-
Stand der Technik
-
Die
Erfindung betrifft ein Bewässerungssystem für
Pflanzen bzw. ein Steuerventil für ein derartiges Bewässerungssystem.
Ein solches Bewässerungssystem dient beispielsweise in
Wohnungen zur Bewässerung von Zimmerpflanzen. Es kann aber auch
in Gärten oder auf Balkonen Verwendung finden. Bei solchen
Bewässerungssystemen ist üblicherweise ein Vorratsbehälter
für Wasser vorhanden, der über Leitungen mit den
zu bewässernden Pflanzen verbunden ist. Die Verteilung
des Gießwassers kann über Schläuche bzw.
Rohre erfolgen, die mit Tropfern bzw. Düsen zusammenwirken.
So bietet beispielsweise Gardena® ein
Bewässerungssystem mit Tropfern an. Als Druckquelle dient
meist eine Pumpe, die zeitgesteuert betrieben wird und Wasser aus
dem Vorratsbehälter zu den Pflanzen pumpt. Nachteilig an
einem Bewässerungssystem mit Pumpe ist, dass eine Stromquelle
erforderlich ist. Es ist daher sinnvoll, ein Bewässerungssystem
zu entwickeln, das ohne elektrische Stromversorgung zuverlässig
betrieben werden kann.
-
Aus
der
DE 203 02 936
U1 ist bereits eine Bewässerungsvorrichtung für
Pflanzen bekannt, bei der ein Kolben in einen topfförmigen
Vorratsbehälter hineinragt und dabei durch sein Eigengewicht
einen Druck auf das im Vorratsbehälter befindliche Wasser ausübt.
Zwischen dem Kolben und der Innenwand des Vorratsbehälters
befindet sich eine Dichtung, die verhindern soll, dass Wasser zwischen
Wand und Kolben entweicht. Eine elektrisch betriebene Pumpe ist
nicht erforderlich.
-
Nachteilig
an dieser bekannten Bewässerungsvorrichtung ist, dass Kolben
und Vorratsbehälter zylindrisch sein müssen, damit
eine hinreichende Dichtung über verschiedene Eintauchtiefen
des Kolbens gewährleistet ist. Weiterhin ergeben sich je nach
Alter und Beschaffenheit der Dichtung unterschiedliche Reibungsverluste,
wodurch der Bewässerungsdruck und die Gießmenge
variieren können. Dabei ist die Dichtung sehr empfindlich.
Geringste Beschädigungen an der Dichtung können
bereits zum Ausfall der Bewässerungsvorrichtung führen.
-
Will
man bei der bekannten Bewässerungsvorrichtung vermeiden,
dass die Gießmenge ständig vertropft wird, so
ist es erforderlich, eine Steuerung der Gießmenge vorzunehmen.
Mittels Steuerung können dann Phasen mit unterschiedlicher
Bewässerungsintensität zeitlich abwechselnd erfolgen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bewässerungssystem
bereitzustellen, das ohne elektrische Pumpe den Aufbau eines ausreichenden
Bewässerungsdrucks ermöglicht und dabei zuverlässig
arbeitet. Darüber hinaus schlägt die Erfindung
eine Steuervorrichtung vor, mittels der die Bewässerung
mit zeitlich variabler Intensität erfolgen kann.
-
Erfindungsgemäß wird
dies dadurch gelöst, dass ein Vorratsbehälter
für die Gießflüssigkeit und ein auf diese
druckerhöhend einwirkender Kolben vorgesehen sind, zwischen
denen eine flexible Membran angeordnet ist, welche am Vorratsbehälter
befestigt ist und den Kolben flüssigkeitsseitig möglichst lose
umgibt. Auf diese Weise ist einerseits eine Abdichtung durch die
Membran gewährleistet und gleichzeitig wird die Kolbenbewegung
nicht durch die Membran behindert.
-
Die
Steuerung der Bewässerungsmenge wird erfindungsgemäß gelöst,
indem eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die ein Steuerventil
aufweist, das in Abhängigkeit der Eindringtiefe des druckerhöhenden
Kolbens in den Vorratsbehälter – oder in anderen
Worten, in Abhängigkeit des Füllstandes im Vorratsbehälter – betätigt
wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist die Membran sack-
bzw. beutelförmig ausgebildet und mit einem öffnungsseitigen
Rand mittels eines Klemmrings am Vorratsbehälter dichtend
gehalten. Auf diese Weise lässt sich eine einfache Montage des
Bewässerungssystems sicherstellen.
-
Die
Membran kann vorteilhaft als Kunstoffsack, insbesondere Müllsack,
ausgebildet sein, so dass die Beschaffungskosten niedrig sind.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sind den nachfolgenden Unterlagen entnehmbar.
-
Zeichnung
-
Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher beschrieben.
-
Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Bewässerungssystems.
-
In 2 ist
eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung geschnitten
dargestellt.
-
In 3 ist
die Steuervorrichtung nach 2 entlang
der Linie A-A in 2 geschnitten dargestellt.
-
Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist
der Aufbau eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Bewässerungssystems 1 für Pflanzen gezeigt,
das einen topfförmigen Vorratsbehälter 2 zur
Aufnahme der zur Bewässerung dienenden Flüssigkeit 10,
vorzugsweise Wasser, aufweist. Der Vorratsbehälter 2 hat
eine etwa zylindrische Behälterinnenwand 2a, die
mit einem auf die Flüssigkeit 10 einwirkenden
Kolben 3 mit einer Druckfläche 3a zusammenwirkt,
und einen Behälterboden 2b. Die Druckfläche 3a übt
dabei aufgrund des Eigengewichts des Kolbens 3 einen Druck
auf die Flüssigkeit 10 aus. Der Kolben 3 kann
zur Erzeugung eines ausreichenden Bewässerungsdrucks mit
einer Last 9, beispielweise mit Metallteilen oder Steinen
beschwert sein. Je nach Wasserstand im Vorratsbehälter 2 ragt
der Kolben 3 mit seiner Druckfläche 3a mehr
oder weniger tief in den Vorratsbehälter 2 hinein.
-
Zwischen
der Behälterinnenwand 2a und dem Kolben 3 ist
eine flexible Membran 4 angeordnet, die an einem Rand 2c des
Vorratsbehälters 2 befestigt ist und den Kolben 3 flüssigkeitsseitig
sackartig, d. h. im wesentlichen lose umgibt. Lose bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass die Membran 4 nicht am Kolben 3 befestigt
ist, sondern allenfalls vom Flüssigkeitsdruck gegen den
Kolben 3 gedrückt wird, wobei der Kolben 3 gegenüber
der Membran 4 abgleiten kann. Eine Fixierung der Membran 4 an
der Unterseite des Kolbens 3 wäre auch denkbar,
ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.
-
Die
Membran 4 besteht aus einem dünnen, reissfesten
und wasserdichten Material mit glatter, gleitfähiger Oberfläche,
deren Abmessungen ungefähr den Abmessungen im Innern des
Vorratsbehälters 2 entspricht und somit ungefähr
gleich tief und breit wie der Innenraum des Vorratsbehälters 2 ist,
so dass sich die Membran 4 auch bei niedrigem Flüssigkeitsstand
im Vorratsbehälter 2 an die Behälterinnenwand 2a anschmiegen
kann, ohne die Bewegung des Kolbens 3 zu behindern. Die
Membran 4 ist somit wie ein Beutel bzw. Sack mit einer
freien Öffnung ausgebildet. Das freie Ende der Membran 4 ist
vorzugsweise über den Rand 2c gestülpt.
Ein Klemmring 6 greift elastisch über den Rand 2c und
klemmt dabei die Membran 4 dichtend an der Behälterwand 2 fest.
-
Der
Kolben 3 besteht aus einer zylindrischen Bodenplatte 3b,
welche vorzugsweise aus Metall hergestellt ist und ein glatte Oberfläche
hat. Die Bodenplatte 3b hat einen etwas kleineren Außendurchmesser
als die Behälterinnenwand 2a, so dass die Membran 4 zwischen
Behälterinnenwand 2a und Bodenplatte 3b ausreichend
Bewegungsspiel hat. Auf ihrer Unterseite im Bereich der Druckfläche 3a ist
die Bodenplatte 3b vorzugsweise zur Seite hin abgerundet,
so dass die Membran 4 leicht am Kolben 3 abgleiten
kann, wenn dieser zunehmend in den Vorratsbehälter 2 eintaucht.
Die Bodenplatte 3b kann aus mehreren einzelnen Scheiben
zusammengesetzt sein. Die Bodenplatte 3b trägt
einen topfförmigen Aufsatz 5, der der Aufnahme
der Last 9 dient.
-
Am
Klemmring 6 ist eine Umlenkrolle 7 für ein
Steuerseil 11 gehalten, das von einer Rückseite der
Bodenplatte 3b des Kolbens 3 zu einer Spule 13 gespannt
ist. Zwischen Bodenplatte 3b und Umlenkrolle ist das Steuerseil 11 über
ein Zentrierkreuz 14 mittig geführt. Die Spule 13 ist
im Bereich des Behälterbodens 2b in der Seitenwand
des Vorratsbehälters 2 angeordnet und betätigt
ein Steuerventil 18. In der Behälterwand 2a befindet
sich in der Nähe des Behälterbodens 2b eine
durchgehende Bewässerungsöffnung 8, über
die die Flüssigkeit 10 zu dem Steuerventil 18 gelangt.
An das Steuerventil 18 schließt sich eine Bewässerungsleitung 19 an,
die zu den zu bewässernden Pflanzen 20 fürt.
Das Steuerseil 11 und die Spule 13 bilden eine Übertragungsvorrichtung
für die mechanische Übertragung der Kolbenbewegung auf
das Steuerventil 18.
-
Das
Steuerseil 11 ist vorzugsweise ein aus Kunstfaser oder
Naturfaser geflochtenes oder geschorenes Seil mit geschmeidigen,
gleitfähigen Eigenschaften. Die Membran 4 ist
vorzugsweise ein Sack aus Kunststofffolie, der beispielsweise auch
als Müllsack bzw. -beutel verwendet werden kann und gegebenenfalls
als solcher im Handel erhältlich ist. Kolben 3,
Steuerseil 11, Spule 13 und Steuerventil 18 bilden
zusammen eine Steuervorrichtung 17, die die Menge der über
die Behälteröffnung 8 abströmenden Flüssigkeitsmenge
steuert.
-
Die
Funktion des erfindungsgemäßen Bewässerungssystems 1 ist
wie folgt: Zunächst wird der mit dem Steuerventil 18 vormontierte
Vorratsbehälter 2 mit Gießwasser 10 gefüllt.
Anschließend wird die Membran 4 in den Behälter 2 eingesetzt,
an ihrem Ende über den Rand 2c umgeschlagen und
mit dem Klemmring 6 befestigt. Dann wird der Kolben 3 ohne Last 9 vorsichtig
in den Behälter 2 eingesetzt, bis er auf der Oberfläche
der Flüssigkeit 10 schwimmt. Infolge des Eigengewichts
des Kolben 3 liegt der Kolben 3 dann auf der Flüssigkeit 10 auf
und übt so einen Druck auf die Flüssigkeit aus.
-
Nun
wird das Steuerseil 11 gespannt, indem die Spule 13 gegenüber
dem Steuerventil 18 entsprechend verdreht wird. Anschließend
wird die Drehlage der Spule 13 formschlüssig am
Steuerventil 18 fixiert, vorzugsweise über einen
formschlüssigen Eingriff zwischen Spule 13 und
Steuerventil 18. Das Bewässerungssystem 1 ist
nun betriebsbereit.
-
Wird
Flüssigkeit 10 über das Steuerventil 18 abgesteuert,
sinkt der Wasserstand. Dabei gleitet der Kolben 3 über
die Membran 4 an der Behälterinnenwand 2a ab.
Das am Kolben 3 befestigte Steuerseil 11 wird
nun zunehmend gespannt und wickelt sich dabei von der Spule 13 ab,
indem die Spule 13 entsprechend gedreht wird. Über
den Formschluss wird die Drehbewegung der Spule 13 auf
das Steuerventil 18 übertragen, das infolge der
Drehgewegung periodisch auf- und zugesteuert wird.
-
Eine
hinreichende Leckage am Steuerventil 18 oder einer anderen
Stelle am Vorratsbehälter 2 dient zur Überwindung
einer Zu-Phase des Steuerventils 18, so dass sich der Kolben 3 infolge
der Leckage ausreichend weit nach unten bewegt und soviel Steuerseil 11 von
der Spule 5 abgewickelt wird, bis das Steuerventil 18 wieder
die nächste Auf-Phase erreicht und die Bewässerungsphase
erneut beginnt.
-
Anhand
der 2 und 3 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen
Steuervorrichtung 17 dargestellt. Der Vorratsbehälter 2 in
dessen Innerem sich die Flüssigkeit 10 befindet,
ist gestrichelt ausschnittsweise dargestellt. Das Steuerventil 18 ist
an die Behälterwand angesetzt und hat einen behälterseitigen Zulaufkanal 21 und
einen pflanzenseitigen Ablaufkanal 22. Dazwischen sitzt
das Steuerventil 18 mit einem Ventilglied 23.
Das Ventilglied 23 weist einen hohlzylindrischen, stirnseitig
einseitig offenen Abschnitt 23a auf, in dessen Wandung
wenigstens eine radiale Durchgangsöffnung 24 ausgebildet
ist. Im Beispielsfall nach 2 sind zwei
einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen 24 vorgesehen, in 3 lediglich
eine Durchgangsöffnung 24. Das Ventilglied 23 ist
in einem ebenfalls zylindrischen Gehäuseabschnitt 25 des
Zulaufkanals 21 drehbar gelagert.
-
Das
Ventilglied 23 hat auf seiner dem Abschnitt 23a abgewandten
Ende einen Fortsatz 23b, der vorzugsweise als Mehrkant,
im Beispielsfall der 3 als Vierkant, ausgebildet
ist. Auf den Fortsatz 23b ist die Spule 13 über
eine der Form des Fortsatzes 23b angepasste Mitnahmeöffnung 13a axial
aufgesteckt, so dass sich zwischen Spule 13 und Ventilglied 23 ein
Formschluss ergibt. Wird nun das Steuerseil 11 von der
Spule 13 durch die Bewegung des Kolbens 3 abgewickelt,
so wird die Spule 13 und damit auch das Ventilglied gedreht.
Die Durchgangsöffnung 24 kommt im Laufe der Drehung
in Überdeckung mit dem Zulaufkanal 21, so dass
das Steuerventil 18 geöffnet wird. Mit zunehmender
Bewegung des Kolbens 3 und Drehung der Spule 13 kommt dann
die Öffnung 24 wieder in eine Schließstellung, bei
der die Durchgangsöffnung 24 durch den Gehäuseabschnitt 25 des
Zulaufkanals überdeckt ist. Auf diese Weise werden wechselnde
Bewässerungsphasen mit voller, ab- bzw. zunehmender bzw.
keiner Flüssigkeitsströmung gebildet. Die Anzahl
und Größe der Durchgangsöffnungen, sowie
der Durchmesser der Spule 13 nehmen Einfluss auf den zeitlichen Abströmverlauf über
das Steuerventil 18. Die Anzahl der Kanten des Mehrkants 23b bestimmen
die Winkelgenauigkeit, mit der die Spule 13 beim Einrichten des
Bewässerungssystems bei gespanntem Steuerseil 11 zum
Ventilglied 23 ausgerichtet werden kann.
-
Das
Ventilglied 23 ist an seinem Außenumfang gegenüber
dem Gehäuseabschnitt 25 spulenseitig über
eine beispielsweise als Dichtring ausgebildete Dichtung 26 abgedichtet.
Ablaufseitig kann eine gewisse Leckage zwischen Zulaufkanal 21 und
Ablaufkanal 22 gewünscht sein, um die Schließphase der
Steuervorrichtung 17 zu überbrücken,
indem eine bestimmte Seilmenge definiert abgerollt wird und so eine
Drehung des Ventilgliedes 23 auch in der Schließstellung
gewährleistet ist. Die Leckage wird vorzugsweise in der
ablaufseitigen, zylindrischen Sitzfläche zwischen Gehäuseabschnitt 25 und
Abschnitt 23a über ein Bewegungsspiel eingestellt.
Es sind jedoch auch andere Möglichkeiten zur Einstellung
einer definierten Leckage bzw. Abströmmenge möglich,
so dass die Spule 13 auch in der Schließphase
in Bewegung gehalten werden kann.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt. So sind selbstverständlich auch andere
Möglichkeiten der Übertragung der Kolbenbewegung
auf das Steuerventil denkbar. Bei Ausführung mit einem
Seilzug, gibt es auch andere Möglichkeiten der Seilführung.
Es können an einem Vorratsbehälter mehrere Bewässerungsysteme
angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann interessant, wenn Pflanzen
mit unterschiedlichem Wasserbedarf von einem Vorratsbehälter
versorgt werden sollen. Selbstverständlich kann jedes Bewässerungssystem
in mehrere Bewässerungsleitungen bzw. in ein Leitungssystem
verzweigt sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-