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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Versprühen von flüssigen Gemischen, insbesondere zum
Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln in der Landwirtschaft, mit
mindestens einer Sprühdüse und einer
dieser vorgeschalteten Mischeinrichtung mit einer Dosieranordnung
für die
zu vermischenden Flüssigkeiten
und einer zylindrischen Mischkammer mit wenigstens teilweiser tangentialer
Flüssigkeitszuführung.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist aus der
EP 0 347 421 B1 bekannt. Dort wird Wasser
an einem Ende einer zylindrischen Mischkammer tangential zugeführt, um
sich mit den am gleichen Ende axial mittig zugeführten Pestiziden auf dem Weg
durch die Mischkammer zu vermischen. Um diesen Mischvorgang zu fördern, ist
dort die Mischkammer außerdem mit
nach innen ragenden diametral gegenüber liegenden Rippen versehen.
Einrichtungen dieser Art haben einen großen Raumbedarf, der aber für Spritzeinrichtungen
in der Landtechnik insbesondere dann, wenn die Wirkstoffe möglichst
kurz vor den Spritzdüsen
zugemischt werden sollen, nicht zur Verfügung steht.
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Vorrichtungen
der eingangs genannten Art weisen jedoch den Vorteil auf, dass die
Wirkstoffe, abhängig
von der Fahrgeschwindigkeit, diskontinuierlich über Förderimpulse zugefügt werden
können und
dass die sonst übliche
Vermischung der Pflanzenschutzmittel mit Wasser in einem Brühebehälter überflüssig wird,
wobei die so hergestellten Konzentrationen nicht mehr verändert werden
können
und Restmengen aufwändig
entsorgt werden müssen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die diskontinuierlich
geförderten Wirkstoffvolumina
in Längsrichtung
des Volumenstromes der Trägerflüssigkeit
gleichmäßig zu verteilen
und zu vermischen und zwar unabhängig
vom jeweils verfügbaren
Volumenstrom der Trägerflüssigkeit.
Bekanntlich werden landwirtschaftliche Feldspritzen für die Ausbringung
einer Flüssigkeitsmenge,
d.h. der Trägerflüssigkeit
einschließlich
der Wirkstoffe von mindestens 800 I/Hektar ausgelegt und danach
werden die Leitungsquerschnitte dimensioniert. In der Mehrzahl der
Anwendungen werden jedoch nur zwischen 150 und 200 I/Hektar, in
Ausnahmefällen
sogar noch weniger, ausgebracht, so dass die Mischeinrichtung, wenn
sie ohne aktive mechanische Elemente arbeiten soll, die platzraubend
und kompliziert sind, die an sie gestellten Anforderungen auch schon
mit einem geringen Teil des maximalen Volumenstroms nur durch die
Strömungsenergie
der sie durchströmenden
Flüssigkeit
erfüllen
soll.
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Die
Erfindung besteht bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art
darin, dass die Dosiereinrichtung vor oder stromaufwärts der
Mischkammer angeordnet ist und die Flüssigkeitszuführung mit einer
oder mehreren Mündungsöffnungen
versehen ist, deren freier Querschnitt durch ein abhängig vom Flüssigkeitsdruck öffnendes
oder schließendes
Regelelement bestimmt ist. Durch die Erfindung wird daher die Trägerflüssigkeit,
in der Regel Wasser, zusammen mit den in sie eindosierten Wirkstoffen
so in die Mischkammer geführt,
dass die Flüssigkeit
zu nächst
entlang der Außenwand
der Mischkammer und dann in deren Inneres herein geführt wird,
mit dem Erfolg, dass eine Rotation der Flüssigkeit erzeugt und damit
eine ausgezeichnete und über
die Länge
der Mischkammer gleichmäßige Mischung
erreicht wird. Vorteilhafterweise erstrecken sich die Mündungsöffnungen
beispielsweise über
wenigstens 75% der gesamten axialen Länge und insbesondere über die
gesamte axiale Länge
der Mischkammer.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung kann die Flüssigkeitszuführung in
die Mischkammer als ein im wesentlichen über die Länge der Mischkammer verlaufender
Schlitz ausgebildet sein, dessen Breite durch das Regelelement bestimmt
wird. Diese Ausgestaltung garantiert eine gleichmäßige Zuführung der Flüssigkeit über die
gesamte Länge
der Mischkammer, wobei das Regelelement eine federbelastete Regelklappe
sein kann, deren freies Ende vor dem Schlitz liegt. Diese Ausgestaltung
wiederum sorgt dafür,
dass der Eintrittsquerschnitt auf der gesamten Länge der Mischkammer jeweils
so weit eingeengt wird, dass auch bei einem Bruchteil des maximal möglichen
Volumenstromes eine ausreichende Beschleunigung der Flüssigkeit
in tangentialer Richtung erzeugt wird.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Mischkammer dabei
mit einer Austrittsöffnung
für das
Flüssigkeitsgemisch
versehen sein, die in der Mitte der Mischkammer liegt. Sie kann
vorteilhaft als ein Spalt in einem axial und zentral in der Mischkammer
verlaufenden Austrittsrohr ausgebildet sein, wobei ein vorteilhafter
Effekt dadurch erreicht wird, dass der Spalt entgegen der Drehrichtung
der Flüssigkeit
angeordnet wird, parallel zu der Flüssigkeitszuführung verläuft und
seinerseits tangential in das Austrittsrohr mündet. Auch dieser Spalt im
Austrittsrohr kann im wesentlichen über die gesamte Länge der
Mischkammer verlaufen. Die federbelastete Regelklappe am Eintritt
in die Mischkammer sorgt dafür,
dass bei zunehmendem Druck des Flüssigkeitsstromes auf das Regelelement,
d.h. also bei größeren Volumina,
der auszubringen den Menge das Federelement nachgibt, so dass sich
der Eintrittsquerschnitt vergrößert. Der
Querschnitt der tangentialen Eintrittsöffnung stellt sich damit durch
das Nachgeben der entsprechend dimensionierten oder eingestellten
Feder automatisch auf den Volumenstrom ein. Dabei wird dieser Volumenstrom
bis zum möglichen
Maximum nicht grundsätzlich
eingeschränkt, sondern
nur so weit, dass immer die benötigte
tangentiale Strömung
erzeugt wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung bewegt
sich der beschleunigte tangential eintretende Volumenstrom zunächst an
der Innenwand der Mischkammer entlang und schiebt sich, wenn er
wieder in den Bereich der Eintrittsöffnung kommt, unter die neu
zufließende
Schicht der eintretenden Flüssigkeit.
Durch die unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten dieser Flüssigkeitsschichten
kommt es zu dem beabsichtigten Versatz des die Kammer durchfließenden Volumenstromes
und zu einer intensiven Verwirbelung. Zusätzliche Einbauten in der Form
von Verwirbelungselementen oder Rippen in die Mischkammer sind nicht
notwendig.
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Bei
einer weiteren möglichen
Ausführungsform
der Erfindung kann das Regelelement an Stelle einer federbelasteten
Regelklappe aber auch als eine in der Mischkammer liegende gekrümmte Blattfeder
ausgebildet sein, deren freies Ende sich über die Mündungsöffnungen erstreckt. Diese Blattfeder ist
dabei an die Krümmung
der Innenwand der Mischkammer angepasst und liegt an dieser Innenwand an.
Sie kann mit Aussparungen zur Bestimmung ihrer Widerstandskraft
versehen sein, wobei diese Aussparungen zweckmäßig in Krümmungsrichtung verlaufen. Bei
dieser Ausführungsform
ist es besonders vorteilhaft, wenn die Mischkammer mit einem Austrittsrohr
versehen wird, das auf halber Länge
der Mischkammer radial in dieser verläuft. Die Eintrittsöffnung des
Austrittsrohres sollte dabei zweckmäßig in einer durch die Mittelachse
der Mischkammer verlaufenden Ebene liegen. Die Blattfeder selbst
kann vorteilhaft mit einer das Austrittsrohr umschließenden Befestigungsbohrung
versehen sein, so dass die Blattfeder in einfacher Weise in der
Mischkammer eingeklemmt gehalten werden kann. Auch in diesem Fall
gestaltet sich der Mischvorgang wie vorher bereits erwähnt. Der
Vorteil dieser Ausführungsform
ist es vor allen Dingen, dass eine sehr geringe Größe der zu
verwendenden Bauteile erreicht wird. Der austretende Volumenstrom
behindert dabei wegen der Anordnung des Austrittsrohres und seiner
Eintrittsöffnung
im Zentrum der Mischkammer die Rotation des Mischkammerinhaltes
nicht.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Mündungsöffnungen wenigstens teilweise
im Bereich einer Stirnfläche
der zylindrischen Mischkammer angeordnet und wenigstens eine der
Mündungsöffnungen ist
mit einer Hauptkomponente senkrecht und tangential zu einer Mittellängsachse
der Mischkammer und mit einer weiteren Hauptkomponente parallel
zur Mittellängsachse
ausgerichtet.
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Auf
diese Weise kann mittels der Mündungsöffnung,
die in einer zur Mittellängsachse
parallelen Ebene schräg
nach oben in die Mischkammer hinein ausgerichtet ist eine tangentiale
Strömung
in der Mischkammer erzeugt werden. Diese tangentiale Strömung ist
darüber
hinaus schraubenförmig
zu dem der Stirnfläche
mit der Mündungsöffnung gegenüberliegenden
Ende der Mischkammer gerichtet. Auf diese Weise lässt sich
auch mit geringen Flüssigkeitsmengen
eine für
eine gute Durchmischung vorteilhafte starke Rotation und Turbulenz
der Flüssigkeit
in der Mischkammer erzielen.
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Eine
weitere Mündungsöffnung kann
im Bereich eines Schnittpunkts der Mittellängsachse mit der Stirnfläche der
Mischkammer angeordnet sein. Auf diese Weise können die Elemente für die Erzeugung
einer Rotation der Strömung
in der Mischkammer und Elemente zur Flüssigkeitszufuhr in variablen Mengen
getrennt werden. Vorteilhafterweise ist hierzu die Mündungsöffnung zum
Erzeugen der rotierenden Strömung
in der Mischkammer so klein bemessen, dass auch bei dem geringsten
vorgesehenen Flüssigkeitsdurchsatz
eine für
eine gute Durchmischung ausreichende Rotation und Turbulenz der Strömung erzeugt
wird. Weitere Mündungsöffnungen können dann
dazu dienen, bei Bedarf größere Flüssigkeitsmengen
in die Mischkammer einzuführen
und zu vermischen. Durch das Trennen der rotationserzeugenden Mündungsöffnungen
und der für
die Zufuhr einer veränderlichen
Flüssigkeitsmenge
vorgesehenen Mündungsöffnungen
lässt sich über einen sehr
weiten Mengenbereich an zugeführter
Flüssigkeit
eine sehr gute Durchmischung der zugeführten Flüssigkeiten erreichen. Die weiteren
Mündungsöffnungen
können
aber auch zur Mittellängsachse
versetzt angeordnet sein und dadurch ebenfalls zur Erzeugung von
Rotation und Turbulenz in der Mischkammer beitragen.
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In
Weiterbildung der Erfindung weist die tangential zur Mittellängsachse
ausgerichtete Mündungsöffnung einen
konstanten, nicht vom Flüssigkeitsdruck
bestimmten Querschnitt auf und wenigstens eine weitere Mündungsöffnung ist
vorgesehen, deren freier Querschnitt durch ein abhängig vom Flüssigkeitsdruck öffnendes
oder schließendes
Regelelement bestimmt ist.
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Auf
diese Weise ist sichergestellt, dass mittels der tangential ausgerichteten
Mündungsöffnung unabhängig von
der zugeführten
Flüssigkeitsmenge immer
eine ausreichend große
Rotation und Turbulenz der Strömung
in der Mischkammer erzeugt wird, und zwar vom kleinsten zu vermischenden
Flüssigkeitsdurchsatz
bis hin zum größten vorgesehenen Flüssigkeitsdurchsatz
durch die Mischkammer. Ein Druckabfall über die Mischkammer ist dabei
unabhängig
von der durchgesetzten Flüssigkeitsmenge konstant,
da das Regelelement in Abhängigkeit
vom Flüssigkeitsdruck öffnet oder
schließt.
Bei hohen durchzusetzenden Flüssigkeitsmengen öffnet somit das
Regelelement weiter, so dass der Druck abfall über die Mischkammer stets einen
konstanten Wert hat. Das Regelelement ist federbelastet oder in
anderer Weise gegen die zuströmende
Flüssigkeit
vorgespannt. Durch die Wahl des Öffnungsdruckes
und der Öffnungsrate
des Regelelements und die Größe der nicht
von dem Regelelement verschließbaren
Mündungsöffnung kann
der Druckabfall über
die Mischkammer unabhängig
von der durchzusetzenden Flüssigkeitsmenge
einen konstanten Wert, beispielsweise 0,5 bar, eingestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist eine Austrittsöffnung der Mischkammer im Bereich
der Stirnfläche
der Mischkammer mit den Mündungsöffnungen
angeordnet.
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Auf
diese Weise muss die Flüssigkeit,
die ja ausgehend von der Stirnfläche
in eine schraubenförmige
Rotation von der Stirnfläche
weg versetzt wird, im wesentlichen die gesamte Mischkammer durchlaufen
und dann wieder zurück
zu der Austrittsöffnung
in der Stirnfläche
gehen. Auf diese Weise wird eine besonders gründliche Durchmischung zweier oder
mehrerer eingespeister Flüssigkeiten
erreicht.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist ein der Stirnfläche mit den Mündungsöffnungen
gegenüberliegendes
Ende der Mischkammer domartig, insbesondere kugelabschnittsförmig, ausgebildet.
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Auf
diese Weise können
sich innerhalb der Mischkammer für
eine gute Durchmischung günstige Strömungsverhältnisse
ausbilden.
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Das
der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch eine zylindrische
Mischkammer zum Vermischen von wenigstens zwei Flüssigkeiten gelöst, bei
der eine oder mehrere Mündungsöffnungen
vorgesehen sind, wobei wenigstens eine der Mündungsöffnungen tangential zu einer
Mittellängsachse
der Mischkammer ausgerichtet ist und ein freier Querschnitt der
Mündungsöffnungen
wenigstens teilweise durch ein abhängig vom Flüssigkeitsdruck öffnendes
oder schließendes
Regelelement bestimmt ist.
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Mittels
einer solchen Mischkammer lassen sich zwei oder mehrere Flüssigkeiten
sehr innig miteinander vermischen, und zwar über einen sehr großen Bereich
einer durch die Mischkammer durchzusetzenden Flüssigkeitsmenge. Dies deshalb,
da die Elemente zum Erzeugen einer rotierenden Strömung bzw.
zum Erzeugen von Turbulenz in der Mischkammer, nämlich die tangential angeordneten
Mündungsöffnungen,
und die Elemente zum Zuführen
einer variablen Flüssigkeitsmenge,
nämlich
die mittels eines Regelelements öffnenden
und schließenden Mündungsöffnungen,
voneinander getrennt sind, so dass unabhängig von der zugeführten Flüssigkeitsmenge
immer sichergestellt ist, dass sich eine für die gründliche Vermischung ausreichende
Rotation bzw. Turbulenz in der Mischkammer ausbildet. Die erfindungsgemäße Mischkammer
kann im übrigen
auch modular verwendet werden, so dass zum Vermischen großer Flüssigkeitsmengen
zwei parallel geschaltete Mischkammern verwendet werden.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und
den Ansprüchen.
Einzelmerkmale der in den Zeichnungen, der Beschreibung und den
Ansprüchen
beschriebenen Ausführungsformen
können
in beliebiger Weise kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Es zeigen:
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1 die
schematische Darstellung eines Querschnittes durch eine Mischkammer
einer erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung
zum Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln in der Landwirtschaft mit einer
schwenkbaren Klappe als Regelorgan für den Mischkammerzufluss im
Betrieb für
ein niedriges Austragsvolumen,
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2 den
Längsschnitt
durch die Mischkammer der 1 längs der
Schnittlinie II-II in 1, jedoch ohne die Darstellung
der Regelklappe,
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3 den
Querschnitt der Mischkammer gemäß 1,
jedoch im Betrieb für
ein großes
Austragsvolumen,
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4 eine
Variante einer Mischkammer einer Sprühvorrichtung, bei der anstelle
einer schwenkbaren Klappe eine nachgiebige Blattfeder in die Mischkammer
eingesetzt ist,
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5 die
vergrößerte perspektivische
Darstellung der Blattfeder der Mischkammer der 4,
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6 eine
Draufsicht auf eine weitere Variante einer Mischkammer einer Sprühvorrichtung,
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7 eine
Schnittansicht entlang der Linie VII-VII der 6,
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8 eine
Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der 7,
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9 eine
Variante einer Mischkammer in einer seitlichen Schnittansicht und
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10 eine
Draufsicht auf die Mischkammer der 9.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine Mischkammer einer landwirtschaftlichen Sprüheinrichtung, mit deren Hilfe
Pflanzenschutzmittel, die in einer bestimmten Menge mit Wasser als
Trägerflüssigkeit vermischt
werden, in der Landwirtschaft versprüht werden sollen. Dies geschieht
mit Hilfe von Sprühdüsen, die
an Tragarmen meist über
mehrere Meter verteilt quer zur Fahrtrichtung eines Traktors angebracht sind.
Den Sprühdüsen wird
dabei das Gemisch aus Pflanzenschutzmittel und Wasser über Pumpen
zugeführt,
wobei eine oder gegebenenfalls auch mehrere Dosiereinrichtungen
die erforderliche Pflanzenschutzmittelmenge dem Wasser zugeben,
ehe dies nach der Erfindung in die Mischkammer nach den 1 bis 3 eingeleitet
wird.
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Da
die auszutragende Spritzmittelmenge abhängig von der Fahrgeschwindigkeit
des Traktor ist, wenn pro Hektar Boden eine bestimmte Menge des Pflanzenschutzmittels
ausgebracht werden soll, ändert
sich der erforderliche Volumenstrom der mit Pflanzenschutzmittel
versehenen Trägerflüssigkeit
je nach Einsatz. Um unabhängig
von der in die Mischkammer eingeleiteten Flüssigkeitsmenge eine einwandfreie
Vermischung zwischen den vor der Mischkammer dem Wasser zugeführten Pflanzenschutzmittelmenge
und dem Wasser zu erreichen, ist die Mischkammer 5 entsprechend
ausgelegt.
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Sie
besteht beim gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem zylindrischen Gehäuse 1,
das an beiden Stirnseiten durch Deckel 2 bzw. 3 abgeschlossen ist,
wobei zumindest einer der Deckel, hier der Deckel 2, von
einem Austrittsrohr 4 durchsetzt ist, durch das die zum
Zweck der intensiven Vermischung in die Mischkammer 5 eingeleitete
Flüssigkeit
im Sinn des Pfeiles 6 austreten kann und zu den nicht dargestellten
Sprühdüsen geführt wird.
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Das
zylindrische Gehäuse
der Mischkammer 5 besitzt eine Flüssigkeitszuführung in
der Form eines Eintrittsstutzens 7, dessen innerer Zuführkanal tangential
in den Innenraum des Gehäuses 1 mündet und
zwar mit einem Schlitz 8, der beim Ausführungsbeispiel über die
gesamte Länge
I des Gehäuses 1 durchgeht.
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Vor
dem Schlitz 8, der die Mündung der Flüssigkeitszuführung in
das Gehäuse 1 darstellt,
ist eine Schwenkklappe 9 angeordnet, die schwenkbar um die
Achse 10 ist und, wie schematisch angedeutet ist, über eine
Zugfeder 11, die außen
am Gehäuse 1 befestigt
ist und an einem Hebel 12 angreift, der fest mit der Schwenkachse 10 verbunden
ist, mit ihrem freien Ende vor dem Schlitz 8 gehalten ist.
Die Feder 11 ist dabei so ausgelegt, dass der Druck der
durch den Stutzen 7 zugeführten Flüssigkeit die Klappe 9 mehr oder
weniger im Uhrzeigersinn verschwenkt, so dass sich der freie Eintrittsquerschnitt
des Schlitzes 8 zum Innenraum der Mischkammer 5 selbsttätig an die
zugeführte
Flüssigkeitsmenge
anpasst, die auf diese Weise stets anliegend an der Innenwand des
Gehäuses 1 in
die Mischkammer geführt
wird und sich nach einer Rotation im Sinn der Pfeile 13 innen über die Schicht
der neu eintretenden Flüssigkeit
legt. Durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der rotierenden
Flüssigkeitsschichten
entsteht eine intensive Verwirbelung. Diese wird noch dadurch gefördert, dass
das Austrittsrohr 4, welches zentral innerhalb des zylindrischen
Gehäuses 1 verläuft, mit
einem Eintrittsschlitz 14 versehen ist, der entgegen der
Rotationsrichtung gerichtet ist und seinerseits tangential in das
Abflussrohr 4 mündet.
Die in das Abflussrohr 4 im Sinn des Pfeiles 15 eintretende
Flüssigkeitsmenge
wird daher innerhalb dieses Abflussrohres einer gegenläufigen Rotation
unterworfen. Diese Ausgestaltung der Mischkammer garantiert eine
gleichmäßige und
homogene Vermischung des Pflanzenschutzmittels im Wasser, so dass
auch garantiert ist, dass die auf den Boden ausgetragene Menge an Pflanzenschutzmittel
stets gleichbleibend ist.
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Die 3 zeigt
zur Erläuterung
die Wirkungsweise der Mischkammer 5 bei größerer Austragsmenge.
Hier wird durch den höheren
Druck der zugeführten
größeren Menge
an Trägerflüssigkeit und
Pflanzenschutzmittel die Schwenkklappe 9 mehr als im Fall
der 1 geöffnet,
so dass der freie Querschnitt des Eintrittsschlitzes 8 vergrößert wird
und auch in diesem Fall die Flüssigkeit
tangential anliegend im Sinn der Pfeile 13 in das Gehäuse 1 eingeführt wird.
Der freie Querschnitt des Eintrittsschlitzes 8 wird daher,
abhängig
von der zugeführten
Menge, stets so eingeregelt, dass die Eintrittsgeschwindigkeit der
Flüssigkeit
ausreicht, um diese an der Innenwand der Mischkammer 5 zu
führen
und auf diese Weise den für
die Vermischung gewünschten
Strömungsweg
innerhalb der Mischkammer zur Verfügung zu stellen.
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Die
Dosierung des Pflanzenschutzmittels in die Trägerflüssigkeit herein kann dabei
in bekannter Weise durch Impulsbetrieb erreicht werden, um auch sehr
geringe Mengen von Pflanzenschutzmittel in der Trägerflüssigkeit
zu verteilen. Gerade für
diese Fälle, wo
das Pflanzenschutzmittel diskontinuierlich in die Strömung der
Trägerflüssigkeit
eingeführt
wird, ist eine nachfolgende gleichmäßige Vermischung wichtig.
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Die 4 zeigt
nun eine abgewandelte Ausführungsform
einer Mischkammer nach der Erfindung, bei der anstelle der Schwenkklappe 9 nun
eine gebogene und an den Durchmesser und den Umfang der zylindrischen
Mischkammer 16 angepasste Blattfeder 17 vorgesehen
ist, die im einzelnen in 5 vergrößert gezeigt ist. Diese Mischkammer 16 wird durch
ein zweiteiliges Gehäuse
gebildet, das in einer durch die Mittelachse der zylindrischen Kammer 16 verlaufenen
Ebene 18 geteilt ist und aus einem Oberteil 19 und
einem Unterteil 20 besteht, der auch mit dem Ausflussrohr 20a versehen
ist. Der Oberteil 19 ist mit dem Zuführkanal 21 versehen,
der wie beim Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 tangential in die Mischkammer 16 mündet, so
dass die zu vermischenden Flüssigkeiten,
also Pflanzenschutzmittel und Wasser, im Sinn des Pfeiles 22 in
die Mischkammer 16 eingeleitet werden können. Der Unterteil 20 besitzt
einen Abflussrohrstutzen 23, der in Längsrichtung der Mischkammer 16 gesehen,
in der Mitte derselben radial in diese hereinragt und seine Eintrittsöffnung in
der Teilungsebene 18 hat, so dass die in der Mischkammer 16 vermischten
Flüssigkeiten
im Sinn des Pfeiles 24 durch den Austrittskanal innerhalb
des Rohres 20a nach außen
geführt
werden können.
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Die
Blattfeder 17 liegt mit ihrem freien Ende 17a vor
der Mündung
des Zuführkanales 21.
Sie ist mit einer Bohrung 25 versehen und kann über den Eintrittsstutzen 23 des
Gehäuseunterteiles 20 in
die Mischkammer 16 eingesetzt und fixiert werden, ehe der
Oberteil 19 aufgesetzt wird. Die Blattfeder 17 ist so
ausgelegt, dass sie sich an die Innenwand der Mischkammer 16 anlegt,
und sie kann mit Aussparungen 26 versehen werden, welche
die erforderliche Federcharakteristik für die Blattfeder 17 bzw.
für deren
freies Ende 17a, erzeugen. Auch in diesem Fall gibt das
freie Ende 17a der Blattfeder 17 dem Druck der
im Sinn des Pfeiles 22 zugeführten Flüssigkeit nach, und es wird
mit größer werdendem
Flüssigkeitsdruck
auch der freie Querschnitt der Mündung des
Eintrittskanales 21 größer. Die
Wirkung der Mischkammer 16 nach 4 ist damit
die gleiche wie jene der Mischkammer 5 der 1 bis 3.
Die in 4 gezeigte Ausführungsform, bei der die Breite
b der Blattfeder 17 der Länge der zylindrischen Mischkammer 16 entspricht,
weist aber den Vorteil eines sehr geringen Platzbedarfes auf, so
dass sich diese Art von Mischkammern auch eignet, unmittelbar vor einzelnen
Sprühdüsen oder
Sprühdüsenabschnitten und
insbesondere an einem Düsenhalter
integriert angeordnet zu werden, wenn dort die Wirkstoffe erst zudosiert
werden sollen.
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Bei
der in 4 gezeigten Ausführungsform verlässt der
durchfließende
Volumenstrom die Mischkammer in der Mitte ihres Durchmessers und
die Eintrittsöffnung
des Austrittsstutzens 23 sollte sich vorteilhafterweise,
wie vorher bereits ausgeführt,
genau im Mittelpunkt der Mischkammer 16 an neutraler Position
befinden, damit die ausfließenden
Volumenströme
die Rotation des Mischkammerinhaltes nicht behindern. Auch in diesem
Fall wird durch die Einengung des Zuführquerschnittes schon bei niedrigen Volumenströmen eine
ausreichende Strömungsgeschwindigkeit
in tangentialer Richtung erzeugt, so dass eine ausreichende tangentiale
Strömungsgeschwindigkeit
auch bei Volumenströmen
erreicht wird, die weit unter dem für die Auslegung der Mischkammer
berücksichtigtem
Maximum liegen. Die Aussparungen 26 in der Blattfeder 17 oder
andere Aussparungen oder Maßnahmen
sichern die gewünschte
Elastizität
der Blattfeder im Bereich des freien Endes 17a zu. Sie
können
je nach Anwendungsfall entsprechend ausgelegt und angebracht werden.
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Eine
weitere Variante einer zylindrischen Mischkammer 30 für eine erfindungsgemäße Sprühvorrichtung
ist in einer Draufsicht in der 6 dargestellt.
Die Mischkammer 30 weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 31 auf,
in das Trägerflüssigkeit
und Wirkstoff über
einen nicht näher
bezeichneten Anschluss 32 eingeführt werden. Trägerflüssigkeit
und Wirkstoff verlassen im durchmischten Zustand das Gehäuse 31 über einen
Ausgangsanschluss 33, der konzentrisch zum Gehäuse 31 an
einem axialen Ende der Mischkammer 30 angeordnet und mit
einem Außengewinde
versehen ist.
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Die
Schnittansicht der 7 zeigt einen Schnitt der Mischkammer 30 entlang
der Linie VII-VII der 6. Zu erkennen ist, dass Wirkstoff
und Trägerflüssigkeit
vom Anschluss 32 in einen parallel zur Längsachse
des Gehäuses 31 verlaufenden
Kanal 34 eingebracht werden, der zum Inneren der Mischkammer 30 hin
mittels einer Blattfeder 35 abgedeckt ist. Die Blattfeder 35 dient
als Regelelement und ist in die in der 7 gezeigte
Lage vorgespannt. Wie bereits anhand der zuvor beschriebenen Varianten
erörtert
wurde, wird Trägerflüssigkeit
und Wirkstoff in dem Kanal 34 gezwungen, zwischen der Blattfeder 35 und
der Innenwand des Gehäuses 31 hindurchzutreten.
Die Flüssigkeit
gelangt dabei in das Innere des Gehäuses 31 ausschließlich parallel
zu dessen Innenwandung, so dass innerhalb der Mischkammer 30 eine
Rotation der Flüssig keit
erzeugt wird. Die Größe eines
Eintrittsspaltes zwischen der Blattfeder 35 und der Innenwand
des Gehäuses 31 wird
dabei durch den Flüssigkeitsdruck
im Kanal 34 und die Vorspannkraft der Blattfeder 35 geregelt.
Die Blattfeder 35 ist dabei am Gehäuse 31 dadurch befestigt,
dass ihr dem Eintrittsspalt abgewandtes Ende um annähernd 360° aufgewickelt
ist, um ein Auge 36 zu bilden. Dieses Auge 36 ist über einen
Zapfen 37 im Gehäuse 31 gestülpt, so
dass die Blattfeder 35 in besonders einfacher Weise am
Gehäuse 31 befestigt
werden kann. Der Zapfen 37 ist einseitig abgeflacht, um einen
Abschnitt des Kanals 34 zu bilden. Ein entsprechender Zapfen
kann am gegenüberliegenden
Ende des Mischkammergehäuses 31 oder
in einem Deckel vorgesehen sein, um die Blattfeder 35 an
beiden axialen Enden sicher zu befestigen.
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Im
Unterschied zu den zuvor beschriebenen Varianten weist die Mischkammer 30 eine
Austrittsöffnung
in Form eines Ringspaltes 38 auf, der in einer Stirnwand
der Mischkammer 30 gebildet ist. Der Ringspalt 38 grenzt
dabei einerseits an die Innenwandung des zylindrischen Gehäuses 31 und
andererseits an den Außenumfang
eines Stirnseitendeckels 39 an, der in das Mischkammergehäuse 31 eingesetzt
ist. Der Stirnseitendeckel 39 weist mittig einen Innensechskant 40 auf,
um seine Montage zu erleichtern.
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In
der Schnittansicht der 8 entlang der Linie VIII-VIII
der 7 ist der Aufbau des Stirnseitendeckels 39 genauer
zu erkennen. Der Stirnseitendeckel 39 weist eine plane,
dem eigentlichen Mischkammerinnenraum 41 zugewandte Oberfläche auf und
schließt
diesen Mischkammerinnenraum 41 dadurch an einer Stirnseite
ab, wobei aber zwischen einer Innenwandung des Gehäuses 31 und
einem Außenumfang
des Stirnseitendeckels 39 ein umlaufender Ringspalt verläuft. Die
in Rotation befindliche Flüssigkeit
im Mischkammerinnenraum 41 kann dadurch aus diesem Mischkammerinnenraum 41 entnommen
werden, ohne die Rotation im Mischkammerinnenraum 41 in
nennenswerter Weise zu stören.
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Dadurch
kann sichergestellt werden, dass auch bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten
die Rotation im Mischkammerinnenraum 41 aufrechterhalten
wird und dadurch eine zuverlässige
Durchmischung gewährleistet
ist. Der Stirnseitendeckel 39 weist gegenüberliegend
seiner planen Oberfläche
einen zylindrischen Fortsatz 41 auf, der ein Außengewinde
trägt und
in eine passende Innengewindebohrung des Mischkammergehäuses 31 eingeschraubt ist.
Diese Innengewindebohrung und somit auch der zylindrische Fortsatz 41 fluchten
mit dem Ausgangsanschluss 33 des Mischkammergehäuses 31.
Um einen Flüssigkeitsaustritt
aus der Mischkammer und in das Innere des zylindrischen Fortsatzes 41 zu
ermöglichen,
ist der zylindrische Fortsatz 41 rohrförmig ausgebildet und mit mehreren
Durchgangsöffnungen 42,
die um seinen Umfang verteilt sind, versehen. Zwischen einer Innenwandung
des Gehäuses 31 und der,
dem Mischkammerraum 41 abgewandten Seite des Stirnseitendeckels 39 ist
ein weiterer, torusartiger Mischkammerraum 43 gebildet,
in dem eine weitere Vermischung zwischen Wirkstoff und Trägerflüssigkeit
stattfinden kann, bevor das Wirkstoff-/Trägerflüssigkeitsgemisch dann durch
die Durchgangsöffnungen 42 hindurch
und aus dem Ausgangsanschluss 33 austritt.
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In
der Darstellung der 8 gut zu erkennen ist der konstruktiv
besonders einfache Aufbau der Mischkammer 30. Das Gehäuse 31 ist
becherartig ausgebildet und weist in der Mitte seines Bodens den Ausgangsanschluss 33 auf.
Der Stirnseitendeckel 39 wird in dieses becherartige Gehäuse 31 eingeführt und
in dessen Boden eingeschraubt. Hierzu dient der Innensechskant 40 im
Stirnseitendeckel 39. Die Blattfeder 35 kann ebenfalls
in einfacher Weise in das Innere des Gehäuses 31 eingeschoben
und, wie bereits erläutert
wurde, dort auf passende Zapfen aufgesetzt werden. Das Gehäuse 31 wird
dann mittels eines Deckels 44 verschlossen.
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Mischkammer 50.
Die Mischkammer 50 ist Teil einer Vorrichtung zum Versprühen von
flüssigen
Gemischen, insbesondere zum Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln
in der Landwirtschaft, beispielsweise Teil einer sogenannten Feldspritze.
Lediglich schematisch ist in der 9 ein Wassertank 52 dargestellt,
der mittels einer Zuführleitung 54 mit
der Mischkammer 50 verbunden ist. In die Zuführleitung 54 wird
Pflanzenschutzmittel aus einem Wirkstofftank 56 in variabler
Menge eindosiert. Das Verhältnis
von Wasser aus dem Wassertank 52 und Wirkstoff aus dem
Wirkstofftank 56 wird dabei mittels einer Steuereinheit 58 eingestellt,
die lediglich schematisch angedeutete Steuerventile in der Zuführleitung 54 und
in der Leitung zwischen Wirkstofftank 56 und Zuführleitung 54 ansteuert.
Selbstverständlich
können
mehrere Wirkstofftanks 56 mit unterschiedlichen Wirkstoffen
vorgesehen sein.
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Stromabwärts der
Mischkammer 50 ist mindestens eine Sprühdüse 60 vorgesehen,
mittels der dann das in der Mischkammer 50 vermischte Gemisch
ausgebracht werden kann.
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Die
Mischkammer 50 selbst weist eine im wesentlichen zylindrische
Grundplatte 62 auf, die mit einem die Zuführleitung 54 fortsetzenden
Zuführkanal 64 und
einem Abführkanal 66 versehen
ist. Der Abführkanal 66 mündet in
eine Zuleitung zur Sprühdüse 60.
Der Zuführkanal 64 führt zunächst ausgehend
von einem Anschlussstutzen 70 in die Grundplatte 62 hinein
und zweigt dann in Richtung einer düsenartig ausgebildeten Mündungsöffnung 68 ab.
Mittels der Mündungsöffnung 68 wird
eine Verbindung zwischen dem Zuführkanal 64 und
dem Inneren der Mischkammer 50 hergestellt. Die Mündungsöffnung 68 ist
an einem domartigen Ende eines ansonsten zylindrischen Vorsprungs 72 vorgesehen,
der sich ausgehend von der Grundplatte 62 in das Innere
der Mischkammer 50 hinein erstreckt. Das Innere der Mischkammer 50 wird
einerseits durch die Grundplatte 62 und andererseits durch
ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 74 begrenzt, das
mit einer umlaufenden Kante auf der Grundplatte 62 dichtend
aufsitzt und am anderen Ende durch einen Dom in Form eines Kugelabschnitts
abgeschlossen ist. Die Mündungsöffnung 68 ist
dabei schräg
nach oben in das Innere der Mischkammer 50 hinein ausgerichtet.
Die Mündungsöffnung 68 ist
somit mit einer Hauptkomponente einerseits tangential und senkrecht
zu einer Mittellängsachse 76 und
andererseits mit einer anderen Hauptkomponente parallel zur Mittellängsachse 76 ausgerichtet.
Beispielsweise ist die Mündungsöffnung 68 relativ
zur Grundplatte 62 in einem Winkel zwischen 35° und 50° nach schräg oben und
gleichzeitig tangential zu einem gedachten Kreiszylinder um die
Mittellängsachse 76 ausgerichtet.
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Wie
in der Darstellung der 9 zu erkennen ist, wird aus
der Mündungsöffnung 68 austretende
Flüssigkeit
dadurch schraubenartig nach oben geleitet, so dass die Flüssigkeit
im Inneren der Mischkammer 50 in Rotation versetzt wird.
Diese Rotationsbewegung ist zum einen um die Mittellängsachse 76 herum
und zum anderen von der Grundplatte 62 weg ausgerichtet.
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Eine
Austrittsöffnung 80 aus
dem Inneren der Mischkammer 50 ist ebenfalls in der Grundplatte 62 angeordnet.
Dadurch muss vor dem Austritt der Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung 78 eine
Richtungsumkehr in der Mischkammer 50 und speziell in dem
Gehäuse 74 erfolgen.
Zusammen mit der durch die Mündungsöffnung 68 erzeugten
Rotation erfolgt dadurch eine gründliche
Vermischung der eingebrachten Flüssigkeiten,
nämlich
Wasser aus dem Wassertank 52 und Wirkstoff aus dem Wirkstofftank 56.
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Die
Mündungsöffnung 68 weist
einen konstanten, unveränderlichen
Querschnitt auf und ist so bemessen, dass auch bei dem kleinsten
vorgesehenen Flüssigkeitsdurchsatz
eine kräftige
Rotation und Turbulenz im Inneren der Mischkammer 50 erzeugt wird,
so dass die innige Vermischung von Wirkstoff und Wasser sichergestellt
ist.
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Soll
der Flüssigkeitsdurchsatz
durch die Mischkammer 50 erhöht werden, so wird zunächst der
Flüssigkeitsdruck
in der Zuführleitung 54 erhöht. Flüssigkeit
kann dadurch nicht mehr nur durch die Mündungsöffnung 68 in die Mischkammer
gelangen, sondern darüber
hinaus durch eine am Ende des Zuführkanals 64 stromabwärts der
Mündungsöffnung 68 angeordnete
weitere Mündungsöffnung 80,
die im drucklosen Zustand und unterhalb ihres Öffnungsdrucks mittels einer
federbelasteten Verschlussplatte 82 verschlossen ist. Die
Verschlussplatte 82 wird mittels einer Schraubenfeder 84 gegen
die Berandung der Mündungsöffnung 80 vorgespannt.
Die Schraubenfeder 84 ist dabei in einer zylindrischen
Hülse angeordnet,
die von der Grundplatte 62, die Mündungsöffnung 80 umgebend
ausgeht und die an ihrem, der Grundplatte 62 abgewandten
Ende einen den freien Querschnitt verringernden Absatz aufweist.
Auf diesem Absatz stützt
sich die Schraubenfeder 84 ab und kann dadurch eine Federkraft
auf die Verschlussplatte 82 aufbringen. In Abhängigkeit
des im Zuführkanal 64 anliegenden
Flüssigkeitsdrucks
wird somit die Verschlussplatte 82 unterschiedlich weit
von der Grundplatte 62 abgehoben, so dass der freie Querschnitt
der Mündungsöffnung 80 in
Abhängigkeit
des Flüssigkeitsdrucks
bestimmt ist. Die Vorspannkraft der Feder 84 kann dabei
beispielsweise so bemessen sein, dass unabhängig von der durchzusetzenden
Flüssigkeitsmenge über die
Mischkammer 50 immer ein maximaler Druckverlust von 0,5
bar auftritt.
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Wie
zu erkennen ist, ist die Mündungsöffnung 68 für die Erzeugung
der rotierenden und turbulenten Strömung in der Mischkammer 50 vorgesehen.
Getrennt hiervon ist die mittels der federbelasteten Verschlussplatte 82 verschlossene
Mündungsöffnung 80 für die Einleitung
von Flüssigkeit
vorgesehen, wenn zusätzlich
zu der Mündungsöffnung 68 eine
wei tere Mündungsöffnung mit
variablem Querschnitt zur Verfügung
gestellt werden soll.
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Bezogen
auf die zylindrische Grundplatte 62 ist die Mündungsöffnung 68 an
dem Vorsprung 72 dabei radial außenliegend angeordnet, im gleichen radialen
Abstand zur Mittellängsachse 76 wie
die Austrittsöffnung 78,
jedoch auf der gegenüberliegenden
Seite. Die Mündungsöffnung 80 ist
dahingegen im Bereich der Mittellängsachse 76 und speziell
konzentrisch zur Mittellängsachse 76 angeordnet.
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Dies
ist gut in der Draufsicht der 10 zu erkennen,
in der ebenfalls die Mündungsöffnung 68 zu
sehen ist, mittels der Flüssigkeit
tangential in die Mischkammer 50 eingespeist wird, um in
der Mischkammer eine rotierende und turbulente Strömung zu erzeugen.
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Die
Mischkammer 50 kann zur Bewältigung höherer Flüssigkeitsdurchsätze auch
modular eingesetzt werden, indem zwei Mischkammern 50 parallel geschaltet
werden. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass
die Unterseite der Grundplatte in 10 mit
einem weiteren Mischkammergehäuse
versehen wird und entsprechend auch in der Unterseite, analog zu 10,
zwei Mündungsöffnungen
und eine Austrittsöffnung
vorgesehen werden, die dann mit dem Zuführkanal 64 bzw. dem
Abführkanal 66 in
Verbindung stehen.