DE10312930A1 - Verfahren einer Pflanzenschutzspritze mit genereller Direktdosierung der Wirkstoffe während des Spritzvorganges - Google Patents

Abstract

Technische Aufgaben und Zielsetzung DOLLAR A Abweichend vom Stand der Technik werden bei diesem Verfahren die Wirkstoffe nicht mehr dem Wasser im Brühebehälter zugesetzt. Der Brühebehälter wird, außer zur Ausbringung von Flüssigdünger, nur noch als Vorratsbehälter für Reinwasser verwendet. DOLLAR A Lösung des Problems DOLLAR A Die Wirkstoffe (mehrere gleichzeitig möglich) werden im Ansaugbereich der Brühepumpe dem Wasser zugesetzt. Dazu werden aus Zellenradpumpen abgeleitete Dosierpumpen verwendet, deren Förderleistung einstellbar ist. Durch den gekoppelten Antrieb von Brühe- und Dosierpumpe(n) ist eine Druckregelung über die Lieferleistung der Brühepumpe, ohne technische Rückflussmengen möglich. Ein neues Verfahren der Vorförderung sichert, dass zu Spritzbeginn sowohl die gewünschte Wirkstoffkonzentration als auch der gewünschte Druck an den Düsen ansteht. DOLLAR A Anwendungsgebiet DOLLAR A Das Verfahren kann in allen Bereichen des landwirtschaftlichen, gärtnerischen und obstbaulichen Pflanzenschutzes eingesetzt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft das Verfahren einer Pflanzenschutzspritze mit genereller Direktdosierung der Wirkstoffe während des Spritzvorganges gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruches.
• Derzeitiger Stand der Technik ist, dass vor Beginn der Spritzarbeiten die Mischung von Wasser und Wirkstoffen im Brühebehälter unter Zuhilfenahme von Einspülmechanismen erfolgt.
• Da die benötigte Menge Spritzbrühe für eine Behandlung nur grob ermittelt werden kann, wird zumeist mehr Spritzbrühe angemischt als letztendlich verbraucht wird.
• Die dadurch entstehenden Restmengen müssen bis zur Unwirksamkeit verdünnt und auf dem Feld ausgebracht werden. Dadurch werden Wasser, Wirkstoff und Arbeitszeit vergeudet und die Umwelt unnötig betastet.
• Ist aus Witterungsgründen oder technischen Gründen eine Unterbrechung des Spritzens notwendig, verbleibt angemischte Spritzbrühe im Brühebehälter. Das birgt durch eventuelle Undichtigkeiten immer Risiken für die Umwelt und beeinflusst unter Umständen die Wirkung der Chemikalien nachteilig.
• Da während des Spritzvorganges und oft auch auf dem Weg zum Feld der gesamte Brühebehälter und die Mehrzahl aller Armaturen und Rohrleitungen mit den Wirkstoffen kontaminiert sind, bringt, dass bei eventuellen Schäden und Havarien am Spritzgerät, nicht zu kalkulierende Risiken für die Umwelt entstehen.
• Bei dieser Erfindung wird im Vorratsbehälter nur noch Wasser mit geführt und die Wirkstoffe werden erst während des Spritzvorganges auf dem Feld in den Ansaugkanal der Brühepumpe im gewünschten Mischungsverhältnis zugesetzt.
• Die Erfindung basiert auf dem Einsatz von Zellenradpumpen (1) für die Dosierung. Diese Zellenradpumpen sind jedoch technisch so verändert, dass die Förderleistung des Zellenrades verstellt werden kann (2). Die Zellenradpumpen (künftig Dosierpumpen genannt) haben auf Grund der üblichen Konzentrationsverhältnisse beim Pflanzenschutz eine Flüssigkeitsmenge von ca. 0.07 l/Min. bis ca. 2,8 l/min zu fördern und auf Grund der Anordnung im System fast keinen Druck zu liefern. Dadurch ist der Einsatz dieser Pumpen für diesen Zweck möglich.
• Wie in 3 dargestellt, sind Brühepumpe und Dosierpumpen zu einer kompakten Baugruppe zusammen gefasst. Als Brühepumpe wird in dieser Antriebs – Variante eine handelsübliche Tandem – Zahnradpumpe verwendet. Die größere Pumpe wird von der kleineren, als Hydromotor konfigurierten, angetrieben. Der Einsatz einer Zahnradpumpe hat den Vorteil, dass hier keine anfälligen Ventile und Membranen notwendig sind. Durch den Wegfall der in den Feldspritzen herkömmlicher Bauart notwendigen Rührleistungen und technischen Rückflussmengen, ist hier eine geringere Lieferleistung (160 l/Min) ausreichend und macht den Einsatz solch einer Pumpe möglich. Bei Verbreitung dieses Systems ist es möglich, auf Grund des relativ geringen benötigten Druckes (max. 20 bar), leichtere Zahnradpumpen mit höherer Lieferleistung für diesen Einsatzfall zu entwickeln. Es können natürlich auch, ohne Einschränkung der Funktion des Systems gemäß dem Oberbegriff, andere Pumpen verwendet werden, welche dann für diesen Einsatz entsprechend angepasst werden müssen.
• Die Regelung des Spritzdruckes erfolgt, anders als beim derzeitigen Stand der Technik über die Regelung der Antriebsdrehzahl der hydraulisch angetriebenen Brühepumpe. Dazu werden bei Fachanbietern vorhandene Hydraulik- und Elektronikkomponenten eingesetzt. Die Regelung erfolgt über einen üblichen Spritz-Computer, welcher abweichend vom derzeitigen Stand der Technik ein Hydraulikventil ansteuert, welches dem Hydraulikmotor die Ölmenge zuweist. Die Istwert – Vorgabe erfolgt weiterhin über einen, zwischen der Brühepumpe und der Zuleitungsverteilung vorhandenen handelsüblichen Durchflussmengenmesser. Die Schaltung der Düsen erfolgt auf übliche Weise durch pneumatische Einzeldüsenschaltung (nach Teilbreiten zusammengefasst).
• Zur Verkürzung der Wege zu den Düsen ist die kompakte Pumpen- und Antriebseinheit auf dem Gestängemittelteil platziert { 3 Pos.3.3).
• Grundgedanke der Erfindung ist der gekoppelte Antrieb von Brühepumpe und Dosierpumpen (4). Dadurch fördern beide Pumpen bei jeder möglichen Drehzahl im gleichen Verhältnis. Dieses Verhältnis und damit die Konzentration des Wirkstoffes wird durch Vorgabe der Fördermenge pro Umdrehung für die Dosierpumpen festgelegt unter Berücksichtigung, dass die Förderleistung der Brühepumpe pro Umdrehung immer gleich ist.
• Die Einstellung des Fördervolumens der Dosierpumpen kann neben der manuellen Einstellung (4 Pos.4.6) auch über einen Nocken (Pos.4.7) und einen elektrischen Linearantrieb (Pos 4.8) erfolgen. Dadurch kann während des Spritzvorganges die Wirkstoffkonzentration verändert werden, was beim derzeitigen Stand der Technik nicht möglich ist.
• Wie in 1 dargestellt, lässt sich dass ringförmige Gehäuse (1.1) mit dem Ansaugkanal (1.2) und dem Druckkanal (1.3) um die Schwenkachse (1.4) verschwenken. In zentrierter Stellung fördert diese Pumpe trotz Drehzahl nicht.
• Dadurch ist die Einstellung sehr geringer Fördermengen möglich.
• Das Gehäuse (4 Pos.4.3) und das Zellrad befinden sich zwischen zwei Seitenplatten (Pos 4.5) welche mit Zugankern (Pos 4.9) zusammengespannt sind. So ist die Montage mehrerer Dosierpumpen auf einer Antriebswelle möglich. Zur Herstellung der Passung sind Abstandshülsen (1 Pos17) und – Körper (1 Pos.18) vorhanden. Die richtige Fördermenge für diesen Einsatz wird über die Breite der Zellenräder optimiert.
• Am Antriebsrad der Dosierpumpenbatterie (oder der einzeln montierten und gemeinschaftlich angetriebenen Dosierpumpen) ist eine Schlingfederkupplung vorhanden welche eine Abschaltung der Dosierung bei laufender Spritze ermöglicht. Durch diese Abschaltung wird das gesamte System ( bis Förderanschluss der Dosierpumpen) mit Wasser gespült und dieses über die Düsen mit ausgebracht.
• In dem System entsprechend des Oberbegriffes erfolgt die Vorförderung, anders als beim bisherigen Stand der Technik, wo eine Rückförderung in den kornterminierten Brühebehälter möglich ist. Die Erfindung benutzt einen Verdünnungsbehälter (Funktionsdarstellung Pos.5.2), welcher zwischen dem Vorratsbehälter und der Pumpe angeordnet ist. Er fasst 2001 und ist genauso hoch wie der Vorratsbehälter und auch in gleicher Höhe angeordnet. Ein Rückschlagventil (Pos. 5.5) verhindert einen Rückfluss in den Vorratsbehälter (6). Beim Befüllen des Vorratsbehälters mit Wasser befüllt sich der Verdünnungsbehälter fast bis auf gleiches Niveau (Pos. 6.1). Bei der Vorförderung wird eine, im Versuch zu ermittelnde, Zeit in diesen Verdünnungsbehälter gefördert, bis unter Berücksichtigung einer ausreichenden Sicherheit die Wirkstoffkonzentration an allen Düsen angekommen ist. Dabei kommt es zu einer Kontaminierung des Inhaltes des Verdünnungsbehälters mit den Wirkstoffen. Über das Verteilungsrohr (Pos.6.5) wird die eingeleitete Brühe gleichmäßig über die ganze Behälterhöhe verteilt. Das Fassungsvermögen des Verdünnungsbehälters reicht bei voller Befüllung völlig aus, die Wirkstoffe bis zur Unwirksamkeit zu verdünnen. Beim Spritzen saugt die Pumpe aus dem Sauganschluss (Pos. 6.3) der Verdünnungsbehälters. Die aus dem Vorratsbehälter nachfließende Wassermenge wird durch das Strahlrohr (Pos.6.2.) bis direkt vor diesen Sauganschluss geführt, sodass durch die nun erheblich reduzierte Verwirbelung bei der Durchströmung des Verdünnungsbehälters, nur geringe Mengen des kontaminierten Inhaltes mitgerissen werden. Dadurch erfolgt eine nochmalige erhebliche Verdünnung, auch bei nur geringerem Anfangs – Füllstand des Vorratsbehälters. Die Einmischung des kontaminierten (schon erheblich vorverdünnten) Inhaltes erfolgt jetzt durch das Absinken des Flüssigkeitsniveaus im Verdünnungsbehälter. So wird dessen Inhalt noch einmal auf die gesamte Menge des durchfließenden Wasser aus dem Vorratsbehälter verteilt. Zum Zugang und zur Reinigung ist ein Deckel (Pos.6.7) vorhanden in welche eine Belüftungsöffnung (Pos. 6.6) integriert ist.
• Die Vorförderung erfolgt völlig unabhängig vom System der Druckregelung. Sie wird durch die Betätigung eines Tasters im Bedienterminal der Spritze gestartet. Dadurch wird zusammen mit den Spülventilen der Teilbreitenzuführungen (Funktionsdarstellung Pos.5.13) ein Hydraulikventil geöffnet, welches parallel zum hydraulischen Steuerventil der Drehzahlsteuerung eingebaut ist. Zwischen diesem Hydraulikventil und dem Hydromotor befindet sich eine hydraulische Drossel, mit welcher die optimale Drehzahl der Pumpen für der Vorförderung vom Hersteller eingestellt wird. Mit Öffnung dieses Ventils beginnt der Hydromotor zu drehen, die Brühepumpe (Pos.5.3) und die Dosierpumpen (Pos.5.4) über die Ringleitung (Pos.5.12.) in den Verdünnungsbehälter (5.18) zu fördern.
• Mit der Betätigung des Tasters wird eine Zeitschaltung aktiviert, welche nach einer (im Versuch zu ermittelnden optimalen Zeit) die Spülventile (Pos. 5.13) schließt. Die Pumpen fördern weiter in einen Röhrendruckspeicher (Pos. 5.10). In den Düsenrohren ist ein Druckgeber montiert, welcher bei der Erreichung des Druckes von etwa 6 bar die Halteschaltung des Hydraulikventils unterbricht. Der Ölstrom wird unterbrochen und die Pumpen bleiben stehen. An den Düsen liegt jetzt sowohl die gewünschte Spritzbrühe – Konzentration als auch ein etwas höherer als der gewünschte Spritzdruck an. Das Rückschlagventil (Funktionsdarstellung Pos. 5.9 ) verhindert einen Rückdruck zur Brühepumpe. Durch dieses Verfahren wird die beim Einschalten der Spritze (und damit der Druckregelung) zu erwartende Verzögerung bis zum Erreichen der geforderten Pumpendrehzahl aus dem Volumen des Röhrendruckspeichers kompensiert.
• Der Röhrendruckspeicher ist eine spezielle Variante eines Gasdruckspeichers. Ein in einem Gehäuse enthaltener Gummischlauch dehnt sich gegen den Gas-Vordruck im röhrenförmigen Gehäuse aus, bis dieses an den Innenwänden des Gehäuses anliegt. Abweichend von mir bekannten Systemen wird ein Gummischlauch verwendet und keine Gummiblase. Das ist unbedingt erforderlich, um ein Spülen des Gummischlauches von innen zu ermöglichen. Auf Grund des für diesen Einsatz erheblich geringeren Druckes (maximal 10 bar) als im Flydraulikbereich, ist das Gehäuse aus leichtem Plastikmaterial. Die Saugschläuche der Dosierpumpen sind mit selbstschließenden Schnellkupplungen an den Auslauföffnungen der Vorbehälter angeschlossen (Vaterteil am Vorbehälter, Mutterteil am Saugschlauch). Bei Wirkstoffwechsel oder bei Spritzende werden dieser Saugschläuche von den Vorbehälter gelöst und auf einen Spülplatz (Funktionsdarstellung Pos.5.15) gekuppelt. Bei einer Spülfahrt wird über den Spülplatz Wasser aus dem Vorratsbehälter angesaugt und damit die Dosierpumpen gespült.
• Eine Kalibrierung der Fördermengen ist möglich

5.1

Vorratsbehälter (derzeit Brühebehälter)

5.2

Verdünnungsbehälter

5.3

Brühepumpe

5.4

Dosierpumpe(n)

5.5

Rückschlagventil/-Klappe

5.6

Vorbehälter des Wirkstoffes

5.7

Großgebinde des wirkstoffes

5.8

Durchflussmengenmesser

5.9

Rückschlagventil

5.10

Röhrendruckspeicher

5.11

Vertellung der Düsenzuleitungen

5.12

Ringleitung (Spülleitung)

5.13

Spüllventile (elektrisch betätigte Motorventile)

5.14

Düsenhalter (mit pneumatischer Schaltung)

5.15

Spüllplatz(-plätze) der Wirkstoff Saugschläuche der Dosierpumpen

5.16

schnellkupplung(en) der Saugschläuche der Dosierpumpen

5.17

Gummiball-Handpumpe zur Wirkstoffvorförderung aus dem großgebinde

Claims (11)

1. Verfahren einer Pflanzeschutzspritze mit genereller Direktdosierung der Wirkstoffe während des Spritzvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkstoff oder die Wirkstoffe dem Trägermittel (in der Regel Wasser) erst direkt während des Spritzvorganges zudosiert werden. Das Verfahren beihaltet eine Vorförderung der Wirkstoffkonzentration vor Spritzbeginn zu den Düsen. Im Brühebehälter der Pflanzenschutzspritze (hier Vorratsbehälter) wird nur noch Reinwasser mitgeführt. Eine Ausnahme bildet die weiterhin mögliche Ausbringung von Flüssigdünger.
2. Das System ist nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung der Wirkstoffe durch, von Zellenradpumpen abgeleitete, Dosierpumpen erfolgt, welche zusammen mit der Trägermittelpumpe (künftig Brühepumpen genannt) über einen gemeinsamen Antrieb verbunden sind. Der Anspruch bezieht sich darauf, dass die Dosierung mechanisch durch Veränderung des Fördervolumens der Zellenradpumpe erfolgt und Änderungen der Antriebsdrehzahl somit keine Auswirkung auf das Dosierverhältnis haben.
3. Die Veränderung der Zellenradpumpen (künftig Dosierpumpen genannt) ist nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass durch gezieltes Verschwenken des Gehäuses zwischen zwei Seitenplatten die Lieferleistung unabhängig von der Drehzahl eingestellt werden kann. Sollte dieses Verfahren schon bekannt sein, erstreckt sich der Anspruch 2 auf den Einsatz dieser Pumpen in dieser Funktion in diesem technischen Gesamtsystem.
4. Nach Anspruch 3 wird das System dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzdruck, abweichend vom derzeitigen Stand der Technik, über die Antriebsdrehzahl und damit Förderleistung der Brühepumpe erfolgt, welche hydraulisch angetrieben wird. Der Anspruch erstreckt sich auch auf den Wegfall der {bisher üblichen) technische Rückflussmengen resultierend aus einer (derzeit verwendeten) Druck – oder Volumenregelung.
5. Der Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wirkstoffe gleichzeitig mit unterschiedlichen Dosierungsverhältnissen eindosiert werden können dadurch, dass mehrere baugleiche Dosierpumpen auf eins Antriebswelle hintereinander gebaut oder räumlich getrennt gebaut, zusammen angetrieben werden.
6. Der Anapruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Brühepumpe, die Dosierpumpen und deren hydraulischer Antrieb in einer kompakten Baugruppe montiert sind ( 4), welche sich zur Verkürzung der Wege für die Spritzbrühe auf dem Gestängemittelteil befindet ( 3., Pos.3.3)
7. Der Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer oder mehreren Dosierpumpen die Verstellung des Dosierverhältnisses durch einen elektrischen Linearantrieb erfolgt (4, Pos. 4.8). Der Anspruch erstreckt sich darauf, dass dadurch die Wirkstoffkonzentration während des Spritzvorganges gezielt verändert werden kann.
8. Der Anspruch i ist dadurch gekennzeichnet, dass im Antrieb der Dosierpumpen von der Brühepumpe her, eine elektrisch geschaltete Kupplung (z.B. Schlingfederkupplung) vorhanden ist (4, Pos.4.4), welche bewirkt, dass alle oder auch einzelne Dosierpumpen während des Spritzbetriebes ab- und angeschaltet werden können.
9. Durch das Abweichen der Erfindung vom derzeitigen Stand der Technik Betreff der Regelung des Spritzdruckes über die Brühepumpendrehzahl und der Mitführung von Reinwasser im Vorratsbehälter ist ein völlig neues System für die Vorförderung der Spritzbrühe an die Düsen erforderlich.
10. Der Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorförderung folgende Komponenten in der beschrieben Funktion verwendet werden: – Verdünnungsbehälter {Funktionsdarstellung Pos. 5.2) – Trennung zwischen Verdünnungsbehälter und Vorratstrank durch ein Rückschlagvntil/Rückschlagklappe (Funktionsdarstellung Pos.5.5) – Eine Regulierung der Durchströmung des Verdünnungsbehälters beim Spritzbetrieb (6) mit dem Ziel, eine gleichmäßige höhere Verdünnung zu ereichen – Einbringung der Spritzbrühe über ein Verteilungsrohr in den Verdünnungsbehälter, welches eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Behälterhöhe sichert. (Funktionsdarstellung Pos.5.18) – Röhrendruckspeicher mit Rückschlagventil und Gehäusevordruck (Funktionsdarstellung Pos.5.10 und 5.9). Sollte diese, aus den Erfordernissen heraus erheblich abgewandelte Variante eines Gasdruckspeichers nicht patentfähig sein, erstreckt sich der Anspruch auf die Verwendung eines solchen Systems für diesen Zweck in dem beschriebenen technischen Verfahren. erstreckt sich der Anspruch auf die Verwendung eines solchen Systems für diesen Zweck in dem beschriebenen technischen Verfahren.
11. Der Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung der Dosierpumpen aus Vorbehältern erfolgt, welche nach der Befüllung luftdicht verschlossen werden, formstabil und direkt über der Dosierpumpe platziert sind (Funktionsdarstellung Pos.5.6). Die Vorbehälter können über Schläuche, mit Großgebinden (Funktionsdarstellung Pos.5.7) verbunden sein, welche im hinteren Teil Feldspritze zu platzieren sind. Der Anspruch erstreckt sich darauf, dass durch den, bei der Entnahme entstehenden Unterdruck, die Wirkstoffe aus dem Großgebinden nachgefördert werden. Das Gewicht der in den Vorbehältern befindlichen Wirkstoffe reduziert dabei den dazu notwendigen, von den Dosierpumpen aufzubringenden, Unterdruck.