DE102019203102A1 - Spray equipment and process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Spritzeinrichtung (1) zum Ausbringen von Flüssigkeiten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit zumindest einer Spritzdüse (4) zum Ausspritzen der Flüssigkeit und mit zumindest einer Mischeinrichtung (15), die zumindest eine Mischkammer (16) aufweist, wobei in die Mischkammer (16) zumindest ein erster Zulauf (20,21) für eine Trägerflüssigkeit (TF), zumindest zwei zweite Zuläufe (17-19) für unterschiedliche Wirkstoffmittel (A,B,C) und zumindest ein mit der Spritzdüse (4) verbundener Ablauf (22) münden, wobei jedem der Zuläufe (17-21) ein betätigbares Ventil (23-27) zugeordnet ist. Es ist eine Einrichtung (28) vorgesehen, welche die Ventile (23-27) bei bestimmungsgemäßem Gebrauch derart pulsweitenmoduliert schaltet, dass sich in dem Ablauf unabhängig von der Betätigung der Ventile (23-27) ein konstanter Volumenstrom ergibt.The invention relates to a spray device (1) for dispensing liquids, in particular for agricultural purposes, with at least one spray nozzle (4) for spraying out the liquid and with at least one mixing device (15) which has at least one mixing chamber (16) Mixing chamber (16) at least one first inlet (20, 21) for a carrier liquid (TF), at least two second inlets (17-19) for different active substances (A, B, C) and at least one outlet connected to the spray nozzle (4) (22) open, each of the inlets (17-21) being assigned an actuatable valve (23-27). A device (28) is provided which, when used as intended, switches the valves (23-27) in a pulse-width-modulated manner in such a way that a constant volume flow results regardless of the actuation of the valves (23-27).
Description
Die Erfindung betrifft eine Spritzeinrichtung zum Ausbringen von Flüssigkeiten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit zumindest einer Spritzdüse zum Ausspritzen der Flüssigkeit und mit zumindest einer Mischeinrichtung, die zumindest eine Mischkammer aufweist, wobei die Mischkammer zumindest einen ersten Zulauf für eine Trägerflüssigkeit, zumindest zwei zweite Zuläufe für eine Wirkstoffmittel und zumindest einen mit der zumindest einen Spritzdüse verbundenen Ablauf aufweist, und wobei jeden der Zuläufe ein betätigbares Ventil zugeordnet ist.The invention relates to a spray device for dispensing liquids, in particular for agricultural purposes, with at least one spray nozzle for spraying out the liquid and with at least one mixing device which has at least one mixing chamber, the mixing chamber at least one first inlet for a carrier liquid and at least two second inlets for an active substance agent and at least one outlet connected to the at least one spray nozzle, and wherein each of the inlets is assigned an actuatable valve.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Spritzeinrichtung.The invention also relates to a method for operating such a spray device.
Stand der TechnikState of the art
Bei heutigen landwirtschaftlichen Pflanzenschutzmaßnahmen muss die Spritzbrühe bestehend aus zumindest einem Wirkstoffmittel, insbesondere einer Wirkstoffflüssigkeit, wie beispielsweise Pflanzenschutzmittel, sowie einer Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser, vor der eigentlichen Applikation auf einem Feld vorgemischt werden. Am Ende der Applikation muss der das jeweilige Mittel bereitstellende Tank in der Regel vollständig auf dem Feld entleert und gereinigt werden. Ein Reagieren auf die Beschaffenheit des Feldes und auf den eigentlichen lokalen Bedarf an Pflanzenschutzmittel ist daher kaum möglich. Die komplette angemischte Spritzbrühe wird daher vollständig auf dem Feld ausgebracht.In today's agricultural plant protection measures, the spray mixture consisting of at least one active substance, in particular an active substance liquid, such as, for example, pesticides, and a carrier liquid, in particular water, must be premixed before the actual application on a field. At the end of the application, the tank providing the respective agent must generally be completely emptied and cleaned in the field. It is therefore hardly possible to react to the nature of the field and to the actual local need for pesticides. The complete mixed spray liquid is therefore fully applied to the field.
Es sind auch Systeme bekannt, bei welchen Wirkstoffflüssigkeiten unverdünnt in einem eigenen Tank mitgeführt werden und erst bei Bedarf mit der Trägerflüssigkeit beim Ausbringen auf das Feld vermischt werden. Für diesen Mischvorgang ist es erforderlich, die Wirkstoffflüssigkeit mit der Trägerflüssigkeit bedarfsgerecht dosieren zu können. Dieser Dosiervorgang wird auch als Direkteinspeisung bezeichnet und verlangt einen aufwändigen Aufbau einer Spritzeinrichtung, welche hierfür notwendige Ventile und dergleichen vorsehen muss.Systems are also known in which active substance liquids are carried undiluted in their own tank and are only mixed with the carrier liquid when required when they are applied to the field. For this mixing process, it is necessary to be able to dose the active substance liquid with the carrier liquid as required. This metering process is also referred to as direct feed and requires a complex construction of a spray device, which must provide the necessary valves and the like for this.
Spritzeinrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Spritzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine schnelle und situationsgerechte Pflanzenschutzmaßnahme vorgenommen werden kann, wobei sichergestellt ist, dass die Gesamtausbringmenge beziehungsweise der der zumindest einen Spritzdüse zugeführten Volumenstrom unabhängig von der Anzahl der zudosierten Wirkstoffmittel, insbesondere Wirkstoffflüssigkeiten konstant bleibt. Hierdurch ist eine optimale Applikation der Pflanzenschutzmittel auf einem Feld gewährleistet. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Spritzeinrichtung eine Einrichtung aufweist, welche die Ventile bei bestimmungsgemäßem Gebrauch derart pulsweitenmoduliert schaltet, dass sich in dem Ablauf unabhängig von der Betätigung der Ventile ein konstanter Volumenstrom ergibt. Die Erfindung sieht also vor, dass die Ventile pulsweitenmoduliert geschaltet werden. Das bedeutet, dass die Ventile zum Einstellen eines Volumenstroms nicht derart angesteuert werden, dass sie zum Einstellen des Volumenstroms einen Durchströmungsquerschnitt zwischen einem maximal möglichen Durchströmungsquerschnitt und einer Geschlossenstellung einstellen, sondern derart, dass sie durch gepulstes Öffnen und Schließen im Zeitmittel einen gewünschten Volumenstrom bereitstellen. Dazu wird innerhalb eines Schaltzyklus das jeweilige Ventil zumindest einmal eingeschaltet, also geöffnet. Die Einschaltdauer innerhalb des Schaltzyklus bestimmt dabei den im Mittel eingestellten Volumenstrom. Ist das Ventil über die gesamte Zeitdauer (100 %) des Schaltzyklus eingeschaltet, so ergibt sich ein maximaler Volumenstrom. Ist das Ventil beispielsweise nur 50 % der Zeitdauer des Schaltzyklus eingeschaltet, so ergibt sich ein halbierter Volumenstrom. Durch diese pulsweitenmodulierte Schaltung, die nicht mit einer pulsweitmodulierten Ansteuerung eines Aktuators des jeweiligen Ventils zu verwechseln ist, bei welcher durch einen pulsweitenmodulierten Strom der Durchströmungsquerschnitt des jeweiligen Ventils beeinflusst wird, ergibt sich im Zeitmittel ein gewünschter Volumenstrom durch das jeweilige Ventil, wobei durch eine pulsweitenmodulierte Schaltung aller Ventile der Spritzeinrichtung bzw. der Mischeinrichtung gewährleistet ist, dass sich ein insgesamt konstanter Volumenstrom ergibt, der durch den Ablauf der Spritzdüse zugeführt wird. Durch den pulsweitmoduliert geschalteten Betrieb ist es möglich, die Konzentration jeder einzelnen Wirkstoffflüssigkeit und auch der Trägerflüssigkeit am Ablauf einzustellen, auch wenn in den fluidführenden Zuführleitungen das Verhältnis von Trägerflüssigkeit zu Wirkstoffflüssigkeit konstant ist. Somit kann bei gleichbleibendem Volumenstrom, und damit auch gleichbleibenden Spraybild, die Zusammensetzung der ausgebrachten Flüssigkeit oder Spritzbrühe stufenlos gesteuert werden. Für den Fall, dass lediglich ein Wirkstoff ausgebracht werden muss, beispielsweise ein Fungizid, ist es möglich, die wirkstoffführenden Leitungen mit dem einzelnen Wirkstoff zu beladen und so eine Konzentrationsanpassung ohne pulsweitenmodulierten Betrieb der einzelnen Ventile zu erreichen.The spray device according to the invention with the features of
Insbesondere ist die Einrichtung dazu ausgebildet, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch eine Schaltfrequenz, eine Einschaltdauer und/oder Einschaltzeit der Ventile innerhalb eines Schaltzyklus zu variieren. Dadurch ist es möglich, die Ventile im Gleichtakt oder zeitlich zueinander versetzt zu schalten, und/oder mit gleicher oder unterschiedlicher Schaltfrequenz zu betreiben. Dadurch sind unterschiedliche Einschaltdauern möglich, durch welche der Volumenstrom durch das jeweilige Ventil im zeitlichen Mittel einstellbar ist. So wird der Volumenstrom insbesondere durch das Erhöhen der Einschaltdauer vergrößert. Damit der Gesamtvolumenstrom am Ablauf erhalten bleibt, wird beim Erhöhen des Volumenstroms eines Ventils der Volumenstrom zumindest eines anderen Ventils der Mischeinrichtung reduziert.In particular, the device is designed to vary a switching frequency, a switch-on duration and / or switch-on time of the valves within a switching cycle when used as intended. This makes it possible to switch the valves in synchronism or at different times, and / or to operate them with the same or different switching frequencies. As a result, different switch-on times are possible, by means of which the volume flow through the respective valve can be adjusted over time. The volume flow is increased in particular by increasing the duty cycle. In order to maintain the total volume flow at the outlet, the volume flow of at least one other valve of the mixing device is reduced when the volume flow of one valve is increased.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die den Zuläufen zugeordneten Ventile jeweils gleich ausgebildet sind. Hierdurch ergibt sich eine hohe Anzahl von Gleichteilen, welche eine einfache Montage und eine kostengünstige Bereitstellung der Spritzeinrichtung gewährleistet. Darüber hinaus wird hierdurch erreicht, dass aufgrund der gleichen Ausbildung der Ventile die Ventile jeweils den gleichen Strömungswiderstand aufweisen und auch die gleichen Durchströmungsquerschnitte zur Verfügung stellen.According to a preferred development of the invention it is provided that the valves assigned to the inlets are each designed in the same way. This results in a large number of identical parts, which ensures simple assembly and inexpensive provision of the spray device. In addition, this ensures that, due to the same design of the valves, the valves each have the same flow resistance and also provide the same flow cross-sections.
Bevorzugt ist jedem der Ventile ein elektrisch anstellbarer und elektrisch arbeitender Aktuator, insbesondere ein elektromagnetischer oder elektromotorischer Aktuator, zugeordnet, der dazu ausgebildet ist, das jeweilige Ventil zu betätigen bzw. zu schalten. Dadurch ist eine einfache Ansteuerung und Durchführung der Steuereinrichtung gewährleistet. Die Einrichtung weist insbesondere eine Steuereinheit, bevorzugt einen Mikroprozessor, auf, welcher die Ansteuerung der Aktuatoren übernimmt, in Abhängigkeit von einer angeforderten Pflanzenschutzmaßnahme bzw. einem angeforderten Mischverhältnis.Each of the valves is preferably assigned an electrically adjustable and electrically operating actuator, in particular an electromagnetic or electromotive actuator, which is designed to operate or switch the respective valve. This ensures simple activation and implementation of the control device. The device has in particular a control unit, preferably a microprocessor, which takes over the control of the actuators, depending on a requested plant protection measure or a requested mixing ratio.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass jedem Ventil eine Pumpeneinrichtung zum Fördern der jeweiligen Flüssigkeit vorgeschaltet ist, wobei die Pumpeneinrichtungen dazu ausgebildet sind, jeweils den gleichen Förderdruck bereitzustellen. Dies soll nicht bedeuten, dass jedem Ventil eine eigene Pumpeneinrichtung vorgeschaltet sein muss. Vielmehr soll dies bedeuten, dass mehreren Ventilen auch eine gemeinsame Pumpeneinrichtung vorgeschaltet sein kann. Wichtig ist jedoch, dass jedem Ventil eine Pumpeneinrichtung, ob gemeinsam oder allein, vorgeschaltet ist, um den gewünschten Förderdruck auf das jeweilige Ventil bereitzustellen. Somit ist insbesondere jeweils eine Pumpenvorrichtung den Ventilen mit einer gemeinsamen Zuführleitung vorgeschaltet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Pumpeneinrichtungen gleich ausgebildet sind. Durch die Gewährleistung des gleichen Förderdrucks wird erreicht, dass die Ventile jeweils das gleiche Strömungsvolumen bereitstellen. Dies gilt sowohl für die Zuläufe der Wirkstoffflüssigkeit als auch für den zumindest einen Zulauf für die Trägerflüssigkeit. Dadurch bleibt der Gesamtvolumenstrom erhalten, wenn beispielsweise ein Ventil geschlossen und ein anderes Ventil geöffnet wird.Furthermore, it is preferably provided that a pump device for conveying the respective liquid is connected upstream of each valve, the pump devices being designed to provide the same conveying pressure in each case. This is not intended to mean that a separate pump device must be connected upstream of each valve. Rather, this is intended to mean that a common pump device can also be connected upstream of several valves. However, it is important that a pump device is connected upstream of each valve, whether jointly or alone, in order to provide the desired delivery pressure to the respective valve. In particular, a pump device is thus connected upstream of the valves with a common supply line. In particular, it is provided that the pump devices are designed in the same way. Ensuring the same delivery pressure ensures that the valves each provide the same flow volume. This applies both to the inlets of the active substance liquid and to the at least one inlet for the carrier liquid. As a result, the total volume flow is retained if, for example, one valve is closed and another valve is opened.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Mischeinrichtung drei zweite Zuläufe für drei unterschiedliche Wirkstoffflüssigkeiten aufweist. Damit weist die Mischeinrichtung zumindest vier Zuläufe insgesamt auf. Damit lassen sich unterschiedliche Schaltkombinationen erreichen, bei welchen jeweils ein oder mehrere Wirkstoffflüssigkeiten mit der Trägerflüssigkeit gemischt und ein Umschalten zwischen Wirkstoffflüssigkeiten erfolgen kann, ohne dass sich hierdurch der Gesamtvolumenstrom, der durch den Ablauf strömt, verändert.Furthermore, it is preferably provided that the mixing device has three second inlets for three different active substance liquids. The mixing device thus has a total of at least four inlets. This allows different switching combinations to be achieved, in which one or more active substance liquids are mixed with the carrier liquid and a switchover between active substance liquids can take place without the total volume flow that flows through the drain being changed.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mischeinrichtung zwei erste Zuläufe für die Trägerflüssigkeit aufweist. Dadurch, dass auch zwei erste Zuläufe für die Trägerflüssigkeit vorhanden sind, ist auch eine Dosierung der Trägerflüssigkeit durch Ein- und Ausschalten der zwei den ersten Zuläufen zugeordneten Ventile möglich. Hierdurch wird die Variantenvielfalt der Mischeinrichtung erhöht, bei gleichbleibendem Ausgangsvolumenstrom.According to a particularly preferred development of the invention it is provided that the mixing device has two first inlets for the carrier liquid. Because there are also two first inlets for the carrier liquid, it is also possible to dose the carrier liquid by switching the two valves assigned to the first inlets on and off. This increases the number of variants of the mixing device, with the output volume flow remaining the same.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sieht vor, dass die Ventile der Mischeinrichtung derart pulsweitenmoduliert geschaltet werden, dass durch den Ablauf unabhängig von der Betätigung der Ventile ein konstanter Volumenstrom einer oder mehreren Spritzdüsen zugeführt wird. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.The method according to the invention with the features of
Gemäß einer bevorzugten weiteren Erfindung werden zumindest zwei Ventile im Gleichtakt oder zeitlich versetzt zueinander geschaltet. Insbesondere durch ein zeitlich versetztes Schalten wird erreicht, dass Druckspitzen im Gesamtvolumenstrom minimiert werden. Durch ein gleichzeitiges Schalten oder im Gleichtakt Schalten der Ventile wird eine vorteilhafte Durchmischung beispielweise unterschiedlicher Trägerflüssigkeiten, erreicht.According to a preferred further invention, at least two valves are switched in synchronism with one another or offset in time. In particular, a time-shifted switching ensures that Pressure peaks in the total volume flow are minimized. By switching the valves at the same time or in unison, an advantageous mixing, for example of different carrier liquids, is achieved.
Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass zumindest zwei der Ventile mit gleicher oder unterschiedlicher Frequenz geschaltet werden. Durch die Wahl der Schaltfrequenz lässt sich der Volumenstrom durch das jeweilige Ventil, also der jeweilige Einzelvolumenstrom, vorteilhaft derart einstellen, dass sich am Ablauf ein konstanter Gesamtvolumenstrom ergibt.Furthermore, it is advantageously provided that at least two of the valves are switched with the same or different frequencies. By selecting the switching frequency, the volume flow through the respective valve, that is to say the respective individual volume flow, can advantageously be set in such a way that a constant total volume flow results at the outlet.
Weiter ist vorteilhaft vorgesehen, dass mindestens zwei der Ventile innerhalb eines Schaltzyklus mit gleichen oder unterschiedlichen Einschaltdauern geschaltet werden. Dies betrifft den sogenannten Duty Cycle (Einschaltdauer) durch welchen das durch das Ventil innerhalb des Schaltzyklus fließende Flüssigkeitsvolumen vorgegeben wird, wie obenstehend bereits erwähnt.It is also advantageously provided that at least two of the valves are switched with the same or different switch-on times within a switching cycle. This relates to the so-called duty cycle by which the volume of liquid flowing through the valve within the switching cycle is specified, as already mentioned above.
Des Weiteren ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass in jedem Schaltzyklus insbesondere bei zumindest fünf vorhandenen Ventilen jeweils drei Ventile gleichzeitig geöffnet bzw. eingeschaltet sind. Dadurch wird sichergestellt, dass während der Ausbringphase bzw. eines Spritzvorgangs ein möglichst konstanter Gesamtvolumenstrom erzielt wird.Furthermore, it is provided according to a preferred embodiment that in each switching cycle, in particular with at least five valves present, three valves are opened or switched on at the same time. This ensures that a total volume flow that is as constant as possible is achieved during the application phase or a spraying process.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest eines der Ventile über einen Schaltzyklus hinaus eingeschaltet wird bzw. bleibt. Insbesondere wird dazu von einem Schaltzyklus zum folgenden Schaltzyklus die Schaltreihenfolge der Ventile derart geändert, dass eines der Ventile über den Einschaltzyklus hinaus, also von einem Schaltzyklus in den folgenden Schaltzyklus eingeschaltet bleiben kann. Dadurch wird die Anzahl der Schaltvorgänge für das betroffene Ventil reduziert und seine Lebensdauer erhöht. Vorzugsweise wird dies alternierend für alle Ventile der Mischeinrichtung durchgeführt, um die Lebensdauer der Spritzeinrichtung insgesamt zu optimieren.Furthermore, it is preferably provided that at least one of the valves is or remains switched on beyond a switching cycle. In particular, for this purpose, the switching sequence of the valves is changed from one switching cycle to the next switching cycle in such a way that one of the valves can remain switched on beyond the switch-on cycle, ie from one switching cycle into the following switching cycle. This reduces the number of switching operations for the valve concerned and increases its service life. This is preferably carried out alternately for all valves of the mixing device in order to optimize the service life of the spray device as a whole.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ventile derart geschaltet werden, dass dann, wenn die Differenz der Einschaltdauer, der beiden Ventile für Wirkstoffmittel, die die längste Einschaltdauer aufweisen, skaliert auf die Schaltzyklusdauer kürzer ist als die Einschaltzeit eines innerhalb desselben Schaltzyklus geschalteten Ventils für Trägerflüssigkeit, dieses Ventil für Trägerflüssigkeit in diesem Schaltzyklus nicht geschaltet wird. Dahinter steckt die Überlegung, dass Schaltzyklen reduziert werden, die für den Gesamtvolumenstrom nicht ins Gewicht fallen. In dem oben genannten Fall wird davon ausgegangen, dass das Ventil für Trägerflüssigkeit aufgrund der kurzen Einschaltdauer bereits wieder geschlossen werden müsste bevor es vollständig geöffnet wurde, um die kurze Einschaltdauer zu gewährleisten. Dadurch würde das tatsächlich freigegebene Strömungsvolumen durch das Ventil für Trägerflüssigkeit sehr gering ausfallen. Ein Nichtschalten dieses Ventils führt dann in diesem Fall zu einer nur geringen Beeinträchtigung des Gesamtvolumens, die vernachlässigbar ist, weil das Strömungsvolumen nahezu konstant bleibt.Furthermore, it is preferably provided that the valves are switched in such a way that when the difference in the switch-on duration of the two valves for active substances that have the longest switch-on duration, scaled to the switching cycle duration, is shorter than the switch-on time of a valve for carrier liquid switched within the same switching cycle , this valve for carrier liquid is not switched in this switching cycle. The idea behind this is to reduce switching cycles that are of no consequence for the total volume flow. In the above-mentioned case, it is assumed that the valve for the carrier liquid would have to be closed again due to the short switch-on period before it was fully opened in order to ensure the short switch-on period. As a result, the actually released flow volume through the valve for carrier liquid would be very small. Failure to switch this valve then leads in this case to only a slight impairment of the total volume, which is negligible because the flow volume remains almost constant.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Einschaltzeitpunkt des Ventils mit der längsten Einschaltdauer innerhalb eines Schaltzyklus derart gewählt wird, dass das Ventil zeitlich zentriert oder zur Volumenstrom-Mittelung eingestellt wird.Furthermore, it is preferably provided that the switch-on time of the valve with the longest switch-on duration within a switching cycle is selected such that the valve is centered in time or is set for volume flow averaging.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass insbesondere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, ein möglichst gleichmäßiges Schalten der Ventile erfolgt, sodass möglichst zwischen der Schaltdauer des aktuellen Schaltzyklus und der Schaltdauer des vorhergehenden Zyklus und des folgenden Zyklus der gleiche Zeitabstand vorliegt.Furthermore, it is preferably provided that, particularly at high driving speeds, the valves are switched as evenly as possible, so that the same time interval exists between the switching duration of the current switching cycle and the switching duration of the previous cycle and the following cycle.
Weiterhin wird bevorzugt gezählt, wie oft welches Ventil geschaltet wird, um in Abhängigkeit der erfassten Schaltzahlen die Ventile bevorzugt derart anzusteuern, dass sie innerhalb einer vorgebbaren Zeitspanne zumindest annähernd die gleiche Schaltzahl aufweisen. Insbesondere kann das Zählen der Schaltzyklen bzw. der Schaltzahlen noch vor Durchführung des tatsächlichen Verfahrens erfolgen, wenn in Abhängigkeit von der gewünschten Pflanzenschutzmaßnahme der Schaltplan für die Ventile berechnet wird. Insbesondere werden dann die Einschaltdauern, Einschaltzeitpunkte und Frequenzen derart angepasst bzw. korrigiert, dass alle Ventile möglichst gleich oft geschaltet werden.Furthermore, it is preferred to count how often which valve is switched in order to preferably control the valves as a function of the detected switching numbers in such a way that they have at least approximately the same switching number within a predeterminable time span. In particular, the counting of the switching cycles or the number of switching operations can take place before the actual method is carried out if the circuit diagram for the valves is calculated as a function of the desired plant protection measure. In particular, the switch-on durations, switch-on times and frequencies are then adapted or corrected in such a way that all valves are switched as often as possible.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
-
1 eine vorteilhafte Spritzeinrichtung in einer vereinfachten Darstellung, -
2 eine schematische Detailansicht der Spritzeinrichtung, -
3 eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Mischeinrichtung der Spritzeinrichtung, -
4 ein Diagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben der Spritzeinrichtung.
-
1 an advantageous spray device in a simplified representation, -
2 a schematic detailed view of the spray device, -
3 a schematic representation of an advantageous mixing device of the spray device, -
4th a diagram to explain an advantageous method for operating the spray device.
Die durch die Mischeinrichtung
Während vorliegend die Mischeinrichtungen
Bei einer typischen Applikation von Pflanzenschutzmittel mit einer Trägerflüssigkeit ist es erforderlich, die Gesamtaufwandsmenge, insbesondere die Menge an Trägerflüssigkeit, konstant zu halten. So sollte bei einem Umschalten von beispielsweise einem Pflanzenschutzmittel auf eine Kombination von mehreren Pflanzenschutzmitteln die Gesamtaufwandsmenge pro Spritzdüse
Hierzu ist vorgesehen, dass die Pumpeneinrichtungen
Den Zuläufen
Vorliegend sind die Ventile
In der folgenden Tabelle sind in der ersten Spalte unterschiedliche Kombinationen von Pflanzenschutzmitteln A, B und C mit der Trägerflüssigkeit TF beziehungsweise entsprechende Schaltkombinationen zum Erreichen des Volumenstroms Qges aufgelistet. In den fünf dahinter angeordneten Spalten sind die Grundschaltstellungen der einzelnen Ventile
Eine Schaltkombination 26 = AN und Ventil 27 = AUS kann alternativ über die Schaltkombination Ventil 26 = AUS und Ventil 27 = AN dargestellt werden.A switching
Die hydraulischen Widerstände der einzelnen Ventile
Wird beispielsweise der gesamte Volumenstrom Qges auf 3 l/min und die Konzentrationen der einzelnen Pflanzenschutzmittel A, B, C wie folgt festgelegt: C2A = 0,01, C2B = 0,02 und C2C = 0,001, so ergeben sich für die einzelnen Schaltkombinationen in der oben genannten Tabelle folgende Volumenströme um Konzentrationen Ci:
Vorliegend wird der Einzel-Volumenstrom des jeweiligen Ventils
Die in
Durch die pulsweitenmodulierte Schaltung, bei welcher die Einschaltdauer kürzer ausfallen kann als der Schaltzyklus, wie in Figur gezeigt, ist es möglich, den zeitlich gemittelten Volumenstrom durch das jeweilige Ventil
- Zunächst wird ein Gesamtvolumenstrom, also die auszubringende Gesamtvolumenmenge festgelegt. Diese wird beispielsweise in Abhängigkeit von der gewählten Pflanzenschutzmaßnahme vorgegeben. Die vom Anwender vorgegebene Aufwandsmenge führt zu einem Sollvolumenstrom von beispielsweise 1 l/min für ein einzelnes Ventil. Anschließend werden die einzelnen Ventile wie zuvor beschrieben pulsweitmoduliert geschaltet. Der dabei über jedes einzelne aktivierte Ventil
23 bis27 fließende Volumenstrom ist dabei gleich und gegenüber einem dauerhaft geöffneten Ventil reduziert. Dabei können die Ventile23 bis27 im Gleichtakt geschaltet werden oder zeitig zueinander versetzt. Es ist auch möglich, dass die Ventile in unterschiedlicher Frequenz betrieben werden. Beispielsweise können die Ventile mit einer Frequenz von 10 bis 50 Hz und einer Einschaltdauer (DC = Duty Cycle) von 50 % betrieben werden. So ergibt sich als Beispiel:
- First, a total volume flow, i.e. the total volume to be applied, is determined. This is specified, for example, depending on the crop protection measure selected. The amount of effort specified by the user leads to a target volume flow of, for example, 1 l / min for a single valve. The individual valves are then switched with pulse width modulation as described above. This is done via each individual activated
valve 23 to27 The flowing volume flow is the same and is reduced compared to a permanently open valve. Thevalves 23 to27 switched in the same mode or offset in time. It is also possible that the valves are operated at different frequencies. For example, the valves can be operated with a frequency of 10 to 50 Hz and a duty cycle (DC = Duty Cycle) of 50%. As an example:
Für den Fall, dass die Konzentration eines Wirkstoffs geändert werden soll, beispielsweise die Konzentration Wirkstoffs A um 50 %, so ist es wichtig, dass sich der über den Schaltzyklus gemittelte Gesamtvolumenstrom Qges nicht oder nur geringfügig ändert. Dazu ist vorliegend vorgesehen, den Volumenstrom des Wirkstoffs, dessen Konzentration erhöht werden soll, durch Anhebung der Einschaltdauer auf DC zu erhöhen. Gleichzeitig wird der Volumenstrom der anderen Wirkstoffe oder Trägerflüssigkeiten angepasst, insbesondere reduziert.In the event that the concentration of an active ingredient is to be changed, for example the concentration of active ingredient A by 50%, it is important that the total volume flow Q tot averaged over the switching cycle does not change or only changes slightly. For this purpose, it is provided in the present case to increase the volume flow of the active substance, the concentration of which is to be increased, by increasing the duty cycle to DC. At the same time, the volume flow of the other active ingredients or carrier liquids is adapted, in particular reduced.
Beispiel zur Erhöhung der Wirkstoffkonzentration von A um 50%:
Beispiel zur Reduzierung der Wirkstoffkonzentration von A um 50%:
Als mögliche Alternative kann Trägerflüssigkeit TF auch über das zweite Ventil
Außerdem ist es denkbar, die Aufteilung der Trägerflüssigkeit durch die Ventile
Damit der Gesamtvolumenstrom möglichst konstant ist, wird die zeitliche Anordnung der Ventilschaltungen innerhalb eines Schaltungszyklus/-intervall wie folgt optimiert, sogar dann, wenn die Ventile mit der gleichen Frequenz betrieben werden:
- So ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zu jeder Zeit möglichst gleichzeitig drei der Ventile
23 bis 27 geöffnet sind. Dazu werden zu Beginn eines Schaltzyklus vorteilhafterweise alle Ventile23 bis 25 , die Wirkstoffflüssigkeiten zugeordnet sind, geöffnet, während die Trägerflüssigkeits-Ventile 26 ,27 geschlossen bleiben. Wenn nun einVentil der Ventile 23 bis 25 geschlossen wird, dann wird eins der Trägerflüssigkeits-Ventile geöffnet, hierbei beispielsweisedas Ventil 26 . Wird das zweite Ventil der Wirkstoffflüssigkeits-Ventile 23 bis 25 geschlossen, so wird das zweite Trägerflüssigkeits-Ventil 27 geöffnet. Wir das dritte Ventil Wirkstoffflüssigkeits-Ventile 23 bis 25 geschlossen, so werden auch die beiden Ventile26 und27 geschlossen und die Ausbringung von Pflanzenschutzmittel beendet.
- Thus, according to a further exemplary embodiment, provision is made that three of the valves at any time, if possible, simultaneously
23 to27 are open. For this purpose, all valves are advantageously at the beginning of a switchingcycle 23 to25th , the active substance liquids are assigned, open while the carrier liquid valves26th ,27 stay closed. If now a valve of thevalves 23 to25th is closed, then one of the carrier liquid valves is opened, here for example the valve26th . Becomes the second valve of thedrug fluid valves 23 to25th closed, the second carrier fluid valve is closed27 open. We the third valve drugliquid valves 23 to25th the two valves are closed26th and27 closed and the application of pesticides ended.
Falls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nur zwei der Ventile
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei welchem nur ein Wirkstoffflüssigkeits-Ventil
Vorteilhaft an diesem Verfahren ist es, dass Druckschwankungen an den Spritzdüsen
Alternativ wird bei nur zwei ausgebrachten Wirkstoffflüssigkeiten, wie beispielsweise A und B, der Gesamtvolumenstrom dadurch konstant gehalten, dass immer zwei Ventile gleichzeitig geöffnet sind anstatt drei Ventile. Dazu muss die Konzentration der Wirkstoffflüssigkeit für die richtige Dosierung auf dem Feld lediglich in 2-facher Soll-Konzentration vorgemischt werden. Beide dann geschalteten Wirkstoffflüssigkeits-Ventile
Bei zwei oder mehr aktiv ausgebrachten Wirkstoffflüssigkeiten pro Schaltzyklus ist es unter Umständen möglich, dass die beiden längsten Einschaltdauern der geschalteten Ventile nur eine Differenz von wenigen Prozent zueinander haben. Aufgrund der üblichen Schaltdauer für Ventile würde das dafür geöffnete Trägerflüssigkeits-Ventil
Alternativ dazu wird die Einschaltdauer des am längsten geöffneten Ventils
Eine weitere Option bietet die Anpassung der Schaltzyklen eines oder mehrerer Wirkstoffflüssigkeits-Ventile
Um Streifenbildung bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten und niedriger Schaltfrequenz zu vermeiden, werden Schaltzeiten innerhalb eines Schaltzyklus derart verteilt, dass insbesondere bei Veränderung der Schaltzeiten einzelner Ventile über die Zeit hinweg der Zeitabstand zwischen dem aktuellen Schaltzyklus und dem Beginn der Einschaltzeit im folgenden Schaltzyklus möglichst gleich zu dem Zeitabstand zwischen dem aktuellen Einschaltzeitpunkt zum Ende des Schaltvorgangs des vorherigen Schaltzyklus ist. Wenn die Grenzen für die einzelnen Schaltzyklen verschwinden und Ventile über Zyklen grenzen die nicht geöffnet sein können, so werden die Ventile mit kleinerer Schaltdauer effektiv mit einer leicht erhöhten Schaltfrequenz betrieben, wodurch der Schaltvorgang ebenfalls beeinflusst wird. Eine Streifenbildung für jeden einzelnen Wirkstoff wird daher sicher verhindert.In order to avoid streaking at high driving speeds and low switching frequencies, switching times are distributed within a switching cycle in such a way that, especially when the switching times of individual valves change over time, the time interval between the current switching cycle and the start of the switch-on time in the following switching cycle is as close as possible to the time interval is between the current switch-on time and the end of the switching process of the previous switching cycle. If the limits for the individual switching cycles disappear and valves limit over cycles that cannot be opened, the valves with a shorter switching duration are effectively operated with a slightly increased switching frequency, which also influences the switching process. The formation of stripes for each individual active ingredient is therefore reliably prevented.
Optional wird die Lebensdauer der Ventile
Auch ist es denkbar, zur Korrektur einer durch Strömungswiderstände bedingten Abweichung der ausgebrachten Flüssigkeitsmenge zu der erwarteten Flüssigkeitsmenge in Kenntnis der Volumenströme für alle individuellen Kombination aus der oben gezeigten zweiten Tabellen unter zur Hilfenahme eines Kennfelds eine Korrektur der Schaltzeiten dahingehend vorzunehmen, dass am Ende die exakte korrekte Volumenmenge für jede Schaltung pro Schaltzyklus ausgebracht wird.It is also conceivable to correct a deviation of the amount of liquid dispensed from the expected amount of liquid due to flow resistance, knowing the volume flows for all individual combinations from the second table shown above, with the aid of a characteristic field, to correct the switching times so that at the end the exact correct volume amount is applied for each switching per switching cycle.
Auch ist es möglich, den insgesamt durch die Mischeinrichtung
Das pulsweitenmodulierte Schalten der Ventile
Werden nur eine oder zwei Wirkstoffflüssigkeiten ausgebracht, kann eine Ausgangskonstellation auch ohne einen pulsweitenmodulierten Betrieb der einzelnen Ventile angepasst werden, in dem die wirkstoffführenden Leitungen ein- oder ausgeschaltet werden, sofern sie den gleichen Wirkstoff führen.If only one or two active substance liquids are applied, an initial constellation can also be adapted without a pulse-width modulated operation of the individual valves by switching the active substance-carrying lines on or off, provided they carry the same active substance.
Wird in dem Behälter für Trägerflüssigkeit zuvor Wirkstoff zur Trägerflüssigkeit hinzugefügt, so ist es außerdem möglich, dass aus den einzelnen Wirkstofftanks nichts mehr hinzudosiert werden muss. In einem solchen Fall können alle zugestellten Richtungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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