DE2951958A1

DE2951958A1 - An einem radfahrzeug, insbesondere fuer die landwirtschaft, angebrachte spruehvorrichtung

Info

Publication number: DE2951958A1
Application number: DE19792951958
Authority: DE
Inventors: Maurice Cyril Justin Lestradet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-28
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1980-07-17
Also published as: FR2445177A1; SU950180A3; FR2445177B1; CA1127541A; HU184154B; DE2951958C2; US4301944A; BG32711A3; GB2045975B; DK546179A; GB2045975A

Description

Beschreibungseinleitung

Die Erfindung geht aus von einer an einem Radfahrzeug, insbesondere für die Landwirtschaft, angebrachten Sprühvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches

Eine derartige Sprühvorrichtung ist bereits aus der FR-Patentanmeldung 7 412 009 bekannt und weist die Besonderheit auf, daß die Sprühmenge von der Vorrückgeschwindigkeit des mit der Vorrichtung ausgestatteten Fahrzeuges abhängt. Diese Vorrichtung erlaubt es, eine Menge eines Stoffes zu versprühen, die genau der Geschwindigkeit des Fahrzeuges proportional ist. Dies wird durch das Abgleichen eines von einem Rechnerblock gelieferten Bezugssignals mit einem entgegenwirkenden Koppelsignal erreicht, wobei das resultierende Signal auf das die Spritzmenge bestimmende Regelorgan einwirkt .

Das Bezugssignal ist eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und der je Flächeneinheit zu versprühenden Stoff-Menge; das Gegenreaktions-Signal stammt von einem Manometer, das ständig den Druck in einer Verteilerkammer mißt. Es wird hier eine Elektronik-Technologie angewandt, wobei die abzugleichenden elektrischen Signale von geeigneten Transduktoren stammen. Ein

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solches System ist zwar sehr genau; für manche Anwendungsfälle wäre indessen eine einfachere, billigere und doch genaue Technologie wünschenswert.

Sehr einfach war das früher übliche Vorgehen, wonach der Bedienungsmann zunächst an Hand einer Tabelle einerseits die Größe der Sprühdüsen auf dem Verteiler-Rohr und andererseits die Vorrückgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Menge des zu versprühenden Stoffes festlegen mußte. Danach war auf der Basis der so angegebenen Werte mittels eines Proportional-Reglersystems noch ein feineres Regeln möglich. Dem Bedienungsmann der Maschine war hier eine Reihe von Funktionen übertragen, deren Verringerung bzw. Automatisierung geboten erscheint.

Bei den zu versprühenden Stoffen handelt es sich in der Landwirtschaft vornehmlich um Flüssigkeiten, insbesondere Düngemittel und Insektizide, ferner um Suspensionen derartiger Stoffe.

Demnach ist es Aufgabe der dem Patentanspruch 1 entnehmbaren Erfindung, einen weiteren, insbesondere einfacheren und preiswerten, aber doch genauen und zuverlässigen Weg zum Versprühen der genannten Stoffe anzugeben.

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Nach der Erfindung hat ein mit einer in Abhängigkeit der Geschwindigkeit wirkenden Sprüheinrichtung versehenes Radfahrzeug im wesentlichen einen Behälter für die zu versprühende Flüssigkeit, eine sowohl mit dem Behälter als auch mit einem Sprührechen verbundene Pumpe samt einer Regeleinrichtung, Diese ist in einem Regelkreis eingebunden, der den Behälter mit einer Speiseleitung verbindet und durch den auch der Pumpenausgang an den Sprüh-Rechen angeschlossen ist. Das besondere besteht darin, daß ein Ventil durch eine von einem Regler beeinflußte Steuereinrichtung betätigt wird. Der Regler vergleicht ständig den in der Sprüh-Einrichtung herrschenden Druck mit einem der Vorrückgeschwindigkeit der Anlage proportionalen Druck. Der letztgenannte Druck stammt von einem Geber bzw. Transducer, der die Geschwindigkeitsgröße direkt in eine proportionale Druckgröße umsetzt. Zwischen dem Transducer und dem Regler liegt ein Korrekturkreis, der das empfangene Drucksignal in ein anderes Drucksignal umsetzt, dessen Veränderlichkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einem Gesetz folgt, das mit dem theoretischen Variationsgesetz des Flüssigkeitsdruckes im Sprührechen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit identisch ist.

Mit anderen Worten entspricht das vom Korrekturkreis in Abhängigkeit von der Vorrückgeschwindigkeit erhaltene veränder-

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liehe Drucksignal einer Geraden mit der gleichen Steigung, wie sie die Mittelwertgeraden der theoretischen Kurven der in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschindigkeit veränderlichen Drücke im Sprührechen haben, die dem Parameter der Konzentration der je Hektar versprühten Flüssigkeit entsprechen. Die gewünschte Annäherung an die theoretischen Kurven ist beispielsweise besonders gut bei einer Vorrückgeschwindigkeit größer als 4 km/h und einem Sprühdruck von mehr als 1 bar.

Die erfinderischen Maßnahmen erbringen ein verhältnismäßig genaues, einfaches und sicheres System. Um eine gewünschte Konzentration versprühter Flüssigkeit je Hektar zu erhalten, ist es nach entsprechendem Voreinstellen der Regeleinrichtung möglich, den Sprühdruck in Abhängigkeit von der Vorrückgeschwindigkeit automatisch so zu variieren, daß sich eine gute Übereinstimmung zwischen den theoretischen und praktischen Kurven der versprühten Stoffe, z.B. Dünger für die Landwirtschaft, ergibt.

Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes und damit erzielte Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus der schematischen Zeichnung hervor; in dieser zeigen:

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Fig. 1 eine Kurvenschar des Sprühdruckes als Funktion

der Geschwindigkeit,
Fig. 2 das Anordnungsschema eines Ausführungsbeispieles

der eigentlichen Sprühvorrichtung, Fig. 3 das Schaltbild eines Korrekturkreises zum Schema nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Schaubild zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung an Hand von verschiedenen Druck-Kurven, Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Geschwindig-

keit/Druck-Transducers,
Fig. 6 bis 10 weitere Ausführungsbeispiele eines Geschwindigkeits/Druck-Tranducers,

Fig. 11 einen Transducer zum Umsetzen der Größe des Druckes der zu verstäubenden Flüssigkeit in eine proportionale Größe des Druckes der Luft,

Fig. 12 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Reglers, Fig. 13 eine pneumatische Abgleicheinrichtung (Komparator) im Schnitt,

Fig. 14 einen Regler in Flachschieberform, Fig. 15 ein weiteres Beispiel der Reglerausbildung, Fig. 16 einen Pneumatikzylinder zum Ausgleichen der Pumpenleistung in sehr vereinfachter Darstellung und Fig. 17 ein Diagramm eines Pneumatikkreises zur Darstellung der Vorrückgeschwindigkeit eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Fahrzeuges.

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Figurenbeschreibung

Das Schaubild gemäß Fig. 1 zeigt eine Kurvenschar zur Darstellung des Druckes als Funktion der Geschwindigkeit.

Der Druck (in bar) ist der in einer Ausgleichskammer unmittelbar vor der kammförmigen Sprüheinrichtung herrschende und die Geschwindigkeit die des die Einrichtung tragenden Fahrzeuges. Die Kurven nach Fig. 1 zeigen die Beziehung

ρ .

1200.K

Hierin bedeuten Q die Menge der zu versprühenden Flüssigkeit (in Litern), ν die Fahrzeuggeschwindigkeit und K eine Kennzahl, welche für die Düsen in der Zerstäubereinrichtung charakteristisch ist.

Jede der Kurven in Fig. 1 entspricht einer bestimmten Flüssigkeitsmenge, die je Hektar versprüht werden soll.

Genauer gesehen, hat jede Kurve Parabelform, aber in bemerkenswerter Weise können in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich (z.B. 4 km/h) und bei einem bestimmten Druck (z.B. 1 bar) die Kurven mit hinreichender Genauigkeit durch Näherungs-Geraden ersetzt werden (also gerade für die üblichen Arbeitsbedingungen bezüglich Druck und Geschwindigkeit); diese Näherungs-Geraden sind mit A bis H bezeichnet.

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Außerdem sieht man, daß die Geraden A bis H der Formel y = ax-b genügen; die Steigung a dieser Geraden nimmt mit der je Hektar zu versprühenden Flüssigkeitsmenge zu.

Die Folgerungen hieraus werden anschließend anhand des allgemeinen Anordnungsschemas der Einrichtung gemäß Fig. 2 und der Kurven gemäß Fig. 4 erläutert.

In Fig. 2 bezeichnet 1 einen Behälter für die zu versprühende Flüssigkeit, der über einen Rohrstutzen 2 mit dem Eingang einer Pumpe 3, beispielsweise einer Zentrifugalpumpe, verbunden ist, deren Ausgang mit einem Zuleitungsrohr 4 verbunden ist. Letzteres steht darüber hinaus mit dem Behälter 1 über eine Steuerleitung 5 in Verbindung, die mit einem Regelschieber versehen ist. Abflußseitig ist eine Verteilkammer 7 nachgeschaltet, in welche die zu versprühende Flüssigkeit eingespeist wird, an deren Ausgang wiederum eine mit Sprühdüsen versehene Sprüheinrichtung 8 liegt, die keiner weiteren Erläuterung bedarf.

Die öffnung des Regelschiebers 6 wird durch einen nur symbolisch dargestellten Operator 9 (Betätigungsorgan) gesteuert.

Den Operator 9 steuert ein pneumatischer Regler 10, der ein erstes Signal P₁ in Form des Druckes eines Fluids, vorzugsweise

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aber von Luft erhält, welches Signal von einem Meßwertgeber bzw. Druckgeber 11 ausgeht.

Der Druckgeber 11 ist ein Transducer (Umsetzer); der den in der Verteilkammer 7 herrschenden Druck in ein diesem proportionales Fluid-Drucksignal umsetzt; der Druck läßt sich an einem Manometer 12 beim Ausgang aus dem Druckgeber 11 ablesen.

Der Regler 10 erhält noch ein zweites Signal P₂ in Form eines Fluid-Druckes (Luft), der von einem Korrektorkreis 13 ausgeht. Dieser erhält ein der Vorrückgeschwindigkeit des Fahrzeuges proportionales Signal von einem Verstärker- bzw. Transduktorkreis 14.

Der Korrektorkreis 13 ist ebenfalls mit einem Anzeigeorgan 15 zum Anzeigen der zu bewirkenden Korrektur verbunden, außerdem mit einem Sicherheitsblock 16, zu dem ein Sichtgerät 17 gehört. Dieses zeigt dem Bedienungsmann, ob das Fahrzeug normal läuft oder beschleunigt bzw. verzögert. Vorteilhafterweise hat das Sichtgerät drei Kontroll-Lichter, von denen ständig eines je nach dem augenblicklichen Betriebszustand leuchtet.

Die Arbeitsweise der in Fig. 2 schematisch dargestellten Vorrichtung ist wie folgt:

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Der Regler 10 steuert automatisch den Öffnungsgrad des Regelschiebers 6 in Abhängigkeit von der Abweichung der beiden repräsentativen Signale (vorzugsweise Luftdrücke). Das eine Signal (P₁) entspricht dem tatsächlichen Flüssigkeitsdruck in der Sprüheinrichtung 8 (und der Verteilerkammer 7) und das andere (P_) der Fahrgeschwindigkeit des Trägers der Vorrichtung.

Das für die Fahrgeschwindigkeit des hier betrachteten Fahrzeuges repräsentative Signal P₂ hat dank des Korrektorkreises 13 eine Nachregelung des Druckes in der Sprüheinrichtung 8 in der Art zur Folge, daß wiederum die bestmögliche Anpassung an diejenige Kurve aus der Kurvenschar gemäß Fig. 1 erfolgt, die der nunmehr richtigen Sprühmenge je Hektar entspricht.

Mit anderen Worten ändert sich auf einen von der Transduktoreinrichtung 14 auf den Korrektorkreis 13 ausgeübten Impuls zur Änderung der bisherigen Sprühmenge je Hektar hin die Steigung der Näherungsgeraden gemäß Fig. 1 in eine der nunmehr erforderlichen Sprühmenge entsprechende Steigung der Näherungsgeraden.

Zur Veranschaulichung sind in Fig. 4 zunächst die theoretischen Kurven J, K, L des Sprühdruckes in Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit für drei unterschiedliche Sprühmittel-

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konzentrationen je Hektar und außerdem die dank der Erfindung tatsächlich erhaltenen Kurven M¹, P' und Q¹ aufgetragen.

Die Fig. 4 veranschaulicht also die Korrektur-Funktion des schematisch in Fig. 3 dargestellten Korrektorkreises 13.

Der Korrektorkreis 13 erhält vom Transduktor 14 eine Eingangs-Druckgröße Pe, welche direkt der Fahrzeuggeschwindigkeit proportional ist.

Der Korrektorkreis 13 wird von einer ersten festen Drossel 20, einer zweiten parallel angeordneten, regelbaren Drossel

21 (die vom Organ 15 gesteuert wird und mit der Umgebungsluft verbindbar ist) sowie von einem pneumatischen Verstärker

22 gebildet.

Zufolge des Korrektorkreises 13 sind Kurven P₂ (des Ausgangsdruckes) gleich a . Pe - b, allgemein y = ax - b möglich. Eine solche Kurvenfamilie M,N,P,Q und R ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser Fig. 4 ist der Druck P₂(am Ausgang des Korrektorkreises) als Ordinate und der Druck Pe (am Eingang) als Abszisse ebenso wie die korrespondierende Geschwindigkeit des Fahrzeuges in km/h aufgetragen.

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Die Kurven M bis R entsprechen linear dem jeweiligen Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und dem Druck Pe, nämlich 4 km/h für 0,2 bar; 5 km/h für 0,4 bar und so fort. Diese ganz besondere Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und dem Eingangsdruck Pe beruht auf dem Umsetzverhältnis des Verstärkerkreises bzw. Transducers 14 und ist sogar regelbar. Die Folge dieses regelbaren Umsetzverhältnisses wird anschließend noch erläutert.

Die Kurven M bis R veranschaulichen die Größe des pneumatischen Signals unmittelbar vor dem Verstärker 22 des Korrektorkreises 13 in Abhängigkeit vom Eingangsdruck mit P2 als Korrekturkoeffizienten. Hierzu ist der Verstärkerfaktor des pneumatischen Verstärkers 22 so gewählt, daß den Kurven M bis R dann die Kurven M¹; N¹; P' und R¹ entsprechen. Nach dem durch Fig. 4 veranschaulichten Beispiel liegt der Verstärkerfaktor des Verstärkers 22 bei etwa 6 und bewirkt einen den theoretischen Kurven insofern weigehend parallelen Kurvenverlauf als den Kurven J; K; L die Kurven M'; P¹ und Q' entsprechen.

Durch die Wahl der Entsprechung zwischen der Geschwindigkeit und dem Druck am Eingang des Korrektorkreises 13 und durch die Wahl des Verstärkungsfaktors im Verstärker 22 ist es folglich möglich, in den Regler 10 Signale einzugeben, die

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letztlich eine gute Anpassung der Kurven des Druckes der zu verstäubenden Flüssigkeit als Funktion der Geschwindigkeit gemäß Fig. 1 so erlauben, wie es die Näherungsgeraden A bis H für Geschwindigkeiten über 4 km/h und Drücke über 1 bar zeigen, unterhalb dieser Werte würde man sich mit Näherungsgeraden weniger der Parabelform der Kurven anpassen.

Die Beziehung zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Eingangsdruck Pe beim Korrektorkreis 13, wie sie in Fig. 4 dargestellt wurde, ist optimal und ermöglicht eine gute Annäherung an die theoretischen Kurven; man könnte sich jedoch ohne allzu große Nachteile von diesen Bestwerten etwas entfernen.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Es wird vorausgesetzt, daß der Druck in der Sprüheinrichtung 8 und auch in der Verteilkammer 7 der tatsächlichen Vorrückgeschwindigkeit des die Sprühvorrichtung tragenden Fahrzeuges gegenüber dem Boden sowie der gewünschten Sprühmenge je Hektar entspricht; dann stellt der Regler 10 eine Null-Abweichung zwischen den Drücken P₁ und P- fest und beläßt folglich den Reglerschieber 6 durch den Operator 9 in der gerade eingeregelten Stellung.

Wenn aber das Trägerfahrzeug beispielsweise langsamer wird, dann setzt der Transduktor 14 diese Gegebenheit in eine

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Absenkung des zum Korrektor 13 gelangenden Druckes um, wodurch auch der Regler 10 ein Signal P_ erhält, das kleiner als P₁ ist.

Der Regler 10 stellt dieses Ungleichgewicht fest und wirkt auf den Operator 9 in dem Sinne ein, daß er den Regelschieber 6 entsprechend einem geringeren Ausstoß verstellt. Hierbei wird einer Kurve gefolgt, die sehr gut der theoretischen Kurve des in Abhängigkeit von der kleineren Geschwindigkeit verringerten Sprühdruckes angenähert ist, um wieder die gewünschte Sprühkonzentration je Hektar zu erhalten.

Auf diese Art und Weise steuert der Regler 10 zufolge jeder relativen Veränderung zwischen Maschinengeschwindigkeit und Druck in der Sprüheinrichtung automatisch den Regelschieber so, daß unter allen Umständen die je Hektar gewünschte und zu Beginn eingestellte Sprühkonzentration beibehalten wird.

Es folgt nun die Beschreibung von interessanten Ausführungsbeispielen von wesentlichen Bauteilen der Vorrichtung nach Fig. 2.

Zunächst werden anhand der Fig. 5 bis 10 verschiedene Gestaltungsbeispiele des Transduktors 14 beschrieben, der die Aufgabe hat, die Vorrückgeschwindigkeit des Trägerfahrzeuges

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in ein pneumatisches Signal umzusetzen, das in den Korrektorkreis 13 eingegeben wird.

In Fig. 5 bezeichnet 23 ein nur schematisch angedeutetes "Gebläse", das von einem mit 24 symbolisierten Rad angetrieben wird. Dieses wird seinerseits von einem nicht dargestellten Laufrad des die Sprühvorrichtung tragenden Fahrzeuges angetrieben. Dieses Gebläse 23 wandelt die Drehbewegung (in Umdrehungen je Minute) in ein der Geschwindigkeit proportionales pneumatisches Drucksignal um. Dieses Signal gelangt zu einem mit Freigang versehenen Verstärker 25 (amplificateur-soustracteur), welcher einen für die Geschwindigkeit repräsentativen Druck Pe in den Korrektor-Kreis 13 gibt.

Das Gebläse (turbine a air) 23 kann als Propeller- oder Verdrängermaschine ausgebildet sein.

In beiden Fällen ist es zweckmäßig, wegen der Möglichkeit plötzlicher Geschwindigkeitsänderungen des Fahrzeuges zum Gebläse 23 ein Rutschglied vorzusehen.

Weiter oben wurde bereits dargelegt, daß man beste Ergebnisse bei bestimmten Verhältnissen zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und Druck Pe am Eingang des Korrektor-Kreises erhält. Diese Entsprechungen sind: 0,2 bar für 4 km/h; 0,3 bar für 5 km/h usw.

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Dem entspricht O bar bei 3 km/h, so daß der Verstärkerkreis 14 erst ein Signal geben darf, wenn die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder wenigstens gleich 3 km/h ist. Aus diesem Grunde ist eine "Freigangeinrichtung" vorgesehen, die zweckmäßigerweise mit dem Verstärker 25 integriert ist und die bei Geschwindigkeiten unter 3 km/h überschüssige Luft abläßt.

Es ist noch zu bemerken, daß bei einem merklichen Abweichen der Druckgröße Pe vom Sollwert 0,2 bar für eine Geschwindigkeit von 4 km/h dies solange keinen ernst zu nehmenden Einfluß hat, wie eine Toleranz von - 0,05 eingehalten wird.

Gemäß dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel wird als Transduktor 14 ein elektrischer Tachometer 26 verwendet, der mechanisch von einem Übertrager-Rad 24 aus angetrieben ist.

Wenn man vom Tachometer 26 ein Gleichspannungssignal erhält, muß ein elektropneumatischer Wandler 27 zwischengeschaltet werden. Der elektropneumatische Wandler 27 besteht im wesentlichen aus einer Solenoid-Spule, die vom Tachometer 26 aus Spannung erhält und auf einen Tauch-Kern wirkt. Dieser endet in einer kegelförmigen Spitze 28, die mehr oder weniger eine Luftleitung 29 drosselt, welche Luft unter Druck führt. Diese Luft wird einem nicht dargestellten Behälter entnommen,

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passiert eine unveränderliche Drossel und ferner die veränderliche Drossel bei 28. Das derart von diesem Wandler bzw. Transduktor erhaltene Druck-Signal Pe wird ohne weitere Verstärkung in den Korrektor 13 eingegeben.

Nach diesem Ausführungsbeispiel ist weder ein Fluid-Verstärker noch eine Nullpunkteinrichtung 25 erforderlich.

Der Betriebsbereich ("200 mb/km/h") läßt sich mittels des elektropneumatisehen Wandlers ebenso leicht einregeln wie der Nullbereich (0 bar bei 3 km/h).

Sofern der Tachometer 26 eine variable Frequenz oder Spannung liefert, muß dieses Signal vor dem Wandler 27 mittels eines zweckmäßigerweise in den Tachometer eingebauten Integrators umgewandelt werden.

Ein weiteres Beispiel eines Transduktors 14 ist in Fig. 7 dargestellt.

Hier ist einem pneumatischen Geber nach dem Zahnscheiben-Prinzip die Funktion des Geschwindigkeitsgebers übertragen. Eine Zahnscheibe 30 wird mittels einem nicht dargestellten Rad von einem Laufrad des Fahrzeuges aus angetrieben. Die Zacken 31 bewegen sich vor der Düse des als Geschwindigkeits-

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geber dienenden pneumatischen Meßfühlers 32. Letzterer liefert an seinem Ausgang ein Signal, das von einem "zackenförmigen" Druck gebildet wird. Hierzu ist ein Volumen 33 integriert, vor dem eine Drossel 34 liegt. Danach stellt sich das Signal als eine kontinuierliche Druckgröße dar; diese wird in einer Analog-Umkehreinrichtung 35 umgewandelt und danach in einem Verstärker 36 verstärkt. An dessen Ausgang steht das Signal Pe zur Verfügung, um in den Korrektor 13 zu gelangen.

Wenn das Signal am Ausgang des Meßfühlers 32 in Form eines hohen Druckes zur Verfügung steht, wirkt es direkt auf die Drossel 34; sofern es aber nur niederen Druck hat, schaltet man zwischen den Meßwertgeber 32 und die Drossel 34 eine zweite Drossel 37 sowie einen Verstärker 38 ein.

Nach einem weiteren Alternativ-Beispiel (Fig. 8) ist ein Geschwindigkeitsgeber vorgesehen, der ein elektrisches Signal liefert, sowie ein elektropneumatischer Umsetzer. Der Geschwindigkeitsgeber 39 bzw. Magnetfühler besteht aus einer fest gegenüber einer Zahnscheibe 40 aus ferromagnetischem Material angebrachten Induktionsspule. Die Zahnscheibe 40 wird von einem Laufrad des Fahrzeuges aus angetrieben. Die von der Induktionsspule im Drehen der Zahnscheibe 40 ausgehenden Impulse gelangen zu einem Tachometer 41, der seinerseits ein

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Gleichspannungs-Signal erzeugt/ das einen elektropneumatischen Wandler 42 des gleichen Types wie der Wandler 27 nach Fig. 6 erregt. Am Ausgang des Wandlers erhält man das Signal Pe. Auch bei diesem Beispiel ist weder ein Verstärker noch eine Freigangeinrichtung erforderlich.

Sofern ein Verstärker 25, 36 oder dergleichen bei einem der Transduktoren-Kreise 14 angewandt wird, ist auch eine Freigangeinrichtung vorgesehen, die beispielsweise auch eine Nullregelschraube oder einen sonstigen Nullsteller beinhalten kann; durch eine derartige Einrichtung entweicht die dann überschüssige Luft, sobald die Geschwindigkeit unter eine bestimmte Marke, z.B. 3 km/h, absinkt.

Beim Beispiel nach Fig. 9 ist ein Geschwindigkeitsmesser angewandt, wie er auch bei Kraftfahrzeugen vorkommt. Dieser Geschwindigkeitsmesser 43 hat eine feste Skala 44, vor der sich ein Zeiger 45 bewegt. Das System ist über eine biegsame Welle 46 mit einem der Laufräder verbunden.

Die Zeiger-Nadel 45 arbeitet mit einer Klappe 47 zusammen, die wiederum Bestandteil einer Düsen-Klappen-Vorrichtung 48 ist, auf welche Druckluft einwirkt. Die Düsen-Klappen-Vorrichtung 48 kann vorteilhafterweise in bezug auf die Skala 44 so einstellbar sein, daß der Zeiger 45 die Klappe

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erst oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit, z.B. 3 km/h, zu beeinflussen beginnt. Die öffnungsweite der Klappe gegenüber der Düse ist dann proportional der tatsächlichen Geschwindigkeit. Damit herrscht beim Auslaß 49 der Düsen-Klappen-Vorrichtung 48 ein der Geschwindigkeit proportionaler Druck. Durch Verstärken dieses Druckes im Verstärker 50 wird das Signal Pe gebildet.

Die Null-Einstellung (z.B. 0 bar am Ausgang bei 3 km/h) läßt sich hier leicht durch entsprechendes Verstellen der Düsen-Klappen-Vorrichtung 48 gegenüber der Skala 44 durchführen.

Was das Einregeln des Funktionsbereiches betrifft, so erfolgt dieses mittels zweier in der Vorrichtung 48 vorhandener einstellbarer Düsen.

Der Verstärker 50 ist erforderlich, weil die Düsen-Klappen-Vorrichtung 48 verhältnismäßig schwache Drücke liefert.

Schließlich zeigt Fig. 10 ein Transduktor-System 14, das von einem Kurbeltrieb 53 gebildet wird, der auf den Pleuel eines Pneumatikzylinders 54 wirkt.

Der Kurbeltrieb 53 wird von einem durch 55 symbolisierten Laufrad der landwirtschaftlichen Maschine angetrieben.

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Der Innenraum des Pneumatikzylinders 54 ist über ein Rückschlagventil 56 mit einem "integrierten Volumen" 57 verbunden und liefert bei 58 eine der Drehzahl des Rades 55 proportionale Druckgröße. Mit 59 ist eine permanente Entlüftung in die Atmosphäre angedeutet, die zum Kompensieren von Geschwindigkeitsverminderungen erforderlich erscheint.

Anhand von Fig. 11 wird anschließend ein Ausführungsbeispiel eines Druckgebers 11 beschrieben, der zum Umsetzen des Flüssigkeitsdruckes in der Verteilkammer 7 in ein proportionales pneumatisches Signal dient.

Fig. 11 stellt schematisch einen "Booster" dar, der eine Membran 60 aufweist, deren Bewegungen ein Kugelventil 61 beeinflussen, das zu einem Pneumatik-Kreis gehört, dessen Eingang mit einer Druckluft-Zuleitung verbunden ist und dessen Ausgang einen Druck P₁ führt, der dem auf die Oberfläche der Membran 60 wirkenden Druck P des Sprüh- bzw. Düngemittels proportional ist.

Ein solcher "Booster" oder Ausstoß-Verstärker ermöglicht sogar die Anwendung von in Suspension befindlichen Düngemitteln. Dies beruht auf der düngemittelseitigen Vergrößerung des Eintritts-Durchmessers.

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Das Schema gemäß Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines solchen Reglers 10, bei dem hoher Druck angewandt wird und bei dem zwei identische Korrektorkreise bzw. Komparatoren, wie sie in Fig. 13 dargestellt sind, Verwendung finden.

Ein solcher Komparator hat beiderseits einer Membran 62, welche zwei Lagen einnehmen kann, zwei Eingänge E1 bzw. E2. Wenn die Membrane die in Fig. 13 voll ausgezogen eingezeichnete Lage einnimmt, gelangt der Druck von E1 zum Auslaß S. In der anderen Lage der Membran ist S gegenüber E1 abgesperrt.

Bei E1 wirkt das Referenzsignal und bei E2 das zu überwachende Signal. Wenn E2 kleiner ist als E1, dann erscheint E1 bei S. Wenn hingegen E2 größer ist als E1 , dann ist S gegenüber E1 isoliert. Eine ständig offene Düse 63 ermöglicht (den weiter oben erläuterten) Null-Druck.

Am Eingang E1 des Komparators CP2 wirkt der Druck P1, desgleichen am Eingang E2 des Komparators CP1, während am Eingang E1 des Komparators CP1 und am Eingang E2 des Komparators CP2 der Druck P2 wirkt (Fig. 12).

Die Ausgänge S1 und S2 sind mit einem Verteiler-Ventil, beispielsweise einem Flachschieber gemäß Fig. 14 verbunden. Je nachdem welcher Druck bei S1 bzw. S2 herrscht, wirkt der

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Operator bzw. Verteiler 9 auf den Regelschieber 6 im Sinne des öffnens oder des Schließens. Im Falle Druckgleichheit zwischen S1 und S2 verbleibt der Verteiler bzw. Operator in seiner Stellung und damit auch der Regelschieber 6.

In der Praxis öffnet bzw. schließt der Regelschieber 6 so weit, daß bei einer gleichbleibenden Geschwindigkeit der Druck P1 gleich dem Druck P2 wird.

Anstelle der Komparatoren CP1 und CP2 kann man gemäß Fig. auch Flachschieber D₁, D- anwenden. Diese Variante vermeidet Reibungen. Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist analog der nach Fig. 12. Jeder der Drücke P1 und P2 beaufschlagt von einer Seite des einen der beiden Verteiler D1 und D2 ebenso wie von der anderen Seite des anderen Verteilers aus das entsprechende Teil (Fig. 15).

Solange P₁ größer oder kleiner ist als P2, erhält S1 oder S2 ein Drucksignal und steuert folglich den Regelschieber in die entsprechende Stellung des öffnens bzw. Schließelns, bis ein Gleichgewicht zwischen P1 und P2 erreicht wird. Daraufhin hört das Einwirken des Operators 9 auf den Regelschieber 6 im einen oder anderen Sinne auf.

Da diese Flachschieber völlig dicht sind, ist zum Erzielen einer stabilen Lage der Einbau eines Störgliedes erforderlich,

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Dieses besteht aus einer in die den Druck P1 auf den Schieber D2 gebenden Leitung eingebauten festen Drossel 64 und einer dazu parallel montierten einstellbaren Drossel 65.

Wenn man den pneumatischen Regler 10 mit niederem Druck betreiben will, empfehlen sich auf einen Membranschieber wirkende pneumatische Regler. Außerdem teilt man den Druck P1 so auf, daß man einen maximalen Druck von 1 bar hat, und man begrenzt den pneumatischen Verstärker 22 am Ausgang des Korrektorkreises (Fig. 3) ebenfalls so, daß der maximale Druck im Regler ebenfalls auf 1 bar begrenzt ist.

Der Regelschieber 6 ist ein Drehschieber, kann aber auch als Vierteldrehungs-, Scheiben- oder Kugelventil ausgebildet sein. Auch ein Linearschieber mit einem linearen Operator 9 kann vorgesehen werden.

Als Steuerorgan ist eine in Fig. 16 schematisch angedeutete, linear wirksame Kolben-Zylindereinheit 66 zwischengeschaltet, und zwar z.B. zwischen den Flachschieber gemäß Fig. 14 und den Regelschieber 6. Zu diesem Zweck kann man sich einer pneumatischen Kolben-Zylindereinrichtung mit Zahnstange bedienen. Die lineare Kolben-Zylindereinheit kann auch durch eine Membrandose ersetzt werden.

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Das Regeln der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt, wie oben dargelegt, mittels des Organes 15. Hierzu dient ein Einstellknopf 15', der auf die regelbare Drossel 21 im Korrektorkreis wirkt. Die Stellung des Knopfes 15' wird durch Umdrehungen und Bruchteile einer Umdrehung festgelegt, z.B. 3 und 58/1 CX) Umdrehungen.

Dieser Stellung entspricht dann ein bestimmter Druck in der Sprüheinrichtung 8 für eine bestimmte Vorrück-Geschwindigkeit. Konzentration je Hektar und einen bestimmten Düsentyp.

Um den erforderlichen Druck einzustellen, liest man auf einem zu den Düsen gehörenden Nomogramm für die gewünschte Konzentration je Hektar und für eine vorgegebene Geschwindigkeit die entsprechenden Werte ab, bringt dann das Trägerfahrzeug auf die gewünschte Geschwindigkeit und regelt dann mit dem Knopf 15* solange, bis der am Manometer 12 abgelesene Wert den aus dem Nomogramm erhaltenen Wert erreicht hat. Dann kann man mit dem Zerstäuben beginnen.

Die Konzentration je Hektar bleibt nunmehr unabhängig von Geschwindigkeitsänderungen dank der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung konstant.

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Wenn die Geschwindigkeit abnimmt, liefert der Korrektorkreis 13 einen niederen Druck P2;, dies veranlaßt den Regler 10, eine öffnung des Regelschiebers 6 in der Art einzuleiten, daß der Druck P1 auf das Niveau von P2 zurückgeführt wird. Das Entgegengesetzte erfolgt natürlich bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Sprühfahrzeuges.

Somit folgt P1 genau den Schwankungen von P2. Im Endeffekt wird genau die gewünschte Konzentration der zu versprühenden Flüssigkeit je Hektar erzielt.

Wenn man während des Sprühens örtlich die Konzentration je Hektar ändern will, braucht man nur den Einstellknopf 15' in die entsprechende vorher festgelegte Stellung zu verbringen. Danach kehrt man zur ursprünglichen Sprühdichte zurück, indem man den Einstellknopf 15' anhand seiner Skala in die vorherige Stellung zurückdreht. Das Manometer 12 braucht dazu nicht abgelesen zu werden.

Um die Ersteinstellung des Einstellknopfes 15' nicht bei fahrender Maschine vornehmen zu müssen, was schon wegen der Erschütterungen nicht bequem ist, wird diese Einstellung zweckmäßigerweise im Stand dadurch vorgenommen, daß man in den Korrektorkreis 13 eine Druckgröße Pe¹ einführt, die der gewählten Geschwindigkeit entspricht.

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Eine hierfür geeignete Simulier-Einrichtung ist schematisch in Fig. 17 dargestellt. Die Einrichtung besteht aus einer Druckluftquelle 67, einem Regelhahn 68 und einem Druckminderventil 69. Eine pneumatische bzw. Logistik-Klappe 70 liegt zwischen dem Eingang des Korrektorkreises 13 einerseits und dem Druckminderventil 69 sowie dem Geschwindigkeit/ Druck-Transduktorkreis 14 andererseits.

Wenn der Simulierkreis zugeschaltet ist, läßt sich der Einstellknopf 15' im Stand des Fahrzeuges justieren. Wenn der Einstellknopf 15* einmal entsprechend justiert ist, kann der Simulierkreis abgeschaltet werden.

Man kann danach mit dem Versprühen beginnen; der Sprühdruck wird automatisch immer richtig eingeregelt.

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Claims

T. 92 ? 100

29b I9b0

Anmelder; Maurice, Cyril, Justin LESTRADET, 291 av. du Marechal de Lattre de Tassigny F 51230 FERE CHAMPENOISE, Frankreich

Titel; An einem Radfahrzeug, insbesondere für die

Landwirtschaft, angebrachte Sprühvorrichtung

Patentansprüche

An einem Radfahrzeug, insbesondere für die Landwirtschaft, angebrachte Sprühvorrichtung, die aus einem Behälter für die zu versprühende Flüssigkeit, einer sowohl mit dem Behälter und einer Sprüheinrichtung verbundenen Pumpe und aus einem in eine Steuerleitung eingeschalteten Regelschieber besteht, welche Steuerleitung den Behälter an ein den Ausgang der Pumpe mit der Sprüheinrichtung verbindendes Zuleitungsrohr angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschieber (6) durch einen von einem ständig den Druck in der Sprüheinrichtung (8) mit einem der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen Druck vergleichenden Regler (10) beaufschlagten Operator (9) gesteuert ist, daß der proportionale Druck von einem die Geschwindigkeit direkt proportional umsetzenden Transduktor (14) erzeugt ist und daß sich zwischen dem Transduktor (14) und dem Regler (10) ein das eingespeiste Drucksignal (Pe) in ein abgehendes Drucksignal (P2) so umsetzender Korrektor (13) befindet, daß die Druck-Variation (bar)

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ORIGINAL INSPECTED

in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (km/h) einer Gesetzmäßigkeit folgt, die im wesentlichen der theoretischen Gesetzmäßigkeit der Variation des Druckes (bar) der Flüssigkeit in der Sprüheinrichtung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h) identisch ist (Fig. 2 und 1).

2. Sprühvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Geschwindigkeiten oberhalb 4 km/h und einem Sprühdruck von mehr als 1 bar aufgrund der Gesetzmäßigkeit der Variation des vom Korrektur (13) erhaltenen Drucksignals in Abhängigkeit von der Fahrzeug-Geschwindigkeit eine Gerade mit der gleichen Steigung erhalten wird, wie sie die an die theoretischen Kurven des Druckes in der Sprüheinrichtung (8) angenäherten Näherungsgeraden haben, die dem Parameter der Konzentration folgen (Fig.1).

3. Sprühvorrichtung nach Ansprüchen 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transduktor (14) in Verbindung mit dem Korrektor (13) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ein Drucksignal nach einem bestimmten konstanten Verhältnis mit der Maßgabe liefert, daß dieses Drucksignal bereits für eine Geschwindigkeit oberhalb 0 km/h Null wird.

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mm O _

4. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Korrektor (13) verbundene Transduktor (14) ein Luftverdichter (z.B. 23) ist, daß dieser Luftverdichter mittels eines mechanischen Übertragers (z.B. 24) von einem Laufrad des Fahrzeuges aus angetrieben ist und daß sich zwischen dem Luftverdichter und dem Korrektor (13) eine Verstärkungseinrichtung (z.B. 25) befindet.

5. Sprühvorrichtung nach Ansprüchen 3 bzw. 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungseinrichtung (25) ein pneumatisches Nullglied (25') derart zugeordnet ist, daß das Drucksignal für Geschwindigkeiten unterhalb eines bestimmten Wertes auf Null absinkt.

6. Sprühvorrichtung nach Anspruch 4 bzw. 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftverdichter (23) als Kreiselverdichter ausgebildet ist.

7. Sprühvorrichtung nach Anspruch 4 bzw. 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftverdichter (23) als Verdrängergebläse ausgebildet ist.

8. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mit dem Korrektor (13)

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verbundener Transduktor (14) ein elektrischer Tachometer (26) eingebaut ist und daß das von diesem gelieferte Signal einen elektropneumatischen Wandler (27) speist (Fig. 6).

9. Sprühvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tachometer (26) durch einen mechanischen übertrager (24) von einem Laufrad des Fahrzeuges aus angetrieben wird.

10. Sprühvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Tachometer (41) elektrische Impulse von einem Magnetfühler (39) eingespeist werden und daß dieser Magnetfühler von einer ferromagnetischen Zahnscheibe (40) erregt wird, die von einem Fahrzeugrad aus angetrieben ist (Fig. 8).

11. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mit dem Korrektor (13) verbundener Transduktor (14) ein pneumatischer, mit einer Zahnscheibe (31) zusammenwirkender Impulsgeber (32) eingebaut ist und daß dessen Impulse durch einen zwischen zwei Drosseln (34,37) liegenden Verstärker (38) zu einer Analog-Umkehreinrichtung (35) und einem weiteren Verstärker (36) gelangen (Fig. 7).

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12. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mit dem Korrektor (13) verbundener Transduktor (14) eine Düsen-Klappen-Vorrichtung (48) eingebaut und diese mit einem Geschwindigkeitsmesser nach dem Zeigerprinzip (43) verbunden ist (Fig. 9).

13. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Korrektor (13) verbundene Transduktor (14) einen auf einen Pneumatikzylinder (54) wirkenden Kurbeltrieb (53) beinhaltet und daß das gelieferte Mitteldrucksignal vor dem Einspeisen in den Korrektor (13) einen Verstärker durchläuft (Fig. 10).

14. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektor (13) Bestandteil eines Steuer/Regel-Kreises ist, der eine erste feste Düse (20), eine zweite, parallel liegende und regelbare Düse (21) und bei Bedarf einen pneumatischen Verstärker (22) beinhaltet (Fig. 3).

15. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Regler (10) ein den in der Sprüheinrichtung (8) herrschenden Druck in einen direkt proportionalen Luftdruck umsetzender Transduktor

(14) eingebaut ist (Fig. 2,11).

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16. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (10) aus zwei identischen, jeweils mit zwei Eingängen zum Empfang der beiden miteinander zu vergleichenden Drucksignale (E₁; E₂) versehenen pneumatischen Komparatoren (CP₁ , CP-) gebildet ist (Fig. 12, 13).

17. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (10) aus zwei identischen, jeweils an ihren beiden Enden die miteinander zu vergleichenden Drucksignale empfangenden Flachschiebern (D^D₂) gebildet ist (Fig. 15).

18. Sprühvorrichtung nach Anspruch 16 bzw. 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgänge des Reglers (10) mit den beiden Enden eines als Betätigung des Regelschiebers (6) dienenden Flachschiebers (9) verbunden sind (Fig. 14).

19. Sprühvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Flachschieber (9) und dem Regelschieber (6) ein linear wirkendes Betätigungsglied (z.B. pneumatische Kolben/Zylindereinheit 66) angeordnet ist (Fig. 16).

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20. Sprühvorrichtung nach beliebigen der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrektor (13) bei Stillstand des Fahrzeuges auf den gewünschten Sprühparameter (Fig. 4) durch eine wahlweise zuschaltbare Simuliereinrichtung voreinstellbar ist.

21. Sprühvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Simuliereinrichtung aus einer Druckluftquelle (67), einem Regelhahn (68) und einem Druckminderventil (69) besteht und daß die Einrichtung mittels eines pneumatischen Logistik-Klappenventils (70) beim Eingang in den Korrektor (13) dem Geschwindigkeit/Druck-Transduktor (14) parallel geschaltet ist (Fig. 17).

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