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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Streuscheibe sowie auf
eine Streuvorrichtung zur Verteilung von Streugut und auf ein Verfahren
zur Streugutverteilung mittels der Streuscheibe. Ferner wird ein
Verfahren zur Regelung der Durchflussmenge an Streugut offenbart.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Software-Programm
oder auf ein Software-Programmprodukt, mit Hilfe dessen die Verteilung
des Streuguts durch die Streuscheibe, beziehungsweise durch die
Streuvorrichtung geregelt werden kann.
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Aus
dem Stand der Technik sind diverse Streuvorrichtungen bekannt, hauptsächlich
Streuvorrichtungen zur Ausbringung von Streusalz im Winter, um Straßen
von Schnee und Eis zu befreien, weiterhin sind Düngerstreuer
aus der Landwirtschaft bekannt. Zur Verteilung von Streusalz kann
die Streuvorrichtung Salz in Pulverform oder eine Salzsole über
eine Schleuderscheibe am Heck eines Streufahrzeugs auf die Straße
auftragen. Im Agrarbereich bringen Düngerstreuer vor allem
Feststoffdünger, aber auch Flüssigdünger
mittels eines Schleuderwerks auf die Felder aus. Hier kommen Einscheiben-Zentrifugaldüngerstreuer
und Zweischeiben-Zentrifugaldüngerstreuer zum Einsatz,
deren Beaufschlagung aus einem über der Streuscheibe angeordneten
trichterförmigen Vorratsbehälter erfolgt. Die
Rotationsgeschwindigkeit der Streuscheiben bestimmt dabei die Verteilungsbreite
des Düngers, während die Mengendosierung in Abhängigkeit
der Rieseleigenschaft des Düngers durch die Gestaltung
des Zuführtrichters eingestellt werden kann.
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Um
auf größeren Arealen, die unter Umständen
auch für andere Fahrzeuge unzugänglich sind, wie Wasserflächen
oder Waldgebiete, Streugut zu verteilen, kommen Hubschrauber zum
Einsatz, die eine Streuvorrichtung an den Einsatzort transportieren
und dort für die Ausbringung des Streuguts sorgen. Als
Beispiel seien die Kalkung von Waldflächen, die Düngung
größerer Gebiete und insbesondere die Bekämpfung von
Stechmücken durch Verteilung eines Insektizids in den Brutgebieten
genannt, wobei beispielsweise ein Granulat, insbesondere ein Eisgranulat,
das einen biologischen Wirkstoff enthält, über
den Wasserflächen der betroffenen Brutstätten
verteilt. Dabei ist es wünschenswert, die Verteilung des
Streuguts möglichst genau bezüglich der geographischen
Lage und exakt in den benötigten Mengen auszubringen, um
eine unnötige Verschwendung zu vermeiden.
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Bei
einer Verwendung von wirkstoffhaltigem Eisgranulat als Streugut
zur Bekämpfung von Stechmücken können
jedoch während des Transportes und der Lagerung die einzelnen
Eispartikel an Kontaktflächen schmelzen und wieder gefrieren,
so dass größere Eisklumpen entstehen, die sich
unter Umständen mit der Streuscheibe nicht mehr ausstreuen
lassen, oder nicht die gewünschte Ausbringparameter wie
eine vorgegebene Ausbringmenge aufweisen und damit eine ungleichmäßige
Verteilung des Wirkstoffs auf dem Gebiet bedingen würden.
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Eine
Streuvorrichtung zur Ausbringung von Kalk- und Düngemitteln
aus der Luft ist in der
DE
87 17 299 U1 beschrieben, die einen Streukübel
zur Aufnahme des Streuguts umfasst, der durch den Hubschrauber transportiert
werden kann und der sich zu einem unteren Ende hin trichterförmig
verjüngt. In diesem trichterförmig verjüngten
Ende des Streukübels befindet sich ein Verschlusskegel,
der zum Verschließen der Öffnung an einem Seil
hängt, so dass der Verschlusskegel zum Öffnen
des Streukübels über eine Fernsteuerung angehoben
werden kann. Unterhalb dieser Öffnung ist eine versetzbare
Streuscheibe angeordnet, die durch einen Motor angetrieben wird.
Damit nun die Streuvorrichtung ein geringeres Nettogewicht und damit
eine größtmögliche Zuladekapazität
erreicht, während gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit
im Betrieb sichergestellt ist, sind der Streukübel und
die Einhängevorrichtung, an der der Streukübel
am Hubschrauber befestigt wird, relativ zueinander bewegbar gelagert.
Ein Verschließen des Streukübels durch den an
einem Seil hängenden Verschlusskegel wird durch eine zusammengefahrene
Stellung zweier gegenüber liegender Kolben-Zylinder-Einheiten
bereitgestellt, die die Einhängevorrichtung verbinden,
während das Seil mit dem Verschlusskegel an die Einhängevorrichtung
gekoppelt ist. Damit der Ver schlusskegel die Öffnung freigibt,
sind die zwei einander gegenüber liegenden Kolben-Zylinder-Einheiten
durch eine Funkbetätigung eines Magnetventils durch das
Eigengewicht des mit Streugut befüllten Streukübels
in eine auseinander gefahrene Stellung bewegbar.
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Ferner
ist aus der
DE 102
48 613 B4 ein Streugerät mit genauer Dosierung
und/oder einer unterschiedlichen Dosierung innerhalb des Streuwinkels
bekannt, das auch für feinkörniges Streugut geeignet
ist. Dazu umfasst das Streugerät einen trichterförmigen
Behälter, in dem sich das Streugut befindet, an dessen unterem
Auslass sich ein Dosier- und Sperrglied befindet. Unter dem Dosier-
und Sperrglied ist eine mit einem steuerbaren Drehantrieb verbundene
Streuscheibe angeordnet. Um eine mengenmäßige
Steuerung bereitzustellen, umfasst das Dosier- und Sperrglied einen
steuerbaren Drehantrieb und wenigstens eine Transportschnecke, wobei
deren Drehantrieb durch Veränderung der Drehzahl gesteuert
wird.
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Schließlich
ist in der
DE 100
15 750 B4 eine Streuscheibe für ein Streufahrzeug
mit einem Antrieb offenbart, wobei eine Antriebswelle für
die Streuscheibe in einem feststehenden Bauteil gelagert ist und
der Antrieb über ein verdrehbares Gehäuse verfügt.
Dieses Gehäuse kann sich in Folge des Antriebs der Streuscheibe
verdrehen, wodurch sich ein Reaktionsmoment ergibt, das mit einer
Messvorrichtung ermittelt werden kann. Damit ist über einen
sehr weiten Drehmomentbereich eine zuverlässige Bestimmung
des Drehmoments der Streuscheibe möglich, wodurch eine
Einstellung der Streudichte in Abhängigkeit der Außentemperatur,
dem Zustand einer Straße und den Wetteraussichten erfolgen
kann. Ferner hängt die Streudichte von der Geschwindigkeit
des Streufahrzeugs ab sowie von der Streugutsorte und deren Feuchtegrad.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik wäre es wünschenswert,
eine Streuscheibe sowie eine Streuvorrichtung zu schaffen, die einerseits
einen vereinfachten Öffnungs- und Schließmechanismus
bereitstellt, während der Mengendurchsatz von Streugut
in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern, die sich aus
den Ausbringungsbedingungen ergeben, geregelt werden kann. Anderer seits
sollte die Streuvorrichtung bzw. eine in die Streuvorrichtung aufgenommene
Streuscheibe auch geeignet ist, ein zu Agglomeraten neigendes Granulat
auszubringen, so dass eine Verteilung des Streuguts optimiert werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Streuscheibe mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs 1 und durch eine Streuvorrichtung mit den Merkmalen des
unabhängigen Anspruchs 11 sowie weiter durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 gelöst.
Ferner wird die Aufgabe einer geregelten Verteilung von Streugut
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruchs 23 und durch die Software-Programme oder Software-Programmprodukte
mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 24
oder 25 gelöst.
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Eine
erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Streuscheibe zur Verteilung von Streugut umfasst eine Gestaltung
der Streuscheibe im Wesentlichen als Zellenrad. Dabei wird das Zellenrad
von einer Boden- und einer Deckplatte gebildet, die durch mehrere
Wurfflügel voneinander beabstandet sind, wobei die Zellen
oder Kammern jeweils von zwei benachbarten Wurfflügeln
gebildet werden. Die Deckplatte hat eine zentrale Eintrittsöffnung,
durch die das Streugut in eine zentrale Streugutkammer eingefüllt
werden kann, so dass das Streugut von der zentralen Streugutkammer
quasi in die einzelnen Kammern und von dort ausgestreut wird, da
die Streuscheibe über eine Antriebswelle mit einem Antrieb
verbunden ist und somit rotieren gelassen werden kann.
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Um
zu verhindern, dass Streugut verloren geht, wenn nicht ausgestreut
werden soll, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
an jeder Vorderseite eines Wurfflügels ein flächiges
Verschlusselement auf. Dies ist mit einer Rückstellkraft
beaufschlagt und schwenkbar angeordnet und liegt mit seinem freien
Ende an der Rückseite des benachbarten Wurfflügels
an. Damit wird der durch die Kammer gebildete Austrittskanal verschlossen,
bis die Rückstellkraft des Verschlusselements überwunden
wird und das Verschlusselement von der Rückseite des benachbarten
Wurfflügels wegdrückt. Dies geschieht, indem der
Antrieb betätigt wird und die Streuscheibe zu rotieren
beginnt. Sobald die Streuscheibe eine Rotati onsgeschwindigkeit erreicht,
die so groß ist, dass die auf die Verschlusselemente wirkende
Zentrifugalkraft größer ist als die auf die Verschlusselemente
wirkende Rückstellkraft, löst sich der anliegende
Abschnitt des Verschlusselements, der die Rückseite des
die Kammer bildenden zweiten Wurfflügels berührt,
sich von diesem ab und bewegt sich in Richtung der Vorderseite des
Wurfflügels, an dem das Verschlusselement auch befestigt
ist. Damit wird erreicht, dass bei einer geeigneten Rotationsgeschwindigkeit
der Streuscheibe der Austrittskanal freigegeben wird und das Streugut
auf die gewünschte Weise aus der Streuscheibe ausgegeben
werden kann.
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Geeignete
Verschlusselemente können starre Platten sein, die mittels
eines separaten Rückstellelements, wie etwa einem Gummiseil,
einem Federelement, einer Spirale oder einer Blattfeder, an dem
Wurfflügel angeordnet sind. Selbstverständlich
können als Verschlusselemente auch elastische Platten gewählt
werden, denen eine Rückstellkraft innewohnt. Als elastische
Verschlusselemente kommen Polyurethanplatten sowie andere geeignete
Kunststoffplatten in Frage. Materialien wie Polyurethan sind in
vielen Stärken und Härtegraden erhältlich
und vorteilhaft bei einer Biegung innerhalb bestimmter Grenzen nahezu
ermüdungsfrei. Ferner ist das Material resistent gegen
nahezu alle in den gängigen Streumitteln enthaltenen Stoffe.
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Um
eine zusätzlich zu der Rückstellkraft wirkende,
der Zentrifugalkraft entgegen gerichtete Kraft aufzubringen, können
die Verschlusselemente mit Beschwerelementen beschwert werden; das
hiermit bereitgestellte erhöhte Gewicht kann alternativ
auch über eine entsprechend große Materialstärke
der Platten aufgebracht werden. Damit ist es möglich, die Öffnungs-
und Schließcharakteristik der Verschlusselemente zu beeinflussen.
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Weiter
ist es möglich, den Biegeradius der Verschlusselemente
zu bestimmen, indem an der Vorderseite des Wurfflügels,
an der Stelle, an der die Verschlussplatte befestigt wird, entlang
der Schwenkachse des Verschlusselements ein Rundstab, ein Vollrohr
oder ein Halbrohr angeordnet wird, so dass das Verschlusselement
sich um den durch dieses Element vorgegebenen Biegeradius biegen
muss.
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Der
so bereitgestellte Verschlussmechanismus ist insbesondere deswegen
vorteilhaft, da kein zusätzlicher Antriebsmechanismus erforderlich
ist, um die Streuscheibe zu verschließen. Die bei sich
drehender Scheibe auftretenden Fliehkräfte werden ausgenutzt,
um das Verschließen und das Öffnen der Kammern
zu betreiben. Dann ergibt sich eine apparative Vereinfachung der
Einrichtung, da die Regelung der Durchflussmenge auf einfachste
Weise realisiert werden kann, da weitere Aufgaben wie ein Verschließen
des Streuvorgangs bei einer Unterbrechung des Streuens nicht erforderlich
ist.
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Es
ist in weiteren Ausführungsformen, die eine Integration
der Streuscheibe in eine Streuvorrichtung vorsehen, jedoch möglich,
eine definierte Austrittsmenge auch über die motorisch
in die Streuscheibe geförderte Materialmenge zu bestimmen.
Dazu kann die entsprechende Antriebsvorrichtung, die einen Streugutvorratsbehälter
mit der Streuscheibe koppelt, mit einer elektronischen Steuerung
verbunden sein. Diese kann die Beaufschlagung der Streuscheibe in
Abhängigkeit von Parametern wie der auszubringenden Masse
pro Flächeneinheit (der so genannten Applikationsrate),
einer Streubreite sowie einer Fahrt- beziehungsweise Fluggeschwindigkeit
und weiteren Parametern steuern beziehungsweise regeln. Eine derartige
elektronische Steuerung kann GPS gestützt sein.
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Dabei
kann eine elektronische Steuerungs- und Regelungsvorrichtung, die
zumindest eine Prozessor- und eine Speichereinheit, sowie Eingabe-
und Ausgabeschnittstellen aufweist, das Beaufschlagen der Streugutkammer
vorteilhaft dadurch regeln, dass eine tatsächliche Durchflussmenge
(„Ist-Durchflussmenge”) an Streugut mit einer
theoretischen Durchflussmenge („Soll-Durchflussmenge”)
verglichen wird. Eine Berechnung der Ist-Durchflussmenge erfolgt
aus einer von dem Streuscheibenantrieb aufgenommenen Stromstärke,
wobei zuvor eine Kalibrierung einer Streuscheibe mit gegebenem Durchmesser
erfolgt, in der eine Leerlaufstromstärke ohne Beaufschlagung
mit Streugut ermittelt wird sowie ein Stromstärkenverlauf
in Abhängigkeit der beaufschlagten Durchflussmenge aufgenommen
wird. Die Soll-Durchflussmenge ergibt sich aus den Parametern Applikationsrate,
Streubreite und Geschwindigkeit über Grund. Stellt die
Steuerungs- und Regelungsvorrichtung eine Differenz zwischen der
tatsächlichen Durchflussmenge und der theoretischen Durchflussmenge
fest, so ändert sie die Beaufschlagung der Streuscheibe,
um die Ist-Durchflussmenge an die Soll-Durchflussmenge anzupassen.
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Erfindungsgemäß lässt
sich mit der vorgenannten Streuscheibe ein Verfahren zum Verteilen
von Streugut ausführen, indem zunächst die Streugutkammer
der Streuscheibe über die Eintrittsöffnung mit
Streugut beaufschlagt wird, ehe die Streuscheibe mit Hilfe des Antriebs
in Gang gesetzt wird. Nun wird durch Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit
der Streuscheibe bewirkt, dass die Verschlusselemente, die die Kammern der
Streuscheibe verschließen, sich aus der Verschlussposition
in die Öffnungsposition bewegen, indem sie die Rückstellkraft
der Verschlusselemente, hervorgerufen durch die Zentrifugalkraft,
die aufgrund der Rotation der Streuscheibe entsteht, überwinden.
Damit lösen sich die an den Rückseiten der benachbarten
Wurfflügel anliegenden Abschnitte der Verschlusselemente
und biegen zurück in Richtung der Vorderseiten derjenigen Wurfflügel,
an denen die Verschlusselemente auch angeordnet sind. Es wird ein
Austrittskanal für das auszustreuende Material frei.
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Weiter
wird eine Streuvorrichtung zur Verteilung von Streugut offenbart,
die eine Halterung umfasst, die einen Vorratsbehälter für
Streugut und eine Halterung für den Streugut-Vorratsbehälter
und eine Streugutausgabevorrichtung selbst, die an das entsprechende
Zuführmittel mit dem Vorratsbehälter gekoppelt
ist, umfasst. Im einfachsten Falle besteht die Zuführvorrichtung
aus der Auslassöffnung, die an dem Vorratsbehälter vorliegt,
und einer unmittelbar an diese Auslassöffnung angrenzenden
Eintrittsöffnung durch die die Streugutausgabevorrichtung
beschickt werden kann.
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Der
erfindungsgemäße Vorratsbehälter weist
dabei einen Kolben auf, der durch Verbindungsmittel operativ mit
einem Antriebsmotor gekoppelt ist und daher eine axiale Hebebewegung
ausführen kann. Wenn der Kolben die Hebebewegung ausführt
wird das in dem Vorratsbehälter befindliche Streugut, oberhalb des Kolbens
in dem Vorratsbehälter vorliegt, angehoben und über
die Auslassöffnung des Vorratsbehälters in die Streugutausgabevorrichtung
gefördert. Der Antriebsmotor zur Bewegung des Kolbens kann
wie der Streuscheibenantrieb, der über die verbundene Antriebswelle
die Streuscheibe bewegt, mittels der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung
gesteuert und/oder geregelt werden, um die Durchflussmenge zum Beaufschlagen
der Streugutkammer mit Streugut aus dem Vorratsbehälter
auf die gewünschte Weise zur Verteilung des Streuguts zu
betätigen.
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Die
Regelungsparameter können die gewünschte Applikationsrate
(in Kilogramm Streugut pro Hektar Applikationsfläche),
die Applikationsbreite (durch eine Drehzahl der Streuscheibe und
eine Ausbringungshöhe bestimmte Austragungsbreite des Streuguts
rechtwinklig zu einer Fahrt-/Flugrichtung in Meter), die Geschwindigkeit
eines Trägerfahrzeugs der Streuvorrichtung auf oder über
einem Untergrund (in Kilometer pro Stunde) und die Durchflussmenge
des Streuguts, das die Streuscheibe verlässt (in Kilogramm
Streugut pro Minute) umfassen. Vorteilhaft kann die Steuerungs-
und Regelungsvorrichtung der Streuvorrichtung mit einem GPS operativ
gekoppelt sein, das entsprechende Regelungsparameter (geographische
Ortsbestimmung des Trägerfahrzeugs und dessen Geschwindigkeit
und Höhe über dem Erdboden) individuell und zu
jedem gewünschten Zeitpunkt der Ausbringung von Streugut
situationsbezogen zur Verfügung stellt.
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Insbesondere
ermöglicht eine operative Kopplung der Steuerungs- und
Regelungsvorrichtung mit dem Antrieb der Streuscheibe eine Erfassung
der ausgetragenen Durchflussmenge an Streugut über eine
von dem Antrieb aufgenommene Stromstärke. Dadurch kann
vorteilhaft permanent während des Streuvorgangs die ausgebrachte
Streugutmenge überprüft und bei Abweichung von
einem vorgegebenen Wert nachgeregelt werden, indem die Beaufschlagung
der Streukammer der Streuscheibe mit Streugut aus dem Vorratsbehälter
angepasst wird.
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Die
Regelungsparameter werden mittels eines Softwareprogramms oder Softwareprogrammprodukts verarbeitet,
das auf einem Datenträger gespeichert ist. Entsprechend
ist ein Datenverarbeitungssystem wie eine zentrale Pro zessoreinheit,
respektive ein Computer, auf geeignete Weise mit der Streuvorrichtung
verbunden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die entsprechende Streugutausgabevorrichtung eine erfindungsgemäße
Streuscheibe ist, da mit dieser Streuscheibe eine kompakte und ökonomisch
arbeitende Ausgabevorrichtung geschaffen wurde.
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Der
Vorratsbehälter kann ein gleichmäßiger
Zylinder sein, oder es kann sich um einen Zylinder handeln, der
sich zur Streuscheibe weisend konisch verjüngt, so dass
die Auslassöffnung im Vergleich zum Gesamtdurchmesser des
Vorratsbehälters eher klein ist.
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Der
Vorratsbehälter, der einen erfindungsgemäßen
Kolben zur Förderung des Streuguts in Richtung der Auslassöffnung
aufweist, ist insbesondere für die Ausbringung von Eisperlen
geeignet, da diese je nach Zustand, also wenn sie frisch oder mehr
oder weniger angeschmolzen sind, nicht auf reproduzierbare Weise rieseln
wollen. Der Kolben zwingt sie nach oben und führt sie mit
einer gewünschten, kontrollierten und kontrollierbaren
Rate der Streuscheibe zu, die, wie beschrieben, in der Lage ist,
eventuell enthaltene Klumpen ähnlich einer Fräse
zu zerkleinern.
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Für
die Verwendung von Streugütern mit genormter Rieselqualität
wie etwa bekannte Maiskörper, die mit BTI für
die Stechmückenbekämpfung getränkt sind,
oder Normsand, granulierte Düngemittel, muss nicht zwingend
der erfindungsgemäße Vorratsbehälter
eingesetzt werden; hierfür kann ein konischer Behälter
einfach auf die Streuscheibe, optional auf die beschriebene abgedichtete
Weise aufgesetzt werden und das Material wird auf bekannte Weise
in die Streuscheibe einrieseln gelassen.
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Damit
der kegelförmige Bereich des Vorratsbehälters
dicht an der Eintrittsöffnung der Streuscheibe anliegt,
können entsprechende Dichtmittel um die Öffnungen
angeordnet sein. Dichtmittel aus elastischen Materialien federn
darüber hinaus Bewegungen der Vorrichtung ab und vermeiden,
dass es zu Schädi gungen des Materials kommt.
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Um
den Kolben, auf dem das Streugut anliegt, im Vorratsbehälter
zu heben, kann eine Seilzugvorrichtung vorgesehen sein. Der Seilzug
kann über eine hohle Antriebswelle und über den
Antriebsmotor mit einer entsprechenden Windentrommel gekoppelt sein.
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Die
gesamte Streuvorrichtung kann über ihre Halterung in Streufahrzeugen,
aber insbesondere auch an Hubschraubern, befestigt werden. Durch
die Gestaltung der Streuscheibe ist es auf ideale Weise möglich, Streugut
aus der Luft auszubringen.
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Dazu
wird zu Beginn des Streuvorgangs die Streuscheibe in Drehung versetzt
und zugleich wird der Kolben, auf dem das Streumaterial lastet,
durch die Winde mit der Geschwindigkeit nach oben gezogen, die der
gewünschten Durchflussrate an Streumaterial entspricht.
Der zurückgelegte Kolbenweg steht dabei in direktem proportionalem
Verhältnis zu der nach oben in den Ausgabebereich der Streuscheibe
gedrückten Streumittelmasse. Die Streuscheibe schleudert
das Material nach außen weg und wirkt daher wie eine Fräse auf
mögliche Verklumpungen, die das Streumaterial aufweisen
könnte.
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Um
den Materialflusses der rieselfähigen Stoffen hinsichtlich
des Mengendurchsatzes zu beeinflussen und damit die Durchflussmenge
in die Streuscheibe mit zu steuern, kann innerhalb des Vorratsbehälters
ein Störkörper als „Flow-Moderator” angeordnet
sein. Bei diesem Störkörper kann es sich um ein
stativartiges Gestell handeln, das einem Ende Beine zur Befestigung
an der inneren Wandung des Vorratskörpers und am anderen
Ende Finger aufweist, die sich in Richtung Auslassöffnung
des Vorratsbehälters erstrecken. Vorteilhaft kann die vertikale
Achse des Störkörpers teleskopierbar in einen
Betätigungszylinder aufgenommen sein, so dass die in Richtung
der Auslassöffnung des Vorratsbehälters weisenden
Finger in größerer Nähe oder weiter beabstandet
von der Auslassöffnung angeordnet sein können.
Dies beeinflusst, in welchem Maße eine Verlangsamung des
Durchflusses durch den Störkörper erreicht wird.
Gerade bei einem konischen Körper kann der Durchfluss deutlich
beeinflusst werden, wenn die als Finger wirkenden Störkörper
nahe an der Austrittsöffnung angeordnet sind.
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Ferner
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel
zum Einstellen der Applikationsrate, respektive der Ausgabemenge
an Streugut pro Quadratmeter auf. Parameter zur Regelung und Steuerung
des Regelsystems umfassen die Ausgabemenge respektive die Applikationsrate
an Streugut pro Quadratmeter, die Streubreite in Meter, die Bewegungsgeschwindigkeit
der Streuscheibe über der zu beaufschlagenden Fläche
und die Durchflussmenge in Kilogramm pro Minute.
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Erfindungsgemäß kann
bei einer Verwendung der Streuvorrichtung eine Regelung der Durchflussmenge
an Streugut erfolgen, um eine vorgegebene Applikationsrate bei eingestellter
Streubreite und Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten, indem zunächst
ein erstes Kalibrierungsdiagramm aufgenommen und in einer Speichereinheit
des Regelsystems hinterlegt wird. In diesem ersten Kalibrierungsdiagramm
sind die Durchflussraten über die Positionierungen des
Störkörpers zwischen einer Minimumsposition mit
minimaler Durchflussmenge und einer Maximumsposition mit maximaler
Durchflussmenge für verschiedene Streugüter aufgetragen.
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Aus
den vorgegebenen oder durch einen Benutzer eingestellten Regelungsparametern
Applikationsrate, Applikationsbreite und Geschwindigkeit auf oder über
einem Untergrund berechnet eine Prozessoreinheit des Regelsystems
eine Soll-Durchflussmenge. Mit dem in der Speichereinheit hinterlegten
ersten Kalibrierungsdiagramm ermittelt die Prozessoreinheit für
ein jeweiliges Streugut die der Soll-Durchflussmenge entsprechende
Positionierung des Störkörpers. Bei Aktivierung
der Streuvorrichtung, respektive bei Anschalten der Streuscheibe,
erfolgt die Beaufschlagung der Streuscheibe mit dem Streugut, wobei
sich eine aus der eingestellten Position des Störkörpers
ergebende tatsächliche Durchflussmenge, die Ist-Durchflussmenge,
einstellt. Diese Ist-Durchflussmenge wird aus einem Antriebsmoment
des Antriebs der Streuscheibe durch die Prozessoreinheit ermittelt,
indem diese aus einem zweiten in der Speichereinheit hinterlegten
Kalibrierungsdiagramm diejenige Durchflussmenge bestimmt, die einer
Antriebsstromstärke des Streuscheibenantriebs entspricht.
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Das
Antriebsmoment ist proportional zur aufgenommenen Stromstärke
und die von der Streuscheibe beschleunigte Durchflussmenge ist bei
konstanter Drehzahl proportional zu dem Antriebsmoment. Diese tatsächliche
Durchflussmenge wird mit der Soll-Durchflussmenge verglichen und
bei einem Abweichen der Ist-Durchflussmenge von der Soll-Durchflussmenge
erfolgt eine Nachregelung der Positionierung des Störkörpers
entsprechen der Differenz zwischen der Ist-Durchflussmenge und der
Soll-Durchflussmenge, so dass die tatsächlichen Durchflussmenge
nun der Soll-Durchflussmenge entspricht.
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Der
Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung
der Beschreibung. Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen
von Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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1a zeigt
in einer Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Streuscheibe, mit angedeuteter Verbindung zu einem Streugut-Vorratsbehälter,
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1b zeigt
die Streuscheibe aus 1a in einer perspektivischen
Ansicht seitlich von oben,
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2a zeigt
in perspektivischer Ansicht von oben die erfindungsgemäße
Streuscheibe aus 1a und 1b, bei
der die Deckplatte entfernt wurde, mit geschlossenen Austrittskanälen
und
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2b zeigt
die gleiche Ansicht auf eine erfindungsgemäße
Streuscheibe wie 2a mit geöffneten Austrittskanälen,
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3a zeigt
in perspektivischer Ansicht einen Störkörper in
einem konischen Bereich des Vorratsbehälters nahe der Auslassöffnung
in einem weiten Abstand zu der Auslassöffnung,
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3b zeigt
die gleiche Ansicht wie 3a, wobei
der Störkörper näher zu der Auslassöffnung
hin bewegt ist, und
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3c zeigt
in gleicher Ansicht wie 3a und 3b den
Störkörper nahe der Auslassöffnung,
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4 zeigt
in perspektivischer Ansicht einen Teil einer erfindungsgemäßen
Streuvorrichtung, der die Antriebselemente für Streuscheibe
und Kolben, sowie die Streuscheibe und die Halterung umfasst,
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5 zeigt
in einer perspektivischen Teil-Längsschnittansicht eine
erfindungsgemäße Streuvorrichtung.
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6 zeigt
ein Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Regelung der Streugutdurchflussmenge.
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Eine
erfindungsgemäße Streuscheibe 10 zur
Verteilung von Streugut ist in 1a, 1b, 2a, 2b gezeigt.
Die Streuscheibe 10 ähnelt dabei im Wesentlichen
einem Zellenrad, das mehrere Wurfflügel 3 zwischen
einer Bodenplatte 10' und einer Deckplatte 10'' umfasst.
Die in 1a bis 2b dargestellte Streuscheibe 10 weist
dabei sechs Wurfflügel 3 auf, wie insbesondere
aus 2a und 2b ersichtlich
wird; die Anzahl der Wurfflügel 3 kann jedoch
je nach Beschaffenheit des Streuguts auch variieren. Durch Anordnung
der Bodenplatte 10' und der Deckplatte 10'' wird
durch zwei benachbarte Wurfflügel 3 jeweils eine
Kammer gebildet, die hier als Austrittskanal 4 fungiert,
wie dies aus 2a und 2b ersichtlich
wird.
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Zur
Beaufschlagung der Streuscheibe 10 mit Streugut weist die
Deckplatte 10'' eine Eintrittsöffnung 5' auf,
die eine Zuführeinrichtung eines Vorratsbehälters,
der nicht nach dem Kolbenförderprinzip gestaltet sein muss,
aufnehmen kann (in 1b angedeutet durch die konischen
Seitenwänden eines Vorratsbehälters 22). Durch
diese Eintrittsöffnung 5' gelangt das Streugut
aus dem Vorratsbehälter 22 in eine zentrale Streugutkammer 5 der
Streuscheibe 10. Ferner ist in 1a eine
Schürze 11 zur Abdichtung der Verbindung zwischen
Vorratsbehälter 22 und Streugutkammer 5 angedeutet.
Als Abdichtung kommt auch ein Borstenkranz oder andere Abdichtmittel
in Frage. Für die Verwendung von Streugütern mit
genormter Rieselqualität wie etwa bekannte Maiskörper,
die mit BTI für die Stechmückenbekämpfung
getränkt sind, Normsand oder granulierten Düngemitteln
muss nicht zwingend der erfindungsgemäße Vorratsbehälter
eingesetzt werden; hierfür kann ein konischer Behälter
einfach auf die Streuscheibe, optional auf die beschriebene abgedichtete
Weise aufgesetzt werden – siehe 1a – und
das Material wird auf bekannte Weise in die Streuscheibe einrieseln
gelassen.
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Aus 1a und 1b wird
ersichtlich, dass die Streuscheibe 10 über eine
Antriebswelle 1 mit einem Antriebsmotor 2 gekoppelt
ist, der die Streuscheibe 10 um eine zentrale Drehachse
rotieren lässt. Ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit
der Streuscheibe kann das Streugut durch die Austrittskanäle 4 aus
der Streugutkammer 5 austreten, indem die erfindungsgemäß angeordneten
Verschlusselemente 6 die Austrittskanäle 4 öffnen
(gezeigt in 2b). Die Verschlusselemente 6,
von denen jeweils eins einem Austrittskanal 4 zugeordnet
und an einem Wurfflügel 3 befestigt ist, verhindern,
dass bei bewegungsloser Streuscheibe 10 oder wenn die Streuscheibe 10 nur
mit geringer Geschwindigkeit rotiert, Streugut austritt, bevor die
Streuscheibe 10 die für die entsprechende Verteilung
des Streuguts erforderliche Rotationsgeschwindigkeit aufweist. Das flächige
Verschlusselement 6 ist an einer Vorderseite 3 eines
Wurfflügels 3 befestigt und liegt an der gegenüberliegenden
Rückseite 3' des benachbarten Wurfflügels 3 an.
Das Verschlusselement 6 weist eine Rückstellkraft
auf, die das Verschlusselement 6 in der geschlossenen Position
hält. Diese Rückstellkraft wird ab der bestimmten
Rotationsgeschwindigkeit der Streuscheibe 10 überwunden,
so dass das Öffnen der Austrittskanäle lediglich
durch die Zentrifugalkraft der rotierenden Streuscheibe 10 ohne
zusätzliche Antriebsmittel erfolgt.
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In 2a und 2b sind
die Verschlusselemente 6 als elastische Platten dargestellt,
die beispielsweise aus einem Material wie Federstahl, GFK, Vollgummi
oder einem Elastomer wie Polyurethan hergestellt sein können.
Diese elastischen Plattenbenötigen zur Bereitstellung der
Rückstellkraft keine zusätzlichen Federelemente.
Der Federweg verläuft, wie durch Pfeil a angezeigt.
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Die
Rückstellkraft der elastischen Platten 6 wird
durch die Stärke und den Härtegrad bestimmt, wodurch
der Biegeradius des Verschlusselements 6 beeinflusst werden
kann. Weiterhin kann der Öffnungs- beziehungsweise Schließzeitpunkt
in Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit der Streuscheibe 10 durch
die Anordnung der Verschlusselemente 6 an den Wurfflügeln 3 beeinflusst
werden, das heißt, je nach dem, ob die Verschlusselemente 6 entlang
des Radius weiter innen oder weiter außen am Wurfflügel 3 befestigt
sind, wodurch auch die Abmessung des Verschlusselements variiert,
da bei einer Anordnung weiter außen am Wurfflügel 3 die
Breite des Verschlusselements 6 größer
sein muss, um den Abstand zu der Rückseite 3' des
benachbarten Wurfflügels 3 zu überbrücken.
Um ein Abknicken des Verschlusselements 6 im geöffneten
Zustand Ö an seiner Befestigungsstelle am Wurfflügel 3 zu
verhindern, ist in Biegerichtung des Verschlusselements 6 ein
Teilzylinder 8 angeordnet, der im Öffnungszustand Ö,
wie in 2b dargestellt, verdeutlicht
durch den Blockpfeil, ein Abknicken des Verschlusselements 6 verhindert.
Die Drehrichtung der Streuscheibe 10 in 2b erfolgt
in Uhrzeigersinn. Die Streuscheibe 10 kann wieder ihren
Verschlusszustand V einnehmen, wie in 2a gezeigt,
verdeutlicht durch den Blockpfeil, wenn die Rotationsgeschwindigkeit
unter die bestimmte Geschwindigkeit fällt, so dass die
Zentrifugalkraft nicht mehr ausreicht, die Verschlusselemente 6 zu öffnen.
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Alternativ
können die Verschlusselemente durch starre Scheiben gebildet
werden, die dann allerdings ein Rückstellelement aufweisen
müssen, das die Rückstellkraft für das
Verschlusselement bereitstellt. Diese Ausführungsform ist
in den Figuren nicht dargestellt.
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Die
Streuscheibe 10 bildet durch ihre Verschlusselemente 6 gleichzeitig
den Verschluss eines Vorratsbehälters 22 (siehe 1a, 5).
Wenn der Vorratsbehälter ein wie in 1a gezeigter,
bekannter Behälter mit konischem Auslass ist, wie er sich
für die Verwendung von Streugütern mit genormter
Rieselqualität wie etwa bekannten Maiskörper,
die mit BTI für die Stechmückenbekämpfung
getränkt sind, oder Normsand, granulierten Düngemitteln
oder ähnlichem eignet, kann dieser konische Behälter
einfach auf die Streuscheibe, optional auf die beschriebene abgedichtete
Weise aufgesetzt werden und das Material wird auf bekannte Weise in
die Streuscheibe einrieseln gelassen. Dort ist es günstig,
einen Störkörper 27 einzuset zen: Der
Störkörper 27, der an der Auslassöffnung 22'' des
Vorratsbehälters 22 (siehe 3a, 3b, 3c)
angeordnet ist, beeinflusst die Menge an Streugut, die in die Streuscheibe 10 eintritt.
Eine Betätigung des Störkörpers 27 kann in
Verbindung mit einem GPS erfolgen, um eine automatische Regelung
der Durchflussmenge („Durchflussrate”) an Streugut
in Abhängigkeit einer Applikationsmenge, einer Streubreite,
einer Fahr- beziehungsweise Fluggeschwindigkeit zu realisieren.
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Ein
geeigneter Störkörper 27 zur Regelung
der Durchflussmenge an Streugut, das in die Streuscheibe 10 eintritt
und ausgestreut wird, ist in 3a, 3b, 3c gezeigt.
Der Störkörper 27 ist mit fünf
Fingern 28 ausgestattet, die sich aufgespreizt in Richtung
der Auslassöffnung 22'' des Vorratsbehälters 22 erstrecken. Die
Anzahl der Finger kann geeignet gewählt werden. Die Finger 28 erstrecken
sich radial symmetrisch von einem Zentralgelenk 29' aus,
das über eine vertikale Achse 19 mit einem Betätigungszylinder 30 verbunden ist,
der die vertikale Achse 29 des Störkörpers 27 axial
bewegen kann. Damit können die Finger 28 des Störkörpers 27 eine
distale Anordnung zu der Auslassöffnung 22'' einnehmen,
gezeigt in 3a, und eine proximale Anordnung
zu der Auslassöffnung 22'', die in 3c gezeigt
ist.
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Eine
stufenlos einstellbare Positionierung zwischen der distalen und
der proximalen Anordnung ebenso möglich, wie dies in 3b gezeigt
ist. In der in 3c gezeigten proximalen Anordnung
der Finger 28 an der Auslassöffnung 22'' wird
die geringste Durchflussmenge an Streugut in die Streuscheibe 10 bereitgestellt. Die
maximale Durchflussmenge an Streugut in die Streuscheibe wird über
die in 3a dargestellte distale Anordnung
der fünf Finger 28 in der größten
Entfernung zu der Auslassöffnung 22'' erreicht. Über
die stufenlose Positionierung des Störkörpers 27 durch
Betätigung des Betätigungszylinders 30 kann
die Durchflussmenge ebenso stufenlos zwischen der maximalen und
minimalen Durchflussmenge eingestellt werden. Selbstverständlich
können auch andere Störkörper, wie etwa
Kugeln oder Scheiben, an der Position eingesetzt werden, an der
vorliegend die Finger angeordnet sind.
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In 4 und 5 ist
die Halterung 21 gezeigt, über die die Streuvorrich tung 20 an
einem Hubschrauber, beziehungsweise an einer Einhängevorrichtung
der Hubschraubers befestigt respektive eingehängt werden
kann.
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Eine
Streuvorrichtung 20 mit Streuscheibe 10, die oberhalb
als Verschluss des Vorratsbehälters 22 angeordnet
ist, ist in 5 dargestellt, bei der die Zufuhr
des Streuguts aus dem Vorratsbehälter 22 in Richtung der
Streuscheibe 10 vertikal von unten durch einen Kolben 22' ausgeführt
wird. Dies hat den Vorteil, dass hierbei Verklumpungen von Eisgranulat
bei Überführung in die Streuscheibe 10 abgefräst
werden.
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Um
den Kolben 22' störungsfrei in dem Vorratsbehälter 22 nach
oben ziehen zu können, wird ein Seilzug 24 durch
die hohl ausgeführte Antriebswelle 1 (s. 4)
geführt. In 4 und 5 ist ferner
der Seilzug 24 dargestellt, der auf einer Windentrommel 25 auf-
und abgewickelt werden kann, die über ein Untersetzungsgetriebe 26 durch
den Antriebsmotor für den Seilzug 23 betätigt
wird. Der Antriebsmotor 2 für die Antriebswelle 1 der
Streuscheibe 10 ist hier aus der vertikalen Drehachse der
Streuscheibe versetzt dargestellt. Als ein Übertragungselement
zwischen dem Antriebsmotor und der hohlen Antriebswelle 1,
durch die das Kolben-Zugseil geführt ist, ist vorliegend
ein Zahnriemen angeordnet.
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Die
Streuscheibe 10 weist hier zusätzlich über
den äußeren Umfang der Streuscheibe 10 hinausragende
C-Profile auf, die eine Führung des ausgeschleuderten Streuguts
verbessern. Andere Profilformen, wie etwa stuhlförmige
Profile können auch gewählt werden, so weit sie
die gewünschten Führungseigenschaften haben.
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In 6 ist
schematisch das erfindungsgemäße Regelungsverfahren
der Durchflussmenge an Streugut verdeutlicht. In das Regelungssystem 30 werden
in Schritt 101 die Regelungsparameter Applikationsrate AR,
Geschwindigkeit über Grund GS und Streubreite SW eingegeben.
Eine Prozessoreinheit 31 errechnet daraus mit einer hinterlegten
Applikationsfunktion eine Soll-Durchflussmenge Soll-FR (Schritt 102).
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Mit
dieser berechneten Soll-Durchflussmenge Soll-FR entnimmt die Prozessoreinheit 31 vorliegend
für ein auszubringendes Streugut C in Schritt 103 aus
einem ersten Kalibrierungsdiagramm, in dem die Durchflussmenge FR über
einer Störkörperpositionierung aufgetragen ist
und das in einer Speichereinheit 32 hinterlegt ist, die
Positionierung PC des Störkörpers 27 und
gibt diese Störkörperpositionierung PC an
die (nicht dargestellte) Betätigungseinrichtung des Störkörpers 27 aus,
so dass der Störkörper 27 in die Störkörperpositionierung
PC bewegt wird, siehe Schritt 104.
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Mit
dieser Positionierung PC des Störkörpers 27 stellt
sich nun eine tatsächliche Durchflussmenge Ist-FR ein (105),
die durch die Streuscheibe 10 beschleunigt und ausgetragen
wird. Dazu nimmt der Streuscheibenantrieb 2 eine Antriebsstromstärke
IC auf, siehe Schritt 106, deren
Größe ebenfalls in das Regelungssystem 30 eingeht
(107). Aus einem in der Speichereinheit 32 hinterlegten
zweiten Kalibrierungsdiagramm, in dem die Antriebsstromstärke
I über die beschleunigte tatsächliche Durchflussmenge
FR aufgetragen ist, wobei eine Leerlaufstromstärke I0 die unbeaufschlagte Streuscheibe 10 mit
der vorgegebenen Drehzahl bewegt, entnimmt die Prozessoreinheit 31 mit
der von dem Antrieb 2 aufgenommenen Stromstärke
IC die tatsächliche Durchflussmenge
Ist-FR (108), und vergleicht die tatsächliche
Durchflussmenge Ist-FR mit der berechneten Soll-Durchflussmenge
Soll-FR (109) und regelt gegebenenfalls bei einer Abweichung
der tatsächliche Durchflussmenge Ist-FR von der Soll-Durchflussmenge
Soll-FR die Positionierung des Störkörpers 27 nach,
siehe Schritt 110.
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Das
Steuerungs- und Regelungssystem kann auch derart ausgelegt sein,
dass die Durchflussmenge in Kilogramm Streugut pro Minute, das durch
die Streuscheibe ausgebracht wird, in Abhängigkeit einer
vorgegebenen Applikationsrate durch Variation von Applikationsbreite,
Applikationsort und Austragungshöhe sowie Fahr- oder Fluggeschwindigkeit
eingestellt wird. Die Applikationsrate wird zumeist vorgegeben und
soll eingehalten werden. Unter Umständen kann eine Veränderung
allerdings sinnvoll sein, wenn bei bestimmten geänderten
Umgebungsbedingungen eine andere Applikationsrate sinnvoll ist.
Dies kann beispiels weise bei der Stechmückenbekämpfung
eine unterschiedliche Wassertemperatur je nach Bewuchs der Wasserfläche
sein, so dass die Stechmückenlarven in unterschiedlichen
Entwicklungsstadien vorliegen, wodurch eine unterschiedliche Applikationsmenge
an Wirkstoff erforderlich wird. Solche Situationen können
zuvor durch Beprobung der Gewässer erfasst werden. Die
Applikationsbreite, in der das Streugut verteilt wird, soll zwar
möglichst groß sein, dabei sollte aber die Anzahl
der Bahnen, die das Trägerfahrzeug zurücklegt
und in denen das Streugut auf die zu behandelnde Fläche
ausgebracht werden soll, berücksichtigt werden, um Materialverschwendung
zu vermeiden.
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Für
die Fahr- beziehungsweise Fluggeschwindigkeit, sowie die Flughöhe
sind ferner Parameter wie Wind- und Wettereinflüsse und
geographische Gegebenheiten in Betracht zu ziehen. So kann bei Gegenwind eine
andere Fluggeschwindigkeit oder Flughöhe nötig
sein, um die gleich Applikationsrate auf dem Grund zu erzielen.
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Infolgedessen
kann insbesondere vorteilhaft die Durchflussrate in Abhängigkeit
der zuvor genannten Größen geregelt werden, um
eine vollständige, gleichmäßige und nicht übermäßige
Applikationsdichte des Streuguts auf dem betreffenden Areal zu erreichen.
Dies kann mit der Steuerungs- und Regelungsvorrichtung und den entsprechend
darin vorliegenden Prozessor- und Speichereinheiten, respektive
dem damit betriebenen Computerprogramm, durch die Unterstützung
eines GPS erfolgen, welches den Ort und die Geschwindigkeit erfasst.
Hinzu kommen die von der Antriebssteuerung gelieferte Drehzahl der
Streuscheibe für die Applikationsbreite und die von dem
Streuscheibenantrieb aufgenommene Stromstärke für
die tatsächliche Durchflussmenge und die vorgegebenen Verteilungsdaten
hinsichtlich des Ausbringungsorts und der Applikationsrate für
das Streugut, womit das auf dem Computer mit den Prozessor- und
Speichereinheiten betriebene Computerprogramm die Durchflussrate über
die Positionierung des Störkörpers regelt.
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Der
Störkörper regelt die Durchflussmenge rein mechanisch.
Wird der Störkörper in Richtung der Auslassöffnung
bewegt, so verringert sich die Durch flussmenge bis zu einer minimalen
Durchflussmenge, wenn der Störkörper nahe der
Auslassöffnung positioniert ist. Entsprechend erhöht
sich die Durchflussmenge bis zu einer maximalen Durchflussmenge,
wenn der Störkörper von der Austrittsöffnung
zu einer entferntesten Position bewegt wird.
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Eine
Variation der Streuscheibendrehzahl beeinflusst die Streubreite,
wobei mit einer Erhöhung der Drehzahl und damit der Umfangsgeschwindigkeit
der Streuscheibe eine größere Streubreite erzielt
wird, während eine niedrigere Drehzahl zu einer verringerten
Streubreite führt. Ein Regelungsbedarf entsteht, wenn sich bei
der generell vorgegebenen Applikationsrate Parameter wie die Geschwindigkeit
oder die Streubreite ändern. Wird die Geschwindigkeit und/oder
die Streubreite vergrößert, so muss die Durchflussmenge
entsprechend erhöht werden. Hingegen muss die Durchflussmenge
verringert werden, wenn die Geschwindigkeit und/oder die Streubreite
abnehmen.
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Die
Kalibrierung der Störkörperpositionierung, wodurch
die Durchflussmenge gesteuert wird, ermöglicht eine Regelung
für alle in Frage kommenden Streugüter. Diese
Kalibrierung wird für jedes Streugut anhand einer empirisch
ermittelten Kurve vorgenommen, indem der Störkörper
in einer ausreichend großen Zahl von Positionen zwischen
der Minimumsposition für eine minimale Durchflussmenge
und einer Maximumsposition für eine maximale Durchflussmenge
angeordnet wird, und diese Positionen der sich jeweils einstellenden Durchflussmenge
zugeordnet wird. Die so für jedes Streugut aufgenommene
Kalibrierungskurve wird in einer Speichereinheit der Regelungsvorrichtung
hinterlegt.
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Allerdings
ist es trotz der Kalibrierung nicht ratsam, die eingestellte Durchflussmenge,
mit der die vorgegebene Applikationsrate bei der vom GPS gemessenen
Geschwindigkeit und der gewählten Streubreite (Drehzahl
der Streuscheibe) eingehalten werden soll, lediglich durch Anordnen
des Störkörpers in der dieser Durchflussmenge
entsprechenden Position zu steuern, da die tatsächliche
Durchflussmenge aufgrund der folgenden Umstände nicht mit
ausreichender Reproduzierbarkeit eingestellt werden kann. Die Durchflussmenge ist
unter anderem abhängig von dem Befüllungsgrad
eines konischen Behälters, von den momentanen Rieseleigenschaften
des Streugutes, die sich beispielsweise durch Feuchtigkeit ändernden
können, und von dem Winkel der Behälterwand gegenüber
der Vertikalen, wobei sich dieser Winkel ändert, wenn der
mittels Seilen am Hubschrauber hängende Behälter
in zunehmend schräger Lage durch die Luft gezogen wird,
wenn durch die Entleerung des Behälters der Luftwiderstand
gegenüber dem mit sinkender Behälterfüllung
abnehmenden Gewicht immer mehr zum Tragen kommt.
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Um
die erforderliche genaue Durchflussmenge einzustellen, die durch
den Sollwert der Durchflussmenge vorgegeben ist, der sich aus der
Applikationsformel:
ergibt, wobei FR die Durchflussmenge
in kg/min, GS die Geschwindigkeit über Grund in km/h, SW
die Applikationsbreite in m und AR die Applikationsrate in kg/ha
ist, wird erfindungsgemäß die tatsächliche
Durchflussmenge gemessen und mit dem Sollwert verglichen. Ergibt
die Messung eine von dem Sollwert abweichende tatsächliche
Durchflussmenge, kann dies durch das entsprechende Positionieren
des Störkörpers korrigiert werden.
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Zur
Ermittlung der tatsächlichen Durchflussmenge wird die Coriolis-Formel
genutzt:
M = FR·Ω·r2,wobei M das Drehmoment in Nm, FR der
die Durchflussmenge in kg/s,
mit der Drehzahl n in s
–1 und r der effektive Drehscheibenradius
in m ist.
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Bei
einer angetriebenen rotierenden Schleuderscheibe ist das erforderliche
Antriebsmoment bei gleich bleibendem Durchmesser und konstanter
Drehzahl proportional zu der zu beschleunigenden Masse (hier Streugut).
So äußert sich eine Änderung des Antriebsmomentes
bei einem Elektromotor in einer Änderung der Stromstärke,
die das Antriebsmoment bereitstellt. Für einen gegebenen
Streuscheibenradius und bei konstanter Drehzahl ist das Antriebsmoment
wiederum proportional zu der aufgenommenen Stromstärke.
Bei einem Hydraulikmo tor wäre die sich ändernde
Regelgröße ein Druck der übertragenden
Hydraulikflüssigkeit. Alternativ kann das Drehmoment auch
mittels eines Kraftaufnehmers gemessen werden, der am Gehäuse
des Antriebsmotors angebracht werden könnte, wobei das
Gehäuse ein Bestreben zeigen würde, sich entgegengesetzt
zur Drehrichtung der Schleuderscheibe zu drehen, und zwar mit einer
Kraft, die sich aus dem anliegenden Moment ergibt.
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Vorteilhaft
kann insbesondere die Stromstärke genutzt werden, wobei
ein Eigenbedarf des Schleuderscheibensystems ohne Streugut (respektive
Leerlaufstromstärke) für das gesamte Drehzahlband
ermittelt und als Stromstärke-Moment-Kurve in der Speichereinheit
hinterlegt wird, woraus die Prozessoreinheit mit der Coriolis-Formel
die tatsächliche Durchflussmenge berechnet. Alternativ
kann für eine gegebene Streuscheibe auch eine Moment-Durchflussmenge-Kurve
oder eine Stromstärke-Durchflussmenge-Kurve mit den entsprechenden
Umrechnungsfunktionen hinterlegt werden. Jede Veränderung
der zu beschleunigenden Masse pro Zeiteinheit (der Durchflussmenge
an Streugut) bewirkt bei einem Elektromotor eine direkt proportionale
Veränderung des Antriebsmoments und damit der aufgenommenen
Stromstärke, wobei die Leerlaufstromstärke eine Konstante
ist. Die mit der aufgenommenen Stromstärke für
die eingestellte Drehzahl errechnete tatsächliche Durchflussmenge
wird durch die Prozessoreinheit mit dem Sollwert verglichen. Weicht
die tatsächliche Durchflussmenge vom Sollwert ab, wird
entsprechend durch Verstellen des Störkörpers
nachgeregelt.
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Ein
Fallbeispiel erläutert den Regelkreis:
Vor Abflug
wird das Regelsystem eingeschaltet, und der Streubehälter
wird befällt. In der Prozessoreinheit wird die gewünschte
Applikationsrate und die gewählte Streubreite eingestellt.
Der Hubschrauber kann mit dem angehängten Streubehälter
abheben und in Richtung der ersten zu behandelnden Fläche
fliegen. Wird bei Erreichen der zu bearbeitenden Fläche
das Streusystem eingeschaltet, bewegt sich der Störkörper
prozessorgesteuert sofort in die Position, die aus der hinterlegten
Kalibrierungskurve entnommen wird. Das nun auf die Streuscheibe
geleitete und beschleunigte Streugut bewirkt eine Erhöhung
des An triebsmoments respektive der Stromstärke, die dem
Prozessor als Regelgröße eingegeben wird. Aus
der Stromstärke berechnet der Prozessor das Ist-Moment
und vergleicht dieses mit dem sich aus der Coriolis-Formel zusammen
mit der Applikationsformel ergebenden Soll-Moment, und veranlasst
gegebenenfalls eine Korrektur durch das entsprechende Positionieren
des Störkörpers. Damit ist es vorteilhaft möglich,
die Soll-Durchflussmenge über die Position des Störkörpers
unter Einbeziehung der Parameter Geschwindigkeit und Höhe über
Grund, Applikationsrate und Streubreite fortlaufend einzuregeln.
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Die
nachgeregelte Anordnung des Störkörpers in der
Position, die entsprechend der Kalibrierung eine annähernd
genaue Durchflussmenge bewirkt, kann zu dem Zeitpunkt des Beginns
des Streuvorgangs nach Einschalten der Streuvorrichtung mit einer
sehr geringen Verzögerung erfolgen.
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Die
durch die oben beschriebenen Faktoren auftretenden Schwankungen
der Durchflussmenge werden als vom Sollwert abweichende Änderungen
des Antriebsmoments erkannt. Die damit einhergehenden Auswirkungen
können daher sofort korrigiert werden.
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Außerdem
kann zum Beispiel bei einer Verringerung der Geschwindigkeit zur
Einhaltung der Applikationsrate die Durchflussmenge verringert,
die Streubreite vergrößert oder beides kombiniert
werden. Dabei kann zur Sicherstellung einer größtmöglichen
Effizienz eine maximale Einstellung der Streubreite über
die Drehzahl erfolgen, so dass die zu bestreuende Fläche
unter Zurücklegen möglichst weniger Flugbahnen
bewältigt werden kann ohne dass ein schmälerer
Randstreifen übrig bleibt. BEZUGSZEICHENLISTE
| 1 | Antriebswelle |
| 2 | Antrieb |
| 3 | Wurfflügel
Vorderseite |
| 3' | Wurfflügel
Rückseite |
| 4 | Austrittskanal |
| 5 | Streugutkammer |
| 5' | Eintrittsöffnung |
| 6 | Verschlusselement |
| 7 | Abschnitt
des Verschlusselements |
| 8 | Zylinder/Teilzylinder |
| 10 | Streuscheibe |
| 10' | Bodenplatte |
| 10'' | Deckplatte |
| 11 | Schürze |
| 19 | Vertikale
Achse |
| 20 | Streuvorrichtung |
| 21 | Halterung |
| 22 | Vorratsbehälter |
| 22' | Kolben |
| 22'' | Auslassöffnung |
| 23 | Antriebsmotor |
| 24 | Seilzug |
| 25 | Windentrommel |
| 26 | Untersetzungsgetriebe |
| 27 | Störkörper |
| 28 | Finger |
| 29 | Vertikale
Achse |
| 29' | Zentralgelenk |
| 30 | Regelungsvorrichtung |
| 31, 32 | Prozessor-
und Speichereinheiten |
| V | Verschlussposition |
| Ö | Öffnungsposition |
| a | Pfeil |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 8717299
U1 [0005]
- - DE 10248613 B4 [0006]
- - DE 10015750 B4 [0007]
