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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vernebelung von Düngern und Mitteln zur Verbesserung der Pflanzenwachstumsprozesse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung ist in der Landwirtschaft, insbesondere der Zimmerpflanzenzucht, einsetzbar. Sie betrifft im Einzelnen Einrichtungen zur Düngung und Gabe von Mitteln zur Verbesserung des Pflanzenwachstums (Wuchsstoffe, Humate, Biopräparate) mittels ihrer Vernebelung.
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Zurzeit wird Dünger zu einer Pflanzennachdüngung entweder unmittelbar dem Boden zugegeben oder den Pflanzen mittels Begießung oder Verteilung der granulierten Düngemittel zwischen den Pflanzen zugeführt. Die Mängel dieses Verfahrens sind eine niedrige Leistung und eine schwierige Normung der Düngung. Darüber hinaus müssen aufgrund der im Handel vertriebenen Konzentrate Lösungen zubereitet werden, wenn flüssiger Dünger verwendet wird.
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Als eine aussichtsreichere Lösung gilt eine Düngergabe und Nachdüngung der Pflanzen mit Aerosolen. Jedoch sind alle zurzeit bekannten Einrichtungen zur Vernebelung von Düngern für große Flüssigkeitsmengen ausgelegt und können unter Raumbedingungen oder zur Düngergabe für kleinere Pflanzengruppen nicht angewendet werden.
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So ist z. B. aus dem Stand der Technik ein Vernebler bekannt (
SU1248671 , 1984). Der Vernebler besteht aus einem Behälter mit einem flüssigen Dünger, einer Rohrleitung mit Flüssigkeits- und Druckluftzulaufanschlüssen und einer Düse. Die Mängel dieses Verneblers sind eine niedrige Dispersionsqualität, ein instabiler Abfluss der Flüssigkeitsluftmischung und große Verluste von teuren Düngern.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Düsengestänge bekannt. Sie bestehen aus einem Flüssigkeitsbehälter und einer daran angeschlossenen Rohrleitung mit über ihre Länge verteilten Flüssigkeitssprühdüsen. Diese Sprühdüsen bieten die Möglichkeit, große Flächen zu behandeln (die Stangenlänge für werkseitige Sprühdüsen beträgt ca. 1–6 m). (Dzessuya. Zerstäubung von Roh- und Rest-Erdölprodukten. Energiemaschinen, 1979, T. 101, Heft 2, S. 44–51; Kim K. V., Marshall W. R. Drope-size distributions from pneumatic atomizers. A. I. Ch. Journal, 1971, v. 17, Heft 3, p. 575–584.)
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Jedoch ist ihre Anwendbarkeit wegen einer niedrigen Zerstäubungsqualität (der Tropfendurchmesser der hydraulischen Sprühdüse beträgt 200 bis 500 μm) und einer zu großen Sprühdüse ziemlich begrenzt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Einrichtung für eine feindisperse Vernebelung der flüssigen Dünger für Haushaltsanwendungen, z. B. für Zimmerpflanzen, kleine Kleinhäuser und private Hofgrundstücke, zu entwickeln.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass Dünger und andere Mittel für eine Pflanzennachdüngung mit Hilfe einer Sprühdose als Aerosole zerstäubt werden. Die zylinderförmige Sprühdose ist dabei mit einer flüssigen Dünger-Repellent-Mischung gefüllt.
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Die studierte Fachliteratur enthält keine Hinweise auf die Anwendung von Sprühdosen zur Vernebelung flüssiger Dünger und Pflanzennachdüngungsmittel.
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Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine skizzenhafte Darstellung einer ersten Ausgestaltung,
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2 eine skizzenhafte Darstellung der Einrichtung einer zweiten Ausgestaltung,
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3 eine skizzenhafte Darstellung der Einrichtung nach einer dritten Ausgestaltung,
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4 eine skizzenhafte Darstellung der Einrichtung nach einer vierten Ausgestaltung und
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5 eine skizzenhafte Darstellung der Sprüheinheit-Einrichtung bei einer Einrichtung nach der vierten Ausgestaltung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse der Einrichtung
- 2
- Deckel
- 3
- Sprühdüse
- 4
- Regelventil mit Ventilfeder
- 5
- Zulaufrohr
- 6
- Auslösetaste
- 7
- Mischvorrichtung
- 8
- Innenbeschichtung
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Erste Ausgestaltung
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Die Sprühdose stellt ein zylinderförmiges Gehäuse 1 dar. In seinem Hals ist eine Sprühdüse 3 mit einem Regelventil 4 eingebaut. Die Sprühdüse 3 ist mit dem Doseninnenraum und einem Zulaufrohr 5 für das zu vernebelnde Medium über das Regelventil 4 verbunden und mit einem Startkopf versehen. Dabei ist eine Mischvorrichtung 7 in der Sprühdose eingebaut. Als Mischvorrichtung 7 können ein Schaufelmischer oder eine Förderschnecke eingesetzt werden. Diese sind auf dem Zulaufrohr 5 um die Zentralachse drehbar aufgebaut. Diese erste Ausgestaltung wird angewendet, wenn als Dünger Aufschwemmungen oder andere Zusammensetzungen benutzt werden, die während der Lagerung mehrere Phasen bilden, z. B. feste, flüssige und Gasflüssigkeitsphasen.
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Zweite Ausgestaltung
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Diese Sprühdose ist empfohlen, wenn als Dünger Lösungen mit solchen Zutaten verwendet werden, welche bei längerer Lagerung eine Korrosion verursachen können. Die Korrosion kann durch teilweisen Dünger-Strukturabbau oder durch Vorhandensein von aggressiven Beimischungen als Bestandteil der Dünger entstehen. Das ist für manche stickstoff- und/oder schwefelhaltige Dünger der Fall.
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Das Aufbaumerkmal dieser Sprühdose ist, dass die Innenfläche des Gehäuses 1 mit einer Innenbeschichtung 8 aus einem Isolationskunststoff, z. B. Teflon (PTFE) oder Polyäthylen versehen ist. Diese Lösung kann ausgeführt werden, indem entweder der Isolationskunststoff auf das Metall aufgetragen wird oder das Gehäuse 1 aus dem genannten Material ausgebildet wird.
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Dritte Ausgestaltung
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Die Sprühdose wird empfohlen, wenn als Dünger Systeme verwendet werden, die gegen eine Außenwirkung empfindlich sind. Es handelt sich z. B. um Impfdünger, die eine Aufschwemmung von Mikroorganismen in einem flüssigen Medium bewirken. Das flüssige Medium enthält dabei Nährstoffe und ein Schutzmedium. Solche Systeme sind in der Regel gegen eine Außenwirkung empfindlich und neigen zu einer Dekontamination. Um solche Dünger zu vernebeln, wird vorgeschlagen, eine «Förderschnecke» als Mischvorrichtung 7 in solchen Sprühdosen einzusetzen und eine Schutzbeschichtung 8 für Innenwände des Gehäuses 1 zu verwenden.
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Vierte Ausgestaltung
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Die Sprühdose wird zur Vernebelung von echten Lösungen als Dünger und anderen Mitteln für Pflanzennachdüngung angewendet. Dabei besteht die Sprühdose aus einem zylinderförmigen Gehäuse 1. Im Hals des Gehäuses 1 ist eine Sprühdüse 3 mit einem Regelventil 4 eingebaut. Die Sprühdüse ist mit dem Doseninnenraum und einem Zulaufrohr 5 für das zu vernebelnde Medium über das Regelventil 4 verbunden und mit einem Startkopf versehen. Als Sprühdüse kann im Einzelfall sowohl eine getrennte mit dem Innenraum über das Flüssigkeitszulaufrohr 5 verbundene Einrichtung als auch eine im Deckel 2 des Gehäuses 1 eingebaute Einrichtung ohne das Zulaufrohr 5 verwendet werden.
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Die Einrichtung funktioniert wie folgt.
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Der flüssige Dünger wird in das Gehäuse 1 eingefüllt und mit einem Repellent, z. B. Propan-Butan-Gemisch, ergänzt. Dabei wird ein Überdruck von 1,5–3 atm. eingestellt. Beim Betrieb wird die Auslösetaste 6 gedrückt. Dabei wird das Regelventil 4 aufgemacht. Die Flüssigkeit oder das Gasflüssigkeitsgemisch fließen über das Zulaufrohr 5 in die Sprühdüse 3 und werden als Aerosol zerstäubt. Unter der Wirkung der Flüssigkeitsströmung aus dem Innenraum des Gehäuses 1 in das Zulaufrohr 5 wird die Mischvorrichtung 7 in Rotationsbewegung versetzt. Das trägt dazu bei, dass der eventuelle Niederschlag vom Boden und von den Wänden des Gehäuses 1 aufgeschwemmt und nachher aus der Sprühdose abgeleitet wird. Der Dünger wird aus der Einrichtung nach allen Ausgestaltungen zerstäubt, indem die Sprühdose mit dem Deckel 2 nach oben gehalten wird. Bei Anwendung der Einrichtung gemäß der vierten Ausgestaltung wird die Sprühdose mit dem Boden nach oben umgekehrt.
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Die Anwendung der Einrichtung ermöglicht es, sowohl eine punktweise Nachdüngung einzelner Pflanzen vorzunehmen als auch einzelne Gruppen von Pflanzen gleichzeitig zu düngen. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, dass der Düngerverbrauch mehrfach vermindert und die Nachdüngungswirksamkeit erhöht ist.
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Die weiteren Vorteile der Anwendung der Einrichtung sind die Möglichkeit, genormte und werkseitig zubereitete Präparate zu verwenden sowie die zusätzliche Benutzersicherheit beim Umgang mit giftigen Stoffen zu erhöhen.
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Die Vorteile der angemeldeten Einrichtung gegenüber dem Stand der Technik sind:
- 1. Anwendung der Sprühdosen ist wirtschaftlich ergiebig, denn der spezifische Chemikalienverbrauch wird 5- bis 10-fach vermindert.
- 2. Anwendung der Sprühdosen ermöglicht es, ein Aerosolsystem zu bekommen, dessen minimale Tropfengröße mittels der Zerstäubung nicht erreichbar ist. Darüber hinaus wird es möglich, das Verarbeitungsverfahren zu standardisieren.
- 3. Das Präparat in der Sprühdose kommt in keinen Kontakt mit Luftsauerstoff. Dadurch ist es möglich, die Eigenschaften des Präparats über längere Zeit aufrechtzuerhalten.
- 4. Anwendung der Sprühdose setzt keine zusätzlichen Vorbereitungsmaßnahmen gegenüber dem Stand der Technik voraus. Das vermindert wesentlich den Arbeitsaufwand bei der Verarbeitung.
- 5. Die Sprühdose ist kompakt und gut für eine Lagerung unter Haushaltsbedingungen geeignet.
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Die Wirksamkeit bei Anwendung der Einrichtung wird anhand folgender Beispiele veranschaulicht.
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Beispiel 1
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Um die biologische Wirksamkeit von Laubbesprühung mit Hilfe von Sprühdosen nach der ersten Ausgestaltung mit einer Vorrichtung zur verbesserten Vermengung der eingefüllten Flüssigkeit im Vergleich zur unmittelbaren Laubberieselung nachzuweisen, wurde ein Versuch mittels der Bearbeitung der Pflanze Schollkraut (Chelidonium majus L) durchgeführt. Die Sprühdosen mit einem Durchmesser von 65 mm und einer Kapazität von 0,5 l wurden für die Bearbeitung verwendet. Als Repellent wurde Stickstoff benutzt. Die übliche Laubberieselung wurde mit Hilfe von Gießkannen durchgeführt. Als Düngegemisch wurde eine 1%ige Lösung des handelsüblichen Düngers „Zelenit- 1” verwendet.
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2 bis 3 Jahre junge Schollkrautpflanzen natürlicher Herkunft wurden in ein Nährsubstrat gepflanzt. 3 Wochen später wurde ein 2 m
2 großer Referenzbereich mittels Laubberegnung direkt begossen. Gleichzeitig wurde ein anderer 2 m
2 großer Versuchsbereich dementsprechend aus Sprühdosen gemäß der Erfindung mit Aerosol besprüht. Die Beobachtung der Pflanzen hat gezeigt, dass sie nach der Behandlung schnell festgewurzelt, erstarkt und sich entwickelt haben. Nach dem ersten Schnitt betrug das Gewicht der überirdischen Partie der Referenz-Pflanzenmenge 680 g/m
2 und das der Versuchspflanzenmenge 900 g/m
2. Nach dem zweiten Schnitt betrug das Gewicht des überirdischen Teils der Referenz-Pflanzenmenge 830 g/m
2 und das der Versuchspflanzenmenge 1500 g/m
2. Tabelle 1 Ergebnisse der Vergleichstests der Sprühdose und ihrer industriemäßigen vergleichbaren Erzeugnisse
| Pflanzengruppe | Schnitt | Gewicht der überirdischen Pflanzenmenge g/m2 | Gesamtgewicht innerhalb der Wachstumszeit |
| Referenz | 1. Schnitt: | 680 | 1510 |
| | 2. Schnitt: | 830 | |
| Versuch | 1. Schnitt: | 900 | 2400 |
| | 2. Schnitt: | 1500 | |
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Aus der Tabelle 1 geht hervor, dass das Bearbeitungsverfahren mit Hilfe von Sprühdosen in diesem Fall die biologische Wirksamkeit um 60% im Vergleich zur üblichen Begießung erhöht.
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Beispiel 2
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Um die biologische Wirksamkeit der Behandlung aus Sprühdosen ohne Mischvorrichtung und mit glatten Innenwänden gemäß der vierten Ausgestaltung im Vergleich zur üblichen Laubbegießung zu ermitteln, wurden Versuche mit Gurkenkraut (Borago oficinalis L) durchgeführt.
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Als Düngegemisch (Arbeitslösung) wurde frei im Handel angebotene „Zelenit-2”-Düngerlösung verwendet.
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Sowohl der Referenz- als auch der Versuchsbereich mit Nährsubstrat wurden jeweils je 2 m
2 groß gewählt. Die Samen der Pflanzen wurden gepflanzt. Sowohl der Referenz- als auch der Versuchsbereich wurden gleichzeitig fünfmal während der gesamten Wachstumszeit gedüngt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind der Tabelle 2 zu entnehmen. Tabelle 2 Ergebnisse der Vergleichstests der Sprühdose und ihrer industriemäßigen vergleichbaren Erzeugnisse
| Pflanzengruppe | Durchschnittliche Pflanzenhöhe, cm | Gewicht, 1000/g | Durchschnittszahl der Blumen pro Blütenstand, Stck. | Durchschnittszahl der gebildeten Früchte pro Blütenstand, Stck. | Mittellänge des Blütenstandes (des Krauses), cm |
| Referenz | 60,2 | 19,35 | 22,83 | 13,7 | 18,4 |
| Versuch | 68,4 | 22 | 26,08 | 21,75 | 30,58 |
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Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, dass Laubnachdüngungen mittels Sprühdosen alle morphometrischen Parameter sowie Bonitätskenndaten im Vergleich zur üblichen Begießung wesentlich beeinflusst haben.
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Beispiel 3
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Um die biologische Wirksamkeit von Laubnachdüngungen mit Hilfe von mit gebrauchsfertiger Nährlösung gefüllten Sprühdosen nachzuweisen, wurden Aussaaten von Galega (Galega oficinalis L) behandelt. Die Nährlösung bestand aus 1% Ammoniumnitrat, 0,8% Kaliumphosphat, 0,3% Kaliumsulfat und 0,01% Borax. Dabei wurden 0,5 l große Sprühdosen mit einem Durchmesser von 65 mm mit glatten Innenwänden nach der vierten Ausgestaltung verwendet. Als Repellent wurde Stickstoff benutzt. Das Laub der Referenzgruppe wurde direkt mit Düngemischlösung mit gleicher Zusammensetzung begossen wie die der Versuchsgruppe. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 3 angeführt. Tabelle 3 Ergebnisse der Vergleichstests der Sprühdose und ihrer industriemäßigen vergleichbaren Erzeugnisse
| Pflanzengruppe | Durchschnittliche Pflanzenhöhe, cm | Gewicht des überirdischen Teils, g/m2 | Durchschnittszahl der Sprosse, Stck. | Durchschnittszahl der Blätter pro Spross | Durchschnittszahl der Blätter pro Hauptspross der 2. und der 3. Ordnung, Stck. |
| Referenz | 55,5 | 553,3 | 2,7 | 5 | 14,5 |
| Versuch | 58,1 | 710,4 | 4,3 | 5 | 35,4 |
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Aus den Daten nach Tabelle 3 und aus der Analyse der Kenndaten hinsichtlich Wachstum, Entwicklung und Bonität der Pflanzen geht Folgendes hervor: Die mit Hilfe von Sprühdosen bearbeiteten Pflanzen zeigen dank größerer Wirksamkeit der Strahlzerstäubung des Aerosols (Vernebelung) mehr und bessere Bonitätskenndaten. Dabei sind Unterschiede zur Referenzgruppe recht beachtlich und belaufen sich manchmal auf 100%.
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Beispiel 4
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Um die Wirksamkeit bei Anwendung von Aerosoldosen während der Laubbegießung im geschützten Boden zu ermitteln, wurden 500 ml große Sprühdosen verwendet. Die Sprühdosen sind dabei mit Mischvorrichtungen versehen, die im Behälter nach der dritten Ausgestaltung eingebaut sind.
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Als Arbeitsflüssigkeit wurde ein 1,5%iger flüssiger Mineral-Polydünger „Zelenit” und als Repellent ein Isobutan-Propangemisch verwendet.
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Die Versuche wurden an Blütenpflanzen (Rosa Rosae) im geschützten Boden durchgeführt.
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Zum Vergleich wurde ähnlicher Dünger unter Einsatz von einer ROS-27-Rückenspritze verwendet. Während des Versuchs wurden die Menge des verwendeten Düngers sowie sein Einfluss auf das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen eingeschätzt. Die Versuchsergebnisse sind der Tabelle 4 zu entnehmen. Tabelle 4 Ergebnisse der Vergleichstests der Sprühdose und ihrer industriemäßigen vergleichbaren Erzeugnisse
| Bearbeitungsverfahren | Lösungsmenge pro l/m2 | Blütenstandbildungszeit und -menge | Aussehen der Blüte |
| Rückenspritze | 0,015 | Physiologische Norm | normal gefärbt |
| Sprühdose | 0,006 | Tiefere Blütenfärbung |
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Aus den oben angeführten Daten geht hervor, dass trotz der 2,5-fach kleineren Düngermenge keine Wirkungsgradminderung verursacht wird. Im Gegenteil, dank der höheren Teilchenverfeinerung der vernebelten Substanz ist ihre Wirkung sogar gestiegen.
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Beispiel 5
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Das Ziel dieser Forschungen ist eine vergleichende Beurteilung der Ergebnisse einer Laubbesprühung anhand von zwei Verfahren:
- 1. unter Einsatz von Sprühdosen nach der zweiten Ausgestaltung;
- 2. unter Einsatz von einem Haushaltsspritzgerät.
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Als Sprühdosen wurden 350 ml große Dosen mit einem Durchmesser von 45 mm mit einem entsprechenden Vernebelungskopf verwendet. Bei der Referenzeinrichtung wurde ein Feder-Druck-Haushaltsspritzgerät mit einer handelsüblichen Düsenöffnung mit einem Durchmesser von 0,1 mm verwendet. Als Forschungsobjekt wurde eine Tomate der einheimischen Zuchtsorte Baltiysky verwendet.
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Die zur Behandlung verwendete Düngungslösung bestand aus 1,5% Karbamidlösung, 0,9% Kaliumsulfat, 0,6% Kaliumphosphat und 0,013% Borax. Sowohl für die Versuchs- als auch für die Referenzeinrichtungen wurden 5 Liter große gefüllte Kunststoffbehälter mit Boden eingesetzt (es handelte sich dabei um rasenpodsoligen leicht lehmigen Boden mit einer mäßigen Nährstoffelementversorgung von pH 6,0). Der Versuch wurde im Treibhaus durchgeführt. Jede biologische Gruppe enthielt je 15 Pflanzen. Die Pflanzen wurden über die gesamte Wachstumsdauer je nach Ergebnissen der Funktionsprüfung behandelt. Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 5 enthalten. Tabelle 5 Ergebnisse der Vergleichstests der Sprühdose und ihrer industriemäßigen vergleichbaren Erzeugnisse
| Pflanzengruppe | Pflanzenhöhe, cm | Gewicht der Früchte pro Pflanze | Durchschnittliches Fruchtgewicht, g |
| Referenz | 60,2 | 19,35 | 22,83 |
| Versuch | 68,4 | 22 | 26,08 |
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Aus den Daten nach Tabelle 5 folgt, dass das Bearbeitungsverfahren die Bonitätskenndaten der Tomaten wesentlich beeinflusst und ihr Wachstum beschleunigt hat. Das ist ein wichtiger wirtschaftlicher Vorteil.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Dzessuya. Zerstäubung von Roh- und Rest-Erdölprodukten. Energiemaschinen, 1979, T. 101, Heft 2, S. 44–51 [0006]
- Kim K. V., Marshall W. R. Drope-size distributions from pneumatic atomizers. A. I. Ch. Journal, 1971, v. 17, Heft 3, p. 575–584. [0006]
