DE2715634A1

DE2715634A1 - Sprenklerwagen zur bewaesserung

Info

Publication number: DE2715634A1
Application number: DE19772715634
Authority: DE
Inventors: Deane O Behrends; Frederick V Kruse
Original assignee: AG RAIN Inc
Current assignee: AG RAIN Inc
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1977-10-20
Also published as: US4003519A; AU500860B2; BR7607028A; AU1875176A; ZA765679B; SE7612602L; GB1562771A; FR2346969A1; NZ182005A; FR2346969B3

Description

Dr.-Ing. WILHELM REICHEL Dipl.-ing. WOLFGANG REICHEL

PATENTANWÄLTE Telefon: Prankfurt 06 ! I /5591 65 g FRANKFURT AM MAIN Telegramm. Frankfurt Patemron O "7 1 C Γ Ο / PARKSTRASSE Postscheck: F f.-n 463 30 £ / I ü ö O H

„„ 5. April 1977 6 ReRb/Pi,- 8739

AG-RAIN INCORPORATED,

Havana, Illinois 626Vf> U.S.A.

Sprenklerwagen zur Bewässerung

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Die Erfindung betrifft automatisierte Sprenkler-Bewässerungsanlagen, sie bezieht sich insbesondere auf eine fluidgetriebene Sprenklerwageneinheit.

Bewegliche Sprenklerwageneinheiten, sogenannte "Läufer" werden zur Bewässerung des Getreides, der Bäume, des Gemüses, der Weiden, der Rasenflächen etc. verwendet. Ein typischer "Läufer" enthält einen Rannen, der von Vorder- und Hinterrädern getragen wird. Eine energiegetriebene Winde ist auf dem Rahmen angeordnet und zieht die Einheit durch Aufspulen eines Kabels über ein Feld. Ein Ende des Kabels ist an einem Ende eines vorgegebenen Bewegungspfades oder "Kabelpfades" befestigt, dem die Einheit folgt. Ein Steuergetriebe lenkt die Vorderräder so, daß diese dem Kabelpfad folgen. Die Einheit enthält ein Steigrohr, das unter Druck stehendes Wasser einem sich drehenden Sprenklerkopf zuführt, der am oberen Ende des Steigrohres angeordnet ist. Während die Einheit sich längs des Kabelpfades bewegt, rotiert der Sprenklerkopf und verteilt Bevfässerungsflüssigkeit in einem vorgegebenen Radius um die Einheit herum.

Einige "Läufer" besitzen eigene Verbrennungsmaschinen, um die Winde anzutreiben. Andere Läufer verwenden Kolben, die durch Wasser in eine Hin- und Herbewegung angetrieben werden. Wiederum andere "Läufer" treiben die Winde mit einer Turbine an, die von Wasser angetrieben wird. Zwischen dem Windenantrieb und der Trommel, die das Kabel aufwickelt, befindet sich eine Kraftübertragung, um einen Bereich wählbarer Fortbewegungsgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit bestimmt die Wassermenge, die auf das Feld gegeben wird, während sich die Einheit längs eines Kabelpfades bewegt.

Unter Druck stehendes Wasser wird dem Läufer durch ein langes Stück eines flexiblen Schlauches zugeführt. Die üblicherweise

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bei den Läufern verwendeten Schläuche besitzen Längen im Bereich zwischen etwa 170 bis 220 m und einen Durchmesser im Bereich von etwa 6 bis 13 cm. Der Schlauch wird hinter dem Läufer hergeschleppt, während der Läufer einen Kabelpfad durchläuft. Schleppkräfte, die von dem Schlauch auf den Läufer ausgeübt werden, halten das Antriebskabel gespannt.

Die Länge eines Kabelpfades, die von einem Läufer durchlaufen werden kann, wird von der Länge des ZufuhrSchlauches bestimmt. Die Länge des Kabelpfades wird üblicherweise dadurch zu einem Maximum gemacht, daß der Kopfanschluß des Versorgungsschlauches etwa in der Mitte des Kabelpfades vorgesehen wird. Während der ersten Hälfte der Bewegung des Läufers längs eines Kabelpfades bewegt sich dann der Läufer auf den Kopfanschluß des Versorgungsschlauches zu. Anschließend läuft der Läufer am Kopfanschluß des Versorgungsschlauches vorbei und bewegt sich während der zweiten Hälfte seiner Bewegung längs des Kabelpfades vom Kopfanschluß weg. Die maximal erreichbare Kabelpfadlänge beträgt bei dieser Anordnung ungefähr die doppelte Länge des Versorgungsschlauches.

Zwei entgegengesetzte Faktoren beeinflussen die Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Läufers, während dieser einen Käbelpfad durchläuft. Der erste Faktor besteht in einer Zunahme des wirksamen Durchmessers der Windentrommel,während mehr und mehr Kabel auf die Trommel aufgewickelt wird. Dieser Effekt bewirkt eine Zunahme der Laufgeschwindigkeit des Sprenklerwagens, während mehr und mehr Kabel durch die Winde eingeholt wird.

Der zweite Faktor besteht in der zunehmenden Schleppkraft, die auf den Läufer ausgeübt wird, wenn die Länge des nachgeschleppten Schlauches zunimmt. Dieser Faktor bewirkt eine Verringerung der Laufgeschwindigkeit, während der Sprenklerwagen längs eines Kabelpfades fortschreitet. Wenn sich der Läufer ursprünglich einem Ende eines Kabelpfades befand, so wird der Schlauch hinter

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dem Läufer über eine Entfernung von etwa 6 bis 10 m ausgelegt, anschließend durchläuft der Schlauch eine U-förmige Biegung mit großem Radius und erstreckt sich in Vorwärtsrichtung längs einer Seite des Kabelpfades zur Verbindungsstelle mit dem Versorgungskopfstück. Wenn der Läufer saine Bewegung längs des Kabelpfadesstartes, muß er nur ungefähr 6 bis 10 m des mit Wasser gefüllten Schlauches hinter sich herziehen. Wenn der Läufer die mittlere Stelle längs des Kabelpfades erreicht, schleppt er etwa die halbe Länge des Versorgungsschlauches hinter sich her. Wenn der Läufer sich dem Ende des Kabelpfades nähert, schleppt er nahezu die gesamte Länge des Versorgungsschlauches hinter sich her. Der Bereich der durch den Schlauch auf den Läufer ausgeübten Schleppkraftbelastungen erstreckt sich daher von einigen wenigen Kilogramm zu Beginn der Läuferbewegung bis zu einigen tausend Kilogramm, wenn der Läufer das Ende des Kabelpfades erreicht. Ein wassergefüllter Schlauch mit etwa 13 cm Durchmesser und einer Länge von etwa 220 m übt auf den Läufer ungefähr eine 2700 kg schwere Last (5,500 pound) aus, wenn sich der Läufer dem Ende eines Kabelpfades nähert·

Der Entwurf eines geeigneten Antriebs, um die Winde eines Sprenklerwagens anzutreiben, stellt mehrere einzigartige Anforderungen. Der Antrieb muß genügend Leistung besitzen, um in der Lage zu sein, Schleppkraftbelastungen von einigen Tonnen auszuhalten· Der Antrieb muß in der Lage sein, eine im wesentlichen konstante Laufgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, trotz der Tatsache, daß die Zunahme des effektiven Durchmessers der Kabeltrommel die Laufgeschwindigkeit erhöht, und trotz der Tatsache, daß die zunehmenden Schleppkraftbelastungen die Laufgeschwindigkeit bedeutend reduzieren. Darüber hinaus sollte der Antrieb ein geringes Gewicht besitzen, einfach im Aufbau sein und eine minimale Wartung erfordern.

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Obwohl Verbrennungskraftmaschinen auf einigen Läufern zum Antreiben der Winde verwendet wurden, ragen diese in beachtlichem Umfang zum Gewicht des Läufers bei, erfordern eine separate Brennstoffversorgung, sind teuer in der Anschaffung und Wartung und werden oft mit zunehmendem Alter ziemlich unbeständig.

Wassergespeiste hin- und herlaufende Kolbenantriebe besitzen den Nachteil, daß sie eine Hochleistungs-Kippverbindung erfordern, die hohe Belastungen aushalten muß und starker Abnutzung ausgesetzt ist. Kolbenantriebe sind relativ schwer, kompliziert und teuer und erfordern einige Hilfseinrichtungen zur Zufuhr des Speisewassers.

Turbinenantriebe besitzen den Vorteil, daß sie wesentlich leichter, einfacher in der Konstruktion und billiger im Betrieb und der Wartung sind. Das zum Speisen eines Turbinenantriebs erforderliche Wasser benötigt ferner keine getrennten Einrichtungen für die Bereitstellung.

Die zur Verwendung in Läufer-Windenantriebssystemen vorgeschlagenen Axialströmungsturbinen besitzen den Nachteil, daß sie einen zunehmenden Widerstand der Fluidströmung entgegensetzen, wenn sich die Betriebsgeschwindigkeit verlangsamt. D.h., der Wirkungsgrad der Axialströmungsturbinen nimmt ab, während die Belastung auf diese Turbinen zunimmt. Diese Charakteristik ist der in einem Sprenklerwagen benötigten Charakteristik entgegengesetzt, sofern die Laufgeschwindigkeit trotz beachtlicher Zunahme der Schlauch-Schleppbelastungen aufrechterhalten vrsrdon soll. Ein vraiterea Problem bei Axialströmungsturbinen besteht darin, daß diese Turbinen einen Hochgeschwindigkeitsausgang mit relativ kleinem Drehmoment besitzen, der sich für die Anwendungen in einem Läufer nicht gut eignet.

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Ein Vorschlag für einen Antrieb eines Läufers geht dahin, eine Turbine mit radialer Einströmung zum Antreiben der Winde des Läufers zu verwenden. Bei diesem Vorschlag besitzt die Turbine keine "Schnecke", d.h. keinen Gehäuseteil, der einen spiralförmigen Wasserweg abnehmenden Querschnitts definiert, der auf das Turbinenrad oder "Laufrad" hin konvergiert. Ohne eine Schnecke differiert das dem Laufrad zugeführte Wasser bezüglich der Geschwindigkeit in Abhängigkeit vom Querschnitt des Turbinenströmungsraumes, von dem das Wasser dem Laufrad der Turbine zugeführt wird. Der mit einer derartigen Turbine erzielbare Wirkungegrad ist wesentlich kleiner als erwünscht, und das erzielbare abgegebene Drehmoment ist unerwünscht klein.

Ein Problem, das allen bisher vorgeschlagenen Antriebssystemen für Läuferwinden gemeinsam ist, besteht darin, daß diese bekannten Vorschläge nicht richtig auf die zunehmenden Schleppkräfte und den zunehmenden wirksamen Windentrommeldurchmesser antworten, um im wesentlichen konstante Laufgeschwindigkeiten aufrecht zu erhalten. Weitere Probleme bestehen darin, daß bisher vorgeschlagene Antriebe nicht in der Lage sind, großen Änderungen der Flußraten und der Anforderungen an das Ausgangsdrehmoment Rechnung zu tragen, die bei verschiedenen Sprenkleranordnungen angetroffen werden. Ein weiterer Nachteil der vorgeschlagenen Antriebssysteme besteht darin, daß einfache Einrichtungen fehlen, um das Antriebsverhältnis zu verändern, um in beliebigen Sprenkleranlagen einen großen Bereich von Laufgeschwindigkeiten zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die vorgenannten und weiteren Nachteile des Standes der Technik und schafft, einen neuen und verbesserten, durch ein Fluid angetriebenen Sprenklerwagen für Bewässerungszwecke.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung einer Turbine mit schneckenförmiger radialer Einströmung, um

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eine Winde anzutreiben, um die Sprenklerwageneinheit längs eines Kabelpfades zu bewegen. Eine Turbine mit radialer Einströmung liefert chrakteristischerweise ein hohes Drehmoment, eine relativ kleine Ausgangsgesch«indigkeit, und diese Art des Ausgangs ist zur Verwendung bei Läufern ideal.

Eine weitere Eigenschaft der Turbinen mit radialer Einströmung besteht darin, daß sie eine gegebene Betriebsgeschwindigkeit besitzen, bei der ihr Wirkungsgrad maximal ist. Wenn sich die Betriebsgeschwindigkeit dieser vorgegebenen Geschwindigkeit annähert, nimmt der Turbinenvrirkungsgrad zu. Die vorliegende Erfindung macht von dieser Eigenschaft Gebrauch und gibt ein Antriebssystem für eine Winde an, dessen Wirkungsgrad, d.h. dessen Ausgangsdrehmoment zunimmt, wenn die Turbine durch zunehmende Schlauch-Schleppbelastung verlangsamt wird. Die Turbine versucht folglich bei zunehmender Schleppkraft eine im wesentlichen konstante Antriebsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Turbine mit radialer Einströmung eine Schnecke, die das Turbinen-Laufrad umgibt und eine Einlaßkammer darstellt, deren Querschnitt abnimmt, während sich die Kammer von dem Bereich des Turbineneinlasses um das Laufrad erstreckt. Die Schnecke gewährleistet, daß das Wasser mit einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit auf den Umfang des Laufrades gegeben wird. Eine derartige Schnecke erhöht den Wirkungsgrad der Turbine und ermöglicht ein höheres Ausgangsdrehmoment als mit Turbinengehäuse-Anordnungen erhältlich ist, die bei anderen Sprenklerwagen oder Läufern verwendet werden.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines Ualeitventils, um den Anteil des unter Druck stehenden Wassers zu steuern, der entweder direkt einer Sprenklerkanone oder indirekt durch die Turbine mit radialer Einströmung der Sprenklerkanone zugeleitet wird. Durch Festlegung des Anteils der direkten und der indirekten Strömungen stellt das Umleitventil

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ein erstes Mittel zur Steuerung der Laufgeschwindigkeit der Sprenklereinheit dar.

Eine verschiebbare Kraftübertragung verbindet die Turbine als Antrieb mit der Winde und liefert ein zweites Mittel zur Steuerung der Laufgeschwindigkeit. Die Setzwerte dieser beiden Geschwindigkeitssteuersysteme werden koordiniert, um die im wesentlichen konstanten, gewünschten Laufgeschwindigkeiten zu erhalten. Nimmt die Geschwindigkeit der Sprenklereinheit zu, während sich diese Einheit längs eines Kabelpfades bewegt, so wird dies dadurch korrigiert, daß die Kraftübertragung in einen höheren Gang geschoben wird, und daß die Wasserströmung durch die Turbine verringert wird. Nimmt die Geschwindigkeit der Sprenklereinheit ab, während sich diese Einheit längs eines Kabelpfades bewegt, so wird dem dadurch abgeholfen, daß die Kraftübertragung in einen kleineren Gang gebracht wird, und daß die Wasserströmung durch die Turbine erhöht wird. Das Vorhandensein dieser beiden Arten von Geschwindigkeitssteuersystemen ermöglicht es einem, eine gewünschte und konstante Laufgeschwindigkeit in fast allen Arten von Sprenkleranordnungen unabhängig vom Wasserdruck, dem Gelände und anderen Variablen zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten, beweglichen Sprenklerwagen für Bewässerungszwecke anzugeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bewässerungsgerätes, wobei Teile des Gerätes ausgebrochen sind;

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teil des Bewässerungsgerätes;

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Fig. 3 eine vergrößerte Frontansicht eines Teils des Bewässerungsgeräts;

Fig. 4 eine Darstellung, teilweise im Schnitt, die von den in Fig. 3 niit gebrochenen Linien k-k angegebenen Ebenen aus gesehen ist;

Fig. 5 eine Frontansicht einer Turbine mit radialer Einströmung, die in dem erfindungsgemäßen Bewässerungsgerät verwendet wird, wobei Teile der Turbine entfernt und im Querschnitt dargestellt sind; und

Fig· 6> 7» o" und 9 Querschnitte durch die Ebenen, die in Fig. durch die Linien 6-6, 7-7, Ö-b¹ und 9-9 dargestellt sind.

In Figur 1 ist eine Sprenklerwageneinheit 10 dargestellt. Die Einheit 10 enthält einen Rannen 11, der auf je einem Paar Vorderräder 12 und Hinterräder 13 getragen wird, die auf dem Erdboden laufen. Eine herkömmliche Steuergetriebeanordnung mit einem Lenkbaum 1 If ist mit den Vorderrädern 12 verbunden und lenkt die Bewegung der Einheit 10. Ein Kabelführungsana 15 sitzt an dem Lenkbaum 14, um die Einheit 10 längs eines Kabelpfades zu führen, wie noch erläutert wird.

Auf der Rahmenanordnung 11 befindet sich eine V/inde 20. Die Winde 20 enthält eine Kabelaufnahme trommel 21 und ein Kabel Sin Endstück dos Kabels 22 ist um die Trornmel 21 geschlungen. Der Rest des Kabels 22 erstreckt sich in Vorwärtsrichtung von der Trommel 21 durch den KabelfUhrungsarm 15 und legt einen Laufpfad oder "Kabelpfad" fest, dem die Einheit 10 folgt. Das vordere Ende (nicht dargestellt) des Kabels 22 ist an einem Ende

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des Kabelpfades befestigt.

Eine wassergespeiste Turbine 30 betreibt die Winde 20. Die Turbine 30 besitzt eine Ausgangswelle 31» die mit einer herkömmlichen Transmissionsanordnung 32 verbunden ist. Die Transmissionsanordnung 32 ist mit einer Einrichtung versehen, die es ermöglicht, das Verhältnis ihrer Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeiten zu wählen, um die Laufgeschwindigkeit der Einheit 10 zu steuern. Eine Rollenkette 33 verbindet die Transmissionsanordnung 32 und die Kabelaufnahmetrommel 21 und stellt einen Antrieb dar. Wenn die Turbine 30 und die Transmissionsanordnung 32 die Trommel 21 in der durch den Pfeil 3*f angezeigten Richtung antreiben, wird das Kabel 22 auf die Trommel 21 aufgewickelt, wodurch die Einheit 10 in Vorwärtsrichtung bewegt wird, wie duxch einen Pfeil 35 dargestellt ist. Wenn sich die Einheit

10 in Vorwärtsrichtung bewegt, folgt der Kabelführungsarm 15 dem Kabelpfad und steuert den Lenkbaum 1 Zf derart, daß die Einheit 10 sich in einer gewünschten Richtung hält.

Unter Druck stehendes Wasser für Bewässerungszwecke wird der Einheit 10 durch einen flexiblen Schlauch ZfO zugeführt. Der Schlauch ZfO besitzt gewöhnlich eine Länge innerhalb des Bereiches zwischen 160 m bis 220 m, er besitzt üblicherweise einen Durchmesser im Bereich zwischen etwa 6 bis 12 oder 13 cm. Eine Schlauchanschluß-Leitungsanordnung ZfI liefert eine sichere Verbindung mit dem Schlauch ZfO. Ein Trägerarm Zf2 sitzt an der Rahmenanordnung

11 und hält die Leitungsanordnung Zf 1 fest, um die Schlauch-Schleppkräfte von der Leitungsanordnung Zf1 auf den Rahmen 11 zu übertragen.

Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, enthält das Gehäuse 50 eines Umleitventils einen sich in Rückwärtsrichtung erstreckende Abzweigung 51, die mit der Leitungsanordnung ZfI verbunden ist. Das Gehäuse 50 besitzt eine in Vorwärtsrichtung laufende

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Abzweigung 52, die an einer Stelle unterhalt der Turbine 30 nach oben verläuft und Druckwasser dem Schneckengang der Turbine 30 zuführt, wie noch erläutert wird. Das Gehäuse 50 des Umleitventils besitzt ferner eine sich nach oben erstreckende Abzweigung 53 * Eine Abzweigung 5k verbindet die nach oben verlaufende Abzweigung 53 mit einem Zentralbereich des Gehäuses der Turbine 30, wie noch erläutert wird.

Auf dem Gehäuse 50 des Umleitventils ist ein Steigrohr 60 angeordnet, vgl. Figur t. Eine herkömmliche, rotierende Sprenklerkanone 61 ist an der Spitze des Steigrohres 60 angeordnet. Unter Druck stehendes Wasser für die Bewässerung wird von dem Gehäusezweig 53 durch das Steigrohr 50 und durch die Sprenklerkanone 61 zur Verteilung über eine, die Einheit 10 umgebende, vorbestimmte Fläche geleitet.

Ein Umleitventil 70 ist an der Verbindungsstelle der Gehäusezweige 51, 52, 53 vorgesehen, um Druckwasser für die Bewässerung von dem Zweig 51 selektiv in die Zweige 52 und 53 zu leiten. Wie aus Figur k ersichtlich ist, ist eine zylindrische Bohrung 71 im Gehäuse 50 an der Verbindungsstelle der Zweige 51» 5^. und 53 vorgesehen. Ein Ende der Bohrung 71 erstreckt sich durch eine Seitenwand des Gehäuses 50 und öffnet diese, das andere Ende der Bohrung "7\ ist durch die entgegengesetzte Seitenwand des Gehäuses 50 geschlossen. Die Zweige 52. und 53 besitzen Einlaßöffnungen 72 und 73» die eine öffnung an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen durch die Wand der zylindrischen Bohrung 71 darstellen. Eine ',Teile 74 erstreckt sich koaxial durch die Bohrung 71 und ist an einem Ende durch das Gehäuse 50 gelagert. Ein Ventilelement 75 ist auf der Welle 7k befestigt und dreht sich mit der Welle 7k, Das Ventilelement 75 besitzt eine bogenförmig gekrümmte Außenoberfläche 76, die selektiv so positioniert

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werden kann, daß sie entv/eder eine der öffnungen 72 oder 73 schließt oder selektiv Teile beider öffnungen 72 und 73 schließt.

In Figur 3 schließt eine Deckplatte 80 das offene Ende der zylindrischen Bohrung 71. Die Welle 7/f erstreckt sich durch die Deckplatte 80 und wird in dieser Deckplatte 80 gelagert. Ein Stellhebel 81 ist mit dem äußeren Ende der Welle 72f verbunden.

Durch den Stellhebel 81 verläuft eine öffnung 82, vgl. die Figuren 2 und 3. Das untere Ende einer Verbindungsstange 83 ist in der öffnung 82 gelagert.

Auf dem oberen Endbereich des Gehäusezweiges 53 ist eine Steuerhebelanordnung 90 angeordnet. Die Steuerhebelanordnung 90 enthält eine Trägerplatte 91, die am Gehäuse 50 befestigt ist. Eine Stummelwelle 92 wird von der Trägerplatte 91 getragen. Ein L-förmiger Steuerhebel 93 ist schwenkbar an der Stummelwelle 92 befestigt. Der Hebel 93 besitzt einen relativ langen, In Rückwärtsrichtung laufenden Fuß 94-, der als Handgriff· dient. Der Hebel 93 besitzt einen relativ kurzen, in Vorwärtsrichtung laufenden Fuß 95. Eine öffnung 96 verläuft durch den kurzen Fuß 95. Der obere Endbereich der Verbindungsstange 83 ist drehbar in der öffnung 96 gelagert.

Durch Verstellung des Handgriffes 94 kann eine Bedienungsperson das ümleitventilelement 75 so verstellen, daß die Strömung des zur Bewässerung dienenden Druckwassers aus dem Zufuhrschlauch ifO in die Gehäusszv/sige yd. und 53 verteilt wird. Durch Drehung des Handgriffs 9k in Uhrzeigerrichtung (wie in Fig. if dargestellt) dreht sich das ümleit-Ventilelement 75 in eine Stellung, bei der es die öffnung 72. vollständig schließt und dadurch die Zufuhr von Druckwasser zum Schneckengang der Turbine 30 unterbindet. Wenn der Handgriff 9^ in dieser Stellung sitzt, treibt

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die Turbine 30 die Windentrommel 21 nicht an. Wird der Handgriff 94 in die in Fig. if dargestellte Stellung gebracht, so schließt das Uroleit-Ventilelement 75 die öffnung 73» v/odurch die gesamte Strömung des Druckwassers vom Schlauch kO vor dem Ausströmen in den Gehäusezweig 52* durch die Turbine 30 geleitet wird. Wird der Handgriff 94 ia eine Stellung gebracht, bei der das Umleit-Ventilelement 75 Stellungen einnimmt, die zwischen denjenigen Stellungen liegen, bei denen die öffnungen 72 und 73 vollständig geschlossen sind, so wird dadurch eine Verteilung des zur Bewässerung dienenden Druckwassers durch die öffnungen 72 und 73 bewirkt.

Eine Sicherheitsabschaltanordnung ist vorgesehen, um die Zufuhr des Druckwassers zur Turbine 30 zu unterbinden, wenn die Einheit 10 das Ende des Kabelpfades erreicht. Eine Kabelleitröhre 100 erstreckt sich von der Umgebung der Steuerhebelanordnung 90 in Vorwärtsrichtung zum Lenkbaum I4. Eine Blockrolle 101 ist drehbar auf dem Lenkbaum IJf befestigt. Ein Sicherheitsabschaltkabel 102 verläuft locker durch die Kabelleitröhre 100 und ist um die Blockrolle 101 gewickelt. Das rückwärtige Ende 104 des Kabels 102 ist mit dem Hebelfuß 95 verbunden, und das vordere Ende 105 ist mit einem Ring 106 verbunden. Das Windenkabel 22 erstreckt sich locker durch den Ring 106.

Ein Abschaltglied 107 ist auf dem Windenkabel 22 an einer Stelle in der Nähe des vorderen Endes des Windenkabels 22 befestigt. Das Abschaltglied 107 besitzt einen Diir clan asser, der nicht durch den Zing 106 hindurch paßt. Wenn das Windenkabel 22 von der Trommel 21 in eine solche Stellung eingeholt wird, bei der das Abschaltglied 107 den Ring 106 berührt, so bewirkt das weitere Aufwickeln des Windenkabels 22 auf der Trommel 21, daß das Sicherheitsabschaltkabel 102 unter Spannung gesetzt wird. Wenn das Abschaltkabel 102 unter Spannung gesetzt wird, so schwenkt

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es den Hebel 93 in Uhrzeigerrichtung (wie in Fig. 1 dargestellt) in eine Stellung, bei der das Umleit-Ventilelement 95 die Einlaßzufuhröffnung 72 der Turbine schließt. Wenn die öffnung 72 geschlossen wird, so hört die Turbine 30 auf, die Windentrommel 21 anzutreiben, und die Einheit 10 beendet ihre Bewegung.

Die Turbine 3o enthält ein Gehäuse 111, einen Deckel 112 und ein Laufrad 113, vgl. die Figuren 3 und 4. Das Turbinengehäuse 111 besitzt einen Einlaßteil 11i+, der an dem Umleit-Ventilgehäusezweig 52 angeflanscht und mit diesem befestigt ist. Das Turbinengehäuse besitzt einen zentralen Auslaßbereich 115t der an den Umleitventil-Gehäusezweig 5^ angeflanscht und an diesem befestigt ist. Das Turbinengehäuse enthält eine zylindrische Bohrung 116, deren öffnung in der Seitenwand liegt, die dem Auslaßteil 115 entgegenliegt, und die das Laufrad 113 aufnimmt. Der Deckel 112 schließt das offene Ende der Bohrung 116 und stellt ein Lager für die Antriebswelle 31 dar. Das Laufrad 113 ist auf der Antriebswelle 31 zur Rotation innerhalb der Bohrung 116 befestigt.

Das Turbinengehäuse 111 enthält einen Schneckengang, der eine spiralförmige Kammer 120 definiert, vgl. die Figuren 5 bis 9. Die Kammer 12o umgibt den Läufer 113 und nimmt in ihrem Querschnitt mit zunehmendem Abstand vom Einlaßteil 11 /f ab. Dieser Aufbau hilft sicherzustellen, daß das Druckwasser, das dem Laufrad 113 zugeführt wird, in das Laufrad 113 mit einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit an allen Stellen am Umfang des Laufrades 113 eintritt.

Das Laufrad 113 enthält einen ringförmigen Trägerteil 130, einen Nabenteil 131 und mehrere gekrümmte Flügel 132. Die Flügel 132 legen eine Anordnung konvergierender Kanäle fest, die das Druckwasser aus der Schneckenkammer 12o gegen den Nabenteil 131 leiten.

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Der Nabenteil 131 besitzt eine sich verengende Konfiguration und leitet das Wasser von den Flügeln 132 durch den Auslaßbereich 115 in den Ventilgehäusezweig 5h*

Die Elemente der Turbine 3o sind so ausgebildet, daß der Wirkungsgrad der Turbine zunimmt, wenn die Laufgeschwindigkeit der Einheit 10 aufgrund einer Zunahme der Schlauch-Schleppkräfte verringert wird. Während also die Laufgeschwindigkeit der Einheit 10 sich verringern will, erhöht die Turbine aufgrund der Eigenschaft und Anordnung ihr Ausgangsdrehmoment und verhindert, daß die Laufgeschwindigkeit sich unzweckmäßig verringert.

Während des Betriebs wird die Laufgeschwindigkeit der Einheit 10 sowohl durch das Verhältnis der Eingangs- und Ausgangsgeschwindigkeiten, das bei der Transimission 32 gesetzt wird, und durch den Anteil der durch die Turbine $o geleiteten Wasserströmung bestimmt. Diese Verhältnisse der Transnission und der Wasserströmung müssen in Abhängigkeit von solchen Variablen, wie z.B. Wasserdruck, Terrain, und der aufzubringenden Bewässerungsmenge für jede einzelne Sprenkleranlage individuell bestimmt werden. Ein Merkmal der durch diese zwei Steuerverhältnisse bestimmten Geschwindigkeitssteuerung besteht darin, daß ein gewünschter konstanter Laufgeschwindigkeitswert bei fast allen Sprenklersituationen erzielbar ist. Wird festgestellt, daß die Einheit ihre Geschwindigkeit während der Bewegung längs des Kabelpfades erhöht, so kann dies dadurch korrigiert werden, daß die Kraftübertragung oder Transmission in einen höheren Gang gesetzt wird, und daß die Wasserströmung durch die Turbine reduziert wird. Wird festgestellt, daß die Einheit ihre Laufgeschwindigkeit während der Bewegung längs des Kabelpfades verringert, so kann dem dadurch abgeholfen werden, daß die Kraftübertragung oder Transmission in einen kleineren Gang gebracht wird, und daß

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die Strömung des Wassers durch die Turbine erhöht wird.

Das gewünschte Endresultat besteht darin, daß ein beweglicher Sprenklerwagen sich über die Felder bewegt und dabei eine Bewässerung mit konstanter Geschwindigkeit durchführt. Die durch das Gewicht und den Zug des Versorgungsschlauches ausgeübte Belastung nimmt zu (mit einer unbekannten Rate, die vom Terrain abhängt), wodurch sich die Geschwindigkeit des Sprenklerwagens zu reduzieren trachtet. Andererseits besteht aufgrund der Zunahme des Kabeltrommeldurchmessers die Tendenz, daß sich die Geschwindigkeit erhöht, während mehr und mehr Schichten des Schlauches auf der Kabeltrommel aufgewickelt werden.

Sofern der Sprenklerwagen sich zu schnell über das Feld bewegt, nimmt die Zunahme des Kabeltrommeldurchmessers schneller zu als die durch das Gewicht des Schlauches zunehmende Belastung. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, wurde eine höhere Geschwindigkeit eingestellt, bei der eine geringere Fluidmenge durch die Turbine geleitet wird, so daß sich der Aufbau des Kabeltrommeldurchmessers mit einer reduzierten Rate fortsetzte.

Die Rückkehr der Läufereinheit in ihre Ausgangsstellung, nach dem das Kabel 22 vollständig auf die Winde 20 aufgewickelt ist, geschieht von Hand.

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Claims

Patentansprüche:

1· Bewässerungsgerät mit einem lenkbaren und mit Rädern versehenen Rahmen, der eine Winde mit einer drehbaren Kabeltrommel enthält, mit einem Kabel, von dem ein Teil an der Trommel befestigt ist und ein anderes Teil sich in Vorwärtsrichtung des Bewässerungsgeräts erstreckt und einen Pfad definiert, dem das Gerät folgt, mit Lenkeinrichtungen zur Lenkung des Geräts längs des vom Kabel definierten Pfades, mit einem Wassereinlaß, der mit einer Quelle von unter Druck stehender Bewässerungsflüssigkeit verbunden ist, mit einem Wassersprenkler zur Verteilung der Bewässerungsflüssigkeit, und mit einer wassergespeisten Turbine mit radialer Einströmung, die als Antrieb nit der Kabeltrommel verbunden ist und die Kabeltrommel dreht und den sich in Vorwärtsrichtung erstreckenden Teil des Kabels in Abhängigkeit von einer Druckwasserzufuhr zur Turbine aufwickelt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (30) ein Gehäuse (111) besitzt, das einen Einlaß-Sehne ckengang zur Zufuhr des Wassers mit einer im wesentlichen ungleichförmigen Geschwindigkeit zur Peripherie eines Flügellaufrades (113) enthält, daß der Einlaß-Schneckengang eine Einlaßkammer (120) besitzt, deren Querschnitt sich verringert, während sich die Einlaßkammer (120) in Umfangsrichtung um das Flügellaufrad (113) erstreckt.
2. Bewässerungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilgehäuse (50) drei sich schneidende Leitungen enthält, die Abzweigungen (51, 52, 53) darstellen, daß eine

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ORIGINAL INSPECTED

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AbzTieigung (51) nit den Einlaßeinrichtungen in Verbindung steht, un das Druckfluid in das Ventilgehäuse zur Verzweigungsstelle zu leiten, daß eine andere Abzweigung (52) mit den Turbinen-Einlaß in Verbindung steht, um Wasser von der Verzv/eigungsstelle zur Turbine zu leiten, und daß die dritte Abzweigung (53) niit dem Sprenkler (61) und mit dem Turbinenauslaß (5k) in Verbindung steht, um Wasser von der Verzweigungsstelle und von der Turbine (30) dem Sprenkler (61) zuzuführen, daß ein Ventilelement (75) an der Verzweigungsstelle vorgesehen ist, das zwischen Stellungen bewegbar ist, in denen das Ventilelement (75) die Strömung des Druckwassers verteilt, die in die zweite Abzweigung (52.) und die dritte Abzweigung (53) eintritt.
3. Bewässerungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventilgehäuse (50) eine gekrümmte Wand (71) besitzt, die eine Ventilkammer an der Verzweigungsstelle definiert, daß die zweite und die dritte Abzweigung (52 und 53) Einlaßöffnungen (72, 73) besitzt, die eine öffnung durch die gekrümmte Wand (71) in die Ventilkammer bilden, und daß das Ventilelement (75) eine gekrümmte Umfangsoberfläche (76) besitzt, die zwischen Stellungen bewegbar ist, in denen Teile der Einlaßöffnungen (72 und 73) selektiv gesperrt sind.
4. Bewässerungsgerät nach Anspruch 3>
dadurch gekennzeichnet,

daß Einstelleinrichtungen mit dem Ventilelement (75) zum Einstellen des beweglichen Elements (75) in ausgewählte Stellungen vorgesehen ist, um die Strömung zwischen der zweiten und der dritten Abzweigung (52, 53) selektiv zu verteilen und festzulegen.

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5. Bewässerungsgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventileleiaent (75) in eine Abschaltstellung bewegbar ist, in der im wesentlichen kein Druckwasser zur zweiten Abzweigung (52) fließen kann, und daß die Einstelleinrichtungen Sicherheitseinrichtungen (107) zur Bewegung des Ventilelements (75) in die Abschaltstellung enthalten, wenn sich das Gerät dem Ende des Lauf grades nähert, der durch den sich in Vorwärtsrichtung erstreckenden Kabelteil festgelegt ist.
6. Bewässerungsgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Transmissionseinrichtung (32) mit veränderlichem Verhältnis zwischen der Turbinenantriebswelle (31) und der Kabeltrommel (21) für Antriebszwecke vorgesehen ist.
7. Bewässerungsgerät mit einem lenkbaren und mit Rädern versehenen Eahmen, mit einer, eine drehbare Kabeltrommel enthaltenden Winde, und mit einem Kabel, von dem ein Teil an der Trommel befestigt ist, und von dem ein anderes Teil sich in Vorwärtsrichtung des Gerätes erstreckt und einen Pfad definiert, dem das Gerät folgt, mit Lenkeinrichtungen zur Lenkung des Geräts längs des vom Kabel definierten Pfades, mit einem Wassereinlaß, der mit einer Quelle einer unter Druck stehenden Bewässerungsflüssigkeit verbunden ist, mit einem Wassersprenkler zur Verteilung der Bewässerungsflüssigkeit, und mit einer wassergaspeisten Turbine mit radialer Einströmung,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömungssteuereinrichtung (70) zwischen dem V/assereinlaß (/fi), dem Sprenkler (61) und der Turbine (30) vorgesehen ist, die ein Element (73) enthält, das bewegbar ist, um das Verhältnis des Druckwassers zu steuern, das

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direkt dem Sprenkler (61) zugeführt wird, und das vor der Zuführung zum Sprenkler (61) durch die Turbine (30) hindurchtritt, und daß das Element (75) dabei als Einrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit der Kabeltrommel (21) dient.
8. Bewässerungsgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Turbine (30) ein Gehäuse (111) enthält, das einen Einlaß besitzt, der mit der Strömungssteuereinrichtung (70) in Verbindung steht, um von dieser Druckwasser zu empfangen, und daß der Einlaßbereich der Turbine einen Einlaß-Schneckengang festlegt, um V/asser mit einer im wesentlichen gleichförmigen Geschwindigkeit an den Umfang des Flügellaufrades (113) zu leiten, und daß der Einlaß-Schneckengang eine Einlaßkammer (120) enthält, deren Querschnitt sich verringert, während sich die Einlaßkammer (120) in Urafangsrichtung um das Flügellaufrad (113) erstreckt.
9. Bewässerungsgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Strömungssteuereinrichtungen (70) ein Ventilgehäuse mit drei sich schneidenden Leitungen enthalten, die Abzweigungen (51, 52, 53) definieren, daß die erste Abzweigung (51) mit dem Wassereinlaß (ifi) in Verbindung steht, um Druckfluid in das Ventilgehäuse zur Verzweigungsstelle zu leiten, daß eine zweite Abzweigung (52) mit dem Turbineneinlaß in Verbindung steht, um Wasser von der Verzweigungsstelle zur Turbine (30) zu leiten, und daß die dritte Abzweigung (53) mit dem Sprenkler (61) und mit dem Turbinenauslaß in Verbindung steht, um Wasser von der Verzweigungsstelle und von der Turbine (30) dem Sprenkler (61) zuzuführen, und daß ein Ventilelement (75) an der Ver-

zv;eigungsstelle vorgesehen ist, das zwischen Stellungen 709842/0938

beweglich ist, in denen es die Strömung des Druckwassers verteilt, das in die zweite und die dritte Abzweigung (52 und 53) eintritt.
10. Bewässerungsgerät nach Anspruch 9»
dadurch gekennzeichnet,

daß das Ventilgehäuse eine gekrümmte Wand (71) enthält, die eine Ventilkammer an der Verzvreigungsstelle definiert, daß die zweite und die dritte Abzweigung (52 und 53) Einlaßöffnungen (72 und 73) besitzen, die sich durch die gekrümmte Wand (71) in die Ventilkammer öffnen, und daß das Ventilelement (75) eine gekrümmte ümfangsoberflache (76) besitzt, die zwischen Stellungen beweglich ist, in denen Teile der Einlaßöffnungen (72. und 73) selektiv gesperrt sind.
11. Bewässerungsgerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,

daß Einstelleinrichtungen mit dem beweglichen Element (75) zur Einstellung des beweglichen Elements (75) in ausgewählte Stellungen verbunden sind, um die Strömung zwischen der zweiten und der dritten Abzweigung (52 und 53) selektiv zu verteilen und zu proportionieren.
12. Bewässerungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß das bewegliche Element (75) in eine Abschaltstellung bewegbar ist, in der ia wesentlichen kein Druckwasser in die zweite Abzweigung (52) fließt, und daß die Einstelleinrichtungen eine Sicherheitseinrichtung (107) enthalten, un das bewegliche Element (75) in seine Abschaltstellung zu führen, wenn sich das Gerät dem Ende eines Laufpfades nähert, der durch den sich in Vorwärtsrichtung erstreckenden Kabelteil definiert ist.

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