DE3529551A1 - Vorrichtung zum aufbrechen, verbauen, duengen und heilen pflanzenbaulich genutzten bodens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf­ brechen pflanzenbaulich genutzten Bodens nach dem Hauptpatent . . . (Patentanmeldung P 34 39 380.3) entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit der zugrunde gelegten bewährten Vorrichtung kann pflanzenbaulich genutzter Boden mittels einer Sonde aufgebrochen werden, die in den Boden eingetrieben wird. Dabei wird durch die Sonde mittels eines Schnellschlußventils schlagartig Druckluft und mittels eines Injektionsventils ein Substrat in den Boden eingebracht. Dazu ist ein Zwischenbehälter vorgesehen, der das Substrat enthält. Im oberen Bereich des Zwischenbehälters ist das Schnellschlußventil vorgesehen. Das In­ jektionsventil befindet sich im unteren Bereich des Zwischenbehälters. Nach dem Öffnen des Schnell­ schlußventils und erfolgtem Bodenaufbruch wird ein Injektorrohr zur Freigabe des Injektionsventils von dessen Ventilsitz abgehoben. Für ein einwand­ freies Öffnen und Schließen ist das Schnellschluß­ ventil mit dem Kolben eines pneumatischen Zylinders und das Injektorrohr über eine Hubstange mit dem Hubkolben eines weiteren druckluftbetriebenen Zylinders gekoppelt. An beiden pneumatischen Zylindern sind Steuerdruckleitungen angeschlossen. Zudem ist das Druckgeschehen im Injektorrohr für eine zeitlich verzögerte Freigabe des Injek­ tionsventils durch eine Luftleitung mit einer vom Hubkolben mitbegrenzten Staudruckkammer des Druckluftzylinders verbunden, wobei an der Stau­ druckkammer außerdem eine Druckluftleitung ange­ schlossen ist, die mit dem Luftraum im Innen­ rohr der Sonde in Verbindung steht und die von einem Pilotventil herangeführt ist, das über eine weitere Steuerdruckleitung betätigbar ist.

Zahlreiche Versuche und praktische Arbeiten mit der Vorrichtung haben ergeben, daß nach dem Öffnen des Injektionsventils trotz der hohen Geschwindig­ keit des Luftstromes im Injektionsraum ein Druck z. B. zwischen 2 und 3 bar entsteht. Während der Zeit, in der dieser Gegendruck entsteht, kann zwangsläufig kein Substrat an den Luftstrom angrenzen und von diesem mitgerissen werden. Dies ist deshalb nicht ganz zufriedenstellend, da gerade kurz nach dem Öffnen des Injektions­ ventils die maximale Geschwindigkeit der Luft bei dem dieser Geschwindigkeit entsprechenden Restdruck der strömenden Luft die maximale Transportfähigkeit verleihen und in diesem Augen­ blick auch Klüfte, Risse und Poren des Bodens maximal geweitet sind. Erst nach dem Druckausgleich zwischen dem Behäl­ terdruck und dem Strahldruck kann das Substrat vom Luftstrom mitgerissen und durch die Sonde in den durch den vorausgegangenen Luftdruckstoß aufgebrochenen Boden eingetragen werden. Dabei ist der Luftdruck jedoch bereits erheblich abge­ sunken, so daß zwangsläufig auch die Luftge­ schwindigkeit beträchtlich abgenommen hat und die Einbringung des Substrates nicht optimal sein kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß eine optimale Durchdringung und Verbauung des aufgebrochenen Bodenvolumens mit bevorzugt hohem Luftdruck und besonders hoher Luftge­ schwindigkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzel­ heiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schema­ tischer Darstellung bevorzugte Ausführungsformen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht der er­ findungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 eine Seitenansicht des Hauptbetätigungsventil­ blocks der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in größerer Darstellung.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungs­ gemäße Vorrichtung 1 ist zum Aufbrechen und Verbauen pflanzenbaulich genutzten Bodens vorge­ sehen. Dabei wird Druckluft, die z. B. von einem Kompressor erzeugt wird in jeweils erforderlicher Tiefe in den Boden schlagartig als Eruptions­ stoß eingebracht. Der Boden wird dadurch in durch seine Struktur definierten Bereichen aufge­ brochen und aufgelockert, wobei insbesondere die strukturell vorgezeichneten Bruchlinien im Boden durchlässig gemacht werden, so daß die Bodenstruktur nicht geschädigt oder vernichtet wird, wie dies z. B. beim herkömmlichen Pflügen, Fräsen, Eggen usw. der Fall sein kann. Unmittelbar nach dem Beginn des Druckstoßes können die im Boden erzeugten feinen Kanäle mit Verbauungsstoffen verfüllt und damit abgestützt werden. Außer den Verbauungs­ substraten können auch andere Substrate, z. B. Düngemittel oder Heilmittel, mittels der strömenden Luft in die Kanäle des aufgelockerten Bodens einge­ tragen werden. Durch den Sauerstoffeintrag und die gleichzeitige Einbringung der verschiedenen Substrate kann eine optimale Durchlässigkeit des Bodens für den Gasaustausch und die Wasserführ­ ung erzielt werden.

Die Vorrichtung 1 besitzt einen trichterförmigen Substrat-Zwischenbehälter 2, der aus Metall oder vorzugsweise durchsichtigem Kunststoff hergestellt sein kann. Der Zwischenbehälter 2 weist einen Unterteil 3 und einen Oberteil 4 auf, die über ein Gewinde 5 miteinander ver­ schraubt sind. Am Unterteil 3 ist ein Befestigungsstutzen 6 angeordnet. In dem Befestigungsstutzen 6 ist ein um seine Längsachse drehbares Innenrohr 7 eines Sondenrohres 8 ge­ lagert, das in den aufzubrechenden Boden einbringbar ist. Damit das Sondenrohr 8 in den Boden eingebracht werden kann, weist die Vorrichtung 1 unter dem Befestigungsstutzen 6 eine druckluftbetriebene Ramme 9 und einen Amboß 10 auf.

Im Zwischenbehälter 2 befindet sich unten in der trichterförmigen Verjüngung des Unterteils 3 ein Injektionsventil 11. Das Injektionsventil 11 umfaßt einen am Unterteil 3 ausgebildeten Injektorventilsitz 12 und einen düsenförmig konisch ausgebildeten Druckluftauslaß 13, der am unteren Ende eines Injektorrohres 14 angeordnet ist. Das Injektorrohr 14 durchsetzt den Innenraum 15 des das Substrat enthaltenden Zwischenbehälters 2 in dessen vertikaler Längsmittenachse.

Oben auf dem Zwischenbehälter 2 ist ein Überdruck­ ventil 16 angeordnet. In einer Rohrhülse 17 des Oberteils 4 , die in den Innenraum 15 hineinragt, ist das Injektorrohr 14 mittels einer O-Ringdichtung 18 abgedichtet und in axialer Richtung verschiebbar gelagert.

Auf der oberen Wandung des Zwischenbehälters 2 ist koaxial zu dessen Längsmittenachse ein Schnellschlußventil 19 angeordnet. Dieses Schnell­ schlußventil 19 weist einen Ventilkegel 21 auf, der auf einem Ventilsitz 22 aufsitzt. Eine Hubstange 20 ist durch das Schnellschlußventil 19 hindurchgeführt. Das Injektorrohr 14 ist mit seinem offenen Oberende 24 am unteren Ende der Hubstange 20 mittels einer Schraubenmutter 25 befestigt. Durch Verdrehen der Schraubenmutter 25 kann eine Feineinstellung für eine exakte Dichtfunktion des Injektions­ ventils 11 erreicht werden. In einer Gehäusewandung des Schnellschlußventils 19 ist direkt über dem Ventilkegel 21 eine Öffnung 26 des Anschlußstutzens für die vom Kompressor zugeführte Druckluft vorge­ sehen.

Auf das rohrförmige Ventilgehäuse 27 des Schnell­ schlußventils 19 ist ein pneumatischer Hubzylinder aufgeschraubt, der zur eindeutigen Begriffsbe­ stimmung nachfolgend kurz als Pneumatikzylinder 28 bezeichnet wird. Im Pneumatikzylinder 28 ist ein Kolben 29 axial verschiebbar geführt, unter dem sich eine Druckkammer 30 befindet, während über dem Kolben 29 eine Gegendruckkammer 31 vorge­ sehen ist. Am Kolben 29 ist außerdem eine rohr­ förmig ausgebildete Kolbenstange 32 angeordnet, die nach unten ragt und in einer Hülse 33 dicht geführt ist. Am unteren Ende der Kolbenstange 32 ist der Ventilkegel 21 des Schnellschlußventils 19 festgelegt.

Oben auf den Pneumatikzylinder 28 ist in Ver­ längerung der Längsmittenachse ein weiterer mit Druckluft betriebener Zylinder aufgeschraubt, der im wesentlichen wie der Pneumatikzylinder 28 ausgeführt ist und deshalb für eine eindeutige wörtliche Unterscheidung nachfolgend kurz als Druckluftzylinder 34 bezeichnet wird. Im Druckluft­ zylinder 34 ist ein Hubkolben 35 axial verschiebbar geführt, der nach oben hin eine Arbeitskammer 36 begrenzt und ein Kolbenrohr 37 besitzt. Das Kolbenrohr 37 hat keine Hubfunktion, sondern nur eine Führungs- und Abdichtungsfunktion und ist dazu in einer Hülse 38 dicht gelagert. Die abgedichtet geführte Hubstange 20 ist am oberen Ende des Kolbenrohres 37 befestigt.

Die Hubstange 20 besitzt eine in Längsrichtung durchgehende Bohrung, die als Luftleitung 39 ausgeführt ist, die durch den Hubkolben 35 hindurch bis in eine darüber befindliche Staudruckkammer 40 hinein besteht. Am oberen Ende ist die Hubstange 20 mit dem Kolbenrohr 37 verschraubt, das mit einem hervorragenden Schraubende ebenfalls mit dem Hubkolben 35 verschraubt ist. Auf dem Gehäuse 41 des Druckluftzylinders 34 ist in Verlängerung der vertikalen Längsmittenachse ein als Kolben­ schieberventil 42 ausgebildetes Ventil angeordnet, das nachfolgend noch näher beschrieben wird. Der Hubkolben 35 weist an seiner Oberseite eine in Richtung nach unten hinwirkende Staudruck­ fläche 43 auf und besitzt an seiner Unterseite eine in Richtung nach oben hin wirksame Arbeitsfläche 44, die um den Durchmesser des Kolbenrohres 37 abzüglich des Durch­ messers der Kolbenstange 59 eines Kolbenschieberventils kleiner ist als die Druckfläche 43. An der unteren Druckkammer 30 des Pneumatikzylinders 28 ist eine Steuerdruckleitung 45 ange­ schlossen, während an der oberen Gegendruckkammer 31 eine weitere Steuerdruckleitung 46 befestigt ist. Außerdem ist an der unteren Arbeitskammer 36 des Druckluftzylinders 34 eine Steuerdruckleitung 47 und an der oberen Staudruckkammer 40 eine Druckluftleitung 48 angeschlossen, die durch die Luftleitung 39 mit dem Druck im Innenrohr 7 in Verbindung steht. In der zur Staudruckkammer 40 führenden Druckluftleitung 48 befindet sich ein Pilotventil 49, das ebenfalls über eine Steuer­ druckleitung 50 betätigbar ist.

Der Zeichnung ist zu entnehmen, daß die Luftleitung 39 als Druckfühlerleitung 51 in Richtung nach unten zum Innenrohr 7 hin verlängert ist. Die Luftleitung 39 ist dabei direkt auf kürzestem Weg vom Druckluftauslaß 13 des Injektorrohres 14 in Richtung der vertikalen Längsmittenachse durch die Druckfühlerleitung 51 und durch die hohle Hubstange 20, die als zweiteiliges zusammengeschraubtes Rohr ausgebildet ist, bis zur oberen Staudruckkammer 40 durchgehend mit in etwa gleichbleibendem Quer­ schnitt ausgeführt. Konkret ist die Druckfühler­ leitung 51 als Rohr ausgebildet, das in Ver­ längerung der Luftleitung 39 im Injektorrohr 14 angeordnet ist, so daß die von oben über die Druckluftleitung 48 in die Staudruckkammer 40 eingeleitete Druckluft durch die Druckfühler­ leitung 51 getrennt von der durch das Schnell­ schlußventil 19 im Injektorrohr 14 nach unten geleiteten Druckluft bis zum Druckluftauslaß 13 am Injektorventilsitz 12 separat geführt wird. Dadurch wird eine hohe Sensibilität der druckab­ hängigen Steuerfunktionen erreicht, die jedoch auch schon grundsätzlich dann zur Wirkung gelangt, wenn die zusätzlich von oben durch die Druckluft­ leitung 48 in die Staudruckkammer 40 hereinge­ führte Druckluft durch die Luftleitung 39 bis in die Aufhängeöse, das heißt bis zur Einleitung der Gesamtluft in das Injektorrohr 14 geführt wird. Eine besonders hohe Sensibilität wird jedoch dann erreicht, wenn die Druckfühler­ leitung 51 möglichst weit nach unten geführt ist, wobei es auch günstig sein kann, die Druck­ fühlerleitung 51 bis in das Innenrohr 7 hineinragen zu lassen.

Die Steuerdruckleitung 45 der Druckkammer 30 ist an einem Ausgang 52 eines 5/2-Wegeventils 53 angeschlossen. Die zur Arbeitskammer 36 führende Steuerdruckleitung 47 und die zum Pilotventil 49 führende Steuerdruckleitung 50 zweigen von der zur Druckkammer 30 führenden Steuerdruck­ leitung 45 ab und sind deshalb praktisch ebenfalls am Ausgang 52 des 5/2-Wegeventils 53 angeschlossen. Die zur oberen Gegendruckkammer 31 führende Steuer­ druckleitung 46 ist an einem weiteren Abgang 54 des 5/2-Wegeventils 53 angeschlossen. Das Ventil 53 hat somit 5 geschaltete Anschlüsse und 2 Schaltpositionen.

In der zur Arbeitskammer 36 des Druckluftzylinders 34 führenden Steuerdruckleitung 47 befindet sich ein Zeitventil 55, das für eine kurze Verzögerung des Druckaufbaues in der Arbeitskammer 36 sorgt und das zur individuellen Anpassung an unter­ schiedliche Bodenverhältnisse für einen zeitlich stets optimal abgestimmten Druckaufbau in der Arbeitskammer 36 gegebenenfalls genau einstellbar ist. Weiterhin ist der Zeichnung zu entnehmen,

daß axial über dem Schnellschlußventil 19 eine sogenannte Pneumatikfeder 56 vorgesehen ist,

die für ein einwandfreies, festes Verschließen des Injektionsventils 11 kurz vor und während des Aufbruches sorgt.

Das obere Kolbenschieberventil 42 besitzt in einem Gehäuse 58 eine Kolbenstange 59, die in Richtung der vertikalen Längsmittenachse axial verschiebbar ist und mit der Hubstange 20 verbunden ist. Dafür ist eine Gewindemutter 60 vorgesehen, die auf einen in die Staudruckkammer 40 hinein­ ragenden Rohrteil 61 der hohlen Hubstange 20 aufgeschraubt ist. Damit ein freier Luftdurchgang von der Staudruckkammer 40 in die hohle Hubstange 20 hinein besteht, ist eine Querbohrung 62 vorge­ sehen, die sowohl im Rohrteil 61 als auch in der Gewindemutter 60 ausgebildet ist.

Im Gehäuse 58 des Kolbenschieberventils 42 sind koaxial übereinander eine Eingangskammer 63 und eine Ausgangskammer 64 ausgebildet. Die Eingangs­ kammer 63 besitzt einen Lufteinlaß 65 für die Zuluft 66 und die Ausgangskammer 64 besitzt einen Luftauslaß 67, an dem eine Druckleitung 68 ange­ schlossen ist. Etwa in der Mitte des Gehäuses 58 befindet sich eine Dichtung 69, welche die Eingangskammer 63 und die Ausgangskammer 64 von­ einander trennt. Die Kolbenstange 59 durchsetzt die Dichtung 69 und ist von dieser dicht um­ schlossen. Die Kolbenstange 59 weist in ihrem Längsmittenbereich einen Verjüngungsteil 70 auf, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der nach oben und unten abstrebenden übrigen Kolbenstangenteile. In der dargestellten Ver­ schlußposition des Kolbenschieberventils 42 be­ findet sich der obere Teil der Kolbenstange 59 im Bereich der Dichtung 59, so daß die Eingangs­ kammer 63 und die Ausgangskammer 64 dicht von­ einander getrennt sind. Der Verjüngungsteil 70 befindet sich dabei ausschließlich im Bereich der Eingangskammer 63. In der Öffnungsposition des Kolbenschieberventils 42 ist die Kolbenstange 59 über den Hubkolben 35 so weit nach oben ge­ schoben worden, daß sich der Verjüngungsteil 70 im Bereich der Dichtung 69 und sowohl in der Eingangskammer 63 als auch in der Ausgangskammer 64 befindet. Dadurch ist ein freier Luftdurchgang vom Lufteinlaß 65 durch das Kolbenschieberventil 42 hindurch zum Luftauslaß 67 hin gegeben.

Im Kolbenschieberventil 42 sind zwei koaxial übereinander angeordnete Abstandshülsen 71, 72 vorgesehen. Die untere Abstandshülse 71 befindet sich in der Eingangskammer 63, während die obere Abstandshülse 72 in der darüber liegenden Ausgangs­ kammer 64 positioniert ist. Zwischen den beiden Abstandshülsen 71, 72 ist die etwa in der Mitte des Gehäuses 58 angeordnete Dichtung 69 abge­ stützt. An den einander gegenüberliegenden Stirn­ seiten der Abstandshülsen 71, 72, also im unteren Endbereich der Eingangskammer 63 und im oberen Endbereich der Ausgangskammer 64, sind weitere Dichtungen 73, 74 angeordnet, die bevorzugt genau so gestaltet sind wie die mittlere Dichtung 69 und die Kolbenstange 59 ebenfalls dicht um­ schließen. Um auch bei sehr hohem Luftdruck von z. B. 20 bar eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten, sind die Dichtungen 69, 73, 74 des Kolbenschieber­ ventils 42 als sogenannte Nutringdichtungen aus­ gebildet, die einen in etwa V-förmigen Querschnitt aufweisen. Die Dichtungen 69, 73, 74 sind dabei so positioniert, daß die Öffnungsseite des V-Profils jeweils nach der Seite hin gerichtet ist, an der der hohe Luftdruck ansteht, so daß die V-förmig abstrebenden Lippen der Dichtungen 69, 73, 74 mit zunehmendem Druck verstärkt gegen die angrenzenden Dichtflächen gepreßt werden, wodurch stets eine einwandfreie Dichtfunktion gewährleistet ist.

Damit die Druckluft vom Lufteinlaß 65 überhaupt zum Luftauslaß 67 gelangen kann, sind in den beiden Abstandshülsen 71, 72, in denen die Kolben­ stange 59 axial geführt ist, radiale Luftdurchlaß­ öffnungen 75 ausgebildet. Zur Erzielung einer einwandfreien Funktion und eines optimalen Ver­ fahrensablaufs kann es günstig sein, die zum Kolbenschieberventil 42 führende Zuluft 66 vom übrigen verfahrenstechnischen Luftdruck der Vor­ richtung getrennt heranzuführen. Die Zuluft 66 wird somit unabhängig von der zur Öffnung 16 her­ angeführten Druckluft von einem Druckluftbehälter 77 abgenommen.

Am Zwischenbehälter 2 sind Luftdüsen 78 angeordnet, die alle an der vom Kolbenschieberventil 42 heran­ geführten Druckleitung 68 angeschlossen sind. Die Luftdüsen 78 sind am Unterteil 3 angeordnet und ragen in den Innenraum 15 hinein. Die Luft­ düsen 78 sind für eine optimale Beschleunigung des Substrates in zwei verschiedenen Ebenen über­ einander angeordnet, wobei die dem Injektions­ ventil 11 nächstliegenden Luftdüsen 78 der unteren Ebene etwa im unteren Viertel des Zwischenbe­ hälters 2 angeordnet sind. Die Luftdüsen 78 der oberen Ebene befinden sich etwa im Mittenbereich des Zwischenbehälters 2. Es hat sich gezeigt, daß es besonders günstig sein kann, insgesamt sieben oder acht Luftdüsen 78 am Zwischenbehälter 2 anzuordnen, wobei wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in der unteren Ebene vier Luftdüsen 78 und in der oberen Ebene drei oder vier Luftdüsen 78 vorgesehen sind. In der Zeichnung sind allerdings nur die auf der linken Seite und die auf der rechten Seite angeordneten Luftdüsen 78 ersicht­ lich, während die hinteren Luftdüsen 78 durch das Injektorrohr 14 verdeckt und die vorderen Luftdüsen aufgrund der Schnittdarstellung nicht ersichtlich sind. Die Luftdüsen 78 sind am Umfang des Zwischenbehälters 2 bevorzugt in etwa gleichen Abständen zueinander angeordnet. Es kann darüber hinaus für bestimmte Anwendungen auch zweckmäßig sein, mehr oder weniger als acht Luftdüsen 78 am Zwischenbehälter 2 vorzusehen, wobei es zudem günstig sein kann, die Luftdüsen 78 in mehr als einer bzw. zwei Ebenen übereinander anzuordnen. Dabei ist es möglich, die Luftdüsen 78 der einen Ebene so versetzt zur anderen Ebene anzuordnen, daß die Luftdüsen 78 der oberen Ebene in die zwischen den Luftdüsen 78 der unteren Ebene be­ stehenden Lücken hineinblasen.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die Luftdüsen 78 etwa rechtwinklig gebogen ausgeführt und so angeordnet, daß der Ausgang 79 sich in der Nähe der Innenfläche 80 des Zwischenbehälters 2 befindet. Dabei sind die Luftdüsen 78 mit ihrem Ausgang 79 so ausgerichtet, daß der aus dem Ausgang 79 austretende Druckluftstrom 81, parallel zur Innenfläche 80 in Richtung zum Druckluftauslaß 13 bläst. Der Druckluftstrom 81 bewirkt, bevorzugt durch seinen vom eigentlichen Verfahren weniger beeinflußten, nahezu unabhängigen hohen Luftdruck in den Düsen 78 eine hohe Luftgeschwindigkeit, die imstande ist, die Substratteilchen, auch wenn sie ein hohes spezifisches Gewicht besitzen, in er­ forderlicher Weise zu beschleunigen, so daß das im Behälter 2 befindliche Substrat bei geöffnetem Injektionsventil 11 in je­ der wünschenswerten Menge in den Luftstrom 13 eingeschossen und in diesem mitgerissen, gegebenenfalls zuverlässig weiter beschleunigt und in das Bodenvolumen eingetragen und bestmög­ lich verteilt wird.

Im Augenblick des Bodenaufbruchs fällt der Druck im gesamten Verfahrensweg ab. Der dabei in der Staudruckkammer 40 abrupt abfallende Druck bewirkt das Öffnen des Injektionsventils 11. Im Augenblick des Öffnens des Injektionsventils 11 wird auch das Kolbenschieberventil 42 aufgrund der zwangs­ läufig nach oben geschobenen Kolbenstange 59 geöffnet, so daß die Zuluft 66 in die Druckleitung 68 und zu den Luftdüsen 78 gelangt. Der aus den Luftdüsen 78 heraustretende Druck­ luftstrom 81 reißt das im Behälter befindliche Substrat mit hoher Geschwindigkeit mit und wirkt dem beim Öffnen des Injektionsventils 11 zunächst auftretenden Gegendruck entgegen. Im Zwischenbe­ hälter bildet sich durch diesen Druckluftstrom 81 ein solches Druckniveau, das das Substrat dazu zwingt, sofort beim Öffnen des Injektions­ ventils 11 aus dem Zwischenbehälter 2 nach unten hin auszuströmen. Die Substratpartikel werden von den acht Luftdüsen 78 somit in den Injektions­ strahl beschleunigt hineingeschleudert, so daß der Injektionsstrahl die Substratpartikel gerade in der leistungsfähigsten Anfangsphase des Substrateintrags mit hohem Druck und großer Ge­ schwindigkeit in die entferntesten und schmalsten Spalten und Risse des kurz zuvor aufgebrochenen Bodens transportiert. Dadurch wird die Durch­ dringung des Bodenvolumens wesentlich verbessert und es können bei gleichem oder geringerem Energie­ einsatz bzw. weniger Druckluftverbrauch mehr Verbauungssubstrate, Dünger oder Heilstoffe in den Boden eingetragen und optimal verteilt werden. Diese Verbesserungen sind ganz besonders wichtig für die Sanierung in allen umweltgeschädigten Baumbeständen, z. B. in öffentlichen Parkanlagen, im Straßenbegleitgrün und in Wäldern.

Nach einem weiteren erfinderischen Lösungsvor­ schlag kann es für eine optimale Durchdringung und Verbauung des aufgebrochenen Bodenvolumens mit bevorzugt hohem Luftdruck und besonders hoher Luftgeschwindigkeit außerdem günstig sein, einen Lufteinlaß 82 vorzusehen, der in den Innen­ raum 15 des Zwischenbehälters 2 einmündet und an einer Überdruckleitung 82 angeschlossen ist. Der Lufteinlaß 82 ist zur Erzeugung eines Über­ drucks vorgesehen, der vor dem Öffnen des In­ jektionsventils 11 und somit auch vor dem Öffnen des Schnellschlußventils 19 für den in den Boden einzubringenden Druckluftstoß im Zwischenbehälter 2 aufgebaut wird und das Substrat im Zwischen­ behälter 2 in Richtung zum Druckluftauslaß 13 hin beaufschlagt. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, durchsetzt der Lufteinlaß 82 die Wand des Zwischenbehälters 2 etwa in dessen Mittenbereich und erstreckt sich als umgebogenes Rohr in Richtung nach oben zur Deckwand des Oberteils 4, so daß der Luftaustritt 84 auch bei gefülltem Zwischenbehälter 2 sich über dem Substrat be­ findet. Der Überdruck im Zwischenbehälter 2 kann mit dem Druckluftstrom 81 der Luftdüsen 78 zusammenwirken und somit das Substrat ver­ stärkt zum Druckluftauslaß 13 hin befördern oder auch allein ohne den Druckluftstrom 81 der Luftdüsen 78 aufgebaut und verfahrensmäßig für einen beschleunigten Substrataustritt ange­ wandt werden.

Der durch den Lufteinlaß 82 im Zwischenbehälter 2 vor dem Aufbrechen des Bodens erzeugte Überdruck ist mindestens so hoch, daß dem beim Öffnen des Injektionsventils 11 in Richtung zum Innenraum 15 des Zwischenbehälters 2 wirkenden Gegendrucks aus dem Innenrohr 7 ein solcher Druck entgegen­ steht, daß mindestens ein Druckausgleich gegeben ist. Der Gegendruck aus dem Innenrohr 7 kann somit nicht in den Innenraum 15 gelangen. Das Substrat wird vielmehr aufgrund des Überdrucks. sofort in den Druckluftstrom 13 hineingedrückt. Die Beaufschlagung des Substrats mit dem Überdruck erfolgt zweckmäßig kurz vor dem Öffnen des Injektionsventils 11. Die stoßartige Einbringung der Druckluft in den Boden wird unmittelbar nach dem Erreichen des Überdrucks ausgelöst.

Der durch die Überdruckleitung 83 herangeführte Luftdruck sollte zumindest dem Strahldruck entsprechen, der beim Öffnen des Injektorrohres 14 entsteht. Dieser beträgt erfahrungsgemäß zwischen 2 und 3 bar. Er kann jedoch in be­ sonderen Fällen auch wesentlich höher liegen.

Die Druckluft für den Aufbau des Überdrucks im Zwischenbehälter 2 wird durch ein in der Überdruckleitung 83 befindliches Kugelventil 85 gesteuert, das, wie auch der Fig. 2 zu ent­ nehmen ist, einen Bedienungshebel 86 für eine Handbetätigung aufweist. Das Kugelventil 85 ist an einem kompakten Ventilblock 87 angeordnet, der das dem Aufbruch des Bodens dienende Wege­ ventil 53, darüber ein dem Öffnen und Schließen des Sondenrohres 8 dienendes Ventil 88, darüber ein zum Heben und Senken des Sondengerätes mit Hilfe von z. B. zwei Hubzylindern vorgesehenes Ventil 89 und darüber noch ein zur Betätigung der Ramme 9 vorgesehenes Ventil 90 aufweist. Die Ventile 88, 89 und 90 besitzen für die Betätigung entsprechende Griffe 91.

Das Wegeventil 53 ist mit dem Kugelventil 85 über ein Gestänge 92 so gekoppelt, daß ein Folge­ ventil 93 gegeben ist. Das Gestänge 92 ist dazu mit seinem einen Ende 94 am Bedienungshebel 86 und mit seinem anderen Ende 95 an einem Öffner 96 des 5/2-Wegeventils 53 angeordnet.

Wird der Bedienungshebel 86 in Pfeilrichtung entsprechend einem ersten Öffnungsweg 97 an­ nähernd um 45 Grad hochgeschwenkt, wird das Kugelventil 85 so weit geöffnet, daß Druckluft durch die Überdruckleitung 83 und den Lufteinlaß 82 in den Innenraum 15 des Zwischenbehälters 2 einströmt, bis der erforder­ liche Überdruck im Innenraum 15 aufgebaut ist. Bei diesem ersten Öffnungsweg 97 wird der bevorzugt als Kolbenschieber ausgeführte Öffner 96 des 5/2-Wegeventils 53 noch nicht bewegt, sondern verbleibt in seiner Verschlußstellung. Wird nun der Bedienungshebel 86 in einem zweiten Öffnungs­ weg 98 in Pfeilrichtung etwa bis zur Senkrechten weiter nach oben geschwenkt, wird das Kugelventil 85 weiter geöffnet und gleichzeitig wird über das Gestänge 92 der Öffner 96 in der Zeichnung nach rechts verschoben, so daß das Wegeventil 53 jetzt ebenfalls geöffnet wird, so daß der Druckstoß zum Aufbrechen des Bodens eingeleitet wird. Nach dem erfolgten Eintrag der Substrate in den aufgebrochenen Boden wird der Bedienungs­ hebel 86 in die dargestellte Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, so daß das Kugelventil 85 abgesperrt ist. Dabei kann der Öffner 96 über das Gestänge 92 zum Schließen des Wegeventils 53 ebenfalls nach links zwangsgeführt mitgenommen oder bei einer anderen bevorzugten Aus­ führung z. B. durch die Kraft einer Feder nach links in die Verschlußstellung gedrückt werden.

Die Zuluft für das Kugelventil 85 kann aus einem gesonderten Druckluftbehälter herangeführt und über Druckminderer optimiert werden.

Aufgrund des vor dem Öffnen des In­ jektionsventils 11 im Zwischenbehälter 2 aufge­ bauten Überdrucks kann der vom Luftstrahl 13 ausgehende Gegendruck keine Wirkung in Richtung zum Innenraum 15 hin entfalten, so daß keine Luftbewegung vom Luft­ strahl in den Zwischenbehälter 2 hinein erfolgen kann. Dadurch kann das Substrat, insbesondere auch spezielle schwere Substrate, ohne Verzögerung direkt nach dem Aufbruch des Bodens in den Luft­ strahl 13 eingemischt und in den Boden einge­ bracht werden.

Claims (26)

1. Vorrichtung zum Aufbrechen pflanzenbaulich genutzten Bodens mit einer ein Innenrohr (7) aufweisenden Sonde (8), die in den Boden einbring­ bar ist, einem mit dem Kolben (29) eines pneuma­ tischen Zylinders (28) gekoppelten Druckluft- Schnellschlußventil (10) im oberen Bereich und einem Injektionsventil (11) im unteren Bereich eines Substrat-Zwischenbehälters (2), einem vom Schnellschlußventil (19) zum Injektionsventil (11) geführten Injektorrohr (14), das über eine als Luftleitung (39) ausgebildete Hubstange (20) mit dem Kolben (35) eines weiteren druckluft­ betriebenen Zylinders (34) gekoppelt und über die Luftleitung (39) für eine zeitlich verzögerte Freigabe des Injektionsventils (11) eine Verbin­ dung zwischen einer Staudruckkammer (40) des Zylinders (34) und dem Innenrohr (7) des Sonden­ rohres (8) hergestellt ist, mit an beiden Zylin­ dern (28, 34) angeschlossenen Steuerdruckleitungen (45, 46, 47) und mit einer an der Staudruckkammer (40) angeschlossenen und mit dem Luftraum im Innenrohr (7) der Sonde (8) verbundenen Druckluft­ leitung (48), die von einem über eine weitere Steuerdruckleitung (50) betätigbaren Pilotventil (40) herangeführt ist, insbesondere nach dem Haupt­ patent . . . (Patentanmeldung P 34 39 380.3), dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Innenraum (15) des Zwischenbehälters (2) zur Einbringung eines zu­ sätzlichen Druckluftstromes (81) für einen bei geöffnetem Injektionsventil (11) beschleunigten Austritt des Substrates mindestens eine an einer Druckleitung (68) angeschlossene Luftdüse (78) einmündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ausgang (79) der Luftdüse (78) für den Druckluftstrom (81) dem frei im Behälter strömenden Druckluftstrahl zugewendet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (79) der Luftdüse (78) in der Nähe der Innenfläche (80) des Zwischenbehälters (2) so angeordnet ist, daß der zum Injektionsventil (11) gerichtete Druckluftstrom (81) in etwa parallel zur Innen­ fläche (80) ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Zwischenbehälter (2) zwei oder mehrere, vorzugsweise etwa acht in den Innenraum (15) einmündende Luftdüsen (78) vorgesehen sind, die in etwa gleichen Abständen zueinander am Behälterumfang verteilt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (78) in mindestens zwei verschiedenen Ebenen überein­ ander am Zwischenbehälter (2) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Injektions­ ventil (11) nächstliegenden Luftdüsen (78) etwa im unteren Viertel oder Drittel bevorzugt in unmittel­ barer Nähe des Injektionsluftstromes angeordnet und die darü­ ber befindlichen Luftdüsen (78) etwa im Mittenbereich des Zwischenbehälters (2) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Luftdüsen (78) des Zwischenbehälters (2) führende Druck­ leitung (68) an einem den das Substrat beschleunigenden Druckluft­ strom (81) freigebenden und absperrenden Ventil (42) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (42) für die Druckleitung (68) und Luftdüsen (78) des Zwischenbehälters (2) über die Hubstange (20) des die Staudruckkammer (40) begrenzenden Kolbens (35) bei in der Staudruckkammer (40) abfallendem Druck und sich öffnendem Injektionsventil (11) zur Freigabe des Druckluftstromes (81) in die Öffnungsposition bringbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil für den in den Zwischenbehälter (2) einzubringenden Druckluftstrom (81) als Kolbenschieberventil (42) ausgebildet ist, das eine in einem Gehäuse (58) axial verschiebbare Kolbenstange (59) auf­ weist, die mit der Hubstange (20) gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenschieber­ ventil (42) mit der Kolbenstange (59) koaxial über der Hubstange (20) und des die Staudruckkammer (40) beinhaltenden druckluftbetriebenen Zylinders (34) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (59) des Kolbenschieberventils (42) über eine Gewindemutter (60) mit einem in die Staudruck­ kammer (40) hineinragenden Rohrteil (61) der hohlen Hubstange (20) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrteil (61) der Hubstange (20) eine zur Staudruckkammer (40) geöffnete Querbohrung (62) aufweist, die bevorzugt im Bereich der Gewindemutter (60) vorge­ sehen und auch in dieser ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenschieber­ ventil (42) koaxial im Gehäuse (58) eine Eingangs­ kammer (63) mit einem Lufteinlaß (65) für die Zuluft (66) und eine Ausgangskammer (64) mit einem Luftauslaß (67) aufweist, an dem die zu den Luftdüsen (78) führende Druckleitung (68) angeschlossen ist, daß die Eingangskammer (63) und die Ausgangskammer (64) etwa in der Mitte des Gehäuses (58) durch eine die Kolbenstange (59) umschließende Dichtung (69) getrennt sind und daß die die beiden Kammern (63, 64) axial durchsetzende Kolbenstange (59) einen den Stangen­ querschnitt verringernden Verjüngungsteil (70) aufweist, der in der Verschlußposition des Kolben­ schieberventils (42) sich ausschließlich innerhalb der Eingangskammer (63) befindet und in der Öffnungsposition nach der Axialverschiebung der Kolbenstange (59) für den Luftdurchgang durch die Dichtung (69) hindurch in die Ausgangskammer (64) mit hineinragt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eingangs­ kammer (63) und in der Ausgangskammer (64) des Kolbenschieberventils (42) je eine die Kolben­ stange (59) umgebende Abstandshülse (71, 72) vorge­ sehen ist, zwischen denen die mittlere Dichtung (69) im Gehäuse (58) abgestützt ist und in denen radiale Luftdurchlaßöffnungen (75) ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (59) im Gehäuse (58) des Kolbenschieberventils (42) an den axial einander gegenüberliegenden Stirnseiten von weiteren Dichtungen (73, 74) um­ schlossen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kolben­ stange (59) umschließenden Dichtungen (69, 73, 74) im Gehäuse (58) des Kolbenschieberventils (42) als im Querschnitt V-förmige Nutringdichtungen ausgebildet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die am Einlaß (65) des Kolbenschieberventils (42) angeschlossene Zuluft (66) für die Luftdüsen (78) des Zwischenbe­ hälters (2) von einem von der den Boden auf­ brechenden Druckluftversorgung unabhängigen Druck­ lufterzeuger bzw. Druckluftbehälter (77) herange­ führt ist.

18. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenraum (15) des Zwischenbehälters (2) zum Aufbau eines vor dem Öffnen des Injektionsventils (11) das Substrat in Richtung zum Druckluft­ auslaß (13) hin beaufschlagenden Überdrucks ein an einer Überdruckleitung (83) angeschlossener Lufteinlaß (82) einmündet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lufteinlaß (82) für den Über­ druck einen im Bereich des Oberteils (4) des Zwischenbehälters (2) vorgesehenen Luftaustritt (84) aufweist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Überdruckleitung (83) von einem bevorzugt gesonderten Druckluftbehälter herangeführte Überdruck im Zwischenbehälter (2) mindestens einem vom Innenrohr (7) zum Innenraum (15) hin wirkenden Gegendruck entspricht und durch ein in der Überdruckleitung (83) vorgesehenes Ventil (85) zuführbar ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (85) der Überdruckleitung (83) mit dem 5/2- Wegeventil (53) für die Druckluft zum Aufbrechen des Bodens gekoppelt als Folgeventil (93) ausge­ führt ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (85) einen Bedienungshebel (86) aufweist und über ein Gestänge (92) mit einem Öffner (96) des Wegeventils (53) so verbunden ist, daß bei einem ersten Öffnungsweg (97) des Be­ dienungshebels (86) für den Aufbau des Überdrucks im Zwischenbehälter (2) das 5/2-Wegeventil (53) geschlossen bleibt und daß bei einem sich an­ schließenden zweiten Öffnungsweg (98) des Be­ dienungshebels (86) das Ventil (85) noch weiter und das Wegeventil (53) für den Aufbruch des Bodens sich öffnen.

23. Verfahren zum Aufbrechen pflanzenbaulich genutzten Bodens mit einer in den Boden einzu­ führenden Sonde, durch welche Druckluft stoßartig in den Boden eingebracht und unmittelbar an­ schließend an den Aufbruch ein Substrat in die aufgebrochenen Hohlräume zu ihrer Verbauung eingespeist wird, und bei dem die jeweils einzu­ bringende Substratmenge nach dem Aufbrechen des Bodens von der Druckluft injektorartig mitge­ rissen wird, wobei ein den Substratstoß frei­ gebendes Injektionsventil abhängig vom durch den Aufbruch bedingten Druckabfall und unter Einwirkung eines Staudruckes freigegeben wird und zur Erhöhung der Sensibilität der druckab­ hängigen Steuerfunktionen zusätzlich Druckluft in eine Staudruckkammer eingeleitet wird, die beim Rückstau einen schnelleren Druckaufbau ermöglicht, wobei die zusätzliche Druckluft in den den Boden aufbrechenden Druckluftstoß eingeleitet wird, insbesondere nach dem Haupt­ patent . . . (Patentanmeldung P 34 39 380.3), dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbrechen des Bodens beim Öffnen des Injektionsventils (11) das Substrat durch einen zusätzlichen Druckluft­ strom (81) beschleunigt und mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit in die durch die Sonde (8) in den Boden einströmende Druckluft einge­ tragen wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beschleunigung des Substrates durch den zusätzlichen Druckluftstrom (81) ventil­ gesteuert bei in der Staudruckkammer (40) ab­ fallendem Druck ausgelöst wird.

25. Verfahren zum Aufbrechen pflanzenbaulich genutzten Bodens mit einer in den Boden einzu­ führenden Sonde, durch welche Druckluft stoßartig in den Boden eingebracht und unmittelbar an­ schließend an den Aufbruch ein Substrat in die aufgebrochenen Hohlräume zu ihrer Verbauung eingespeist wird, und bei dem die jeweils einzu­ bringende Substratmenge nach dem Aufbrechen des Bodens von der Druckluft injektorartig mitge­ rissen wird, wobei ein den Substratstoß frei­ gebendes Injektionsventil abhängig vom durch den Aufbruch bedingten Druckluftabfall und unter Einwirkung eines Staudruckes freigegeben wird und zur Erhöhung der Sensibilität der druckab­ hängigen Steuerfunktionen zusätzlich Druckluft in eine Staudruckkammer eingeleitet wird, die beim Rückstau einen schnelleren Druckaufbau ermöglicht, wobei die zusätzliche Druckluft in den den Boden aufbrechenden Druckluftstoß eingeleitet wird, insbesondere nach dem Haupt­ patent . . . (Patentanmeldung P 34 39 380.3), dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Öffnen des In­ jektionsventils (11) das Substrat mit Überdruck beaufschlagt wird, dessen Druckhöhe mindestens der Druckhöhe eines beim Öffnen des Injektions­ ventils (11) der Injektionsströmung entgegenge­ richteten Gegendrucks aus dem Innenrohr (7) der Sonde (8) entspricht.

26.Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beaufschlagung des Substrates mit dem Überdruck zeitlich kurz vor dem Öffnen des Injektionsventils (11) erfolgt und daß die stoßartige Freisetzung der Druckluft in den Boden unmittelbar nach dem Erreichen des Über­ drucks ausgelöst wird.