für eine Greiferzange (24) eines Aufgabemanipulators (22) aufweist, der zum Entnehmen des Korbträgers (18) mit einem Wachstumskorb (14) aus einem Keimlingsmagazin (20) und zum Positionieren dieses Korbträgers (18) auf der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) an der Aufgabestelle (26) dient.
Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korbträger (18) eine zweite Greiferaufnahmepartie (62b) für eine Greiferzange (24) eines Entnahmemanipulators (30) aufweist, der zum Entnehmen des Korbträgers (18) mit einen Wachstumskorb (14) aus der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) und zum Positionieren dieses Korbträgers (18) in einem Pflanzenmagazin (28) an der Entnahmestelle (31) dient.
Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Führungsflächen (48a, 48b) eine an einem Körper des Korbträgers (18) ausgebildete Korbträgerfläche ist.
Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Rollen für das Abstützen und Führen des Korbträgers (18) an der wenigstens einen Korbträgerfläche.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen in einem Leistenkörper einer Rollenleiste (44, 46) drehbar gelagert sind, die in einer Nut (64) der Profilschiene (42) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche Anspruch 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Führungsflächen (48a, 48b) für das Abstützen und Führen des Korbträgers (18) eine an einem Körper der Profilschiene (42) ausgebildete Fläche ist.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Korbträger (18) Rollen für das Abstützen an der wenigstens einen Führungsfläche (48a, 48b) des Körpers der Profilschiene (42) hat.
Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen (48) an der Profilschiene (42) festgelegt sind und in den umfänglich offenen Hohlraum (68) des Hohlprofils ragen.
Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (68) des umfänglich offenen Hohlprofils als ein Fluidkanal für das Ableiten von Nährlösung aus den Sprühdüsen (48) dient.
Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilschiene (42) in der Haltestruktur (34) für das Ableiten der Nährlösung von der Aufgabestelle (26) ausgehend zu der Entnahmestelle (31) ein Gefälle aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16 gekennzeichnet durch eine Vielzahl zueinander paralleler nebeneinander angeordneter Wachstumsbahnen (32) in übereinander liegenden Wachstumsbahnebenen (33).
Anlage nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Leuchteinrichtungen (70) für das Bereitstellen von Beleuchtungslicht in einer Wachstumsbahnebene (33), das für das Beleuchten von Keimlingen (16) oder Pflanzen (17) dient, die sich in Wachstumskörben (14) befinden, die in der Wachstumsbahnebene (33) auf der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) bewegt werden.
Anlage nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Gebläseeinrichtung (72) für das Bereitstellen von gasförmigem Fluid mit Kohlendioxid in einer Wachstumsbahnebene (33), das für das Begasen von Keimlingen (16) oder Pflanzen (17) dient, die sich in Wachstumskörben (14) befinden, die in der Wachstumsbahnebene (33) auf der wenigstens einen Wachstumsbahn (32) bewegt werden.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch eine Steuer- und Regeleinrichtung (76) für das Einstellen eines Parameters oder mehrerer Parameter einer Wachstumsatmosphäre aus der Gruppe Nährlösungszusammensetzung, Nährlösungstemperatur, Nährlösungsbesprühungsintervall, Beleuchtungsintervall, Beleuchtungsintensität, CO2-Anteil in Luft, Lufttemperatur für die in Wachstumskörben (14) auf der wenigstens einen Wachstumsbahn (26) in dem Wachstumsabschnitt (12) aus Keimlingen (16) kultivierten Pflanzen (17).
Verfahren für das Kultivieren von Keimlingen (16) zu Pflanzen (17)für die Pflanzenproduktion, bei dem in Wachstumskörbe (14) aufgenommene Keimlinge (16), in einer Wachstumsatmosphäre auf wenigstens einer Wachstumsbahn (32) von einer Aufgabestelle (26) zu einer Entnahmestelle (31) aufeinanderfolgend bewegt werden, wobei ein jeder Wachstumskorb (14) in einem Korbträger (18) aufgenommen ist, der entlang der Wachstumsbahn (32) an einer von der Aufgabestelle (26) zu der Entnahmestelle (31) erstreckten Haltestruktur (34) geführt ist, die für das Führen und Abstützen aufeinanderfolgender Korbträger (18) mit einem darin aufgenommenen Wachstumskorb (14) in einer Wachstumsbahnebene (33) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachstumskörper auf der Wachstumsbahn (32) durch einen Nährlösungssprühnebel fortlaufend getaktet bewegt werden.