DE102010055153B4 - Device for determining the flow behavior of fertilizer to be applied with a fertilizer spreader - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Bestimmung des Fließverhaltens von mit einem Düngerstreuer auszubringendem Düngemittel, bei dem unmittelbar in oder an einem Düngerstreuer eine Messeinrichtung angeordnet ist, die aus einem Messgefäß (2), das an seiner vertikal oben angeordneten Öffnung ein erstes Verschlusselement (3) und an seiner vertikal unten angeordneten Öffnung ein zweites Verschlusselement (4) aufweist, dabei mindestens ein Antrieb (5, 12) zum Betätigen der beiden Verschlusselemente (3 und 4) vorhanden ist, wobei mit dem/den Antrieb(en) (5, 12) ein sequentielles Öffnen und Schließen der vertikal oberen und unteren Öffnung erreichbar ist und unterhalb der vertikal unteren Öffnung des Messgefäßes (2) mindestens ein Sensor (B) für eine Detektion des Düngemittelausflusses angeordnet ist und eine Einrichtung zur Erfassung der Auslaufzeit des Düngemittels aus dem Messgefäß (2) vorhanden ist.Apparatus for determining the flow behavior of fertilizer to be applied with a fertilizer spreader, in which a measuring device is arranged directly in or on a fertilizer spreader, comprising a measuring vessel (2) having a first closing element (3) at its vertical top opening and vertical at its vertical end at the bottom arranged opening has a second closure element (4), while at least one drive (5, 12) for actuating the two closure elements (3 and 4) is present, with the / the drive (s) (5, 12), a sequential opening and closing the vertically upper and lower opening is reached and below the vertically lower opening of the measuring vessel (2) at least one sensor (B) for detecting the fertilizer outflow is arranged and means for detecting the flow time of the fertilizer from the measuring vessel (2) is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Fließverhaltens von mit einem Düngerstreuer auszubringendem Düngemittel. Dabei kann insbesondere der Fließfaktor eines Düngemittels bei den jeweils herrschenden Bedingungen und auf das Düngemittel wirkenden Einflüssen bestimmt werden.The invention relates to a device for determining the flow behavior of auszubringendem with a fertilizer fertilizer. In particular, the flow factor of a fertilizer can be determined under the respective prevailing conditions and on the fertilizer acting influences.
Die Ausbringung von Düngemittel auf landwirtschaftlichen Nutzflächen stellt eine der wichtigsten und auf den erreichbaren Ertrag sowie die Kosten einen großen Einfluss ausübende Pflegearbeit dar. Hierfür werden überwiegend Schleuderstreuer mit Wurfscheiben eingesetzt. Da für die jeweilige zu düngende Ackerfläche eine bestimmte Menge an Düngemittel je Fläche verteilt aufgebracht werden soll, ist eine Dosierung des zu verteilenden Düngemittels erforderlich. Dabei übt aber auch das Düngemittel einen Einfluss aus, der bei der dosierten Verteilung berücksichtigt werden sollte. So können beispielsweise Dichteschwankungen leicht erkannt und berücksichtigt werden. Anders verhält es sich aber mit dem Fließverhalten des Düngemittels. Dieses kann sehr stark variieren, was im Wesentlichen an den hygroskopischen Eigenschaften der eingesetzten Düngemittel liegt. So verringert sich mit zunehmender Feuchtigkeit die Fließgeschwindigkeit. Dadurch gelangt in gleicher Zeit eine kleinere Menge an Düngemittel aus einem Düngemittelvorratsbehälter zu einer Dosiereinrichtung und es kann dementsprechend eine kleinere Menge pro Fläche ausgebracht werden.The application of fertilizers on agricultural land is one of the most important and on the achievable yield and the cost of a great influence exercising nursing work. For this purpose mainly centrifugal spreaders are used with discs. Since a certain amount of fertilizer per area is to be applied distributed for each acreage to be fertilized, a dosage of the fertilizer to be distributed is required. However, the fertilizer also exerts an influence which should be taken into account in the metered distribution. For example, density fluctuations can be easily recognized and taken into account. The situation is different, however, with the flow behavior of the fertilizer. This can vary greatly, which is essentially due to the hygroscopic properties of the fertilizers used. Thus, the flow rate decreases with increasing humidity. As a result, at the same time a smaller amount of fertilizer from a fertilizer reservoir to a metering device and it can therefore be applied a smaller amount per area.
Eine bisher übliche Maßnahme ist ein Öffnen eines Dosierschiebers, so dass Düngemittel über eine bestimmte Zeit ausfließen kann. Mit der bekannten Menge und der Zeit kann eine Bestimmung durchgeführt werden. Solche Überprüfungen können aber bisher nur vor Beginn der Arbeit oder in Pausen durchgeführt werden. Da sich aber die Fließeigenschaften in Folge sich zeitlich verändernder Einflüsse und insbesondere der Feuchtigkeit auch innerhalb kürzerer Zeiträume, z. B. im Laufe eines Arbeitstages erheblich verändern können, ist eine mehrfache Überprüfung erforderlich. Es liegt auf der Hand, dass der Aufwand und der Arbeitszeitausfall erhebliche Nachteile mit sich bringen.One hitherto customary measure is opening a metering slide, so that fertilizer can flow out over a certain period of time. With the known amount and time, a determination can be made. So far, such reviews can only be done before work or in breaks. However, since the flow properties as a result of temporally changing influences and in particular the humidity even within shorter periods of time, eg. B. can change significantly over the course of a working day, a multiple review is required. It is obvious that the effort and the lost working hours bring significant disadvantages.
So ist aus
Dabei werden eine Vielzahl von Messungen in einer Art Minilabor oder einem zusätzlichen Kleingerät durchgegeführt. Unter anderem soll auch das Fließverhalten über eine Bestimmung der Auslaufzeit von Dünger aus einem Messgefäß bestimmt werden. Das Messgefäß ist innerhalb einer Zentrifuge angeordnet, mit deren Hilfe die Verweildauer von Düngemittelkörnern in der Zentrifuge zusätzlich bestimmt werden soll.A large number of measurements are carried out in a kind of mini laboratory or an additional small appliance. Among other things, the flow behavior should be determined by determining the flow time of fertilizer from a measuring vessel. The measuring vessel is arranged within a centrifuge, with the aid of which the residence time of fertilizer grains in the centrifuge is to be additionally determined.
Das Messgefäß verfügt über Sensoren zur Bestimmung des Füllstandes im Messgefäß und unterhalb seiner Auslauföffnung eine Lichtschranke. Der Austritt von Dünger aus dem Messgefäß erfolgt über eine Auslauföffnung mit definiertem Querschnitt. Dabei ist lediglich die Auslauföffnung mit einem Verschlusselement temporär verschließbar. Bei der Bestimmung des Fließverhaltens wird dieses Verschlusselement geöffnet und die Auslauföffnung frei gegeben. Die Zeit vom Öffnen bis zum vollständigen Entleeren des Messgefäßes wird mit Hilfe der Lichtschranke bestimmt und für die Bestimmung des Fließverhaltens genutzt.The measuring vessel has sensors for determining the filling level in the measuring vessel and a light barrier below its outlet opening. The discharge of fertilizer from the measuring vessel takes place via an outlet opening with a defined cross-section. In this case, only the outlet opening with a closure element is temporarily closed. When determining the flow behavior of this closure element is opened and the outlet opening released. The time from opening to complete emptying of the measuring vessel is determined with the aid of the light barrier and used to determine the flow behavior.
Diese bekannte Vorrichtung kann aber nicht direkt während des Ausbringens von Dünger auf eine landwirtschaftlichen Nutzfläche eingesetzt werden. Besonders nachteilig ist dabei eine erforderliche gesonderte Befüllung des Messgefäßes mit Dünger.However, this known device can not be used directly during the application of fertilizer on an agricultural area. A particular disadvantage is a required separate filling of the measuring vessel with fertilizer.
Weiterhin ist das dafür eingesetzte Messgefäß nicht an die Fließeigenschaften des auslaufenden Düngers angepasst, so dass es zu Messfehlern durch eine Agglomeration und/oder Anhaftung von Dünger an der Messgefäßwand kommen kann.Furthermore, the measuring vessel used for this purpose is not adapted to the flow properties of the leaking fertilizer, so that measurement errors can occur due to agglomeration and / or adhesion of fertilizer to the measuring vessel wall.
Aus
Die
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Bestimmung des Fließverhaltens von Düngemittel mit geringem anlagentechnischen und dafür erforderlichen Zeitaufwand anzugeben, die auch eine Bestimmung unmittelbar während des Ausbringens von Düngemittel ermöglichen.It is therefore an object of the invention to provide opportunities for the determination of the flow behavior of fertilizers with low investment and time required for this, which also allow a determination immediately during the application of fertilizer.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten technischen Merkmalen realisierbar.According to the invention, this object is achieved with a device having the features of
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist unmittelbar in oder an einem Düngerstreuer eine Messeinrichtung angeordnet. Diese besteht aus einem Messgefäß, das an seiner vertikal oben angeordneten Öffnung ein erstes Verschlusselement und an seiner vertikal unten angeordneten Öffnung ein zweites Verschlusselement aufweist. Es ist außerdem mindestens ein Antrieb zum Betätigen der beiden Verschlusselemente vorhanden. Mit dem einen oder mehreren Antrieb(en) kann ein sequentielles Öffnen und Schließen der vertikal oberen und unteren Öffnung erreicht werden. Dies bedeutet, dass es Zeitpunkte gibt, bei denen lediglich eine der beiden Öffnungen vollständig geschlossen und die jeweils andere Öffnung vollständig geöffnet ist. So ist die vertikal untere Öffnung geöffnet, wenn Düngemittel aus dem Messgefäß ausläuft und die Fließeigenschaften des Düngemittels dabei bestimmt werden. Die vertikal obere Öffnung soll in diesem Zeitraum geschlossen sein.In the apparatus according to the invention, a measuring device is arranged directly in or on a fertilizer spreader. This consists of a measuring vessel, which at its vertically above arranged opening has a first closure element and at its vertically downwardly disposed opening has a second closure element. There is also at least one drive for actuating the two closure elements. With the one or more drive (s), a sequential opening and closing of the vertically upper and lower opening can be achieved. This means that there are times when only one of the two openings completely closed and the other opening is completely open. Thus, the vertical lower opening is open when fertilizer leaking from the measuring vessel and the flow properties of the fertilizer are determined. The vertical upper opening should be closed during this period.
Bei der Vorrichtung ist außerdem unterhalb der vertikal unteren Öffnung des Messgefäßes mindestens ein weiterer Sensor für eine Detektion des Düngemittelausflusses angeordnet. Zur Erfassung der Auslaufzeit des Düngemittels aus dem Messgefäß ist eine hierfür geeignete Einrichtung vorhanden. Mit dieser kann die Zeit beginnend vom Öffnen der vertikal unteren Öffnung des Messgefäßes bis zu dessen vollständiger Entleerung gemessen werden. Dafür können die Messsignale des Sensors genutzt werden.In the device, at least one further sensor for detecting the fertilizer outflow is also arranged below the vertically lower opening of the measuring vessel. To detect the flow time of the fertilizer from the measuring vessel, a device suitable for this purpose is available. With this, the time can be measured from the opening of the vertically lower opening of the measuring vessel to its complete emptying. For this, the measuring signals of the sensor can be used.
Im vertikal oberen Bereich des Messgefäßes sollte mindestens ein Füllstandssensor für Düngemittel im Messgefäß angeordnet sein, mit dem bzw. denen das Düngemittelvolumen innerhalb des Messgefäßes bestimmt oder überwacht werden kann, so dass die Auslaufzeit für ein bekanntes Düngemittelvolumen, zur Bestimmung der Fließeigenschaften, bestimmt werden kann. Bevorzugt ist mindestens ein Füllstandssensor vertikal oberhalb des Messgefäßes angeordnet, so dass an der Oberkante des Messgefäßes detektiert werden kann, ob es vollständig mit Dünger gefüllt ist oder nicht.In the vertical upper area of the measuring vessel, at least one fertilizer level sensor in the measuring vessel should be arranged, with which or the fertilizer volume can be determined or monitored within the measuring vessel, so that the flow time for a known fertilizer volume, to determine the flow properties, can be determined , Preferably, at least one level sensor is arranged vertically above the measuring vessel, so that it can be detected at the upper edge of the measuring vessel whether it is completely filled with fertilizer or not.
Die Verschlusselemente zum Verschließen der beiden Öffnungen des Messgefäßes können unabhängig voneinander bewegt werden.The closure elements for closing the two openings of the measuring vessel can be moved independently.
Günstig ist es aber, die beiden Verschlusselemente, die als plattenförmige Drehschieber ausgebildet sein können, so auszubilden, dass sie eine die jeweilige Öffnung des Messgefäßes verschließende Platte sind. Diese Platten sollten dabei eine größere Fläche, als der freie Querschnitt der jeweiligen Öffnung des Messgefäßes aufweisen, so dass bei deren Betätigung jeweils nur eine der Öffnungen des Messgefäßes geöffnet sein kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sie mit einem gemeinsamen Antrieb bewegt werden. Sie können dann entsprechend versetzt zueinander in einem Abstand, der dem Abstand der Öffnungen des Messgefäßes entspricht, an einer gemeinsamen drehbaren Welle angebracht sein, die mit einem Motor gedreht werden kann. Unter versetzter Anordnung soll auch ein Winkelversatz der beiden Platten um die Längsachse der Welle verstanden werden können.It is favorable, however, to design the two closure elements, which may be designed as plate-shaped rotary valves, in such a way that they are a plate closing the respective opening of the measuring vessel. These plates should have a larger area than the free cross-section of the respective opening of the measuring vessel, so that only one of the openings of the measuring vessel can be opened when actuated. This is particularly advantageous when they are moved by a common drive. They can then be offset corresponding to each other at a distance corresponding to the distance of the openings of the measuring vessel, mounted on a common rotatable shaft which can be rotated by a motor. An offset arrangement is also intended to mean an angular offset of the two plates about the longitudinal axis of the shaft.
Da die Bestimmung besonders bevorzugt unmittelbar im Düngemittelvorratsbehälter eines Düngerstreuers durchgeführt werden soll, ist es besonders günstig das Messgefäß sowie ein rohrförmiges Element innerhalb eines Düngervorratsbehälters eines Düngerstreuers und das Messgefäß innerhalb des rohrförmigen Elements anzuordnen. Das rohrförmige Element sollte vertikal unterhalb des Messgefäßes mindestens soweit verlängert sein, dass in diesem Volumen das gesamte Düngemittelvolumen, das bei vollständiger Befüllung im Messgefäß aufgenommen ist, aufgenommen werden kann. Das rohrförmige Element sollte in einem Abstand zum Boden des Düngervorratsbehälters angeordnet sein, so dass Düngemittel aus diesem Bereich des rohrförmigen Elements in den Düngemittelvorratsbehälter abfließen kann. Dadurch entsteht nach einer Messung wieder ein freier Hohlraum und es kann so nachfolgend eine weitere Messung durchgeführt werden. Hierfür ist lediglich ein erneutes Befüllen des Messgefäßes erforderlich, was bei geöffneter vertikal oberer Öffnung und gleichzeitig verschlossener vertikal unterer Öffnung des Messgefäßes erfolgen kann.Since the determination is particularly preferably carried out directly in the fertilizer reservoir of a fertilizer spreader, it is particularly advantageous to arrange the measuring vessel and a tubular element within a fertilizer reservoir of a fertilizer spreader and the measuring vessel within the tubular member. The tubular element should be extended vertically below the measuring vessel at least to the extent that the volume of fertilizer contained in the measuring vessel when completely filled can be recorded in this volume. The tubular element should be located at a distance from the bottom of the fertilizer reservoir so that fertilizer from this region of the tubular element can drain into the fertilizer reservoir. This results in a free cavity after a measurement again and it can be carried out subsequently a further measurement. For this purpose, only a refilling of the measuring vessel is required, which can be done with open vertical upper opening and simultaneously closed vertically lower opening of the measuring vessel.
Mehrfache Messungen haben außerdem den Vorteil, dass zeitlich auftretende Veränderungen der Düngemitteleigenschaften erkannt und für die Dosierung berücksichtigt werden können. Außerdem können ggf. auftretende Messfehler durch mathematische Korrektur, z. B. durch Mittelwertbildung kompensiert werden.Multiple measurements also have the advantage that temporal changes in the fertilizer properties can be detected and taken into account for the dosage. In addition, possibly occurring measurement errors by mathematical correction, z. B. be compensated by averaging.
Das aus dem Messgefäß ausgelaufene Düngemittel kann sofort und unmittelbar über eine Dosiereinrichtung geführt und mit dem Düngerstreuer auf der jeweiligen landwirtschaftlichen Nutzfläche in der vorgegebenen Menge verteilt werden.The leaking from the measuring vessel fertilizer can be immediately and immediately passed through a metering device and distributed with the fertilizer spreader on the respective agricultural land in the specified amount.
Für eine günstige Beeinflussung des Befüllens des Messgefäßes und auch des Auslaufens von Düngemittel ist es vorteilhaft, im rohrförmigen Element oberhalb der vertikal oberen Öffnung des Messgefäßes einen sich konisch in Richtung des Messgefäßes konisch verjüngenden Trichter anzuordnen. Es kann aber auch das rohrförmige Element in diesem Bereich als solcher Trichter ausgebildet sein. Das Messgefäß sollte ausgehend von seiner vertikal oberen Öffnung einen sich vertikal nach unten konisch verbreiternden Bereich, an den sich ein bis zur vertikal unteren Öffnung konisch verjüngender Bereich anschließt, aufweisen. Mit einem sich vertikal nach unten konisch verbreiternden Bereich kann gesichert werden, dass das Messgefäß auch tatsächlich vollständig befüllt ist, da diese Form genau entgegengesetzt zu der Form des sich beim Befüllen ausbildenden Schüttkegels ist und dadurch das gesamte Volumen des Messgefäßes sicher ausgefüllt werden kann. Ein im oberen Teil des Messgefäßes von Dünger freier äußerer Randbereich im Messgefäß kann so vermieden werden.For a favorable influence on the filling of the measuring vessel and also the leakage of fertilizer, it is advantageous to arrange a conically tapering in the direction of the measuring vessel funnel in the tubular element above the vertically upper opening of the measuring vessel. However, it is also possible for the tubular element in this area to be designed as such a funnel. The measuring vessel should, starting from its vertically upper opening, have a region which tapers vertically downwards and adjoins an area conically tapering down to the vertically lower opening. With a vertically downwardly conically widening area can be ensured that the measuring vessel is actually completely filled, since this shape is exactly opposite to the shape of the filling forming Schüttkegels and thereby the entire volume of the measuring vessel can be filled safely. In the upper part of the measuring vessel of fertilizer-free outer edge area in the measuring vessel can be avoided.
Oberhalb der vertikal oberen Öffnung des Messgefäßes kann mindestens ein Rührwerk und/oder ein Gitterelement angeordnet sein. Dadurch können gebildete Agglomerate des Düngemittels aufgebrochen oder verklumptes Düngemittel wieder zerkleinert werden.Above the vertically upper opening of the measuring vessel, at least one agitator and / or a grid element can be arranged. As a result, formed agglomerates of the fertilizer can be broken or clumped fertilizer be comminuted again.
Ein Rührwerk kann beispielsweise mit demselben Antrieb, der auch zur Bewegung der Verschlusselemente genutzt wird, betrieben werden.An agitator can be operated, for example, with the same drive, which is also used to move the closure elements.
Um die Eigenschaften des Düngemittels noch besser und genauer bestimmen zu können, ist es günstig, am Messgefäß, am rohrförmigen Element und/oder einem zusätzlichen Behälter, der zur Aufnahme des vollständigen Volumens von im Messgefäß enthaltenen Düngemittel ausgebildet ist, eine Einrichtung zur Bestimmung der Masse des Düngemittels vorzusehen. Damit kann die Masse des im Messgefäß enthaltenen Düngemittelvolumens, das ja bekannt ist, ggf. auch vor dem Auslaufen bestimmt werden. Dabei sind die Eigenmasse des rohrförmigen Elements, des Messgefäßes und/oder des zusätzlichen Behälters bekannt und sie kann/können daher berücksichtigt werden. Die Massebestimmung kann dabei jeweils über einen längeren Zeitraum, beispielsweise mindestens 10 s durchgeführt werden, um beispielsweise durch Erschütterungen oder Neigung auftretende Fehler eliminieren zu können. Für die Massebestimmung können z. B. Dehnungs-Messstreifen eingesetzt werden.In order to determine the properties of the fertilizer even better and more accurately, it is favorable, on the measuring vessel, on the tubular element and / or an additional container, which is designed to receive the complete volume of fertilizer contained in the measuring vessel, a means for determining the mass of the fertilizer. Thus, the mass of the fertilizer volume contained in the measuring vessel, which is known yes, if necessary, be determined before the leaking. The net mass of the tubular element, the measuring vessel and / or the additional container are known and can therefore be taken into account. The mass determination can in each case be carried out over a relatively long period of time, for example at least 10 s, in order to be able to eliminate errors occurring, for example, as a result of vibrations or inclination. For mass determination z. B. strain gauges are used.
Ein zusätzlicher Behälter für die Massebestimmung sollte ebenfalls entleerbar sein. Dies kann über eine Klappe oder ein ähnliches Verschlusselement, wie es am Messgefäß vorhanden ist, erfolgen.An additional container for mass determination should also be emptied. This can be done via a flap or a similar closure element, as it is present on the measuring vessel.
Außerdem kann ein Neigungssensor und/oder ein Beschleunigungssensor vorhanden sein, um Fehler erkennen und berücksichtigen zu können.In addition, a tilt sensor and / or an acceleration sensor may be present in order to detect and take into account errors.
Der eine oder mehrere Füllstandssensor(en) und/oder der vertikal unterhalb der Öffnung des Messgefäßes angeordnete Sensor kann/können als optische Lichtschranke ausgebildet sein.The one or more filling level sensor (s) and / or the sensor arranged vertically below the opening of the measuring vessel may be designed as an optical light barrier.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following.
Dabei zeigt:Showing:
Dabei ist ein Messgefäß
Dies kann durch den Trichter
Die beiden Verschlusselemente
Auch das Messgefäß
Wie in der Darstellung erkennbar, weist das rohrförmige Element
In der Darstellung ist auch erkennbar, dass das vertikal untere stirnseitige Ende des rohrförmigen Elements
Vertikal oberhalb des Messgefäßes
Bei diesem Beispiel ist kurz oberhalb der vertikal oberen Öffnung des Messgefäßes
Nach dessen vollständiger Befüllung kann die vertikal obere Öffnung durch Verdrehung des plattenförmigen Drehschiebers als erstes Verschlusselement
Mit dem bekannten Düngemittelvolumen, das aus dem Messgefäß
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