-
Die Erfindung betrifft eine Verteilmaschine mit kapazitiver Füllstandserfassung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
-
Eine Verteilmaschine mit kapazitiver Füllstandmessung ist in der
EP 2 765 398 A1 beschrieben. Die beschriebene Verteilmaschine umfasst einen Vorratsbehälter zur Bevorratung zu verteilenden Materials. Der Vorratsbehälter läuft nach unten trichterförmig zu, sodass er in seinem unteren Bereich einen in eine Auslassöffnung mündenden Auslaufbereich aufweist. Unterhalb des Auslaufbereichs ist zumindest ein Dosierorgan angeordnet, welches das zu verteilende Material in zu Ausbringelementen führende Förderleitungen einspeist. Der beschriebene Vorratsbehälter ist mit einem kapazitiv arbeitenden Füllstandserfassungssystem ausgestattet. Das Füllstandserfassungssystem umfasst zumindest zwei Leitungsabschnitte, welche als Elektroden des Füllstandserfassungssystems dienen. Die Leitungsabschnitte sind als flexible Kabel ausgeführt und konturfolgend entlang der Innenseiten der Behälterwände verlegt. Dabei sind sie beispielsweise sich gegenüberliegenden und/oder aneinandergrenzenden Behälterwänden zugeordnet.
-
Ein Nachteil der beschriebenen Anordnung ist, dass die empfindlichen als flexible Kabel ausgeführten Leitungsabschnitte auf den Innenseiten der Behälterwände durch das bevorratete zu verteilende Material mechanisch beansprucht werden. Dadurch können sich die empfindlichen Leitungsabschnitte zumindest teilweise von den Behälterwänden ablösen und/oder beschädigt werden. Durch ein zumindest teilweises Ablösen der Leitungsabschnitte von den Behälterwänden würde die Geometrie des kapazitiven Füllstandserfassungssystems auf unvorhersehbare Weise beeinflusst werden, wodurch auch die ermittelten Messwerte beeinflusst würden. Dadurch würde das Füllstandserfassungssystem fehlerbehaftete Füllstandswerte ausgeben.
-
Vorratsbehälter der beschriebenen Art weisen oftmals oberhalb des zumindest einen Dosierorgans Rührelemente auf, um Verstopfungen, Verklumpungen und/oder Brückenbildungen im Auslaufbereich zu vermeiden und eine gelichmäßige Dosierung durch das zumindest eine Dosierorgan sicherzustellen. Ein Rührelement in Form einer metallischen, rotierend angetriebenen Rührwelle ist beispielsweise in der
DE 10 2016 113 619 A1 beschrieben. Die Rührwelle ist drehbar innerhalb des Vorratsbehälters gelagert und erstreckt sich zumindest annähernd über einen wesentlichen Teil der Breite des Auslaufbereichs.
-
In Verbindung mit einem kapazitiven Füllstandserfassungssystem ist die beschriebene Rührwellenanordnung nachteilig, weil sich die metallische Rührwelle innerhalb des kapazitiv zu überwachenden Behältervolumens befindet. Somit stört die Rührwelle eine exakte Ermittlung des Behälterfüllstandes.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kapazitives Füllstandserfassungssystem zu schaffen, welches unempfindlich gegen mechanische Beanspruchung durch das im Vorratsbehälter bevorratete zu verteilende Material ist und nicht durch eine im Vorratsbehälter angeordnete Rührwelle gestört wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist daher vorgesehen, dass die erste Elektrode von einer ersten Behälterwand und die zweite Elektrode von der im Wesentlichen parallel zu der ersten Behälterwand verlaufenden Rührwelle gebildet oder getragen wird.
-
Durch diese Maßnahme werden zur Anbringung der Elektroden des kapazitiven Füllstandserfassungssystems sehr robuste Bauteile der Verteilmaschine genutzt. Wird eine Elektrode einer Behälterwand zugeordnet, ist eine flächige Anbringung der Elektrode auf der Innenseite der Behälterwand möglich. Dadurch ist die Elektrode unempfindlich gegen mechanische Beanspruchung, die die Gefahr des Ablösens der Elektrode von der Behälterwand minimiert und die Elektrode selbst bleibt bei lokal begrenzten Beschädigungen funktionsfähig. Zudem bleibt die Geometrie des Füllstandserfassungssystems im Wesentlichen unverändert.
-
Ein kapazitives Füllstandserfassungssystem basiert auf dem Kondensatorprinzip. Dabei schließen zumindest zwei sich gegenüberliegende Elektroden ein bestimmtes Volumen ein. Der Einschluss des Volumens erfolgt geometrisch über die einander gegenüberliegenden Flächen der Elektroden. Die derart das Volumen einschließenden Flächen sollen im nachfolgenden Text kurz als zueinander wirksame Flächen bezeichnet werden.
-
Auf kürzestem Weg bilden sich nach Anlegen einer eine Potentialdifferenz bewirkenden elektrischen Spannung zwischen den einander gegenüberliegenden, zueinander wirksamen Flächen der leitfähigen Elektroden elektrische Feldlinien aus. Im Fall eines Füllstandserfassungssystems für einen Vorratsbehälter entspricht das von den Elektroden eingeschlossene Volumen vorzugsweise zumindest einem wesentlichen und/oder relevanten Teil des Behältervolumens. Die Kapazität des derart gebildeten Kondensators hängt von den dielektrischen Eigenschaften eines Materials innerhalb des eingeschlossenen Volumens ab. Die Kapazität des Kondensators ändert sich bezüglich seines ungefüllten Zustands signifikant, wenn das Volumen mit einem von Luft verschiedenen, insbesondere nicht leitenden Material gefüllt ist.
-
Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften eines Kondensators ist die Kapazität des Kondensators abhängig von seiner Geometrie und folglich von der Geometrie der zueinander wirksamen Flächen. Eine Veränderung dieser Geometrie würde, insbesondere wenn die Veränderung nicht bekannt ist, durch falsch gemessene Kapazitätswerte fehlerhafte Füllstandswerte liefern.
-
Die zweite Elektrode ist der Rührwelle zugeordnet. Die Rührwelle ist rotierend angetrieben und typischerweise metallisch ausgeführt, um besonders verschleißfest zu sein. Die Rührwelle ist drehbar gelagert. Durch diese Lagerung kann die Rührwelle elektrisch vom Vorratsbehälter, insbesondere von den Behälterwänden, isoliert werden. Somit bilden eine Behälterwand und die innerhalb des Vorratsbehälters angeordnete Rührwelle zwei elektrisch voneinander isolierte Elektroden des kapazitiven Füllstandserfassungssystems. Zwischen beiden Elektroden bilden sich dem Kondensatorprinzip entsprechend elektrische Feldlinien aus. Die Kapazität des auf diese Weise gebildeten Kondensators ist im leeren und/oder gefüllten Zustand messbar.
-
Dies ist vorteilhaft, weil durch die beschriebene Anordnung ein kapazitives Füllstandserfassungssystem gebildet wird, welches auf den ohnehin vorhandenen Bauteilen beruht. Zudem würde bei einem herkömmlichen kapazitiven Füllstandserfassungssystem, bei welchem die Elektroden typischerweise entlang der Behälterwände angeordnet sind, eine, insbesondere metallische, Rührwelle die Ausbreitung der elektrischen Feldlinien zwischen den Elektroden und damit die Messwertaufnahme stören. Somit wird in einfacher Weise, ein kostengünstiges und sehr präzises kapazitives Füllstandserfassungssystem geschaffen.
-
Bei der Zuordnung der Elektrode zu einem Bauteil ist es in den beschriebenen Fällen möglich, die Bauteile selbst als Elektrode zu nutzen, oder die Elektrode an den Bauteilen anzubringen. Eine metallische und/oder in anderer Form leitfähige Behälterwand kann selbst als Elektrode dienen. Alternativ ist eine möglichst flächige Anbringung einer metallischen und/oder in anderer Form leitfähigen Elektrode an der Behälterwand möglich. Analog kann eine metallisch ausgeführte Rührwelle als Elektrode dienen, ohne dass zusätzliche Bauteile notwendig werden. Alternativ kann eine metallische und/oder in anderer Form leitfähige Elektrode an der Rührwelle angebracht werden. Vorzugsweise erfolgt die Anbringung zur Reduzierung ihrer Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchung in der beschriebenen Weise möglichst flächig auf der Mantelfläche der Rührwelle.
-
Das beschriebene Füllstandserfassungssystem ist zudem in einfacher Weise bei beispielsweise älteren Verteilmaschinen, nachrüstbar, sofern sie einen Vorratsbehälter mitsamt einer geeignet gelagerten Rührwelle aufweisen.
-
Es ist vorteilhaft, dass die Rührwelle elektrisch isoliert innerhalb des Vorratsbehälters gelagert ist. Dadurch wird die Voraussetzung dafür geschaffen, dass die Behälterwände und die Rührwelle elektrisch voneinander isoliert sind. Durch die elektrische Isolation führt das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der als Elektrode dienenden oder eine Elektrode tragenden Behälterwand und der als Elektrode dienenden oder eine Elektrode tragenden Rührwelle zur Ausbildung einer Potentialdifferenz zwischen Behälterwand und Rührwelle. Die sich ausbildende Potentialdifferenz ist die Grundlage der kapazitiven Füllstandsmessung nach dem Kondensatorprinzip.
-
Es ist von Vorteil, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche geeignet ist, die vom Füllstanderfassungssystem ermittelten Messwerte in Füllstandsänderungen umzurechnen. Durch diese Maßnahme werden die kontinuierlich oder mit hinreichend hoher Zeitauflösung gemessenen Kapazitätswerte und/oder Kapazitätsänderungen, derart umgerechnet, dass die zwischen den Messzeitpunkten und/oder die momentane Füllstandsänderung ermittelbar ist. Anhand der Füllstandsänderung können beispielsweise Aussagen darüber abgeleitet werden, wann bei der momentanen Ausbringrate der Behälterleerstand zu erwarten ist. Ein Bediener kann beispielsweise anhand dieser Information entscheiden, ob die bevorratete Restmenge für eine weitere Überfahrt über die zu bearbeitende Nutzfläche ausreichend ist oder der Vorratsbehälter vor einer nächsten Überfahrt aufgefüllt werden sollte.
-
Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, dass eine Speichereinheit vorgesehen ist, welche geeignet ist, für ein zu verteilendes Material ermittelten Kapazitätswerten Füllstandswerte zuzuordnen. Durch diese Maßnahme ist bei bekannter Behältergeometrie sichergestellt, dass auf Basis der gemessenen Kapazitätswerte konkrete Füllstandswerte ermittelbar sind. Die Kapazität eines Kondensators wird durch die dielektrischen Eigenschaften des das Kondensatorvolumen ausfüllenden Materials bestimmt. Daher werden für verschiedene Materialien unterschiedliche Kapazitätswerte gemessen. Damit anhand gemessener Kapazitätswerte stets der korrekte Behälterfüllstand ermittelt wird, wird bei bekannter Behältergeometrie der Zusammenhang zwischen gemessenem Kapazitätswert und Behälterfüllstand für verschieden Materialien in einer dem Füllstandserfassungssystem zugeordneten Speichereinheit hinterlegt. Bei bekanntem Material ist somit auf Basis eines gemessenen Kapazitätswerts der Behälterfüllstand ermittelbar. Zusätzlich ist es möglich die hinterlegten Zuordnungen zu aktualisieren, bei Bedarf auszutauschen und/oder zu erweitern. Das Füllstandserfassungssystem kann somit auf jedes zu verteilende Material in einfacher Weise angepasst werden.
-
Es ist von Vorteil, dass eine Auswerteeinheit vorgesehen ist, welche geeignet ist, die vom Füllstanderfassungssystem ermittelten Messwerte bei Kenntnis der Behältergeometrie in Füllstandswerte umzurechnen. Durch diese Maßnahme werden die ermittelten Kapazitätswerte in konkrete Füllstandswerte umgerechnet, welche für den Bediener eine wichtige Information sind. Anhand eines bekannten Füllstands kann der Bediener ermitteln, zu welchem Zeitpunkt eine Wiederbefüllung der Verteilmaschine notwendig ist. Die Auswerteeinheit führt die Umrechnung der gemessenen Kapazitätswerte in Füllstandswerte auf Basis der bekannten Behältergeometrie und des bekannten Typs des zu verteilenden Materials durch. Dazu greift die Auswerteeinheit auf die in der dem Füllstandserfassungssystem zugeordneten Speichereinheit hinterlegten Zuordnungen zwischen Kapazitäts- und Füllstandswerten zurück. Die Umrechnung erfolgt automatisiert kontinuierlich oder mit ausreichend hoher Zeitauflösung, sodass einem Bediener in komfortabler Weise jederzeit aktuelle Füllstandswerte der Verteilmaschine zur Verfügung stehen.
-
Ein besonderer Vorteil wird dadurch erreicht, dass eine Eingabe- und/oder Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, welche zur Eingabe von Benutzereingaben durch einen Bediener geeignet ist, wobei die Benutzereingaben insbesondere der Typ des zu verteilenden Materials, dessen Eigenschaften und/oder dessen Kapazitätskennwerte sind. Auf diese Weise wird der Auswerteeinheit durch die Benutzereingabe übermittelt, welcher Materialtyp im Vorratsbehälter bevorratet wird. Anhand dieser Information wählt die Auswerteeinheit die für die Umrechnung von gemessenen Kapazitätswerten in Füllstandswerte des Vorratsbehälters die zum zu verteilenden Materialtyp passende in der Speichereinheit hinterlegte Zuordnung aus. Zudem kann der Speichereinheit über Eingabe der, insbesondere dielektrischen, Eigenschaften und/oder der Kapazitätskennwerte eines zu verteilenden Materials eine zusätzliche zu hinterlegende Zuordnung zugeführt und/oder eine bereits in der Speichereinheit hinterlegte Zuordnung aktualisiert werden.
-
Es ist von Vorteil, dass eine Eingabe- und/oder Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, welche zur Anzeige von Füllstandsänderungen und/oder Füllstandswerten geeignet ist. Auf diese Weise wird dem Bediener in komfortabler und übersichtlicher Weise die Information über den Behälterfüllstand der Verteilmaschine zur Verfügung gestellt.
-
Ein zusätzlicher Vorteil wird erreicht, indem die Auswerteeinheit geeignet ist, anhand der von dem Füllstandserfassungssystem ermittelten Messwerte und der in der Speichereinheit hinterlegten Zuordnung zwischen Kapazitätswerten und Füllstandswerten festzustellen, wann ein Füllstand erreicht ist, der die Rührwelle zumindest teilweise freigibt. Da die Rührwelle im Auslaufbereich im unteren Bereich des Vorratsbehälters angeordnet ist, ist die der Rührwelle zugeordnete Elektrode typischerweise während der zumindest überwiegenden Dauer eines Ausbringvorgangs von zu verteilendem Material bedeckt. Leert sich der Vorratsbehälter während des Ausbringvorgangs, wird die Rührwelle mit der Zeit zumindest teilweise freigegeben. Dies bedeutet, dass die zueinander wirksamen Flächen der Elektroden recht plötzlich nicht mehr von zu verteilendem Material bedeckt werden und sich infolge dessen die messbare Kapazität des Kondensators signifikant ändert. Diese signifikante Kapazitätsänderung ist auch in den in der Speichereinheit hinterlegten Zuordnungen charakteristisch. Somit kann auf dieses Charakteristikum zuverlässig genutzt werden, um einen drohenden Leerstand des Vorratsbehälters anzuzeigen.
-
Es ist dabei von Vorteil, dass die Auswerteeinheit geeignet ist, einen die Rührwelle zumindest teilweise freigebenden Füllstand als drohenden Leerstand zu erkennen und mittels der Eingabe- und/oder Anzeigevorrichtung einem Bediener eine entsprechende Meldung auszugeben. Durch diese Maßnahme wird der Bediener in einfacher Weise über einen in der beschriebenen Weise festgestellten drohenden Leerstand des Vorratsbehälters der Verteilmaschine informiert. Eine zuverlässige Erkennung des drohenden Leerstandes und ein eindeutiger Hinweis darauf sind vorteilhaft, da somit die Gefahr reduziert wird, das von dem Bediener diese wichtige Information übersehen wird. Auf diese Weise lassen sich Unregelmäßigkeiten bei der Ausbringung vermeiden, sofern sie durch einen drohenden Leerstand und/oder eine Teilentleerung des Vorratsbehälters bedingt sind. Eine Teilentleerung des Vorratsbehälters tritt beispielsweise auf, wenn infolge unsachgemäßer Beladung und/oder infolge eines Verrutschens insbesondere körnigen Materials beispielsweise durch eine Hangfahrt das zu verteilende Material innerhalb des Vorratsbehälters ungleichmäßig verteilt ist. Daraus resultiert ein teilweises Freigeben der Rührwelle, welches sich ebenfalls durch charakteristisch signifikante Kapazitätsänderungen ausdrückt.
-
Es ist vorteilhaft, dass zumindest eine der Elektroden in ihrer quer zur Fahrtrichtung verlaufenden Ausdehnungsrichtung in zwei oder mehrere voneinander elektrisch isolierte Elektrodenabschnitte unterteilt ist. Zwischen den Elektroden und/oder Elektrodenabschnitte wird in geeigneter Weise eine elektrische Spannung angelegt, sodass die Elektroden und/oder Elektrodenabschnitte jeweils auf verschiedenem elektrischen Potential liegen. Somit ergibt sich eine quer zur Fahrtrichtung angeordnete Anordnung von Kondensatorabschnitten. Die Kondensatorabschnitte erfassen jeweils in der beschriebenen Weise innerhalb des jeweils von ihnen eingeschlossenen Volumens. Durch diese Maßnahme kann die Genauigkeit der Füllstandserfassung quer zur Fahrtrichtung erheblich verbessert werden. Unterschiedliche Füllstände innerhalb des Vorratsbehälters, beispielsweise infolge eines Verrutschens des bevorrateten Materials während einer Hangfahrt, werden zuverlässig erfasst.
-
Es von Vorteil, dass eine dritte Elektrode vorgesehen ist, welche von einer der ersten Behälterwand gegenüberliegenden zweiten Behälterwand gebildet oder getragen wird. Die dritte Elektrode ist in analoger Weise zur ersten Elektrode der der ersten Behälterwand gegenüberliegenden zweiten Behälterwand zugeordnet oder an dieser zweiten Behälterwand angebracht. Analog zur beschriebenen Weise lässt sich ein Füllstandserfassungssystem mithilfe der dritten Elektrode und der Rührwelle herstellen. Es wird zwischen der zweiten und dritten Elektrode in geeigneter Weise eine Potentialdifferenz erzeugt, welche zumindest ihrem Betrage nach von der Potentialdifferenz zwischen der ersten und zweiten Elektrode verschieden ist. Durch diese Maßnahme wird in einfacher Weise die beschriebene Füllstandserfassung zu beiden Seiten der Rührwelle möglich. Dies gleicht eine ungleichmäßige Verteilung des zu verteilenden Materials innerhalb des Behälters quer zur Ausdehnung der Rührwelle aus, wodurch die ermittelten Füllstandswerte in ihrer Genauigkeit erheblich verbessert werden.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der Beispielsbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Die Zeichnungen zeigen
-
1 den Vorratsbehälter einer landwirtschaftlichen Verteilmaschine in perspektivischer Darstellung von schräg hinten,
-
2 den Vorratsbehälter einer landwirtschaftlichen Maschine mit Rührwelle in seitlichem Querschnitt,
-
3 den Auslaufbereich des Vorratsbehälters einer landwirtschaftlichen Verteilmaschine mit bedeckter Rührwelle und
-
4 den Auslaufbereich des Vorratsbehälters einer landwirtschaftlichen Verteilmaschine teilweise freiliegender Rührwelle.
-
Eine landwirtschaftliche Verteilmaschine ist zum Verteilen von zu verteilendem Material 1 über einer landwirtschaftlichen Nutzfläche vorgesehen. Dazu umfasst die Verteilmaschine zumindest einen Vorratsbehälter 2, wie er in den 1 bis 4 dargestellt ist. Der Vorratsbehälter 2 dient der Bevorratung von zu verteilendem, insbesondere körnigem und/oder fließfähigem Material 1, wie beispielsweise Saatgut und/oder Düngemittel. Der Vorratsbehälter 2 ist quer zur Fahrtrichtung F angeordnet und erstreckt sich zumindest über einen wesentlichen Teil der Breite der Verteilmaschine, wie es in 1 gezeigt ist.
-
Im gewählten Ausführungsbeispiel ist die landwirtschaftliche Verteilmaschine vorzugsweise als Sämaschine ausgebildet. Alternativ kann die Verteilmaschine beispielsweise als Düngerstreuer ausgebildet sein.
-
Der Vorratsbehälter 2 läuft trichterförmig nach unten zu und weist in seinem unteren Bereich einen Auslaufbereich 3 auf. Unterhalb des Auslaufbereichs 3 sind mehrere Dosierorgane 4 angeordnet, gezeigt in 1. Die Dosierorgane 4 dienen der einstellbaren Einspeisung des zu verteilenden Materials 1 in zu nicht dargestellten Ausbringelementen führende Förderleitungen 5.
-
Im Auslaufbereich 3 ist oberhalb der Dosierorgane 4 eine Rührwelle 6 angeordnet. Die Rührwelle 6 ist um ihre Längsachse drehbar innerhalb des Vorratsbehälters 2 gelagert und erstreckt sich in horizontaler Ebene zumindest annähernd über die gesamte Breite des Vorratsbehälters 2. Die Lagerung der Rührwelle 6 innerhalb des Vorratsbehälters 2 ist derart ausgeführt, dass die Rührwelle 6 und die Behälterwände, insbesondere die vordere und hinterer Behälterwand 8A, 8B, elektrisch isoliert sind.
-
Die Rührwelle 6 ist metallisch oder in anderer Form leitfähig ausgeführt und weist in geeigneten Abständen zueinander Rührelemente 7 auf. In an sich bekannter Weise ist die Rührwelle 6 rotierend angetrieben und verhindert im Zusammenwirken mit den Rührelementen 7 Verstopfungen, Verklumpungen und/oder Brückenbildungen des zu verteilenden Materials 1 im Bereich der Dosierorgane 4.
-
Die Rührwelle 6 ist derart angeordnet, dass ihre Längsachse parallel zu der in Fahrtrichtung F vorderen und hinteren Behälterwand 8A, 8B des Vorratsbehälters 2 verläuft.
-
Der in Fahrtrichtung F vorderen Behälterwand 8A ist eine erste Elektrode 9A zugeordnet. Vorzugsweise ist die erste Elektrode 9A flächig auf der Innenseite der vorderen Behälterwand 8A mittels geeigneter Mittel angebracht. Der parallel zu den Behälterwänden 8A, 8B angeordneten Rührwelle 6 ist eine zweite Elektrode 10 zugeordnet. Die zweite Elektrode 10 ist vorzugsweise flächig auf der Außenseite der Mantelfläche der Rührwelle 6 angebracht.
-
In alternativer Ausführungsform dient die Behälterwand 8A selbst als Elektrode 9A, sofern die Behälterwand metallisch oder in anderer Form leitfähig ausgebildet ist. Analog kann auch die metallisch oder in anderer Form leitfähig ausgebildete Rührwelle selbst als Elektrode 10 dienen.
-
Die beiden sich gegenüberliegenden Elektroden 9A und 10 bilden gemeinsam einen Kondensator, auf dessen Prinzip das kapazitive Füllstandserfassungssystem basiert. Die sich gegenüberliegenden Elektroden 9A und 10 schließen ein bestimmtes Volumen ein. Der Einschluss des Volumens erfolgt geometrisch über die einander gegenüberliegenden Flächen der Elektroden 9A und 10. Die derart das Volumen einschließenden Flächen sollen im nachfolgenden Text kurz als zueinander wirksame Flächen bezeichnet werden.
-
Auf dem jeweils kürzesten Weg bildet sich nach Anlegen einer eine Potentialdifferenz bewirkenden elektrischen Spannung zwischen den einander gegenüberliegenden, zueinander wirksamen Flächen der leitfähigen Elektroden 9A und 10 eine Vielzahl elektrischer Feldlinien 11 aus, wie es schematisch in 2 gezeigt ist. Damit sich eine Potentialdifferenz zwischen der Elektrode 9A der vorderen Behälterwand 8A und der Elektrode 10 der Rührwelle 6 ausbilden kann, ist die beschriebene elektrische Isolation zwischen Behälterwand 8A und Rührwelle 6 notwendig.
-
Im Fall des Füllstandserfassungssystems für den Vorratsbehälter 2 entspricht das von den Elektroden 9A und 10 eingeschlossene Volumen vorzugsweise zumindest einem wesentlichen und/oder relevanten Teil des Volumens des Vorratsbehälters 2. Die Kapazität des derart gebildeten Kondensators hängt von den dielektrischen Eigenschaften des zu verteilenden Materials 1 innerhalb des zwischen den Elektroden 9A und 10 eingeschlossenen Volumens ab. Die Kapazität des Kondensators ändert sich bezüglich seines ungefüllten Zustands signifikant, wenn das Volumen mit einem von Luft verschiedenen, insbesondere nicht leitenden Material 1 ganz oder teilweise gefüllt ist.
-
Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften eines Kondensators ist die Kapazität des Kondensators abhängig von seiner Geometrie und folglich von der Geometrie der zueinander wirksamen Flächen. Eine Veränderung dieser Geometrie würde, insbesondere, wenn die Veränderung nicht bekannt ist, durch falsch gemessene Kapazitätswerte fehlerhafte Füllstandswerte liefern.
-
Der auf die beschriebene Weise gebildete Kondensator des Füllstandserfassungssystems weist in seinem ungefüllten Zustand einen von seiner Geometrie abhängigen Kapazitätsgrundwert auf. Wird der Vorratsbehälter 2 mit dem zu verteilenden Material 1 gefüllt, beeinflusst das innerhalb des Kondensators befindliche zu verteilende Material 1 die Kapazität des Kondensators. Physikalisch wirkt das zu verteilende Material 1 innerhalb des Kondensatorvolumens als Dielektrikum und die Kapazität des Kondensators hängt proportional von der relativen Permittivität des Dielektrikums ab. Als Materialkonstante ist die relative Permittivität des zu verteilenden Materials 1 unveränderlich und für verschiedene Typen zu verteilenden Materials 1 charakteristisch.
-
Während eines Ausbringvorgangs ändert sich der Füllstand des als Dielektrikum wirkenden zu verteilenden Materials 1 im Kondensatorvolumen. Somit ändert sich der vom Dielektrikum bedeckte Anteil der zueinander wirksamen Flächen der Elektroden 9A und 10, wodurch der Füllstand des Vorratsbehälters 2 signifikanten Einfluss auf den messbaren Kapazitätswert des Kondensators hat.
-
Mithilfe des Füllstandserfassungssystems wird während des Ausbringvorgangs der aktuelle Kapazitätswert des Kondensators gemessen. Die Messung erfolgt dabei kontinuierlich ober mit einer geeigneten Zeitauflösung. In einer nicht dargestellten Speichereinheit sind materialtypabhängige Zuordnungen zwischen messbaren Kapazitätswerden und der Behältergeometrie entsprechenden Füllstandswerten hinterlegt. Anhand dieser Zuordnungen ermittelt eine Auswerteeinheit auf Basis der von dem kapazitiven Füllstandserfassungssystem gemessenen Kapazitätswerte den aktuellen Füllstandswert und/oder die momentane Füllstandsänderung im Vorratsbehälter 2.
-
Die mithilfe der Auswerteeinheit ermittelten Füllstandswerte und/oder Füllstandsänderungen des Vorratsbehälters 2 werden einem Bediener der landwirtschaftlichen Verteilmaschine mittels einer nicht dargestellten Eingabe- und/oder Anzeigevorrichtung angezeigt.
-
Die Eingabe- und/oder Anzeigeeinheit ist an einer für den Bediener komfortabel einseh- und/oder erreichbaren Position angeordnet. Vorzugsweise befindet sich die Eingabe- und/oder Anzeigeeinheit innerhalb der Kabine einer der landwirtschaftlichen Verteilmaschine zugeordneten Zugmaschine.
-
Die Eingabe- und/oder Anzeigeeinheit ermöglicht dem Bediener zusätzlich, Benutzereingaben vorzunehmen. Auf diese Weise wird beispielsweise der Auswerteeinheit übermittelt, welcher Typ zu verteilenden Materials 1 im Vorratsbehälter 2 bevorratet wird. Anhand dieser Information wählt die Auswerteeinheit die für die Umrechnung von gemessenen Kapazitätswerten in Füllstandswerte des Vorratsbehälters die zum zu verteilenden Materialtyp passende in der Speichereinheit hinterlegte Zuordnung aus. Zudem kann der Speichereinheit über Eingabe der, insbesondere dielektrischen, Eigenschaften und/oder der Kapazitätskennwerte eines zu verteilenden Materials eine zusätzliche zu hinterlegende Zuordnung zugeführt und/oder eine bereits in der Speichereinheit hinterlegte Zuordnung aktualisiert werden.
-
Während des Ausbringvorgangs sinkt der Füllstand des im Vorratsbehälter 2 bevorrateten zu verteilenden Materials 1 kontinuierlich. Dabei wird bei höheren Füllstanden zunächst die wirksame Fläche der Elektrode 9A freigegeben, wie es in 3 gezeigt ist. Bei niedrigeren Füllstanden nähert sich die Füllhöhe der Restmenge der Position der Rührwelle 6. Bei weiterer Entleerung wird die Rührwelle 6 ganz oder zumindest teilweise freigelegt, gezeigt in 4. Dies bewirkt eine signifikante Freigabe der wirksamen Fläche der der Rührwelle 6 zugeordneten Elektrode 10. Diese signifikante Änderung bewirkt große Änderungen der messbaren Kapazitätswerte. Somit ist die zumindest teilweise Freigabe der der Rührwelle 6 zugeordneten Elektrode 10 eindeutig an den für sie charakteristischen Änderungen der messbaren Kapazitätswerte zu erkennen.
-
Die Erkennung der zumindest teilweisen Freigabe der Rührwelle 6 erfolgt durch die Auswerteeinheit anhand der gemessenen Kapazitätswerte und/oder der in der Speichereinheit hinterlegten Zusammenhänge. Da die Rührwelle 6 im unteren Auslaufbereich 3 des Vorratsbehälters 2 angeordnet ist, bedeutet ein zumindest teilweises Freigeben der Rührwelle 6 einen drohenden Leerstand des Vorratsbehälters 2. Über die Eingabe- und/oder Anzeigeeinrichtung gibt die Auswerteeinheit nach Erkennen eines drohenden Leerstandes eine geeignete Meldung an den Bediener aus.
-
Es ist denkbar, dass zumindest eine der Elektroden 9A oder 10 entlang ihrer Ausdehnungsrichtung quer zur Fahrtrichtung F in zwei oder mehrere Elektrodenabschnitte unterteilt ist. Die Elektrodenabschnitte sind jeweils voneinander elektrisch isoliert. In geeigneter Weise wird zwischen den Elektroden 9A und 10 und/oder den entsprechenden Elektrodenabschnitten eine elektrische Spannung angelegt, sodass die Elektroden 9A, 10 und/oder Elektrodenabschnitte jeweils auf verschiedenem elektrischen Potential liegen. Dadurch entsteht eine quer zur Fahrtrichtung F angeordnete Anordnung von Kondensatorabschnitten, welche jeweils ein Teilvolumen des Vorratsbehälters 2 einschließen. Innerhalb der Teilvolumina wird der Füllstand in der beschriebenen Weise ermittelt. Somit kann der Füllstand quer zur Fahrtrichtung F zuverlässig und sehr genau erfasst werden. Besonders wichtig ist dies, um beispielsweise zu erfassen, wenn das zu verteilende Material 1 infolge einer Hangfahrt der Verteilmaschine verrutscht ist.
-
Analog zur beschriebenen Weise kann eine dritte Elektrode 9B der hinteren Behälterwand 8B zugeordnet sein. Das beschriebene Füllstanderfassungssystem funktioniert in identischer Weise, wenn der Kondensator aus den Elektroden 9B und 10 besteht.
-
Ist die Verteilmaschine mit drei Elektroden 9A, 9B und 10 ausgestattet, wird durch geeignete Wahl der Potentialunterschiede zwischen den drei Elektroden eine Kondensatoranordnung geschaffen werden, mit der die Füllstandserfassung zu beiden Seiten der Rührwelle 6 erfolgt. Durch diese Maßnahme kann die Genauigkeit der ermittelten Füllstandswerte erheblich verbessert werden.
-
Elektrische Feldlinien 11 breiten sich stets zwischen leitfähigen Objekten aus, sofern diese verschiedene Potentiale aufweisen. Die Ausbreitung der Feldlinien 11 erfolgt zwischen diesen Objekten jeweils auf kürzestem Weg. Somit enden die von einer den Behälterwänden zugeordneten Elektrode 9A, 9B ausgehenden Feldlinien stets an der elektrisch von den Behälterwänden isoliert gelagerten leitfähigen Rührwelle 6. Aus diesem Grund bietet es sich an, der Rührwelle 6 eine Elektrode 10 zuzuordnen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 2765398 A1 [0002]
- DE 102016113619 A1 [0004]
