用于生产水培系统的系统和由该系统生产的水培系统的制作方法

农业,林业,园林,畜牧业,肥料饲料的机械,工具制造及其应用技术1.本发明涉及植物的水培生产。背景技术：2.水培法为水栽法(hydroculture)的分支，水栽法为一种利用最少量的土壤使植物生长的方法。营养素被供应成溶解在水中。可通过使用营养膜技术(nft)系统来供应营养素。nft系统是一种循环水培系统，其由长通道或托盘组成，营养液通过所述长通道或托盘不断地泵送，从而产生营养膜，根部生长到该营养膜中。植物通常从在内部具有石棉的塑料盆中开始，并且接着被放置在生长通道或托盘中。这很成问题，因为一般而言在世界上，塑料废物急剧增加，并且石棉需要被收集和存放。此外，当收割草本植物时，很少将塑料盆和石棉从根部和生长介质分离，并且这两部分因此没有被重复利用。3.us2005204620公开了一种植物生长系统，其由竖直定位的光源、储存器、泵、一定体积的基于液体的营养组合物、以平面阵列围绕一个或多个所述光源布置的多个独立的生长室组成，所述生长室中的每个包括具有基部和侧部的容器部分、容纳在所述容器部分的基部中的流入/流出闸门、容纳在所述容器部分内的高度可调节的溢流闸门，以及将所述容器部分与所述储存器连接的排水管路，并且其中所述生长室中的每个容纳一个或多个植物保持容器，其中当所述泵被启动时，所述泵将所述营养组合物从储存器通过流入/流出闸门运输到所述生长室中，并且其中当所述生长室中的一个被淹没至所述溢流闸门的高度时，所述溢出的营养组合物经由所述排水管路返回至所述储存器，并且其中当所述泵被停用时，保留在每个生长室中的所述营养组合物经由流入/流出闸门返回至储存器。4.wo2017104703公开了一种露天水培套件，该露天水培套件包括：植物；植物支承部件，其支承植物；包膜肥料，其储存在植物储存部件中并将营养素供应至植物根部；以及漂浮部件，其能够漂浮在水面上并且具有多个开口，所述多个开口可以可拆卸地固持植物储存部件。5.wo2005067698公开了一种用于根菜类蔬菜的水培方法，其包括：在房屋内设置高架台架；在高架台架的顶部表面上叠加穿孔的栽培箱支承面板；插入在带有透气性和透水性、具有容纳在其中的无菌培养介质的孔栽培箱中；在高架台架的下方空间中安装营养液(液体肥料)喷雾器；为高架台架的两侧表面供给覆盖物，以允许高架台架的下方空间起作用为喷雾室；以及将底部部分安装成靠近高架台架的地面，其中托盘用于回收喷雾营养液的任何残留物并将其重复利用。技术实现要素：6.本发明的目的在于提供一种备选的水培系统，以利用具有石棉的注射模制塑料盆来代替对环境不友好的系统。本发明的进一步的目的在于提供一种用于生产此类水培系统的系统。7.第一方面涉及一种用于生产水培系统的系统，其包括：‑ꢀ输送机系统，其适于运输细长的水培储存器；‑ꢀ生长介质盆或袋分配器单元，其适于将生长介质盆或袋定位到所述细长的水培储存器中；‑ꢀ可选地，钻削单元和压制单元中的至少一个，钻削单元适于在定位于所述水培储存器内的生长介质盆或袋的顶部中钻削腔，而压制单元适于在定位于所述水培储存器内的生长介质盆或袋的顶部中压制腔；以及‑ꢀ秧苗递送单元和种子递送单元中的至少一个，秧苗递送单元适于将植物盆或袋中的秧苗插入到所述生长介质盆或袋的腔中，而种子递送单元适于将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中；其中，输送机系统适于将细长的水培储存器运输穿过所述生长介质盆或袋分配器单元、运输穿过钻削单元和压制单元中的至少一个，以及运输穿过秧苗递送单元和种子递送单元中的至少一个。8.输送机可包括一个或多个输送机，例如，定位在生长介质盆或袋分配器单元上游的第一输送机，和定位在生长介质盆或袋分配器单元下游的输送机。第一输送机可为步进输送机，其构造成使水培储存器以连续的距离移动(其也被称为离散步进增量)来移动。第一输送机可为带式输送机，其由电步进马达驱动，以向滑轮产生扭矩，这样，输送带和负载由输送带在动力滑轮上的摩擦沿输送方向移动。步进马达通常用于位置控制。电步进马达的使用使水培储存器的运输更加可控，例如，以改变输送速度并以连续的距离移动来移动输送带上的水培储存器。这些连续的距离移动允许生长介质盆或袋分配器单元、钻削单元和压制单元有足够的时间在相对于水培储存器的特定地点处执行它们的动作。生长介质盆或袋分配器单元将有时间将生长介质盆或袋定位在水培储存器内的特定位置处，并且钻削单元和压制单元将有足够的时间以作用在所定位的生长介质盆或袋上。9.生长介质盆或袋分配器单元可具有在本领域内已知的任何类型，其被构造成用于分配生长介质盆或袋，并且可选地还被构造成用于生产生长介质盆或袋，该生长介质盆或袋包括保持在可透水且可透气的片状材料中的一定量的生长介质。合适类型的分配器单元可如在wo2017216146、wo2017216145或wo19001944中公开的那样，由此将它们通过引用的方式并入。10.在一个或多个实施例中，分配器设备包括生长介质盆或袋生产单元。此类单元可如在wo1992003914或wo19011742中公开的那样，由此将它们通过引用的方式并入。11.系统还包括钻削单元和压制/挖穴单元中的至少一个。钻削单元和压制单元可存在于同一系统中。在该情形下，系统还包括控制器，该控制器构造成用于启动钻削单元或压制单元。钻削单元适于在定位于水培储存器内的生长介质盆或袋的顶部中钻削腔。钻削单元可例如包括架柱式钻机，并且可选地，可包括适于移除由钻机移除的生长介质的器件。压制单元适于在定位于水培储存器内的生长介质盆或袋的顶部中压制腔，并且可包括挖穴工具。12.系统还包括秧苗递送单元和种子递送单元中的至少一个。秧苗递送单元和种子递送单元可存在于同一系统中。在该情形下，系统还包括控制器，该控制器构造成用于启动秧苗递送单元或种子递送单元。秧苗递送单元适于将植物盆或袋中的秧苗插入到所述生长介质盆或袋的腔中。秧苗递送单元可例如包括机械臂或分配器，该机械臂或分配器适于将定位于植物盆或袋中的秧苗定位或投入到定位于水培储存器内的相对较大的生长介质盆或袋的腔中。种子递送单元适于将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中，并且可例如包括分配器，该分配器适于将种子定位或投入到定位于水培储存器内的相对较大的生长介质盆或袋的腔中。此类秧苗设备在本领域内为已知的，并且可例如为滚筒播种机、针式播种机、移栽机等。13.所生产的水培系统包括：‑ꢀ细长的水培储存器，所述细长的水培储存器包括适于接纳生长介质盆或袋的多个腔；以及‑ꢀ多个生长介质盆或袋，所述多个生长介质盆或袋定位在所述腔内。14.优选地，生长介质盆或袋包括一定量的生长介质，其被保持在可透水且可透气的片状材料中。15.通过使用可透水且可透气的片状材料(优选为可生物降解的、纺织或非纺织的)，不需要具有石棉的对环境不友好的注射模制塑料盆。相反，可透水且可透气的片状材料可连同植物根部和生长介质重复利用。为了使所生产的植物盆能够吸收水和溶解的营养素，片状材料必须为可透水且可透气的。可通过根据本发明的方法流水生产水培系统。16.在一个或多个实施例中，生长介质盆或袋可具有封闭的底部端部，以避免生长介质从盆或袋中掉出并进入水培系统的盆或袋托盘，由此阻塞过滤器和泵。17.如在本文中所使用的那样，用语“可生物降解的”描述材料通过细菌或其他生物手段的化学分解。18.如在本文中所使用的那样，用语“非纺织的片状材料”意指具有交错的(interlaid)而非处于可识别的重复方式的单独纤维或线的结构的片状材料。非纺织的片状材料可通过多种过程形成，诸如，例如熔喷过程、纺粘过程、共成型过程(coforming processes)、气流成网过程、湿法成网过程以及水刺法。19.用于可透水的片状材料的纤维优选为可生物降解的，其可为天然或合成纤维，例如，纤维素纤维、蛋白质纤维或合成聚合物纤维。天然纤维可包括浆状或碎纤维素纤维，诸如木浆、碎木材、碎纸(纸巾、新闻纸等)、稻草、棉纤维、堆肥植物、纤维泥炭藓(fibrous sphagnum moss)、泥煤苔、碎秸秆(包括碎玉米秸秆和碎松叶(包括针、细枝、球果以及小树枝))。碎的植物在被破碎之前优选为干燥的。蛋白质纤维可例如为毛发或明胶。可生物降解的合成纤维可包括再造纤维素纤维(诸如人造丝纤维)、乙烯基聚合物纤维(诸如纤维状聚乙烯醇、聚乳酸以及聚酰胺纤维)。20.如在本文中所使用的那样，用语“纤维素纤维”描述由主要来源于植物(诸如树木)的有机化合物制成的纤维。21.如在本文中所使用的那样，用语“木浆纤维”描述由木质纤维素纤维材料制成的一类纤维素纤维，该木质纤维素纤维材料通过从植物(诸如树木或棉花)中化学或机械地分离纤维素纤维来制备。22.如在本文中所使用的那样，用语“再生/再造纤维素纤维”描述使用溶剂纤维纺丝过程由木浆制成的一类纤维素纤维。该过程包括将木浆溶解在溶剂中并将所得纺丝溶液纺成纤维。23.在一个或多个实施例中，可生物降解且可透水的片状材料由水刺纤维组成，而没有纤维粘合材料。如在本文中所使用的那样，用语“水刺(spunlaced)”是指物理缠结而没有热黏合的单独纤维或线的结构。物理缠结可使用水缠结过程，或者作为备选，使用针刺过程或两种过程的组合来实现。水刺纤维还向可透水的片材提供强度，而不需要粘合剂，而且这在可透水的片材为湿的的情况下对于目前的用途而言非常重要。24.为了使可透水的片状材料为可密封的，纤维中的至少一些应当优选地由热塑性材料制成或者涂覆有热塑性材料。作为备选，可透水的片状材料可涂覆有热熔组合物。用于密封片状材料管道的另一种方法可为将片材部分压印或缝合在一起。25.在一个或多个实施例中，可透水的片状材料为可热封的。26.在一个或多个实施例中，可透水且可透气的片状材料包括：a)涂覆有热塑性材料的纤维，和/或b)热塑性材料的纤维；并且其中，通过加热制造密封。27.在一个或多个实施例中，片状材料被形成为覆盖一定量的生长介质的管道或圆柱体。28.在一个或多个实施例中，管状或圆柱形片状材料在端部的至少一个中为开放的。29.在一个或多个实施例中，盆或袋包括适于接纳种子或秧苗的腔。秧苗可为盆栽秧苗，并且因此，盆或袋包括适于接纳植物盆或袋的腔。显然，此类盆或袋比具有腔的盆或袋相对较小。腔可通过钻削或压制来形成。所钻削的腔优选地适合于将秧苗接纳在植物盆或袋中。所压制的腔优选地适合于接纳种子，并且可通过将凹穴冲压到盆或袋中，优选地冲压到未被片状材料覆盖的生长介质的部分中来形成所压制的腔。因此，当包括适于接纳种子或秧苗的腔时，盆或袋优选地包括开放顶端。30.在一个或多个实施例中，细长的水培储存器为管道、导管或水槽。优选地，细长的水培储存器包括适于支承盆或袋的侧部的器件。此类器件可为在管道、导管或水槽的上壁中形成的孔的边缘。在该情形下，盆或袋向上延伸穿过所述孔。细长的水培储存器的长度可变化，但优选至少2米长，诸如在2-50米的范围内(例如，至少3米)，诸如在3-45米的范围内(例如，至少4米)，诸如在4-40米的范围内(例如，至少5米)，诸如在5-35米的范围内(例如，至少6米)，诸如在6-30米的范围内(例如，至少7米)，诸如在7-25米的范围内(例如，至少8米)，诸如在8-20米的范围内(例如，至少9米)，诸如在9-15米的范围内(例如，至少10米)。31.在一个或多个实施例中，多个生长介质盆或袋中的每个在其顶部中包括腔，并且其中所述腔填充有植物盆或袋中的秧苗。32.在一个或多个实施例中，多个生长介质盆或袋中的每个在其顶部中包括腔，并且其中所述腔包含种子。33.第二方面涉及一种用于生产水培系统的过程，其包括以下步骤：i) 提供根据本发明的系统，和水培储存器；以及ii) 利用所述系统将多个生长介质盆或袋定位在所述水培储存器内；其中，所述生长介质盆或袋中的每个包括一定量的生长介质，所述一定量的生长介质被保持在可透水且可透气的片状材料中。34.在一个或多个实施例中，过程还包括以下步骤：iii) 利用所述系统，将腔钻削或压制在所述生长介质盆或袋的顶部中；以及iv.a) 利用所述系统，将植物盆或袋中的秧苗插入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中；或者iv.b) 利用所述系统，将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中。35.在一个或多个实施例中，过程还包括以下步骤：iii) 利用所述系统，将腔钻削在所述生长介质盆或袋的顶部中；以及iv)利用所述系统，将植物盆或袋中的秧苗插入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中。36.在一个或多个实施例中，过程还包括以下步骤：iii) 利用所述系统，将腔压制在所述生长介质盆或袋的顶部中；以及iv) 利用所述系统，将植物盆或袋中的秧苗插入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中。37.在一个或多个实施例中，过程还包括以下步骤：iii) 利用所述系统，将腔压制在所述生长介质盆或袋的顶部中；以及iv) 利用所述系统，将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中。38.在一个或多个实施例中，过程还包括以下步骤：iii) 利用所述系统，将腔钻削在所述生长介质盆或袋的顶部中；以及iv) 利用所述系统，将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋中的每个的腔中。39.第三方面涉及一种由由本发明的过程和系统生产的水培系统。40.如在说明书和所附权利要求书中使用的那样，单数形式"一"、"一个"和"该"包括复数对象，除非上下文另外清楚地指出。范围可在本文中表达为从“大约”或“近似”一个特定值和/或到“大约”或“近似”另一个特定值。当表达此类范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当值被表达为近似值时，通过使用先行词“大约”，所将被理解的是，该特定值形成另一个实施例。41.应当注意，在本发明的方面中的一个的上下文中描述的实施例和特征也适用于本发明的其他方面。附图说明42.图1-8示出根据本发明的各种实施例的用于水培系统的流水生产的系统的不同视图。具体实施方式43.图1-8示出根据本发明的各种实施例的用于水培系统的流水生产的系统的不同视图。所示出的系统能够同时处理九个并置的水培储存器，但是可使用更少的水培储存器，并且也可构造成处理甚至更多的水培储存器。图1示出系统的透视图。系统包括输送机系统110,120，其适于运输(并置的)细长的水培储存器210；生长介质盆或袋分配器单元130，其适于将生长介质盆或袋220(图4)定位到细长的水培储存器210中；压制单元140，其适于在定位于所述水培储存器210内的生长介质盆或袋220的顶部中压制/挖掘腔(未示出)；以及种子递送单元150，其适于将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋220中的每个的腔中。44.图2示出系统的端部的特写视图，在该端部处装载水培储存器210。第一输送机110被示出为定位在生长介质盆或袋分配器单元130上游。九个水培储存器210并排地定位在第一输送机110上。水培储存器210的端部由两部分机构对准，该两部分机构为输送机系统的部分。第一输送机110包括具有挡板112的带，所述挡板112适于支承水培储存器210的第一端部。在第一输送机110的最靠近生长介质盆或袋分配器单元130的端部(后端部)处，两部分机构的另一部分以对准栏板屏障(alignment boom barrier)160的形式安装，该对准栏板屏障160适于支承水培储存器210的第二相反端部(前端部)。45.图3示出对准栏板屏障160的特写视图。轴164经由臂(仅示出一个)165可枢转地附接到框架162。轴164适于用作用于水培储存器210的临时止动件，直到挡板112经由带的移动而在水培储存器210的后端部上推动。接着，轴164向上移动(臂165枢转)到水培储存器210的顶部表面上。该移动由轮子166(例如，被构造为滚珠轴承)辅助，由此允许水培储存器210经过，而轮子166在水培储存器210的顶部表面上起作用。在一些实施例中，并且还在此处示出的是，传感器168被构造成用于感测栏板164何时开始其朝向水培储存器210的顶部的移动。臂165各自包括弹簧163，从而允许它们改变它们的长度。轴164附接到第二组臂，所述第二组臂被构造为液压或气动活塞161。传感器168接着启动液压或气动活塞161，由此延长臂长度，以便于轴164朝向水培储存器210的顶部移动。传感器168可例如为感应传感器。46.图4示出系统在压制单元140的地点处的特写视图。水培系统刚刚被生产并被转送至种子递送单元150(图1)，该种子递送单元150适于将种子定位或投入到所述生长介质盆或袋220中的每个的腔中。类似地，对于在将生长介质盆或袋220装载在水培储存器210中之前对准水培储存器210的机构而言，水培储存器210的端部还可由两部分机构来对准，该两部分机构为输送机系统的部分。第二输送机120包括具有挡板122(图3)的带，所述挡板122适于支承水培储存器210的第一端部。在第二输送机120的最靠近种子递送单元150的端部(后端部)处，两部分机构的另一部分以对准栏板屏障170的形式安装，该对准栏板屏障170适于支承水培储存器210(图5)的第二相反端部(前端部)。对准栏板屏障170可与另一个对准栏板屏障160相同地构造。作为备选，如果第二输送机120设有不具有挡板122的带，则不同的机构可替代对准栏板屏障170。该机构将仅在水培储存器的顶部上提供压力，使得种子递送单元下方的带与所述水培储存器之间的摩擦将足以转送后者。47.图6示出对准栏板屏障160,170相对于分配器单元130和压制单元140的位置。关于对准栏板屏障的类型及其位置，所公开的系统与在图1中公开的系统不同。48.图7和图8示出在图6中示出的对准栏板屏障160,170的特写视图，其中盖板中的一个被移除。水培储存器210正在从左至右移动。轴164可枢转地附接到框架162，并且臂165附接到轴164。随着弹簧163在臂165上向下推动而将臂165释放时，臂165与水培储存器210中的孔接合。此刻，活塞175将水培储存器210拖至第二位置，并且臂165接着由活塞161提起。此时，水培储存器210被对准，并且活塞161将臂165移动回其起始位置。49.附图标记110输送机120输送机130分配器单元140压制单元150种子递送单元160对准栏板屏障161活塞162框架163弹簧164轴165臂166轮子168传感器170对准栏板屏障或压力施加器175活塞210水培储存器220盆。









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