DE102018208156A1

DE102018208156A1 - Landwirtschaftliche Spritzdüseneinheit

Info

Publication number: DE102018208156A1
Application number: DE102018208156.5A
Authority: DE
Inventors: Olaf Ohlhafer; Steffen Sies; Dieter Amesoeder; Hans-Arndt Freudigmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzdüseneinheit (26) zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit (SF), insbesondere für landwirtschaftlichen Zwecke, mit zumindest einer Spritzdüse (14) mit jeweils einem vorgeschalteten pulsmodulierten, insbesondere pulsweitenmodulierten Ventil (34), mittels dem eine Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit (SF) aus der Spritzdüse (14) steuerbar ist; zumindest zwei Zulaufleitungen (30), mittels derer zumindest eine Flüssigkeit (SF; A, B, C, TF) zu der zumindest einen Spritzdüse (14) leitbar ist; und jeweils einer jeder der Zulaufleitungen (30) zugeordneten Druckregeleinheit (36, 36'), mittels derer ein Förderdruck (p) der jeweiligen Flüssigkeit (SF; A, B, C, TF) an der zumindest einen Spritzdüse (14) auf einen geregelten Druck (pl, p2, p3) regelbar ist, um ein Tropfenspektrum (41) der ausgebrachten Spritzflüssigkeit (SF) zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzdüseneinheit zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit, insbesondere für landwirtschaftlichen Zwecke, sowie eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ansteuern einer Spritzdüseneinheit und eine entsprechende Steuereinrichtung.
Stand der Technik
Bei heutigen Feldspritzen mit druckbasierter Sprayerzeugung wird die Ausbringmenge durch die Wahl der Sprühdüsen und durch die Einstellung des Systemdrucks definiert. Beide Parameter definieren zudem das Spray, bzw. das Tropfenspektrum (Größe und Verteilung der Tropfen) das von den Sprühdüsen erzeugt wird. Dieses ist zusammen mit der Menge entscheidend für die Wirksamkeit und Effizienz der Behandlung. Soll die Menge beispielsweise erhöht werden (ohne die Düsen zu wechseln), wird der Systemdruck entsprechend erhöht - dadurch wird auch gleichzeitig ein feineres Tropfenspektrum erzeugt. Dies kann zu negativen Effekten wie Abdrift oder einer nicht optimalen Wirksamkeit der Wirkstoffe führen. Ggfs. ist deshalb ein Düsenwechsel erforderlich was manuell sehr zeitaufwändig für den Landwirt sein kann. Es kommen auch zunehmend automatische Wechselsysteme zum Einsatz, diese sind dann aber in der Regel teuer in der Anschaffung und wartungsanfällig.
Um den Einsatzbereich von Düsen zu erweitern kommen deshalb zunehmend pulsweitenmoduliert (PWM) angesteuerte Ventile zum Einsatz - diese werden vor jeder Düse angebracht. Bei der Pulsweitenmodulation wird ein Rechteckspannungssignal mit konstanter Periodendauer erzeugt (es sind auf Feldspritzen PWM Ventile mit Frequenzen von bspw. 20-100Hz bekannt). Die Ventile werden also in schneller Folge ein- und ausgeschaltet. Das Verhältnis von Einschaltzeit zu Ausschaltzeit wird variiert und bestimmt den mittleren Ventil-Durchfluss. Somit kann die Durchflussmenge unabhängig vom Druck gesteuert werden - der Druck vor den Düsen und damit das Tropfenspektrum bleiben nahezu konstant. An jeder Düse kann die Menge individuell angepasst werden, was weitere vorteilhafte Funktionen ermöglicht (insbesondere Mengenanpassung bei Kurvenfahrt).
Mit heute bekannten druckbasierten Sprühsystemen ist es somit möglich, global den Druck- und lokal (an den Düsen) die Menge (durch PWM Ventile) zu regeln. Ein lokal angepasstes Tropfenspektrum ist dabei nur möglich, wenn entsprechend unterschiedliche Düsen angebracht werden oder gleichzeitig die Ausbringmenge verändert wird.
Die DE 10 2009 001 532 A1 offenbart eine agrare Ausbringeinrichtung für das Ausbringen von Fluiden wie Pflanzenschutzmitteln oder Dünger in der Landwirtschaft, wobei mittels eines pulsmodulierten Ventils die Ausbringmenge zusammen mit der Tropfengröße veränderbar sind.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Spritzdüseneinheit zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit, insbesondere für landwirtschaftlichen Zwecke, mit

- zumindest einer Spritzdüse mit jeweils einem vorgeschalteten pulsmodulierten, insbesondere pulsweitenmodulierten Ventil, mittels dem eine Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit aus der Spritzdüse steuerbar ist;
- zumindest zwei Zulaufleitungen, mittels derer zumindest eine Flüssigkeit zu der zumindest einen Spritzdüse leitbar ist; und
- jeweils einer jeder der Zulaufleitungen zugeordneten Druckregeleinheit, mittels derer ein Förderdruck der jeweiligen Flüssigkeit an der zumindest einen Spritzdüse auf einen geregelten Druck regelbar ist, um ein Tropfenspektrum der ausgebrachten Spritzflüssigkeit zu steuern.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Ansteuern einer Spritzdüseneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das zumindest eine pulsmodulierte, insbesondere pulsweitenmodulierte Ventil und die Druckregeleinheiten derart angesteuert werden, dass die Spritzflüssigkeit aus jeweils jeder Spritzdüse in einer gewünschten Ausbringmenge mit einem gewünschten Tropfenspektrum ausgebracht wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Steuereinrichtung, welche eingerichtet ist, das vorangehend beschriebene Verfahren durchzuführen sowie eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit mit der vorangehend beschriebenen Spritzdüseneinheit, der Steuereinrichtung und zumindest eine Fördereinheit zum Bereitstellen des Förderdrucks.
Die Spritzdüseneinheit ist bevorzugt für landwirtschaftliche Zwecke gedacht. Unter einem landwirtschaftlichen Zweck kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zweck verstanden werden, der auf eine wirtschaftliche Kultivierung von Nutzpflanzen gerichtet ist.
Die Spritzdüseneinheit ist bevorzugt Teil einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere Teil einer landwirtschaftlichen Feldspritze bzw. eines Pflanzenschutzgerätes sein oder als eine landwirtschaftliche Feldspritze bzw. ein Pflanzenschutzgerät ausgebildet sein. Die Spritzvorrichtung kann auf oder an einer mobilen Einheit anordenbar und/oder angeordnet sein. Die mobile Einheit kann als Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Anhänger ausgebildet sein kann. Die mobile Einheit kann insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, bspw. eine Zugmaschine, ein Schlepper, eine selbstfahrende bzw. autonome Feldspritze oder ein selbstfahrender bzw. autonomer Roboter sein. Die Spritzvorrichtung kann auch an einer hydraulischen Vorrichtung der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angebaut sein. Denkbar ist auch, dass die Spritzvorrichtung auf einer Ladefläche der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine aufgebaut ist. Alternativ kann die Spritzvorrichtung an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angehängt sein.
Das Ausbringen bzw. Ausspritzen der Spritzflüssigkeit kann auf einer landwirtschaftlichen Fläche bzw. einer landwirtschaftlich genutzten Fläche erfolgen.
Hierunter können ein Feld oder eine Anbaufläche für Pflanzen oder auch eine Parzelle einer solchen Anbaufläche verstanden werden. Die landwirtschaftliche Fläche kann somit eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Weide sein. Die Pflanzen können beispielsweise Nutzpflanzen, deren Frucht landwirtschaftlich genutzt wird (beispielsweise als Nahrungsmittel, Futtermittel oder als Energiepflanze) sowie Beikräuter, Unkräuter und Ungräser umfassen. Die Pflanzen können Teil der landwirtschaftlichen Fläche sein.
Die Spritzflüssigkeit weist bevorzugt zumindest eine Wirkmittelflüssigkeit auf. Die Spritzflüssigkeit kann jedoch auch zwei oder mehrere Wirkmittelflüssigkeiten aufweisen. Die Wirkmittelflüssigkeit kann ein Spritzmittel, d.h. ein Präparat bzw. Pflanzenschutzmittel, insbesondere ein Pflanzenschutzmittelkonzentrat aufweisen. Die Wirkmittelflüssigkeit kann demnach bspw. ein Herbizid, Fungizid oder ein Insektizid (Pestizid) aufweisen. Die Wirkmittelflüssigkeit kann jedoch auch ein Düngemittel, insbesondere ein Düngemittelkonzentrat aufweisen. Die Wirkmittelflüssigkeit kann demnach einen Flüssigdünger und/oder einen Wachstumsregulator aufweisen.
Die Spritzflüssigkeit weist ferner bevorzugt eine Trägerflüssigkeit auf. Unter einer Trägerflüssigkeit kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeit verstanden werden, die ausgebildet ist, sich mit der Wirkmittelflüssigkeit zu vermischen, um ein Ausbringen bzw. Abgeben der Wirkmittelflüssigkeit, bspw. des Pflanzenschutzmittels oder des Düngemittels zu ermöglichen oder zu verbessern. Die Trägerflüssigkeit ist bevorzugt Wasser.
Die Spritzflüssigkeit kann demnach bspw. ausgebildet sein als: Flüssigkeit, Suspension, Emulsion, Lösung oder eine Kombination daraus. Die Spritzflüssigkeit ist bevorzugt als mit Wasser verdünntes Pflanzenschutzmittel oder mit Wasser verdünntes Düngemittel ausgebildet. Die Spritzflüssigkeit kann eine Spritzbrühe sein.
Die zumindest eine Flüssigkeit kann demnach eine bereits angemischte Spritzflüssigkeit sein. Es können jedoch auch unterschiedliche Flüssigkeiten, bspw. Wirkmittelflüssigkeiten und eine Trägerflüssigkeit während des Ausbringvorgangs mittels einer Mischkammer der Spritzdüseneinheit bzw. der Spritzvorrichtung zu der auszubringenden Spritzflüssigkeit gemischt werden.
Demnach kann die Spritzdüseneinheit zumindest eine Mischkammer zum Vermischen der Flüssigkeiten zu der Spritzflüssigkeit aufweisen. Die Mischkammer kann hierbei dem pulsmodulierten Ventil vorgeschaltet sein. Die Mischkammer kann bevorzugt im Bereich der Spritzdüse angeordnet sein. Die Mischkammer kann somit als Endmischer vor der Spritzdüse angeordnet sein. Bevorzugt kann jeder Spritzdüse eine separate Mischkammer zugeordnet sein. Die Mischkammer kann einen statischen Mischer aufweisen oder als statischer Mischer ausgebildet sein. Hierdurch wird die Durchmischung der Wirkmittelflüssigkeiten untereinander bzw. mit der Trägerflüssigkeit verbessert und ein optimales Applikationsergebnis erzielt.
Bevorzugt umfasst die Spritzdüseneinheit zumindest zwei Spritzdüsen und/oder zumindest zwei Teilbreiten mit zumindest zwei Spritzdüsen bzw. mit jeweils zumindest zwei Spritzdüsen.
Jeder Spritzdüse ist ein eigenes bzw. separates pulsmoduliertes, insbesondere pulsweitenmoduliertes Ventil vorgeschaltet bzw. zugeordnet. Unter einem „pulsmodulierten Ventil“ im Sinne der Erfindung wird - analog zu dem einleitend zitierten Stand der Technik - insbesondere ein Ventil verstanden, welches geeignet ausgebildet und ansteuerbar oder angesteuert ist, um eine Pulsweitenmodulation (auch Unterschwingungsverfahren, Pulsbreitenmodulation oder Pulsdauermodulation, abgekürzt als PWM, PBM, PDM) zu ermöglichen.
Es sind zumindest zwei separate Zulaufleitungen vorgesehen. Unter einer Leitung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Leitungsanordnung mit Verzweigungen oder auch ein Abschnitt der entsprechenden Leitung verstanden werden. Die Leitung kann als fluidische Verbindungsleitung, bspw. in Form eines Rohrs, Schlauchs, Kanals oder einer Röhre ausgebildet sein. Die Zulaufleitungen können zumindest eine Zulaufleitung zur Führung bzw. Dosierung zumindest einer Trägerflüssigkeit und zumindest drei Zulaufleitungen für die Dosierung drei unterschiedlicher, insbesondere vorverdünnter Wirkmittelflüssigkeiten umfassen. Jeder der Zulaufleitungen ist eine eigene bzw. separate Druckregeleinheit zugeordnet, mittels derer ein Förderdruck der jeweiligen Flüssigkeit an der zumindest einen Spritzdüse auf einen geregelten Druck regelbar ist. Dadurch ist mittels der Druckregeleinheit ein Tropfenspektrum der ausgebrachten Spritzflüssigkeit steuerbar. Die Druckregeleinheiten können dabei in den Zulaufleitungen angeordnet sein.
Demnach kann jeder Spritzdüse und/oder jeder Teilbreiten und/oder mehreren Teilbreiten jeweils eine eigene bzw. separate Zulaufleitung mit einer Druckregeleinheit oder mehrere Zulaufleitungen mit jeweils einer Druckregeleinheit zugeordnet bzw. vorgeschaltet sein. D.h., mit anderen Worten, dass mehreren Spritzdüsen auch eine gemeinsame Druckregeleinheit vorgeschaltet sein kann. Wichtig ist, dass jeder Spritzdüse eine Regeleinheit, ob gemeinsam oder allein, vorgeschaltet ist, um den gewünschten geregelten Druck auf die jeweilige Spritzdüse bereitzustellen.
Jeder Zulaufleitung ist eine Fördereinheit zum Fördern der jeweiligen Flüssigkeit vorgeschaltet. Dies soll nicht bedeuten, dass jeder Zulaufleitung eine eigene bzw. separate Fördereinheit vorgeschaltet sein muss. Vielmehr soll dies bedeuten, dass mehreren Zulaufleitungen auch eine gemeinsame Fördereinheit vorgeschaltet sein kann. Wichtig ist jedoch, dass jeder Zulaufleitung eine Fördereinheit, ob gemeinsam oder allein, vorgeschaltet ist, um den gewünschten Förderdruck auf die Spritzdüseneinheit bzw. auf die jeweilige Spritzdüse bereitzustellen. Somit ist insbesondere jeweils eine Fördereinheit den Spritzdüsen mit einer gemeinsamen Zulaufleitung vorgeschaltet. Die Fördereinheiten können gleich ausgebildet sein.
Die Fördereinheit ist ausgebildet, einen Förderdruck der zumindest einen Flüssigkeit bereitzustellen. Die Fördereinheit ist ausgebildet, eine Flüssigkeit und/oder ein Granulat unter Druck zu fördern bzw. zu leiten, insbesondere zu dosieren. Demnach kann die Fördereinheit bspw. jeweils ein/eine/einen oder mehrere Pumpen, Förderpumpen, Dosierpumpen, Druckspeicher, Förderschnecken, Ventile, Blenden etc. umfassen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der „gewünschten“ Ausbringmenge um eine definierte bzw. einem Sollwert entsprechende einzustellende Ausbringmenge. Analog handelt es sich bei dem „gewünschten“ Tropfenspektrum um ein definiertes bzw. einem Sollwert entsprechendes bzw. ein einzustellendes Tropfenspektrum.
Es ist vorteilhaft, wenn das pulsmodulierte Ventil und die Druckregeleinheiten derart angesteuert werden, dass die Ausbringmenge und das Tropfenspektrum unabhängig voneinander steuerbar bzw. einstellbar sind. Dies kann insbesondere erzielt werden, indem das pulsmodulierte Ventil und die Druckregeleinheiten abhängig voneinander angesteuert werden, insbesondere das pulsmodulierte Ventil in Abhängigkeit von dem geregelten Druck angesteuert wird. Bevorzugt wird das pulsmodulierte Ventil derart angesteuert wird, dass bei einer Änderung des Tropfenspektrums aufgrund einer Änderung des Förderdrucks auf einen geregelten Druck die Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit im Wesentlichen konstant bleibt.
Unter einem Tropfenspektrum wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verteilung von Tropfen unterschiedlichen Durchmessers, d.h. eine Tropfengrößenverteilung verstanden. Somit kann das Tropfenspektrum eine Zerstäubungscharakteristik umfassen.
Durch die erfindungsgemäße landwirtschaftliche Spritzvorrichtung ist es nunmehr möglich, die Ausbringmenge und das Tropfenspektrum der Spritzflüssigkeit unabhängig voneinander zu steuern bzw. einzustellen und damit einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Ausbringung von Spritzflüssigkeiten bereitzustellen. Die gleichzeitige Anpassung bzw. Optimierung des Tropfenspektrums und der Aufwandsmenge ermöglicht eine maximal effiziente Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten (bspw. Unkraut- und Pflanzenbestand) auf dem Feld, wodurch eine noch zielgenauere Behandlung von Feldern bzw. Pflanzen durchgeführt werden kann. Demnach können die Aufwandsmengen von Wirkmitteln, bspw. Pflanzenschutzmitteln, reduziert sowie ein Abdrift, bspw. am Feldrand oder bei der Arbeit in sensiblen Bereichen (z.B. nahe Gewässern) minimiert werden. Beispielsweise kann bei einer Behandlung am Feldrand - bei konstanter Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit SF - die äußere Teilbreite mit einem geringeren geregelten Druck, d.h. geringeren Druckniveau betrieben werden, so dass größere Tropfen erzeugt werden, wodurch die Gefahr von Abdrift reduziert wird. Alle anderen Teilbreiten können gleichzeitig mit einem höheren geregelten Druck, d.h. höheren Druckniveau arbeiten und so ein wirkungsoptimiertes Tropfenspektrum erzeugen. Des Weiteren können vorhandene Spritzdüsen in einem noch breiteren Bereich eingesetzt werden, wodurch zeitintensive Düsenwechsel wegfallen oder automatisierte Düsenwechselsysteme überflüssig werden.
Es ist vorteilhaft, wenn jede Druckregeleinheit separat ansteuerbar ist. Hierdurch wird die Variantenvielfalt bzw. die Anpassungsfähigkeit erhöht.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn jede Druckregeleinheit zur Druckregelung zumindest ein Druckventil, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil und/oder ein Druckminderventil, und/oder ein weiteres pulsmoduliertes, insbesondere pulsweitenmoduliertes Ventil aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Druckregelung einfach und kostengünstig durchgeführt werden.
Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn ein Öffnungsdruck der Druckventile jeweils einstellbar ist, um die Förderdrücke zu variieren. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche ausgebildet ist, die Öffnungsdrücke der Druckventile auf definierte Werte und/oder einen definierten Wert einzustellen, um zumindest einen definierten Förderdruck der Flüssigkeiten bereitzustellen. Jedem Druckventil bzw. Druckbegrenzungsventil ist bevorzugt eine Rücklaufleitung zugeordnet, mittels derer die überschüssige Flüssigkeit in einen entsprechenden Tank rückführbar ist.
Es ist vorteilhaft, wenn die die Druckventile druckgesteuert ausgebildet sind. D.h., mit anderen Worten, dass die Druckventile derart ausgebildet sind, dass der Öffnungsdruck der Druckventile druckabhängig einstellbar ist. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Steuereinheit zumindest eine Steuerdruckquelle aufweist, welche mittels zumindest einer Steuerdruckleitung fluidisch mit den Druckventilen verbindbar und/oder verbunden ist, um über zumindest einen Steuerdruck die Öffnungsdrücke auf definierte Werte einzustellen und dadurch den Förderdruck zu regeln. Bevorzugt können die Druckventile mittels einer gemeinsamen Steuerdruckleitung oder unterschiedlicher Steuerdruckleitungen fluidisch verbunden sein. Hierbei kann die Steuereinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des zumindest einen Steuerdrucks der zumindest einen Steuerdruckquelle vorgesehen sein. Das Fluid in der Steuerdruckleitung kann flüssig oder gasförmig sein. Es ist vorteilhaft, mehrere Steuerdruckleitungen mit unterschiedlichen Steuerdrücken vorzusehen, um unterschiedliche Förderdrücke einzustellen.
Hierbei kann die Steuereinheit ausgebildet sein, den Förderdruck jeweils in der Steuerleitung für beispielsweise einzelne Spritzdüsen bzw. Teilbreiten unterschiedlich einzustellen, um den Förderdruck für jede Spritzdüse bzw. Teilbreite einzeln vorzugeben.
Alternativ kann jedoch auch ein weiteres pulsmoduliertes Ventil zur Druckregelung vorgesehen sein, welches dem pulsmodulierten Ventil (zur Steuerung der Ausbringmenge) vorgeschaltet ist. Um Druckschwankungen in dem Leitungsabschnitt zwischen den beiden pulsweitenmodulierten Ventilen zu glätten kann eine Dämpfungseinheit bzw. ein Dämpfungsvolumen vorgesehen sein. Dieses kann beispielsweise auch ein anderes Medium (z.B. Luft) mit einer höheren Kompressibilität sein, welches z.B. mittels einer Membran von der Spritzflüssigkeit getrennt wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn zumindest einen Drucksensor vorgesehen ist, welcher stromabwärts zumindest einer Druckregeleinheit angeordnet ist, um den geregelten Druck der jeweiligen Flüssigkeit vor der jeweiligen Spritzdüse und/oder dem jeweiligen pulsmodulierten Ventil zu erfassen. Hierdurch kann der herrschende Förderdruck stromabwärts der Regeleinheit, bspw. vor dem pulsmodulierten Ventil und/oder vor der Spritzdüse erfasst und zur Regelung des Förderdrucks bzw. Steuerung des Tropfenspektrums verwendet werden.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 eine an einem Traktor angeordnete landwirtschaftliche Spritzvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung;
2 eine schematische Detailansicht einer erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung;
3 eine schematische Detailansicht eines Abschnitts A der erfindungsgemäßen Spritzdüseneinheit aus 2;
4 eine schematische Detailansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung;
5 eine schematische Detailansicht eines Abschnitts B der erfindungsgemäßen Spritzdüseneinheit aus 4;
6 eine schematische Detailansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Spritzdüseneinheit mit einem weiteren pulsmodulierten Ventil;
7 eine schematische Detailansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Spritzdüseneinheit mit einer Mischkammer.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10, welche an einem als Traktor 12 ausgebildeten Fahrzeug 12 angeordnet ist. Die Spritzvorrichtung 10 weist eine Vielzahl von Spritzdüsen 14 auf, wobei die Spritzdüsen 14 über einen Querträger 16 nebeneinander verteilt angeordnet sind. Die Spritzdüsen 14 sind Teil von Spritzdüseneinheiten 26, welche in den nachfolgenden Figuren näher beschrieben werden. Das Fahrzeug 12 zieht den Querträger 16 und die Spritzdüsen 14 hinter sich her, sodass die Spritzdüsen 14 oberhalb eines Bodens 18 liegen, um auf dem Boden 18 und gegebenenfalls darauf befindliche Pflanzen eine Spritzflüssigkeit SF bzw. ein Pflanzenschutzmittel SF zu applizieren. Das Fahrzeug 12 trägt dazu außerdem einen Tank 20 in dem die flüssige Spritzflüssigkeit SF gehalten ist. Zur Förderung der Spritzflüssigkeit SF ist eine Fördereinheit 22 vorgesehen, mittels derer die Spritzflüssigkeit SF aus dem Tank 20 entnehmbar und zu den Spritzdüsen 14 führbar bzw. leitbar ist. Die Fördereinheit 22 stellt hierbei einen Förderdruck p bereit. Die Spritzvorrichtung 10 weist ferner eine Steuereinrichtung 24 zum Ansteuern der Spritzdüseneinheiten 26 und ggf. der Fördereinheit 22 auf.
2 zeigt in eine vereinfachte Detailansicht der Spritzvorrichtung 10. Die Fördereinheit 22 ist hierbei in einer Hauptleitung 28 angeordnet und stellt einen Förderdruck p für die Spritzflüssigkeit SF bereit.
Wie aus 2 ferner ersichtlich ist, weist die Spritzdüseneinheit 26 Zuführleitungen 30 auf, mittels derer die Spritzflüssigkeit SF jeweils zu den Spritzdüsen 14 einer Teilbreite 32 leitbar ist. Die Zuführleitungen 30 sind fluidisch mit der Hauptleitung 28 verbunden.
Erfindungsgemäß ist nun jeder der Spritzdüsen 14 ein pulsmoduliertes bzw. pulsweitenmoduliertes Ventil 34 vorgeschaltet, mittels dem eine Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit SF aus der jeweiligen Spritzdüse 14 steuerbar ist. Ferner ist jeder der Zulaufleitungen 30 eine eigene separat ansteuerbare Druckregeleinheit 36 zugeordnet, mittels derer der Förderdruck p der Spritzflüssigkeit SF an der jeweiligen Spritzdüse 14 auf einen geregelten Druck p1, p2, p3 regelbar ist, um ein Tropfenspektrum 41 der ausgebrachten Spritzflüssigkeit SF zu steuern. Hierbei ist jeder Teilbreite 32 bzw. den Spritzdüsen 14 eine Teilbreite 32 jeweils eine separate Druckregeleinheit 36 vorgeschaltet bzw. zugeordnet. Die Druckregeleinheiten 36 sind als Druckbegrenzungsventile 36 ausgeführt. Zur Rückführung der überschüssigen Spritzflüssigkeit SF sind die Druckregeleinheiten 36 bzw. Druckbegrenzungsventile 36 jeweils über eine Rücklaufleitung 38 mit dem Tank 22 verbunden.
Dadurch, dass jeder Spritzdüse 14 sowohl ein pulsmoduliertes Ventil 34 als auch eine separat ansteuerbare Druckregeleinheit 36 vorgeschaltet ist, können durch eine geeignete Ansteuerung der Druckregeleinheiten 36 und der pulsmodulierten Ventile 34 mittels der Steuereinrichtung 24 die Ausbringmenge und das Tropfenspektrum 41 der Spritzflüssigkeit SF aus jeder Spritzdüse 14 bzw. Teilbreite 32 unabhängig voneinander gesteuert bzw. eingestellt werden. Hierdurch kann das Tropfenspektrum 41 durch Regelung des Förderdrucks auf einen geregelten Druck p1, p2, p3 der Spritzflüssigkeit SF variiert werden und gleichzeitig die Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit SF im Wesentlichen konstant gehalten oder auf einen gewünschten Wert geregelt werden.
Beispielsweise kann bei einer Behandlung am Feldrand - bei konstanter Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit SF - die äußere Teilbreite 32 mit einem geringeren geregelten Druck p1, d.h. geringeren Druckniveau betrieben werden, so dass größere Tropfen erzeugt werden, wodurch die Gefahr von Abdrift reduziert wird. Alle anderen Teilbreiten 32 können gleichzeitig mit einem höheren geregelten Druck p2, p3, d.h. höheren Druckniveau arbeiten und so ein wirkungsoptimiertes Tropfenspektrum 41 erzeugen.
In 3 ist eine schematische Detailansicht eines Abschnitts A der Spritzdüseneinheit 26 aus 2 gezeigt. Wie hieraus ersichtlich ist, wird zum einen in Abhängigkeit von den geregelten Drücken p2, p3 ein gewünschtes Tropfenspektrum 41 an den entsprechenden Spritzdüsen 14 ausgebracht bzw. eingestellt. Zum anderen wird durch eine Ansteuerung der pulsweitenmodulierten Ventile 34 mit entsprechenden Rechteckspannungssignalen 40 (hier mit konstanter Periodendauer 42 und variierende Pulsweite 44) eine gewünschte Ausbringmenge eingestellt.
4 zeigt analog zu 2 eine vereinfachte Detailansicht einer weiteren Spritzvorrichtung 10. Im Gegensatz zu der Spritzvorrichtung aus 2 ist jeder Spritzdüse 14 eine eigene separat ansteuerbare Druckregeleinheit 36 zugeordnet, mittels derer der Förderdruck p der Spritzflüssigkeit SF an der jeweiligen Spritzdüse 14 auf einen geregelten Druck p1, p2, p3 regelbar ist, um das Tropfenspektrum 41 der ausgebrachten Spritzflüssigkeit SF zu steuern.
In 5 ist wiederum analog zu 3 eine schematische Detailansicht eines Abschnitts B der Spritzdüseneinheit 26 aus 4 gezeigt, wobei an allen Spritzdüsen ein unterschiedlicher geregelter Druck p1, p2, p3 eingestellt ist.
6 zeigt eine schematische Detailansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Spritzdüseneinheit 26. Hierbei ist die Druckregeleinheit 36' als ein weiteres pulsmoduliertes bzw. pulsweitenmoduliertes Ventil 36' ausgebildet. Ein Drucksensor 46 ist stromabwärts des weiteren pulsweitenmoduliertes Ventils 36' angeordnet, um den Druck vor dem mengenbestimmenden pulsweitenmodulierten Ventil 34 zu erfassen. Die Steuereinrichtung 24 passt den PWM-Zyklus des weiteren pulsweitenmoduliertes Ventils 36' so an, dass sich der Druck zwischen den beiden Ventilen 34, 36' auf den gewünschten Sollwert einstellt. Um starke Druckschwankungen in diesem Leitungsabschnitt zu glätten ist, ist ferner eine Dämpfungseinheit 48 bzw. ein Dämpfungsvolumen 48 angeordnet.
Schließlich zeigt 7 eine weitere erfindungsgemäße Spritzdüseneinheit 26 mit einer Mischkammer 50 zum Vermischen von Flüssigkeiten A, B, C, TF zu der Spritzflüssigkeit SF. Jede Zuführleitung 30 weist - analog zu der Ausführungsform aus 6 - eine als weiteres pulsweitenmoduliertes Ventil 36' ausgebildete Druckregeleinheit 36' auf und mündet in der Mischkammer 50. Demnach sind mittels der Zuführleitungen 30 eine Trägerflüssigkeit TF sowie mit der Trägerflüssigkeit TF vorverdünnte Flüssigkeiten A, B, C in die Mischkammer 50 unter einem geregelten Druck pl-p5 leitbar. Zur Druckregelung ist wiederum der Drucksensor 46 in der Mischkammer 50 angeordnet. Die Mischkammer 50 ist ausgebildet, die Flüssigkeiten A, B, C, TF zu der Spritzflüssigkeit SF zu Vermischen. Durch entsprechende Ansteuerungszyklen der einzelnen pulsmodulierten Ventile 34, 36' lässt sich das Mischungsverhältnis der einzelnen Flüssigkeiten A, B, C, TF der Druck vor der Spritzdüse zur Steuerung des Tropfenspektrums 41 und die Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit SF regeln.
Die in 7 gezeigte Ausführungsform mit einer Vermischung an bzw. kurz vor den Spritzdüsen entspricht den in der noch unveröffentlichten DE 10 2017 210 777 oder DE 10 2017 220 028 beschriebenen Mischeinheiten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009001532 A1 [0006]
DE 102017210777 [0047]
DE 102017220028 [0047]

Claims

Spritzdüseneinheit (26) zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit (SF), insbesondere für landwirtschaftlichen Zwecke, mit - zumindest einer Spritzdüse (14) mit jeweils einem vorgeschalteten pulsmodulierten, insbesondere pulsweitenmodulierten Ventil (34), mittels dem eine Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit (SF) aus der Spritzdüse (14) steuerbar ist; - zumindest zwei Zulaufleitungen (30), mittels derer zumindest eine Flüssigkeit (SF; A, B, C, TF) zu der zumindest einen Spritzdüse (14) leitbar ist; und - jeweils einer jeder der Zulaufleitungen (30) zugeordneten Druckregeleinheit (36, 36'), mittels derer ein Förderdruck (p) der jeweiligen Flüssigkeit (SF; A, B, C, TF) an der zumindest einen Spritzdüse (14) auf einen geregelten Druck (pl, p2, p3, p4, p5) regelbar ist, um ein Tropfenspektrum (41) der ausgebrachten Spritzflüssigkeit (SF) zu steuern.
Spritzdüseneinheit (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckregeleinheit (36, 36') separat ansteuerbar ist.
Spritzdüseneinheit (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckregeleinheit (36, 36') zur Druckregelung zumindest ein Druckventil (36), insbesondere ein Druckbegrenzungsventil (36) und/oder ein Druckminderventil (36), und/oder ein weiteres pulsmoduliertes, insbesondere pulsweitenmoduliertes Ventil (36') aufweist.
Spritzdüseneinheit (26) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsdruck der Druckventile (36) jeweils einstellbar ist.
Spritzdüseneinheit (26) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckventile (36) druckgesteuert ausgebildet sind.
Spritzdüseneinheit (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest zwei Spritzdüsen (14) und/oder zumindest zwei Teilbreiten (32) mit zumindest zwei Spritzdüsen (14).
Spritzdüseneinheit (26) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spritzdüse (14) und/oder jeder Teilbreite (32) jeweils eine separate Zulaufleitung (30) mit einer Druckregeleinheit (36, 36') zugeordnet ist.
Spritzdüseneinheit (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Drucksensor (46), welcher stromabwärts zumindest einer Druckregeleinheit (36, 36') angeordnet ist, um den geregelten Druck der jeweiligen Flüssigkeit (SF; A, B, C, TF) vor der jeweiligen Spritzdüse (14) und/oder dem jeweiligen pulsmodulierten Ventil (34) zu erfassen.
Spritzdüseneinheit (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Mischkammer (50) zum Vermischen der Flüssigkeiten (A, B, C, TF) zu der Spritzflüssigkeit (SF), wobei die Mischkammer (50) dem pulsmodulierten Ventil (34) vorgeschaltet ist.
Spritzdüseneinheit (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Druckventil (36), insbesondere Druckbegrenzungsventil (36) eine Rücklaufleitung (38) zugeordnet ist, mittels derer die überschüssige Flüssigkeit (SF; A, B, C, TF) in einen entsprechenden Tank (20) rückführbar ist.
Verfahren zum Ansteuern einer Spritzdüseneinheit (26) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das zumindest eine pulsmodulierte, insbesondere pulsweitenmodulierte Ventil (34) und die Druckregeleinheiten (36, 36') derart angesteuert werden, dass die Spritzflüssigkeit (SF) aus jeweils jeder Spritzdüse (14) in einer gewünschten Ausbringmenge mit einem gewünschten Tropfenspektrum (41) ausgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsmodulierte Ventil (34) und die Druckregeleinheiten (36, 36') derart angesteuert werden, dass die Ausbringmenge und das Tropfenspektrum (41) unabhängig voneinander steuerbar sind.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das pulsmodulierte Ventil (34) derart angesteuert wird, dass bei einer Änderung des Tropfenspektrums (41) die Ausbringmenge der Spritzflüssigkeit (SF) im Wesentlichen konstant bleibt.
Steuereinrichtung (24), welche eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 durchzuführen.
Landwirtschaftliche Spritzvorrichtung (10) zum Ausbringen einer Spritzflüssigkeit (SF) mit - einer Spritzdüseneinheit (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; - einer Steuereinrichtung (24) nach Anspruch 14; und - zumindest eine Fördereinheit (22) zum Bereitstellen des Förderdrucks.