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Die Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Maschine zum Ausbringen körniger Feststoffe, insbesondere zum Ausbringen von Saatgut, mittels eines pneumatischen Fördersystems, das die körnigen Feststoffe aus zumindest einem Feststoffbehälter zu mehreren Abgabeeinheiten befördert. Das endgültige Ausbringen von den Abgabeeinheiten aus auf bzw. in den Boden erfolgt über einen Dosierluftstrom. Bei den körnigen Feststoffen kann es sich insbesondere um Saatgut handeln. Auch andere Feststoffe wie beispielsweise Düngemittel lassen sich mit derartigen Maschinen ausbringen.
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Die
EP 2 298 056 B1 identifiziert bereits Nachteile eines dort beschriebenen Standes der Technik, bei dem nur ein diskontinuierliches Nachfüllen von Abgabeeinheiten beim Wendevorgang der Maschine möglich ist. Daher wird dort vorgeschlagen, einen Überdruck zur Vereinzelung von Saatgut auch zur Saatgutzuführung zu nutzen, wobei zu jeder Abgabeeinheit der landwirtschaftlichen Maschine zwei separate Leitungen für Saatgut und für Luftdruck geführt werden müssen. Dies ist aufwendig und baut recht groß.
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Die
WO 2011/056123 A1 zeigt eine Maschine, bei der die Abgabeeinheiten in Reihe geschaltet sind und die gemeinsame Versorgung mit Luft und Saatgut zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Drucks über eine einzige, sich kontinuierlich verengende Leitung erfolgt. Eine individuell gesteuerte Befüllung der Abgabestationen ist damit nicht möglich.
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Bei einer in der
EP 2 854 500 B2 beschriebenen Maschine werden wiederum die Abgabeeinheiten parallel mit Saatgut und Druckluft versorgt, wobei eine Luftrückführung vorgesehen ist. Die Anzahl der erforderlichen Leitungen, deren Länge und der insgesamt benötigte Bauraum sind dabei groß.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine landwirtschaftliche Maschine bzw. ein Verfahren zum Ausbringen körniger Feststoffe anzugeben, die bzw. das die vorgenannten Nachteile vermeidet, insbesondere eine gleichmäßige Beschickung der Abgabeeinheiten mit körnigen Feststoffen und dadurch deren präzises Ausbringen ermöglicht bei bevorzugt geringem Platzbedarf. Diese Aufgabe wird durch eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie in Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
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Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Drucklufterzeugungseinrichtung, die auch mehrere Drucklufterzeuger beinhalten kann, bevorzugt jedoch nur einen, sowohl einen Förderluftstrom als auch einen Dosierluftstrom abgibt. Dabei wird der Dosierluftstrom durch eine Dosierluftstromleitung mit einzeln abzweigenden Zuleitungen zu jeder Abgabeeinheit geleitet, wohingegen sich eine Förderluftstromleitung für den Förderluftstrom durch einzeln ansteuerbare Weichen hindurch erstreckt. Die Weichen befinden sich dabei in den Zuleitungen, die von der Dosierluftstromleitung zu jeder Abgabeeinheit abzweigen.
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Die Weichen können dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einzeln bzw. unabhängig voneinander so angesteuert werden, dass sie eine Förderposition einnehmen können, bei der der Dosierluftstrom unterbunden ist und der Förderluftstrom mit körnigen Feststoffen zur Abgabeeinheit geleitet wird, oder eine Bypass-Position, bei der der Förderluftstrom durch die Weiche hindurch zur nächsten Weiche geleitet wird. Die Weichen sind insoweit im Dosierluftstrom parallel, im Förderluftstrom hingegen in Reihe angeordnet. Bei der letzten Weiche einer Reihe endet der Förderluftstrom oder fließt einer Rückführung zu.
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Die auszubringenden Feststoffe werden einem Feststoffbehälter bzw. einem Kornbehälter entnommen und von dort den Abgabeeinheiten zugleitet. Eine Abgabeeinheit kann dabei auch mehrere Dosierelemente, insbesondere beispielsweise zwei Säherzen, eine Doppel- oder Tandemdosierung beinhalten, die gleichzeitig über eine Zuleitung versorgt werden. Bevorzugt erfolgt die Versorgung aller Abgabeeinheiten der landwirtschaftlichen Maschine aus einem Feststoffbehälter. Es können jedoch auch mehrere Feststoffbehälter für die Maschine vorgesehen sein insbesondere, wenn diese beispielsweise mit mehreren Teilbreiten arbeitet, z.B. einem rechten und einem linken Flügel. Bei derartigen Bauformen bezieht sich die erfindungsgemäße Anordnung der Zuführungen immer auf eine gemeinsam versorgte Teilbreite der Maschine. Die Förderluftstromleitung läuft dabei in Reihe nacheinander durch sämtliche Weichen der gemeinsam versorgten Teilbreite der Maschine hindurch.
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Bei der verfahrensgemäß arbeitenden landwirtschaftlichen Maschine erfolgt die Zuteilung der körnigen Feststoffe bzw. die Saatgutzuteilung aus dem vorzugsweise zentralen Feststoffbehälter zu den Abgabeeinheiten über eine pneumatische Förderung. Die Drucklufterzeugungseinrichtung kann dabei durch ein einzelnes Gebläse gebildet sein, da eine Aufteilung in Förderluftstrom und Dosierluftstrom erfolgen kann. Wie bereits ausgeführt ist es jedoch auch möglich, dass die Drucklufterzeugungseinrichtung mehrere Drucklufterzeuger und/oder auch mehrere Gebläse, insbesondere Doppelgebläse enthalten kann. Dies kann bauformbedingt von Vorteil sein insbesondere bei Maschinen mit mehreren Teilbreiten, wo ein Gebläse bzw. ein Doppelgebläse pro Förderstrang vorgesehen sein kann.
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Der Feststoffbehälter der landwirtschaftlichen Maschine kann bevorzugt über ein Austragsystem mit der Förderluftstromleitung verbunden sein. Es kann sich dabei vorzugsweise um einen Injektor handeln, der zwischen dem Feststoffbehälter und der Drucklufterzeugungseinrichtung im Übergang zur Förderluftstromleitung anzuordnen ist. Auch andere Zuführsysteme, wie z.B. Drucktankschleusen, Zellräder, Förderräder oder Schnecken sind möglich.
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Die Abgabeeinheiten können zum Ausbringen von Saatgut vorzugsweise Saatgutdosierer mit Druckgefällevereinzelung enthalten. Insbesondere eine Druckluftvereinzelung mit Überdruck gegenüber Umgebungsdruck kann zum präzisen Ausbringen von Saatgut beitragen, jedoch ist auch eine Unterdruckvereinzelung möglich.
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Vorteilhaft sind die Weichen der landwirtschaftlichen Maschine derart ausgebildet und im Zuteilsystem angeordnet, dass jede Weiche eine Förderposition oder eine Bypass-Position einnehmen kann, wobei in der Förderposition der Dosierluftstrom unterbunden ist und der Förderluftstrom zur Abgabeeinheit geleitet wird und in der Bypass-Position der Förderluftstrom durch die Weiche hindurch bis zur nächsten Weiche geleitet wird oder - sofern es sich um die letzte Weiche in einer Reihe handelt - gestoppt bzw. blockiert wird. Alternativ zu einem Blockieren des Förderluftstroms an der letzten Weiche einer Reihe ist auch eine Rückführung in die Förderluftstromleitung nach Art einer Ringleitung oder in den Feststoffbehälter möglich.
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Die Weichen der erfindungsgemäßen landwirtschaftlichen Maschine sind bevorzugt als 4-/2-Wege Weichen ausgebildet.
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Vorteilhaft können die Weichen mit beweglichen Trennstegen ausgebildet sein, die insbesondere die Form von Schwenkklappen haben können. Diese sind so verlagerbar, dass sie in der Bypass-Position zumindest im Wesentlichen korndicht aneinander liegen und in die Förderposition derart bewegbar sind, dass der Förderluftstrom zur Abgabeeinheit gelenkt und der Dosierluftstrom in der Weiche unterbrochen ist. Die im Wesentlichen kornabdichtende Lage der Trennstege in der Bypass-Position muss dabei nicht zwingend luftdicht sein, da in der Bypass-Position ohnehin ein Dosierluftstrom zur Abgabeeinheit fließt.
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Bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden landwirtschaftlichen Maschinen, insbesondere mit vorstehend beschriebenen Weichen, ist der Wechselübergang zwischen Förderluftstrom- und Dosierluftstromversorgung der Abgabeeinheiten fließend, so dass die dort anliegenden Drücke immer konstant bleiben. Während des Befüllvorgangs der Abgabeeinheiten (Weichen in der Förderposition) übernimmt der Förderluftstrom auch die komplette Dosierluftstromversorgung.
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Die Weichen bzw. deren Positionen sind bei der Erfindung bevorzugt durch Stellmotoren einstellbar und zwar vorzugsweise derart selektiv, dass sich maximal eine Weiche der in Reihe in der Förderluftstromleitung angeordneten Weichen in der Förderposition befindet. Bei einer landwirtschaftlichen Maschine mit mehreren getrennt versorgten Teilbreiten bzw. Teilarbeitsbreiten ist das dann immer eine Weiche pro Teilbreite.
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Vorzugsweise ist eine Steuerung zur selektiven Steuerung der Weichen vorgesehen, die gewährleistet, dass sich zu jedem Zeitpunkt maximal eine Weiche pro Förderstrang in der Förderposition befindet.
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Bevorzugt haben die Abgabeeinheiten der landwirtschaftlichen Maschine Feststoffreservoirs. Die Abgabeeinheiten können zudem Füllstandsensoren bzw. Füllstanddetektoren oder -erkennungen aufweisen, die den Inhalt der Feststoffreservoirs erfassen. Weiterhin kann die Abgabe von Saatgut oder Feststoffen und dadurch der Inhalt des Reservoirs mittels Zähleinheiten ermittelt werden. Hierzu können einzelne Partikel oder Förderkammerbewegungen gezählt werden, aus welchen sich die Abgabe von Saatgut oder Feststoffen errechnet wird. Entsprechende Informationen können zur Steuerung der Weichen genutzt werden. Damit soll ein Überfüllen oder Leerlaufen der Abgabeeinheiten vermieden werden. Alternativ sind auch andere Befüllautomatiken wie z.B. Zeit- oder Drucksteuerungen (sensorisch oder pneumatisch selbstregelnd) möglich.
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Bei Betrieb der landwirtschaftlichen Maschine wird die Bypass-Position der Weichen als Normalstellung bezeichnet. In dieser Stellung werden alle Abgabeeinheiten über die Dosierluftstromleitung und die Zuleitungen parallel mit einem Dosierluftstrom versorgt. Durch die Förderluftstromleitung fließt kein Luftstrom, so dass auch keine Feststoffe gefördert werden. Sobald eine Weiche in die Förderposition wechselt, wird in dieser Weiche der Dosierluftstrom zumindest weistestgehend blockiert. Ein Förderluftstrom fängt an zu fließen und befördert Feststoffe zu der betreffenden Abgabeeinheit. Handelt es sich bei dem Austragsystem um einen Injektor, so werden dort Feststoffe aus dem Feststoffbehälter im Förderluftstrom mitgenommen. Der Förderluftstrom stellt dabei für die betreffende Abgabeeinheit gleichzeitig auch den erforderlichen Luftdruck zur Dosierung bereit. In Abhängigkeit vom zu fördernden Feststoff kann es ausreichend sein, die Förderposition der Weiche nur wenige Sekunden aufrechtzuerhalten. Nimmt diese wieder die Normstellung, d.h. die Bypass-Position ein, kann eine andere Weiche in die Förderposition gebracht werden, wenn an einer anderen Abgabeeinheit ein Nachfüllen mit Feststoffen erwünscht bzw. erforderlich ist.
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Vorteile der Erfindung sind vor allem ein geringer Platzbedarf und eine bessere Modularität des Systems, um auch landwirtschaftliche Maschinen mit größeren Arbeitsbreiten und entsprechend mehr zu beschickenden Abgabeeinheiten, insbesondere Sämaschinen mit einer Vielzahl von Säherzen, versorgen zu können. Die Erfindung ist dabei keinesfalls auf eine Einzelkornsaattechnik beschränkt, sondern kann auch bei einer (mehrstufigen) Volumendosierung anstelle einer Kornvereinzelung angewendet werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel mit Details und Schemadarstellung. Es zeigen;
- 1 den erfindungsrelevanten Teil einer landwirtschaftlichen Maschine in perspektivischer Ansicht von einer Zugseite aus,
- 2 den Gegenstand aus 1 von hinten,
- 3 eine Teildraufsicht auf den Gegenstand der 1 und 2,
- 4 eine der beim Gegenstand der 1 bis 3 verwendeten Weichen in perspektivischer Draufsicht,
- 5 ein Horizontalschnitt durch den Gegenstand aus 4 in Bypass-Position,
- 6 den Gegenstand aus 5 in Förderposition,
- 7 eine schematische Darstellung ähnlich 3 mit veranschaulichten Förderluft- und Dosierluftströmen und
- 8 ein schematisches Schaltbild zu 7.
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Bei den Darstellungen handelt es sich im Wesentlichen um konkrete Ausführungsbeispiele. Die Erfindung ist hingegen nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in fachmännischer Weise abgewandelt werden, um sie an einen bestimmten Anwendungsfall anzupassen.
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Soweit dienlich sind in allen Figuren einander entsprechende Bauteile mit identischen Bezugsziffern bezeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind bei mehrfach auftretenden Bauteilen jedoch nicht stets alle mit Bezugsziffern versehen.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform einer landwirtschaftlichen Maschine zum Ausbringen körniger Feststoffe handelt es sich hier konkret um eine Präzisionssämaschine. Über einen Zugrahmen 1 kann diese mit einer nicht dargestellten Zugmaschine verbunden werden. Zugleich kann die landwirtschaftlichen Maschine mit Fremdenergie der Zugmaschine betrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, die landwirtschaftliche Maschine völlig autark und selbstfahrend sowie mit eigener Energieversorgung auszugestalten.
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Die gezeigte Maschine der 1 und 2 verfügt über einen Feststoffbehälter 2, hier als zentraler Saatgutspeicher ausgebildet. Zudem weist sie eine Drucklufterzeugungseinrichtung 3, hier ein Gebläse auf. Die dargestellte Maschine verfügt über acht Abgabeeinheiten 4 in Form von Säherzen. Unterteilt ist die Maschine in zwei Teilbreiten, nämlich einen linken Flügel L und einen rechten Flügel R, die jeweils vier Abgabeeinheiten 4 tragen.
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Jeder Flügel wird über eine von der Drucklufterzeugungseinrichtung 3 ausgehende Dosierluftstromleitung 6 mit Dosierluft versorgt. Die Dosierluftstromleitung 6 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsform in vorteilhafter Weise durch einen Maschinenrahmen 7 hindurch. Sie kann in diesem geschützt oder als dessen Hohlraum gebildet sein und benötigt so keinen zusätzlichen Bauraum. Von der Dosierluftstromleitung 6 zweigt zu jeder Abgabeeinheit 4 eine Zuleitung 8 ab. In jeder Zuleitung ist eine Weiche 9 angeordnet. Von der Druckerzeugungseinrichtung 3 erstreckt sich für jeden Flügel der Maschine eine weitere Luftleitung 11 zu je einem mit dem Feststoffbehälter 2 verbundenen Austragsystem 12, hier einem Injektor. In dem Injektor 12 werden im aus der Luftleitung 11 zugeführten Luftstrom körnige Feststoffe, hier Saatgut, mitgenommen und in einer Förderluftstromleitung 13 weitertransportiert. Die Förderluftstromleitung 13 erstreckt sich durch die Weichen 9 hindurch und zwar bei der dargestellten Ausführungsform jeweils im linken Flügel und im rechten Flügel der Maschine durch vier Weichen 9. Diese sind insoweit in der Förderluftstromleitung 13 in Reihe, d.h. nacheinander angeordnet im Gegensatz zur Dosierluftstromleitung 6, die die Weichen über die Zuleitungen 8 parallel mit dem Dosierluftstrom versorgt.
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Konkret ist bei der dargestellten Ausführungsform jede Abgabeeinheit 4 ein Doppelsähherz, aus dem jeweils zwei Reihen Saatgut ausgebracht werden können. Für die Versorgung der Säherzen 4 bzw. Abgabeeinheiten ist dies jedoch unerheblich.
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In 4 ist eine der verwendeten Weichen 9, bei der es sich hier um eine 4-/2-Wege Weiche handelt, exemplarisch dargestellt. Ein Stellmotor 17 ist außerhalb des Gehäuses der Weiche 9 angeordnet. Der Stellmotor 17 ist mit einem innenliegenden Getriebe versehen. Von dem Getriebe erstrecken sich zwei Stellwellen nach unten in das Gehäuse der Weiche 9, welche die im weiteren beschriebenen Trennstege / Schwenkklappen 16 betätigen. Der Antrieb des Stellmotors kann hydraulisch, pnematisch oder elektrisch, vorzugsweise mittels eines Getriebemotors und von einer internen oder externen Steuerung kontrolliert erfolgen. Die 5 und 6 zeigen eine Draufsicht auf das untere Teil der Weiche im Horizontalschnitt in ihren beiden Funktionsstellungen. Dabei symbolisieren gestrichelte Pfeile den Dosierluftstrom D wohingegen strichpunktierte Pfeile den Förderluftstrom F darstellen. 5 zeigt die Weiche 9 in Bypass-Position, auch als Normalstellung oder geschlossene Stellung bezeichnet. Dabei wird die angeschlossene Abgabeeinheit über die Zuleitung 8, die hier den unteren Teil der Weiche 9 darstellt, mit einem Dosierluftstrom D versorgt. Der aus Luft und Feststoffen gebildete Förderluftstrom F hingegen erstreckt sich durch den oberen Teil der Weiche hindurch. Der obere Teil der Weiche ist dabei Teil der Förderluftstromleitung 13. Ist keine der Weichen des Systems geöffnet, findet auch kein Förderluftstrom F statt. Wäre am Ende der letzten Weiche eine Rückführ- oder Ringleitung angeschlossen ist, würde der Luftstrom F zirkulieren.
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Zum Erhalt der Bypass-Position kann die Weiche 9 wie dargestellt mit Trennstegen 16 in Form von Schwenkklappen versehen sein, die in der Bypass-Position derart abdichtend aneinander liegen, dass im Wesentlichen keine Feststoffe vom oberen Kanal in den in der Darstellung unteren Kanal gelangen können, d.h. kein Feststofftransport aus der Förderluftleitung 13 in die Zuleitung 8 stattfindet.
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6 zeigt die Weiche 9 in Förderposition. Dabei sind die Schwenkklappen 16 derart verlagert, dass der Förderluftstrom F sich durch die Weiche 9 in die Zuleitung 8 hineinerstreckt, wohingegen der Dosierluftstrom blockiert wird und daher in der Weiche nicht oder nicht nennenswert über die Zuleitung 8 zur Abgabeeinheit fließt. Eine komplette Luftdichtigkeit ist hier wiederum nicht erforderlich, da der Förderluftstrom F ohnehin Luft und körnige Feststoffe mit sich führt. Bei der letzten Weiche der Förderstromleitung des jeweiligen Maschinenflügels (Weiche 9'''' in 3) kann die in 6 der abgehenden Leitung 13 zugewandete Klappe 16 in der dort dargestellten Stellung dauerhaft verbleiben und einen Verschlußstopfen ersetzen oder materialflusstechnisch ergänzen.
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Die 7 und 8 zeigen schematisch (7 teilweise) die Versorgung der Abgabeeinheiten 4, des rechten Flügels der Maschine. Dabei stehen in 7 gestrichelte Pfeile für reine Luft, während Pfeile mit durchgezogener Umrandung einen Förderluftstrom F symbolisiert, d.h. Luft, die Feststoffe mit sich transportiert. Aus der Drucklufterzeugung 3 wird Luft sowohl dem Austragsystem 12 als auch der Dosierluftstromleitung 6 zugeleitet. Im Austragssystem 12 nimmt der Luftstrom Feststoffe mit und wird dadurch zum Förderluftstrom F. Der Dosierluftstrom D verteilt sich über den Maschinenrahmen 7 parallel über die Dosierluftstromleitung 6 auf Zuleitungen 8 zu den einzelnen Abgabeeinheiten 4. Der Förderluftstrom F läuft durch die Förderluftstromleitung 13. Er passiert dabei die in erste Weiche 9' (links in der Abb.), da diese Weiche in der Bypass-Position steht. Die zweite (in der Abb. mittlere) Weiche 9" hingegen ist in die Förderposition geschaltet, so dass der Förderluftstrom F durch diese Weiche hindurch zur mittleren Abgabeeinheit 4 geleitet wird. Ein Dosierluftstrom D zur mittleren Weiche 9" findet durch diese Weichenposition hingegen nicht statt.
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Da die Weichen im Hinblick auf den Dosierluftstrom D parallel geschaltet sind, wird jedoch die dritte, im Bild rechte Weiche 9''' wie auch die in 7 nicht mehr dargestellte vierte Weiche mit Dosierluft versorgt.
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8 zeigt diese Funktionsweise anhand eines Schaltbilds, bei dem jeweils beide Optionen angedeutet sind, ohne anzugeben, welche Weiche 9 wie geschaltet wird. Die Luft- und Luft-Feststoffströme stellen in 8 daher nur Optionen dar und sind insoweit nach den einzelnen Weichen 9 nicht mehr differenziert, vorher jedoch in einen Förderluftstrom F strichpunktiert und einen Dosierluftstrom D gestrichelt unterteilt.
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Die dargestellte landwirtschaftliche Maschine ermöglicht bei verringertem pneumatischen Energieeintrag eine optimierte Feststoffabgabe. Die Anzahl und Länge der Schlauchleitungen sind reduziert und damit auch die Kosten. Eine diskrete Steuerung der Weichen, bei der sich pro Teilarbeitsbreite der Maschine, d.h. hier pro Flügel stets maximal eine Weiche in der Förderposition befindet, garantiert eine optimale Versorgung der Abgabeeinheiten. Bei Verwendung beispielsweise von Füllstandsensoren und Nutzung der durch sie erhaltenen Füllstandinformationen kann ein Befüllen oder Leerlaufen der Abgabeeinheiten, hier der Säherzen sicher vermieden werden. Insgesamt ist die Präzision der Arbeitsweise der Maschine gegenüber dem Stand der Technik erhöht bei gleichzeitig kompakterer und/oder auch preisweiterer Bauweise.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zugrahmen
- 2
- Feststoffbehälter / zentraler Saatgutspeicher
- 3
- Drucklufterzeugungseinrichtung / Gebläse
- 4
- Abgabeeinheiten / Säherzen
- 6
- Dosierluftstromleitung
- 7
- Maschinenrahmen
- 8
- Zuleitungen
- 9
- Weichen
- 11
- Luftleitung
- 12
- Austragsystem / Injektor
- 13
- Förderluftstromleitung
- 16
- Trennstege / Schwenkklappen
- 17
- Stellmotor
- D
- Dosierluftstrom
- F
- Förderluftstrom
- L
- linker Flügel
- R
- rechter Flügel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2298056 B1 [0002]
- WO 2011056123 A1 [0003]
- EP 2854500 B2 [0004]
