DE1918226A1 - Verfahren zur wiederkehrenden Abgabe einer vorgegebenen Stroemungsmittelmenge und Messwerk zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. ING. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDER ER HAMBURG 90 β MÜNCHEN 8O "

WUSTORFER STR. 32 - TEL, COXlI) 7708 61 LUCiLE-CRAHN-STR. 22 - TEL. (OSIlI

München, 8. April 1969

Anmelden Direct Nitrogen Limited, Britannic House, Moor Lane_; London, i;.Co2, England

Verfahren zur wiederkehrenden Abgabe einer vorgegebenen StrömungQtnittelmenge und Meßwerk zur Durchführung

des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wi ed ericehr enden Abgabe einer vorgegebenen ^bi'ömungsuiittelmenge in einen Verfahrensablauf und ein Meßgerät zur Durchführung des Verfahrens.

Bei vielen Verfahren iat es erwünscht;, eine genaue Menge eines Strömungsmittels in ein System einzubringen, wobei die gewünschte Menge von den Erfordernissen des Verfahrens abhängig iat. Beispielsweise muß bei der Bodendüngung mit waaserfreieois, flüssigem Ammoniak das Ammoniak in regelmäßigen» vorgegebenen Dosen eingespritzt werden, wobei das mit einer zwangsläufig angetriebenen Kolbenpumpe erreicht werden kann, welche durch ein Laufrad

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angetrieben wird. Bei Stjröraungsmittel-Meßwerken, welche derartige Pumpen benutzen, treten verschiedene Nachteile auf, beispielsweise ihre Schniutzeinpfindliehteeit, Wartungsprobleme wegen der großen Anzahl beweglicher Teile und Ungenauigkeiten aufgrund von Schlupferscheinungen am Laufrad.

Ein anderes Verfahren zur Einbringung von wasserfreiem, flüssigem Ammoniak benutzt einen Durchflußmesaer, welcher in Abweichung vom vorstehend beschriebenen Verfahren den Durchfluß pro Zeiteinheit und nicht pro zurückgelegter Entfernung mißt. Die3e3 Verfahren ist von einer gleichmäßigen Geschwindigkeit der das Strömungsmittel abgebenden Vorrichtung abhängig, wobei Veränderungen der Geschwindigkeit des daB Düngemittel abgebenden Fahrzeuges, welche in der Praxis stets auftreten können, zu Ungeiiauigkeiten der abgegebenen Doais führen. Ein weiterer Nachteil dieser Meßwerke besteht darin, daß si® sich nicht automatisch schließen, wenn das das Düngemittel abgebende Fahrzeug abstoppt, wodurch sich ein Sicherheitsproblem ergibt» und wodurch außerdem die awar geringere aber ebenfalls beachtenswerte Gefahr entsteht, daß die. Vegetation verbrannt wird, wenn nach dem Stillsetzen des Fahrzeuges der Düngemittelfluß anhält.

Erfindungsgemäß wird das eingangs beschriebene Verfahren derart ausgestaltet, daß die Abgabe des Strömungsmittels auf jedes Signal aus einer Reihe von intermittierenden Signalen erfolgt, welche durch das Verfahren erzeugt werden^ für welches die Abgab© das Strömungsmittels erfolgen soll, und daß unter einem im wesentlichen konstanten Druck stehendes Strömungsmittel aus einem Vorrats-

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behälter in eine Leitung eingespeist wird, welche mit einer Ventileinrichtung versehen ist, und daß einer Strömungsmitteln!enge ermöglicht wird« durch Öffnen und Schließen des Ventils mittels eines durch jedes vom Verfahren ausgehende Signal betätigten Zeitschalters die Ventileinrichtung zu durchströmen.

Außerdem iat Gegenstand der Erfindung ein Meßwerk für Strömungsmittel zur wiederkehrenden Abgabe einer Strömungsmitteln* enge in einen Verfahrensablauf, vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei dieses Meßwerte erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, daß eine leitung mit einer !Eingangs- und einer Ausgangsöffnung für das Strömungsmittel versehen ist und zwischen diesen beiden öffnungen ein Ventil angeordnet ist, welches durch einen Zeitschalter betätigbar ist, der geeignet ist, aufgrund eines jeden Signals einer Reihe intermittierender, durch das Verfahren erzeugter Signale dan Ventil für eino vorgegebene Zeitspanne zu öffnen und eine feststehende Menge des Stromungsmittels abzugeben«

Sobald der Zeitschalter das vom Verfahren ausgehende Signal erhält, welches elektrischer, mechanischer oder pneumatischer Natur sein kann, öffnet er das Ventil für die durch den Schalter gegebene Zeitspanne, wobei diese Zeitspanne so bemessen ist, daß sie mit der Strömungsmitteln enge Übereinstimmt, welche erforderlich ist und welche natürlich von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist. Um d,ie Möglichkeit zu schaffen, daß das MeßWerk bei einer gegebenen Zeitachaltereinstellung für einen großen Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten einsetzbar ist, ist die Leitung vorzugsweise mit einem Regelventil für

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den Strömungsmittelfluß ausgestattet, beispielsweise mit einem Durchlaufraeßwerk. ^ine besonders genaue Messung wird erhalten, wenn das Meßwerte so nahe wie möglich an dem durch den Zeitschalter betätigten Ventil angeordnet ist.

Der Zeitschalter ist vorzugsweise ein elektrisch betätigbarer Zeitschalter und kann eine fest eingestellte Zeitgebereinheit umfassen. Der Zeitschalter kann so ausgebildet sein_$ daß er auf irgend ein elektrisches, mechani-

w sches oder pneumatisches, aus dem Verfahrehsablauf abgeleitetes Signal mittels eines M.ikro se halters anspricht, welcher das Signal aufnimmt und dann die Zeitgebereinheit betätigt, welche ihreroeits so ausgebildet ist, daß sie das Ventil für eine vorgegebene Zeitspanne öffnet. Das Ventil kann vorteilhafterweise ein elektrisch brstätigbares Ventil sein, beispielsweise ein Magnetventil. Der, von der Zeitgebereinheit ausgehende Impils kann entweder direkt zur Öffnung des Ventils dienen oder das Ventil kann über ein Heiais oder einen elektrisch-pneumatischen Umwandler oder eine andere geeignete Steuereinrichtung betätigt werden. Wenn die vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, wird das Ventil sich wieder schließen und der Zeitschalter wird aum "Empfang eines weiteren Signals aus dem Verfahren vorbereitet sein.

Die erfindungagemäße Vorrichtung ist insbesondere bei Verfahren nützlich, bei welchen die aus dem Verfahren erhältliche Signalfrequenz die Neigung besitzt, sich innerhalb gewisser Grenzen zu verändern. Beispiele solcher Verfahren sind das Einbringen von Strömungsmitteln in den "Boden in der Landwirtschaft, beispielsweise wasser-

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freies, flüssiges Ammoniak, Insektizide, Pflanzenvertilgungsmittel und Räuchermittel für den Boden. In*solchen Fällen kann eine Signalfreqonz von einem auf dem Boden laufenden Laufrad erhalten v/erden, welches mit einem Rad dea der Einbringung dienenden "Fahrzeuges verbunden ist, oder von einem Rad .dieses Fahrzeuges aolbst, wobei die Anzahl der erhaltenen Signale der bearbeiteten Bodenstrecke direkt proportional ist. Das Strömungsmittel soll in einer festen Dosierung in den Boden eingebracht werden. Wenn jedes Signal durch die Zeifcnehmereinheit empfangen wird, öffnet sie das Ventil für eine feste Zeitspanne und oraöglichfc den Ausfluß oiner festen Dosis des Strömungsmitbels. Palis das Signal beispielsweise in jeder Sekunda einmal empfangen wird, wird in jeder Sekunde eine feststehende Strömungsmitteln!enge abgögeben. Da es offensichtlich unmöglich ist, daa das Strömungsmittel abgebende Fahrzeug mit einer konstanten G-eachwindikeit zu fahren oder au ziehen, besteht die Neigung, daß die erhaltene Signalfrequenz sich entsprechend der Veränderung der Fahrzeuggeschv/indigkeit ebenfalls verändert. Trotz dieser veränderlichen Frequenz kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet werden, daß sie trotzdem die gewünschte Strömungsmitteldosierung liefert. Das wird dadurch erreicht, daß der Zeitschalter so angeordnet ist, daß er das Ventil für einen bestimmten Bruchteil der zwischen den Signalen verfügbaren Zeit öffnet, beispielsweise zwischen 40 und 90 #, vorzugsweise jedoch zwischen 50 und 75 '% der verfügbaren Zeit. Bei einer besonderen Ausführungsforci kann der Zeitschalter so eingestellt werden, daß er, falls ein Signal.in Zwischenräumen von jeweils einer Sekunde auftritt, das Ventil 0,65 Sekunden zur Abgabe der erwünschten Dosis öffnet,

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wobei die unwirksame Zeitspanne 0,35 Sekunden beträgt. Palis dann das das Strömungsmittel abgebend«? Fahrzeug seine Geschwindigkeit erhöht, wird auch die erzeugte Signalfrequenz zunehmen, die Anzahl der in einer feststehenden Zeitspanne empfangenen Signale wird zunehmen und dementsprechend werden die Strömungsiaittaldosen häufiger abgegeben v/erden, d.h. in Intervallen von weniger als einer Sekunde. Die sich dadurch ergebende. Wirkung besteht darin, daß die Abgabeseitspanne von 0,65 Sekunden pro Dosia beibehalten wird, die unwirksame Zeitspanne von 0,35 Sekunden jedoch verringert wird. Falls andei'orseita dia Geschwindigkeit des das Strömungsmittel abgebenden Fahrzeuges geringer wird, ergibt sich die Wirkung., daß das Zeitintervall zwischen der Abgabe einer jeden Doais größer als eine Sekunde wird oder die unwirksame Zeit größer als 0,35 Sekunden. Die vorstehend geachLidorte Maßnahme ist so au verstehen, daß der tatsächlich zur Abgabe der Strömungamitteldosis benutzte Bruchteil der zur Verfügung ο teilenden Zeit von der zu erwartenden Veränderung der SignaIfrequenz abhängig ist. Auf diese Weise wird die Vorrichtung die gewünschte Dosis, welche für eine theoretische konstante Geschwindigkeit des abgebenden Fahrzeuges berechnet ist, auch dann abgeben, wenn sich in der Praxis Veränderungen der Fahrzeuggesehwindigkeit innerhalb gewisser Grenzen ergeben. Natürlich erfordern viele Zeitschalter eine vorgegebene Zeitspanne, Weiche zur Rückstellung erforderlieh ist, und diese Rückstellzext muß immer in diesen Berechnungen berücksichtigt werden.

Schließlich betrifft die Erfindung noch ein landwirtschaftliches Gerät zur wiederkehrenden Abgabe von Strömungs-

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mitteln in den Boden in einer vorgegebenen Dooierung, wobei dieses Gerät ein Fahrzeug umfaßt, welche« mit dem erfindungagemäßen Meßwerk ausgestattet ist, welches ' aufgrund von Signalen, welche vom Fahrzeug proportional seiner Geschwindigkeit erzeugt werden, Strömungsmittel abgibt, wobei das Meßwerk mit einem Ströraungarnittelvorrat von im wesentlichen konstantem Druck und mit einer oder mehreren Abgabe- bzw. Einspritzatellen verbunden ist.

Anhand der nun folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in achematischer Darstellung ein landwirtschaftliches Gerät zum "Einbringen von Strömungsmittel in den Boden, welches mit einem erfindungsgemslßeri Meßwerk ausgerüstet ist.

In der Zeichnung bezeichnet 1 oinen Vorratsbehälter» welcher wasserfreies, flüssiges Ammoniak enthält und auf einem nicht dargestellten Schlepper befestigt ist, sowie mittels einer Leitung 2 mit einer ICinlaßöffnung 3 und einer Auslaßöffnung 4 mit einer Reihe von Flüssigkeitsauslaßröhren 5 verbunden ist, welche auf einer nicht gezeigten Ackerschiene des Schleppers angeordnet sind. In der Leitung 2 befindet sich ein verstellbarer Durchflußmesser 6 und ein Magnetventil 7· Das. Magnetventil 7 ist mit einer fest eingestellten Zeitgebereinheit 8 verbunden, welche von 0,2 bis 2 Sekunden einstellbar ist und deren Rücksteilzeit 0,2 Sekunden beträgt, sowie-mit einem Wikroschalter 9· Der Mikroschalter 9 -eriiält Signale von einem Laufrad 10, und zwar entweder direkt mittels eines nicht

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gezeigten Nockens, welcher am Laufrad angebracht ist, oder über eine biegsame Welle? wie sie bei Geschwindigkeitsmessern benutzt wird. Falls erwünscht, kann dem Magnetventil benachbart eiivHUcJrachlagsteuerventil eingebaut aein, um eine genauere Steuerung und eine schnellere Rückwirkung vom Ventil T zu erreichen. Ein Absperrventil 11 ist außerdem dem Vorratsbehälter. 1 benachbart in der Leitung 2 angeordnet.

Im Betrieb wird die ungefähre Arbeitsgeschwindigkeit ge- W achätzt und die boi dieser Geschwindigkeit auftretende Signalfrequenz berechnet. Die Zeitgobereinheit 8 wird so eingestellt, daß da3 Ventil 6 während 65 i° der zwischen jeweils zwischen zwei Signalen verfügbaren Zeit geöffnet , ist und die Strömungsgeschwindigkeit wird durch Einstellung des Durchflußmesserö 6 eingestellt, um über die gesamte durchlaufene Entfernung die erwünschte Dosierung zu erhalten. Wenn die Abgabe de3 Strömungsmittels beginnt und die Geschwindigkeit des Schleppers konstant bleibt, ist das Ventil 7 während 65 f* der Zeit offen und gibt die gewünschte Menge Ammoniak mit der gewünschten Geschwindigkeit ab. Falls die Geschwindigkeit beispielsweise auf einen um 20 ^ höheren als den vorhergesehenen Wert ansteigt, werden die Signale 20 % häufiger erhalten und da für jedes Signal die Abgabezeitspanne feststeht, öffnet sich das Ventil 20 fo häufiger, d.h. es ist nun während 78 $> der Arbeitszeit geöffnet. Falls der Schlepper 20 io langsamer fährt, werden weniger Signale erhalten und das Ventil 7 öffnet sich 20 .# weniger, d.h. es ist nur während 52 $ der Gesamtzeit offen, es gibt jedoch nach wie vor in Bezug auf die bestrichenen Bodenfläche die richtige Strömungsraittelmenge ab.

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Bei einem ausgewählten Beispiel ist die geschätzte Arbeitsgeschwindigkeit 6 ktn/h und die Signalfrequenz beträgt 1 Sekunde. Boi der Geschwindigkeit von 6 km/h wird eine .festgelegte Menge Ammoniak in 0,65 Sekunden an die AuaströnicSffnung 4 geliefert und die unwirksame "Tobzeit·¹ beträgt 0,35 Sekunden, Bei einer Geschwindigkeit von 7i2 kin/h wird alle 0,8 Sekunden ein Signal empfangen, das Ventil 7 wird 0,65 SeIc. geöffnet o-ein* wobei eine "Totzeit" von 0,15 Sekunden verbleibt» In ähnlicher Weine wird bei einor .Geschwindigkeit von 4»8 km/h alle 1,2 Sekunden; ein Signal erhalten, wobei eine "Totzeit" von 0,55 Sekunden verbleibb» D.h. „ daß bei jedem erhaltenen Signal, welches eine gegebene, vom Fahrzeug durchlaufene Stracke anzeigt, eine feststehende Menge Ammoniak abgegeben wird, unter der Voraussetzung, daß die verbleibende "Totzeit" lang genug ist, um eine Rückstellung des Zeitgebers 8 zu ermöglichen. Diese Anordnung besitzt deshalb alle Vorteile einer Meßpumρβ bei geringeren Kosten und bei größerer Zuverlässigkeit.

Wie aus der Beschroibung ersichtlich ist, wird durch die Vorrichtung ein intermittierender Siröraungsmi tt elf luß erzeugt, die Kapazität der Vorrichtung ist jedoch üblicherweise so gewählt, daß an den Abgabepunkten bzw. Aualaßröhren 5 eine im wesentlichen gleichförmige Abgabe erfolgt. Bei Meßpumpen, welche zum Einbringen von wasserfreiem, flüssigem Ammoniak in den Boden benutzt werden, stellen nur 48 % der BetriebsKoit die Abgabezeit dar, so daß das erfindungsgemäße System in geringerem Maße eine pulsierende Wirkung aufweist als das mit Meßpumpen ausgestattete System. Das erfindungsgemäße System besitzt de»

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Vorteil, daß der Strömungsraittslfluß abgestoppt wird, wenn dor Schlepper abgestoppt v;ird"und mittels eines einfachen Armaturonbrett-Sehnltors kann der Yerfahrensablauf_vollständig unterbrochen v/erdan.

Bei mit Meß pumpen ausgestatteten Systemen, welche durch oin Laufrad angetrieben werden, besteht dio Gefahr eines Schlupfes des Laufrades auf dem Boden und daß das Laufrad Krdreich odex' andere Verunreinigungen aufhäuft. Die erfindüngsgemUQo Konati'uktion benötigt keine vom Laufrad abgeleitete Antriebskraft, obwohl die Signale vom Laufrad erzeugt v/erden, und deshalb besteht kaum die Gefahr eines Schlupfen des Laufrades oder einer Ansammlung von Verunreinigungen am Laufrad»

Patentansprüche:

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Claims (5)

1. Patentansprüche t

   ψ J Verfahren zur wiederkehrenden Abgabe einer vorgegebenen Strömungsmittelmenge in einen Verfahrensablauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Ströraungsmittels auf jedes Signal aus einer Reihe von intermittierenden Signalen erfolgt, welche durch das Verfahren erzeugt werden, für welches die Abgabe des Strömungsmittels erfolgen soll, und daß unter einem im wesentlichen konstanten Druck stehendes Strömungsmittel aus einem Vorratsbehälter in eine Leitung eingespeist wird, welche mit einer Ventileinrichtung verseben ist, und daß einer Strömungsmittelmenge ermöglicht wird, durch öffnen und Schließen des Ventils mittels eine3 durch jedes vom Verfahren ausgehende Signal betätigten Zeitschalters die Ventileinrichtung zu durchströmen.
2. 2. Meßwerk für Strömungsmittel zur wiederkehrenden Abgabe einer Strömungsmittelmenge in einen Verfahrensablauf, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (2) alt einer Eingangs- (3) und einer Ausgangsöffnung (4) für das Strömungsmittel versehen ist und zwischen diesen beiden öffnungen ein Ventil (7) angeordnet ist, welches durch einen Zeitschalter (8) betätigbar ist, der geeignet ist, aufgrund eines jeden Signals einer Reihe intermittierender, durch das Verfahren erzeugter Signale das Ventil für eine vorgegebene Zeitspanne zu öffnen und eine feststehende Menge des Strömungsmittels abzugeben.

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3. 3« Meßwerk nach Anspruch 2, dadurch gekenns eichnett daß die Leitung (2) mit einem Burchflußregelventil (6) versehen ist·
4. 4» Meßwerte nach einem der Ansprüche 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (8) ein elektrisch betätigbarer Zeitschalter ist.
5. 5. Meßwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4». dadurch gekennzeichnet, daß es Bestandteil eines Fahrzeuges ist, welches mit einer Vorrichtung zur "Erzeugung von seiner Geschwindigkeit proportionalen Signalen zur Beeinflussung des Meßwerks versehen ist.

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