Vorrichtung zum Aufbrechen, Verbauen, Düngen und Heilen pflanzenbaulich genutzten Bodens

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Aufbrechen pflanzenbaulich genutzten Bodens.

Bei einer Vorrichtung dieser Art erfolgt das Aufbrechen des pflanzenbaulich genutzten Bodens mittels einer Sonde, durch die über ein Schnellschlußventil schlagartig Druckluft und über ein Injektionsventil ein Substrat in den Boden eingebracht wird. Das Schnellschlußventil befindet sich im oberen und das Injektionsventil im unteren Bereich eines Zwischenbehälters, der das Substrat enthält. Dem Schnellschlußventil ist ein Injektorrohr nachgeordnet, das sich bei geöffnetem Schnellschlußventil von einem Injektorventilsitz des Zwischenbehälters zur Freigabe des Injektionsventils abhebt. Zum öffnen und Schließen ist das Schnellschlußventil mit dem Kolben eines pneumatischen Zylinders und das Injektorrohr über eine Hubstange mit dem Hubkolben eines weiteren druckluftbetriebenen Zylinders gekoppelt. Außerdem ist das Druckgeschehen im Injektorrohr über eine Luftleitung mit einer vom Hubkolben mitbegrenzten Staudruckkammer des Druckluftzylinders für eine zeitlich verzögerte Freigabe des Injektionsventils verbunden. Zudem sind an den beiden pneumatischen Zylindern Steuerdruckleitungen angeschlossen.

Bei den praktischen Anwendungen der Vorrichtung ist'es notwendig, daß das Injektionsventil bis zum Zeitpunkt seiner Öffnung mit großer Kraft möglichst dicht verschlossen bleibt und daß das Öffnen des Injektionsventils exakt nach dem Aufbruch des Bodens erfolgt. Bei geöffnetem Injektionsventil soll das Substrat unter Vermeidung von Verstopfungen oder dgl. möglichst störungsfrei aus dem Zwischenbehälter in den aus dem Injektorrohr austretenden Luftstrom gelangen und nach erfolgtem Substrateintrag in den Boden soll in möglichst kurzer Zeit ein staudruckgestützter Verschluß des Injektionsventils erfolgen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit dieser Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß zur Anpassung an die heterogenen Bodenverhältnisse die Sensibilität der druckabhängigen Steuerfunktionen für einen optimalen Verfahrensablauf erhöht wird, wobei insbesondere die zeitliche Differenz zwischen dem Öffnen des Schnellschlußventils und dem _Injektionsventil infolge Trennung ihrer Funktionen genau bestimmbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und bei einem Verfahren mit dieser Vorrichtung durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 15 gelöst. Es _hat _si_ch__5ezeigt, daß nach dem Öffnen des Injektionsventils trotz der hohen Geschwindigkeit 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 Injektionsventils die maximale Geschwindigkeit der Luft bei dem dieser Geschwindigkeit entsprechenden Restdruck der strömenden Luft die maximale Transportfähigkeit verleihen und in diesem Augenblick auch Klüfte, Risse und Poren des Bodens maximal geweitet sind. Erst nach dem Druckausgleich zwischen dem Behälterdruck 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 abgesunken, so daß zwangsläufig auch die Luftgeschwindigkeit beträchtlich abgenommen hat und die Einbringung des Substrates nicht optimal sein kann. weitere

Eine /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 Luftgeschwindigkeit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.

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

• teilweise FIG. 1 eine_/geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit seitlich versetzt gezeichnetem Unterteil mit Ramme und Sonde,
• FIG. 2 eine vergrößert dargestellte Schnittansicht eines der Arbeitskammer des Druckluftzylinders vorgeschalteten Zeitventils der Vorrichtung gemäß FIG. 1, teilweise
• FIG. 3 das Zeitventil in einer_/geschnittenen Seitenansicht gemäß FIG. 2, jedoch in entgegengesetzter Funktionsstellung teilweise
• FIG. 4 eine/geschnittene Seitenansicht einer im Druckluftzylinder integrierten Pneumatikfeder der Vorrichtung gemäß FIG. 1, teilweise
• FIG. 5 eine/geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
• FIG. 6 eine Seitenansicht des Hauptbetätigungsventilblocks der Vorrichtung gemäß FIG.1 in größerer Darstellung.

Die in der FIG. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist zum Aufbrechen pflanzenbaulich genutzten Bodens vorgesehen, indem zum Beispiel von einem Kompressor erzeugte Druckluft in etwa 50 - 90 cm Tiefe schlagartig als Eruptionsstoß in den Boden eingebracht wird. Dadurch wird der Boden in definierten Bereichen aufgebrochen beziehungsweise aufgelockert und insbesondere in den strukturell vorgezeichneten Bruchlinien durchlässig gemacht, so daß die Bodenstruktur selbst nicht wie beim herkömmlichen Pflügen geschädigt wird. Die im Boden erzeugten feinen Kanäle können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 unmittelbar nach dem Beginn des Druckstoßes mit Verbauungsstoffen abgestützt werden. Neben den Verbauungssubstraten können auch Düngemittel oder Heilmittel mit Hilfe der Druckluft in die Kanäle des Auflockerungsbereiches eingebracht werden, so daß durch den gleichzeitigen Sauerstoffeintrag eine optimale Aufbereitung des Bodens erzielt wird.

Die Vorrichtung 1 besitzt einen bevorzugt aus durchsichtigem Kunststoff oder aus Metall hergestellten trichterförmigen Zwischenbehälter 2, der aus einem Unterteil 3 und einem Oberteil 4 gebildet ist. Der Unterteil 3 und der Oberteil 4 sind über ein Gewinde 5 miteinander verschraubt.Am Unterteil 3 des Zwischenbehälters 2 ist ein Befestigungsstutzen 6 vorgesehen, in dem ein um seine Achse drehbares Innenrohr 7 eines in den aufzubrechenden Boden einbringbaren Sondenrohres 8 angeordnet ist.

Für das Einbringen des Sondenrohres 8 in den Boden weist die Vorrichtung 1 unter dem Befestigungsstutzen 6 eine hier druckluftbetriebene Ramme 9 und einen Amboß 10 auf.

In der Verjüngung des Unterteils 3 des Zwischenbehälters 2 ist ein Injektionsventil 11 ausgebildet, das aus einem Injektorventilsitz 12 des Unterteils 3 und aus einem düsenförmig konisch ausgebildeten Druckluftauslaß 13 eines Injektorrohres 14 besteht, das in der Längsmittenachse des Zwischenbehälters 2 dessen Innenraum 15 durchsetzt, in dem das in den Boden einzubringende Substrat gelagert ist.

Am Oberteil 4 des Zwischenbehälters 2 befindet sich ein Überdruckventil 16. Außerdem ist eine Rohrhülse 17 am Oberteil 4 angeordnet, die in den Innenraum 15 hineinragt und in der das Injektorrohr 14 axial verschiebbar gelagert und mittels einer Ringdichtung 18 abgedichtet ist.

Koaxial zur Längsmittenachse des Zwischenbehälters 2 ist auf dessen oberer Wandung ein Schnellschlußventil 19 angeordnet, das einen Ventilkegel 21 aufweist, der auf einem Ventilsitz 22 aufsitzt. Eine Hubstange 20 ist durch das Schnellschlußventil 19 hindurchgeführt. Das offene Oberende 24 des Injektorrohres 14 ist am unteren Ende der Hubstange 20 mit einer Schraubenmutter 25 befestigt. Mit der Schraubenmutter 25 kann eine Feineinstellung für eine exakte Dichtfunktion des Injektionsventils 11 erzielt werden.

Unmittelbar über dem Ventilkegel 21 ist in einer Gehäusewandung des Schnellschlußventils 19 eine Öffnung 26 des Anschlußstutzens für die vom Kompressor zugeführte Druckluft ausgebildet.

Auf das rohrförmige Ventilgehäuse 27 des Schnellschlußventils 19 ist ein pneumatischer Zylinder aufgeschraubt, der nachfolgend zum Zwecke der eindeutigen Begriffsbestimmung kurz als Pneumatikzylinder 28 bezeichnet wird, in dem ein Kolben 29 axial verschiebbar geführt ist. Unter dem Kolben 29 befindet sich eine Druckkammer 30, während über dem-Kolben 29 eine Gegendruckkammer 31 sich befindet. Außerdem ist am Kolben 29 eine nach unten geführte, rohrförmig ausgebildete Kolbenstange 32 angeordnet. Die Kolbenstange 32 ist in einer Hülse 33 dicht geführt. Am unteren Ende der Kolbenstange 32 ist der Ventilkegel 21 des Schnellschlußventils 19 befestigt.

In Verlängerung der Längsmittenachse des Zwischenbehälters 2 ist oben auf den Pneumatikzylinder 28 ein weiterer pneumatischer beziehungsweise mit Druckluf*etriebener Zylinder aufgeschraubt, der weitgehend wie der Pneumatikzylinder 28 ausgeführt ist und deshalb zur eindeutigen wörtlichen Unterscheidung zu diesem nachfolgend kurz als Druckluftzylinder 34 bezeichnet wird, in dem ein Hubkolben 35 axial verschiebbar geführt ist. Der Hubkolben 35 begrenzt nach unten hin eine Arbeitskammer 36 und besitzt ein nach unten gerichtetes Kolbenrohr 37.

DiesesKolbenrohr 37 ist in einer Hülse 38 dicht gelagert und hat keine Hubfunktion, sondern lediglich Führungs- und Abdichtungsfunktion. Am oberen Ende des Kolbenrohres 37 ist die ebenfalls abgedichtet geführte Hubstange 20 befestigt.

Die Hubstange 20 weist eine in Längsrichtung als durchgehende Bohrung ausgeführte Luftleitung 39 auf, so daß ein freier Luftdurchgang durch den Hubkolben 35 hindurch bis in eine darüber befindliche Staudruckkammer 40 hinein besteht. Die Hubstange 20 ist am oberen Ende mit dem Kolbenrohr 37 verschraubt, das über ein hervorragendes Schraubende auch mit dem Hubkolben 35 verschraubt ist. Oben ist das Gehäuse 41 des Druckluftzylinders 34 mit einer aufgeschraubten Verschlußkappe 42 verschlossen. Der Hubkolben 35 weist an seiner Oberseite eine in Richtung nach unten hin wirkende Staudruckfläche 43 auf und besitzt an seiner Unterseite eine in Richtung nach oben hin wirksame Arbeitsfläche 44, die um den Durchmesser des Kolbenrohres 37 kleiner ist als die Staudruckfläche 43.

Am Pneumatikzylinder 28 ist an der unteren Druckkammer 30 eine Steuerdruckleitung 45 und an der oberen Gegendruckkammer 31 eine weitere Steuerdruckleitung 46 angeschlossen. Außerdem ist am Druckluftzylinder 34 an der unteren Arbeitskammer 36 eine Steuerdruckleitung 47 und an der oberen Staudruckkammer 40 eine Druckluftleitung 48 vorgesehen, die über die Luftleitung 39 mit dem Druck im Innenrohr 7 korrespondiert.

In der zur oberen Staudruckkammer 40 führenden Druckluftleitung 48 befindet sich ein Pilotventil 49, das über eine weitere Steuerdruckleitung 50 betätigbar ist. Die FIG. 1 zeigt deutlich, daß die über das Pilotventil 49 ansteuerbare Druckluftleitung 48 oben an der Verschlußkappe 42 des Druckluftzylinders 34 so angeschlossen ist, daß sie koaxial zur Luftleitung 39 in die Staudruckkammer 40 einmündet und über die Luftleitung 39 direkt und offen mit dem Luftraum im Innenrohr 7 verbunden ist.

Außerdem ist in der FIG. 1 klar zu erkennen, daß die Luftleitung 39 als Druckfühlerleitung 51 in Richtung nach unten zum Innenrohr 7 hin verlängert ist, wobei die Luftleitung 39 auf kürzestem Wege vom Druckluftauslaß 13 des Injektorrohres 14 in axialer Richtung des Zwischenbehälters 2 durch die Druckfühlerleitung 51 und durch die hohle Hubstange 20 bis zur oberen Staudruckkammer 40 durchgehend mit in etwa gleichbleibendem Querschnitt ausgeführt ist. Konkret ist die Druckfühlerleitung 51 hier als Rohr ausgebildet, das in Verlängerung der Luftleitung 39 im Injektorrohr 14 angeordet ist, so daß die von oben über die Druckluftleitung 48 in die Staudruckkammer 40 eingeleitete Druckluft durch die Druckfühlerleitung 51 getrennt von der durch das Schnellschlußventil 19 im Injektorrohr 14 nach unten geleiteten Druckluft bis zum Druckluftauslaß 13 am Injektorventilsitz 12 separat geführt wird. Eine verfeinerte Sensibilität der druckabhängigen Steuerfunktionen wird bereits auch dann erreicht, wenn die zusätzlich von oben durch die Druckluftleitung 48 in die Staudruckkammer 40 hereingeführte Druckluft durch die Luftleitung 39 beziehungsweise Druckfühlerleitung 51 bis an den oberen Bereich des Zwischenbehälters 2 geführt wird. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, die Druckfühlerleitung 51 möglichst weit nach unten in Richtung zur Sonde 8 zu führen, wobei es auch günstig sein kann, die Druckfühlerleitung 51 bis in das Innenrohr 7 hineinzuleiten beziehungsweise hineinragen zu lassen.

Die zur unteren Druckkammer 30 des Pneumatikzylinders 28 führende Steuerdruckleitung 45 ist an einem Ausgang 52 eines 5/2-Wegeventils 53 angeschlossen. Die zur unteren Arbeitskammer 36 des Druckluftzylinders 34 führende Steuerdruckleitung 47 und die zum Pilotventil 49 führende Steuerdruckleitung 50 zweigen von der zur unteren Druckkammer 30 führenden Steuerdruckleitung 45 ab und sind somit praktisch ebenfalls am Ausgang 52 des 5/2-Wegeventils 53 angeschlossen. An einem weiteren Abgang 54 des 5/2-Wegeventils 53 ist die zur oberen Gegendruckkammer 31 des Pneumatikzylinders 28 führende Steuerdruckleitung 46 angeschlossen. Das Ventil 53 hat scmit fünf Anschlüsse und zwei Schaltpositionen. Wie der FIG. 1 zu entnehmen ist, befindet sich in der zur unteren Arbeitskammer 36 des Druckluftzylinders 34 führenden Steuerdruckleitung 47 ein Zeitventil 55, das genau einstellbar ist und zur individuellen Anpassung an unterschiedliche Bodenverhältnisse für einen zeitlich stets optimal abgestimmten Druckaufbau in der unteren Arbeitskammer 36 des Druckluftzylinders 34 sorgt. Das Zeitventil 55 besitzt, wie insbesondere den FIG. 2 und 3 zu entnehmen ist, dazu in einem Gehäuse 56 zwei parallele Kammern 57, 58 , die an einer Stirnseite je einen Ventilsitz 59 aufweisen. In der Kammer 57 befindet sich ein Ventilkörper 60, während in der anderen Kammer 58 ein Ventilteil 61 gelagert ist. Der Ventilkörper 60 und der Ventilteil 61 sind in etwa gleich ausgebildet und axial verschiebbar geführt, sie sind jedoch in entgegengesetzten Richtungen angeordnet. Der Ventilkörper 60 ist dem am Eingang 62 des Zeitventils 55 ausgebildeten Ventilsitz 59 zugeordnet, während der Ventilteil 61 dem am Ausgang 63 des Zeitventils 55 ausgebildeten Ventilsitz 59 zugeordnet ist. Zwischen dem Ausgang 63 und der Kammer 57 besteht für die Luftzuführung ein Verbindungskanal 64. Für die Luftrückströmung ist im Gehäuse 56 ein von der Kammer 58 zum Eingang 62 geführter Querkanal 65 ausgebildet. Dem Ventilkörper 60 ist eine schraubenförmige Feder 66 zugeordnet, die den Ventilkörper 60 gegen den Ventilsitz 59 des Eingangs 62 drückt. Die Feder 66 ist an der dem Ventilsitz 59 gegenüberliegenden Seite an einer Einstellschraube 67 abgestützt, die einen Rändelkopf 68 besitzt und über diesen von Hand verdrehbar ist, so daß die Kraft der Feder 66 stufenlos fein eingestellt werden kann. Die Einstellschraube 67 ist mittels einer Kontermutter 69 arretierbar. Dem in der Kammer 58 befindlichen Ventilteil 61 ist ebenfalls ein schraubenförmiges Federelement 70 zugeordnet. Die Kraft dieses Federelementes 70 ist nur so groß, daß der Ventilkörper die ihm zugedachte Rückschlagfunktion übernehmen kann und bei der Entlastung der Arbeitskammer 36 des Druckluftzylinders 34 keine Verzögerung aufkommen und nur einen möglichst geringen Restdruck entstehen läßt. Die Kraft der Feder 66 kann zweckmäßig so eingestellt werden, daß der Ventilkörper 60 zum Beispiel in einem Bereich zwischen 0,5 bis 8 bar vom Ventilsitz 59 des Eingangs 62 abhebt, so daß die am Ausgang 63 aus dem Zeitventil 55 ausströmende Luftzuführung zum Öffnen des Injektionsventils 11 hinsichtlich des Druckes und der Geschwindigkeit genau bestimmt werden kann. Das Zeitventil 55 erlaubt somit eine Beeinflussung des Zeitpunktes bezüglich des Druckaufbaues in der Arbeitskammer 36 sowie der Druckhöhe. Das Aufbruchverfahren kann auf die in der Praxis vorkommenden unterschiedlichen Bodenverhältnisse deshalb genau eingestellt werden, so daß stets eine hohe Leistungsfähigkeit bei der Verfahrensdurchführung gewährleistet ist. Bei der in der FIG. 3 dargestellten Funktionsstellung strömt die Druckluft zurück und kann sich nahezu vollkommen entspannen, das heißt das Injektionsventil 11 schließt. Die Druckluft entweicht dabei über das 5/2-Wegeventil 53.

Der FIG. 1 ist zudem zu entnehmen, daß für ein einwandfreies Verschließen über dem Schnellschlußventil 19 eine Pneumatikfeder 71 vorgesehen ist, die in der FIG. 4 vergrößert dargestellt ist. Die Pneumatikfeder 71 wird über die an der Gegendruckkammer 31 angeschlossene Steuerdruckleitung 46 mit Druckluft versorgt. Dazu ist in der Kolbenstange 32 ein Druckraum 72 ausgebildet, der von der hohlen Hubstange 20 durchsetzt ist. An der Hubstange 20 befindet sich ein Kolben 73. An der der Gegendruckkammer 31 des Pneumatikzylinders 28 zugewandten oberen Seite der Pneumatikfeder 71 befindet sich eine Lufteinströmung 74 mit einem rückschlagventilartig wirkenden Dichtring 75. Dieser im Druckraum 72 des Kolbenrohres 32 befindliche Dichtring 75 besitzt einen in etwa V-förmigen Querschnitt mit zwei nach unten auseinanderstrebenden Dichtlippen, welche innen die Hubstange 20 und außen den Druckraum 72 abdichten. An der nach unten weisenden V-Öffnung des als im wesentlichen normaler Nutring ausgebildeten Dichtringes 75 befindet sich eine Stütz-und Führungsscheibe 76, an der das eine Ende einer schraubenförmigen Haltefeder 77 anliegt. Der Kolben. 73 der Pneumatikfeder 71 weist ebenfalls einen im Querschnitt V-förmigen Dichtring 78 auf, der in umgekehrter Lage angeordnet ist, so daß die V-Öffnung der auseinanderstrebenden Dichtlippen nach oben weist. Auch hier ist eine Stützscheibe 79 für das untere Ende der Haltefeder 77 angeordnet. An der dem Schnellschlußventil 19 zugewandten Unterseite des Druckraumes 72 der Pneumatikfeder 71 befindet sich außerdem eine Ringdichtung 80, die im Querschnitt wie die Dichtringe 75 und 78 ausgebildet ist und zwei V-förmig auseinanderstrebende Dichtlippen aufweist, wobei die V-Öffnung nach unten weist. Die Ringdichtung 80 liegt an einer am Kolbenrohr 32 festgelegten Abstützscheibe 81 an.

Die in axialer Richtung hohle Hubstange 20 besitzt einen axialen Entlastungskanal 82, der so angeordnet ist, daß bei geöffnetem Injektionsventil 11 durch Axialverschiebung der Hubstange 20 nach oben der Entlastungskanal 82 die Dichtlippe des Dichtringes 75 überbrückt, so daß der Druck über den Kanal 74, die Gegendruckkammer 31, die Steuerdruckleitung 46 und das 5/2-Wegeventil 53 entweicht. Weiterhin ist außen an der Kolbenstange 32 der Pneumatikfeder 71 eine zusätzliche Schließfeder 83 für das Schnellschlußventil 19 vorgesehen.

Die Haltefeder 77 der Pneumatikfeder 71 ist in ihrer Kraft so bemessen, daß sie den oberen Dichtring 75 zurückhalten kann, während die Druckluft von oben einströmt. Die Verschlußkraft des Nutringes in Richtung von oben nach unten ist sehr klein, so daß die Luft schon etwa bei 0,2 bar durch die Lufteinströmung 74 in den Druckraum 72 gelangen kann. Der Dichtring 75 besitzt die Funktion eines Rückschlagventils. Die äußere Schließfeder 83 sorgt für einen sicheren Verschluß zu Beginn der Druckluftansammlung vor dem Schnellschlußventil 19.

Bei in den Boden eingeschlagener Sonde wird zunächst das Sondenrohr 8 geöffnet. Dabei gibt das nicht dargestellte Bedienungsventil der Druckluft den Weg über das 5/2-Wegeventil 53 frei für das zusätzliche pneumatische Verschließen des Schnellschlußventils 19 und des Injektionsventils 11. Die Druckluft ddngt durch die Lufteinströmung 74 durch den oberen Dichtring 75 in die Druckkammer 72 ein. Der Druck auf den Kolben 73 bewirkt zum Beispiel bei 20 bar eine derartig hohe Schließkraft, wie sie sonst mit einer mechanischen Feder insbesondere auf Grund der engen Raumverhältnisse und somit beengten Dimensionierung nicht erreicht werden kann. Die Druckluft stützt sich am Zylinderboden ab. Im Augenblick des Bodenaufbruchs fällt der Druck in der Staudruckkammer 40 ab. Der über das Zeitventil 55 in der Arbeitskammer 36 aufgebaute Druck drückt nun das Injektionsventil 11 auf. Dabei überbrückt der Entlastungskanal 82 der Hubstange 20 den oberen Dichtring 75. Die Druckluftfederkraft sinkt somit auf 0 ab, so daß nur noch die geringe Kraft der Haltefeder 77 besteht. Dadurch ist die äußere Schließfeder 83 imstande, das Schnellschlußventil 19 zu schließen.

Da das Pilotventil 49 seinen Steuerimpuls aus der Steuerdruckleitung 50 erhält, wird es gleichzeitig mit dem Schnellschlußventil 19 geöffnet. Die Luft strömt somit durch die Druckluftleitung 48 parallel und gleichzeitig mit der Druckluft, die durch das Schnellschlußventil 19 strömt, so daß die Luft zur selben Zeit durch die Druckfühlerleitung 51 nach unten gelangt. Der beim Auftreffen der Druckluft auf den umgebenden Boden entstehende Staudruck bremst die durch die Druckfühlerleitung 51 strömende Luft schon beim Austritt aus dem Druckluftauslaß 13 ab. Die Staudruckkammer 40 wird dadurch ausgesprochen schnell mit dem nötigen Staudruck versorgt, so daß der Verschluß des Injektionsventils 11 sehr feinfühlig und schnell erfolgen kann. Durch die vom Pilotventil 49 kommende und durch die Druckfühlerleitung 51 von oben nach unten strömende Druckluft wird eine Erhöhung der Steuerkraft und eine absolut störungsfreie Ventilfunktion erzielt, da durch die Luftströmung selbst bei staubförmigen Substraten keinerlei Verschmutzung, beziehungsweise Verstopfungsgefahr in der Druckfühlerleitung 51 und in der Luftleitung 39 auftreten kann.

Der zweite obere Kolbenzylinder betätigt somit das Injektionsventil 11 vollkommen unabhängig von der Betätigung des Schnellschlußventils 19. Die Druckfühlerleitung 51 verbindet das Innenrohr 7 des Sondenrohres 8 mit der oberen Staudruckkammer 40 des oberen Kolbenzylinders und besorgt damit verfahrensdruckgesteuert den zuverlässigen Verschluß und auch die optimale Öffnung des Injektionsventiles 11 bei allen Bodenarten und Bodenzuständen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird der besondere Vorteil erreicht, daß der pflanzenbaulich zu nutzende Boden besser und wirkungsvoller als mit herkömmlichen Pflügen oder dergleichen gelockert werden kann. Dabei ist ein wesentlich kleinerer Energieeinsatz als beim Pflügen erforderlich. Ein wesentlicher Vorteil besteht außerdem darin, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 eine optimale Verbauung der Erdspalten und Bodenrisse durch die unmittelbar nachfolgende Substrateinbringung erzielt wird. Insbesondere nach mehrmaliger Anwendung wird dabei ein dichtes Versorgungsadernetz erreicht, das die Möglichkeit schafft, bei einer späteren Bearbeitung oftmals nur eine flachgründige Saatbeetbereitung durchzuführen, so daß insgesamt ein äußerst wirtschaftliches und ein die Ökologie förderndes Bearbeitungsverfahren gegeben ist.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß mit seiner Hilfe verdichtete oder sonst kranke Böden bei aufstehender Kultur, zum Beispiel Obst- und Weinanbau, Forstwirtschaft, Straßenbäumen, geheilt und gelockert sowie durchlässig gemacht werden können.

Die in Fig. 5 und 6 dargestellte, weiter verbesserte Vorrichtung 101 entspricht in ihrem Grundaufbau der Vorrichtung 1 nach den Fig. 1 bis 4. Die mit dem Bezugszeichen 102 vis 141 und 143 bis 155 versehenen Teile der Vorrcithugn 101 entsprechend den mit den Bezugszeichen 2 bis 41 und 43 bis 55 versehenen Teilen der zuvor ausführlich beschriebenen Vorrichtung 1, so daß auf eine Wiederholung der Beschreibungsteile an dieser Stelle verzichtet werden aknn. Anstelle der Verschlußkappe 42 ist bei der Vorrichtung 101 jedoch ein Kolbenschieberventils 142 vorgesehen und die Pneumatikfeder (bisher 71) besitzt bei der Vorrichtung 191 das Bezugszeichen 156. Das obere Kolbenschieberventil d42 besitzt in einem Gehäuse 58 eine Kolbenstange 159 die in Richtung der vertikalen Längsmittenachse axial verschiebbar ist und mit der Hubstange 120 verbunden ist. Dafür ist eine Gewindemutter 160 vorgesehen, die auf einen in die Staudruckkammer 140 hineinragenden Rohrteil 161 der hohlen Hubstange 120 aufgeschraubt ist. Damit ein freier Luftdurchgang von der Staudruckkammer 140 in die hohle Hubstange 120 hinein besteht, ist eine Querbohrung 162 vorgesehen, die sowohl im Rohrteil 16¹ als auch in der Gewindemutter 160 ausgebildet ist.

Im Gehäuse 158 des Kolbenschieberventils 142 sind koaxial übereinander eine Eingangskammer 163 und eine Ausgangskammer 164 ausgebildet. Die Eingangskammer 163 besitzt einen Lufteinlaß 165 für die Zuluft 166 und die Ausgangskammer 164 besitzt einen Luftauslaß 167, an dem eine Druckleitung 168 angeschlossen ist. Etwa in der Mitte des Gehäuses 158 befindet sich eine Dichtung 169, welche die Eingangskammer 163. und die Ausgangskammer 164 voneinander trennt. Die Kolbenstange 159 durchsetzt die Dichtung 169 und ist von dieser dicht umschlossen. Die Kolbenstange 159 weist in ihrem Längsmittenbereich einen Verjüngungsteil 170 auf, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt der nach oben und unten abstrebenden übrigen Kolbenstangenteile. In der dargestellten Verschlußposition des Kolbenschieberventils 142 befindet sich der obere Teil der Kolbenstange 159 im Bereich der Dichtung 159 so daß die Eingangskammer 463 und die Ausgangskammer 164 dicht voneinander getrennt sind. Der Verjüngungsteil 170 befindet sich dabei ausschließlich im Bereich der Eingangskammer 163 . In der Öffnungsposition des Kolbenschieberventils 142 ist die Kolbenstange 159 über den Hubkolben 135 so weit nach oben geschoben worden, daß sich der Verjüngungsteil 170 im Bereich der Dichtung 169 und sowohl in der Eingangskammer 163 als auch in der Ausgangskammer 164 befindet. Dadurch ist ein freier Luftdurchgang vom Lufteinlaß 165 durch das Kolbenschieberventil 142 hindurch zum Luftauslaß 167 hin gegeben.

Im Kolbenschieberventil 142 sind zwei koaxial übereinander angeordnete Abstandshülsen 17.1,172 vorgesehen. Die untere Abstandshülse 171 befindet sich in der Eingangskammer 163 während die obere Abstandshülse 172 in der darüber liegenden Ausgangskammer 164 positioniert ist. Zwischen den beiden Abstandshülsen 171,172 ist die etwa in der Mitte des Gehäuses 158 angeordnete Dichtung 169 abgestützt. An den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Abstandshülsen ₁₇₁,₁72 also im unteren Endbereich der Eingangskammer 163 und im oberen Endbereich der Ausgangskammer 164 sind weitere Dichtungen 173,174 ngeordnet, die bevorzugt genau so gestaltet sind wie die mittlere Dichtung 169 und die Kolbenstange 159 ebenfalls dicht umschließen. Um auch bei sehr hohem Luftdruck von z.B. 120 bar eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten, sind die Dichtungen 169, 173, 174 des Kolbenschieberventils 142 als sogenarnte Nutringdichtungen ausgebildet, die einen in etwa V-förmigen Querschnitt aufweisen.Die Dichtungen_169,173,174 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 169,173,174mit zunehmendem Druck verstärkt gegen die angrenzenden Dichtflächen gepreßt werden, wodurch stets eine einwandfreie Dichtfunktion gewährleistet ist.

Damit die Druckluft vom Lufteinlaß 165 überhaupt zum Luftauslaß 167 gelangen kann, sind in den beiden Abstandshülsen 171,172 in denen die Kolbenstange-₁₅₉ axial geführt ist, radiale Luftdurchlaß- öffnungen 175 ausgebildet. Zur Erzielung einer einwandfreien Funktion und eines optimalen Verfahrensablaufs kann es günstig sein, die zum Kolbenschieberventil 14₂ führende Zuluft 166 vom übrigen verfahrenstechnischen Luftdruck der Vorrichtung getrennt heranzuführen. Die Zuluft 166 wird somit unabhängig von der zur Öffnung 114 herangeführten Druckluft von einem Druckluftbehälter 177 abgenommen.

Am Zwischenbehälter 102 sind Luftdüsen₁₇₈ angeordnet, die alle an der vom Kolbenschieberventi1142 herangeführten Druckleitung ₁₆₈ angeschlossen sind. Die Luftdüsen ₁₇₈ sind am Unterteil ₁₀₃ angeordnet und ragen in den Innenraum 115 hinein. Die Luftdüsen 178 sind für eine optimale Beschleunigung des Substrates in zwei verschiedenen Ebenen übereinander angeordnet, wobei die dem Injektionsventil 111 nächstliegenden Luftdüsen 178 der unteren Ebene etwa im unteren Viertel des Zwischenbehälters 102 angeordnet sind. Die Luftdüsen 178 der oberen Ebene befinden sich etwa im Mittenbereich des Zwischenbehälters 102. Es hat sich gezeigt, daß es besonders günstig sein kann, insgesamt sieben oder acht Luftdüsen 178 am Zwischenbehälter 102 anzuordnen, wobei wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in der unteren Ebene vier Luftdüsen 78 und in der oberen Ebene drei oder vier Luftdüsen 178 vorgesehen sind. In der Zeichnung sind allerdings nur die auf der linken Seite und die auf der rechten Seite angeordneten Luftdüsen 178 ersichtlich, während die hinteren Luftdüsen 178 durch das Injektorrohr 114 verdeckt und die vorderen Luftdüsen aufgrund der Schnittdarstellung nicht ersichtlich sind. Die Luftdüsen 178 sind am Umfang des Zwischenbehälters 102 bevorzugt in etwa gleichen Abständen zueinander angeordnet. Es kann darüber hinaus für bestimmte Anwendungen auch zweckmäßig sein, mehr oder weniger als acht Luftdüsen 178 am Zwischenbehälter 102 vorzusehen, wobei es zudem günstig sein kann, die Luftdüsen 178 in mehr als einer bzw. zwei Ebenen übereinander anzuordnen. Dabei ist es möglich, die Luftdüsen178 der einen Ebene so versetzt zur anderen Ebene anzuordnen, daß die Luftdüsen 78 der oberen Ebene in die zwischen den Luftdüsen 178 der unteren Ebene bestehenden Lücken hineinblasen.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die Luftdüsen 178 etwa rechtwinklig gebogen ausgeführt und so angeordnet, daß der Ausgang 179 sich in der Nähe der Innenfläche 180 des Zwischenbehälters 102 befindet. Dabei sind die Luftdüsen 178 mit ihrem Ausgang 179 so ausgerichtet, daß der aus dem Ausgang 179 austretende Druckluftstrom 181, parallel zur Innenfläche 180 in Richtung zum Druckluftauslaß 113 bläst.Der Druckluftstrom 181 bewirkt, bevorzugt durch seinen vom eigentlichen Verfahren weniger beeinflußten, nahezu unabhängigen hohen Luftdruck in den Düsen 178 eine hohe Luftgeschwindigkeit, die imstande ist, die Substratteilchen, auch wenn sie ein hohes spezifisches Gewicht besitzen, in erforderlicher Weise zu beschleunigen, so daß das im Behälter 102 befindliche Substrat bei geöffnetem Injektionsventil 111 in jeder wünschenswerten Menge in den Luftstrom113 eingeschossen und in diesem mitgerissen, gegebenenfalls zuverlässig weiter beschleunigt und in das Bodenvolumen eingetragen und bestmöglich verteilt wird.

Im Augenblick des Bodenaufbruchs fällt der Druck im gesamten Verfahrensweg ab. Der dabei in.der Staudruckkammer 140 abrupt abfallende Druck bewirkt das Öffnen des Injektionsventils 111. Im Augenblick des Öffnens des Injektionsventils 111 wird auch das Kolbenschieberventil 142 aufgrund der zwangsläufig nach oben geschobenen Kolbenstange 159 geöffnet, so daß die Zuluft 166 in die Druckleitung 168 und zu den Luftdüsen 178 gelangt. Der aus den Luftdüsen 178 heraustretende Druckluftstrom 181 reißt das im Behälter 102 befindliche Substrat mit hoher Geschwindigkeit mit und wirkt dem beim Öffnen des Injektionsventils 111 zunächst auftretenden Gegendruck entgegen. Im Zwischenbehälter 192 bildet sich durch diesen Druckluftstrom

181 ein solches Druckniveau, das das Substrat dazu zwingt, sofort beim Öffnen des Injektionsventils 111 aus dem Zwischenbehälter 102 nach unten hin auszuströmen. Die Substratpartikel werden von den acht Luftdüsen 178 somit in den Injektionsstrahl beschleunigt hineingeschleudert, so daß der Injektionsstrahl die Substratpartikel gerade in der leistungsfähigsten Anfangsphase des Substrateintrags mit hohem Druck und großer Geschwindigkeit in die entferntesten und schmalsten Spalten und Risse des kurz zuvor aufgebrochenen Bodens transportiert. Dadurch wird die Durchdringung des Bodenvolumens wesentlich verbessert und es können bei gleichem öder geringerem Energieeinsatz 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 Lösungsvorschlag kann es für eine optimale Durchdringung und Verbauung des aufgebrochenen Bodenvolumens mit bevorzugt hohem Luftdruck und besonders hoher Luftgeschwindigkeit außerdem günstig sein, einen Lufteinlaß 182 vorzusehen, der in den Innenraum 115 des Zwischenbehälters 102 einmündet und an einer Überdruckleitung 182 angeschlossen ist. Der Lufteinlaß 182 ist zur Erzeugung eines Überdrucks vorgesehen, der vor dem Öffnen des Injektionsventils 111 und somit auch vor dem Öffnen des Schnellschlußventils119 für den in den Boden einzubringenden Druckluftstoß im Zwischenbehälter 102 aufgebaut wird und das Substrat im Zwischenbehälter 102 in Richtung zum Druckluftauslaß 113 hin beaufschlagt. Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, durchsetzt der Lufteinlaß 182 die Wand des Zwischenbehälters 102 etwa in dessen Mittenbereich und erstreckt sich als umgebogenes Rohr in Richtung nach oben zur Deckwand des Oberteils 104 so daß der Luftaustritt 184 auch bei gefülltem Zwischenbehälter 102 sich über dem Substrat befindet. Der Überdruck im Zwischenbehälter 102 kann mit dem Druckluftstrom ₁81 der Luftdüsen 178 zusammenwirken und somit das Substrat verstärkt zum Druckluftauslaß 113 hin befördern oder auch allein ohne den Druckluftstrom 181 der Luftdüsen 178 aufgebaut und verfahrensmäßig für einen beschleunigten Substrataustritt angewandt werden.

Der durch den Lufteinlaß 182 im Zwischenbehälter 40² vor dem Aufbrechen des Bodens erzeugte Überdruck ist mindestens so hoch, daß dem beim Öffnen des Injektionsventils 111 in Richtung zum Innenraum 115 des Zwischenbehälters 102 wirkenden Gegendrucks aus dem Innenrohr 107 ein solcher Druck entgegensteht, daß mindestens ein Druckausgleich gegeben ist. Der Gegendruck aus dem Innenrohr 107 kann somit nicht in den Innenraum 115 gelangen. Das Substrat wird vielmehr aufgrund des Überdrucks sofort in den Druckluftstrom 113 hineingedrückt. Die Beaufschlagung des Substrats mit dem Überdruck erfolgt zweckmäßig kurz vor dem Öffnen des Injektionsventils 111 . Die stoßartige Einbringung der Druckluft in den Boden wird unmittelbar nach dem Erreichen des Überdrucks ausgelöst.

Der durch die Uberdruckleitung 183 herangeführte Luftdruck sollte zumindest dem Strahldruck entsprechen, der beim Öffnen des Injektionsrohres 114 entsteht. Dieser beträgt erfahrungsgemäß zwischen zwei und drei bar. Er kann jedoch in besonderen Fällen auch wesentlich höher liegen. Die Druckluft für den Aufbau des Überdrucks im Zwischenbehälter 102 wird durch ein in der Uberdruckleitung 83 befindliches Kugelventil 185 gesteuert, das, wie auch der FIG.6 zu entnehmen ist, einen Bedienungshebel 186 für eine Handbetätigung aufweist. Das Kugelventil 185 ist an einem kompakten Ventilblock 187 angeordnet, der das dem Aufbruch des Bodens dienende Wegeventil 153 darüber ein dem Öffnen und Schließen des Sondenrohres 108 dienendes Ventil 188, darüber ein zum Heben und Senken des Sondengerätes mit Hilfe von z.B. zwei Hubzylindern vorgesehenes Ventil 180 und darüber noch ein zur Betätigung der Ramme 109 vorgesehenes Ventil 190 aufweist. Die Ventile 188, 189 und 190 besitzen für die Betätigung entsprechende Griffe 191

Das Wegeventil 153 ist mit dem Kugelventil 185 über ein Gestänge ₁₉₂ so gekoppelt, daß ein Folgeventil 193 gegeben ist. Das Gestänge ₁₉₂ ist dazu mit seinem einen Ende 194 am Bedienungshebel 186 und mit seinem anderen Ende 195 an einem Öffner 196 des 5/2-Wegeventils 153 angeordnet.

Wird der Bedienungshebel 186 in Pfeilrichtung entsprechend einem ersten Öffnungsweg 197 annähernd um 45 Grad hochgeschwenkt, wird das Kugelventil 185 so weit geöffnet, daß Druckluft durch die Überdruckleitung 183 und den Lufteinlaß 182 in den Innenraum 115 des Zwischenbehälters 102 einströmt, bis der erforderliche Überdruck im Innenraum 115 aufgebaut ist. Bei diesem ersten Öffnungsweg 197 wird der bevorzugt als Kolbenschieber ausgeführte Öffner 196 des 5/2-Wegeventils 153 noch nicht bewegt, sondern verbleibt in seiner Verschlußstellung. Wird nun der Bedienungshebel 186 .in einem zweiten Öffnungsweg 198 in Pfeilrichtung etwa bis zur Senkrechten weiter nach oben geschwenkt, wird das Kugelventil 185 weiter geöffnet und gleichzeitig wird über das Gestänge 192 der Öffner 196 in der Zeichnung nach rechts verschoben, so daß das Wegeventil 153 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 Bedienungshebel 186 in die dargestellte Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, so daß das Kugelventil 185 abgesperrt ist. Dabei kann der Öffner 196 über das Gestänge 192 zum Schließen des Wegeventils 153 ebenfalls nach links zwangsgeführt mitgenommen

oder bei einer anderen bevorzugten Ausführung z.B. durch die Kraft einer Feder nach links in die Verschlußstellung gedrückt werden. Die Zuluft für das Kugelventil 185 kann aus einem gesonderten Druckluftbehälter herangeführt und über Druckminderer optimiert werden.

Aufgrund des vor dem Öffnen des Injektionsventils 111 im Zwischenbehälter 102 aufgebauten Überdrucks kann der vom Luftstrahl 113 ausgehende Gegendruck keine Wirkung in Richtung zum Innenraum 115 hin entfalten, so daß keine Luftbewegung vom Luftstrahl in den Zwischenbehälter 102 hinein erfolgen kann. Dadurch kann das Substrat, insbesondere auch spezielle schwere Substrate, ohne Verzögerung direkt nach dem Aufbruch des Bodens in den Luftstrahl 113 eingemischt und in den Boden eingebracht werden.