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Diese allseits bekannte Vorgehensweise ist jedoch systembedingt mit
einigen Mängeln behaftet: 1. Dic Jpritzflüssigkeit muß vom Anwender selbst angesetzt
werden. Da auf dem Felde geeignete Volumenmeßgeräte meist nicht zur Verfügung stehen,
besteht die Gefahr der Fehldosierung.
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2. Das direkte Hantieren des Anwenders mit dem Wirkstoffkonzen-
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trat kann zu einer Kontaminierung mit dem Präparat führen.
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Gesundheitsschäden sind nicht auszuschließen.
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3. Nicht verbrauchte Spritzflüssigkeiten, die besonders bei oft wechselnden
Anwendungen in größerem Maße anfallen können, sind umweltfreundlich kaum zu beseitigen.
Die Vernichtung dieser Restmengen durch Ausgießen am Feldrand kann in hohem Maße
Boden und Gewässer belasten. Außerdem entstehen durch den Verlust nicht genutzter
teurer Spritzflüssigkeiten erhebliche Kosten.
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4. Die Aufrechterhaltung einer konstanten Konzentration im Vorratsbehälter
erfordert ein ständiges und kräftiges Rühren -mechanisch oder hydraulisch - der
Spritzflüssigkeit. Dies bedingt einen zusätzlichen Bauaufwand, erfordert größere
Antriebsleistungen und schließt die Gefahr der Schaumbildung ein. Trotz intensiver
Rührung sind aber steigende Konzentrationen bei abnehmendem Tankinhalt festgestellt
worden.
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5. Bauteile, die mit Pflanzenschutzmitteln Kontakt haben, sind starken
korrosiven Belastungen ausgesetzt und unterliegen deshalb einem erhöhten Verschleiß.
Bei den üblichen Pflanzenschutzgeräten müssen deshalb alle Bauteile besonders geschützt
oder aus resistenten, teuren Werkstoffen hergestellt werden.
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Fahrgeschwindigkeitsschwankungen haben unmittelbar eine Änderung des
Aufwandvolumens, d. h. des pro Flächeneinheit ausgebrachten Flüssigkeitsvolumens
zur Folge. Damit ändert sich einerseits der Bedeckungsgrad, andererseits die pro
Flächeneinheit ausgebrachte Wirkstoffmenge. Fehldosierungen sind die Folge.
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Um bei Fahrgeschwindigkeitsänderungen des Fahrzeuges im Einsatz das
vorgewählte Aufwandvolumen konstant zu halten, muß proportional zur Fahrgeschwindigkeit
der Düsenausstoß erhöht oder verringert werden. Die hierbei auftretenden Druckänderungen
werden bewußt in Kauf genommen (nicht zu verwechseln mit Druckänderungen bei Teilbreitenschaltungen,
d. h. Zu- oder Abschalten einzelner Gestängesektionen).
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Um diese Proportional-Charakteristik zu erzielen, wird häufig bei
gebräuchlchen Geräten eine hydraulische Stromteilung verwendet. Geteilt wird der
Gesamtförderstrom der Pumpe in einen Hauptvolumenstrom zu den Düsen und in einen
Rückstrom zum Tank. Diese Stromteilung wird in der Druckeinstellarmatur vorgenommen.
Da der federbelastete Ventilteller der Druckeinstellarmatur jedoch kein konstantes
Teilungsverhältnis gewährleistet, werden zu diesem Zweck die Federn blockiert. Es
wird so das Verhalten einer Blende simuliert. Erforderlich sind ferner eine streng
lineare Pumpenkennlinie und eine fahrgeschwindigkeitsproportionale Pumpendrehzahl
11, 21, Da es sich um eine reine Steuerung handelt, können Abweichungen vom Sollwert
nicht ausgeglichen werden. Weitere Steuer- und Regeleinrichtungen nach verschiedenen
Prinzipien sind bekannt 11, 3 41, Gleichdruckarmaturen gehören ebenfalls zum Stand
der Technik in Pflanzenschutzgeräten. Sie ermöglichen es, Teilbreitenschaltungen
vorzunehmen, ohne daß es zu Druckänderungen in der Anlage kommt. Die Forderung nach
Druckkonstanz wird gestellt, da Druckänderungen an der Düse das Tropfenspektrum
und das vorgewählte Aufwandvolumen verändern.
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Diese Armaturen arbeiten ebenfalls nach dem Stromteilerprinzip. Wird
die Flüssigkeitszufuhr zu einer (oder mehreren) der Teilbreiten gesperrt, wird gleichzeitig
eine Rückleitung zum Tank geöffnet, über die genau die Flüssigkeitsmenge zurückgeführt
wird, die vorher der Teilbreite zugeführt wurde. Um diesen Effekt zu erzielen, ist
in der Rückführleitung eine verstellbare Drossel angeordnet, die so abgeglichen
wird, daß die Druckverluste der Teilbreite und der Rückführung gleich sind.
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Dies bedingt jedoch immer wiederkehrende Abgleicharbeiten, die besonders
bei häufigem Düsenwechsel sehr zeitraubend werden können. Düsenverschleiß oder auch
Düsenverstopfungen werden von der Armatur nicht selbsttätig ausgeglichen.
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Allen eschilderten Geräteausführungen haften unabhängig von der Ausstattung
die geschilderten Nachteile 1 bis 5 an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile
zu vermeiden. Entgegen der geübten Praxis wird der Tank des Pflanzenschutzgerätes
nur mit reinem Wasser befüllt.
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Das auszubringende Pflanzenbehandlungsmittel wird in konzentrierter
Form in einem separaten Behälter mitgeführt und während des Applikationsvorganges
mittels einer geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung in den von der Gerätepumpe
geförderten Wasserstrom eingespeist (im folgenden "Direkteinspeisung" genannt).
Die eigentliche Spritzflüssigkeit entsteht also erst hinter dem Einspeisepunkt.
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Dabei soll der Dosierstrom möglichst proportional zur Fahrgeschwindigkeit
des Gerätes verändert werden können, um das Wirkstoffaufwandvolumen konstant zu
halten. Der Wasserförderstrom des Pflanzenschutzgerätes kann dabei sowohl konstant
gehalten als auch proportional zur Fahrgeschwindigkeit verändert werden: a) Im ersten
Fall wird dabei der Düsendruck und damit das Tropfenspektrum konstant gehalten;
allerdings hat dies bei Fahrgeschwindigkeitsänderungen eine Änderung des Wasseraufwandvolumens
zur Folge; die Konzentration des Pflanzenbehandlungsmittels im Trägerstrom Wasser
bleibt dabei nicht konstant.
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b) Im zweiten Fall wird zwar das Wasseraufwandvolumen konstant gehalten,
jedoch wird durch Druckänderungen das Tropfenspektrum beeinflußt; die Konzentration
des Pflanzenbehandlungsmittels bleibt dabei konstant.
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Erfindungsgemäß wird für die noch zu beschreibende Dosier- und Einspeisevorrichtung
eine spezielle Armatur eingesetzt, die Voraussetzung für eine optimale Verwirklichung
der Direkteinspei sung bei Teilbreitenschaltung ist.
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Grundlage der neuen Armatur ist ein Druckregelkreis, bestehend aus
Druckaufnehmer, elektrischem Regler und elektromotorisch betätigtem Druckeinstellventil.
Die in normalen Gleichdruckarmaturen verwendeten Teilbreitenschaltventile mit verstellbarer
Drossel
im Rücklauf werden durch einfache Abschaltventile ersetzt. Die Rückführleitungen
der Teilbreiten entfallen völlig.
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Regelgröße ist der Druck im Leitungssystem. Der Solldruck ist in den
konstruktiv bedingten Grenzen als Führungsgröße beliebig vorwählbar. Abweichungen
vom Sollwert werden über den Druckaufnehmer und den Regler erfaßt und durch Fernverstellung
des Druckeinstellventiles ausgeglichen.
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Bei Teilbreitenabschaltungen wird das Druckeinstellventil automatisch
vom Regler so weit geöffnet, da3 die abgesperrte Teilmenge über die zentrale Rückführleitung
in den Tank zurückläuft. Bei Teilbreitenzuschaltungen verläuft dieser Prozeß umgekehrt.
Eine gesamte Schnellabschaltung über ein getrenntes Ventil ist möglich.
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Als zweite Führungsgröße kann die Fahrgeschwindigkeit in den Regelkreis
eingegeben werden. Aufgenommen wird diese über einen an einem nicht angetriebenen
Rad schlupffrei laufenden elektrischen Geschwindigkeitsaufnehmer. Da zwischen Düsenausstoß
und der Regelgröße Flüssigkeitsdruck kein linearer Zusammenhang besteht, wird diese
Kennlinie linearisiert. Der Linearisierungsfehler ist innerhalb des Regelbereiches
deutlich 5 5 % (eis. 51 und damit vernachlässigbar klein.
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Da zwischen Fahrgeschwindigkeit und Düsenausstoß ein proportionaler
Zusammenhang gefordert wird, muß dem Regelkreis für den Druck ein konstantes Offset-Signal
vorgegeben werden. Dies erfolgt durch eine einstellbare Spannung intern im Regler.
Die Offsetgröße ergibt sich aus der linearisierten Druchflußkennlinie (Fig. 6) Die
theoretischen Abhängigkeiten von Druck und Düsenausstoß von der Fahrgeschwindigkeit
zeigen Fig. 7 und 8. Das Aufwandvolumen bleibt unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit
konstant und kann über die Führungsgröße des Regelkreises vorgewählt werde;, (Fig.
9).
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Wird eine größere Regelgenauigkeit gewünscht als mit der linearisierten
Kennlinie zu erreichen, so kann durch einen elektrischen Funktionsgeber die nichtlineare
Funktion im Regler berücksichtigt werden.
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Bei bestimmten Fällen der Applikation wird ein konstanter Spritzdruck
gefordert, um mit einem festen Tropfenspektrum zu arbeiten. Abweichungen vom Sollaufwandvolumen
bei unbeabsichtigten Fahrgeschwindigkeitsänderungen werden in diesem Fall bewußt
in Kauf genommen (Fig. 10). Auch hier kann diese Armatur eingesetzt werden. Das
Fahrgeschwindigkeitssignal wird unterdrückt, mit einem konstanten Sollwert bleibt
der Druck unabhängig von Fahrgeschwindigkeits- und Förderstromschwankungen konstant.
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Um bei Einsatz der Direkteinspeisung Teilbreitenschaltungen mit Gleichdruckeffekt
vornehmen zu können, können keine herkömmlichen Gleichdruckarmaturen verwendet werden.
Diese führen Flüssigkeit vom Teilbreitenschaltventil in den Tank zurück. Da bereits
vor den Teilbreitenventilen eingespeist wird, würde bei diesem Verfahren Pflanzenbehandlungsmittel
in den Gerätetank gelangen.
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Hier läßt sich vorteilhaft die beschriebene Armatur einsetzen.
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Die Teilbreitenrückführung entfällt, es kann kein Pflanzenbehandlungsmittel
in den Gerätetank gelangen. Die Einspeisestelle wird zwischen Druckeinstellventil
und Teilbreitenschaltventilen installiert. Dabei wird die Baueinheit beider Ventilgruppen
aufgetrennt und mit einer Schlauchleitung verbunden.
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Diese enthält die Einspeisestelle und dient als Mischstrecke.
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Diese Armatur ist also Voraussetzung, um bei dem Einsatz der Direkteinspeisung
Teilbreitenschaltungen mit Gleichdruckeffekt vornehmen zu können. Alle anderen vorher
beschriebenen Funktionen stehen wahlweise zur Verfügung. Ohne Umbauten ist die gleiche
Armatur jedoch auch in jedem konventionellen Pflanzenschutzgerät verwendbar und
eröffnet dort gegenüber der bisherigen Technik zahlreiche Vorteile. Der Ausbau auf
fernbediente Teilbreitenschaltungen ist leicht möglich.
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Bei Verwendung für die Direkteinspeisung werden die Teilbreitenschaltventile
mit elektrischen Schaltern ausgerüstet, die bei Teilbreitenab- und -zuschaltungen
der Dosiereinrichtung die nötigen Signale zur Verringerung oder Erhöhung des Dosierstromes
liefern.
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Wird auf eine Druckregelung, Düsenausstoßregelung oder Druckkonstanz
bei Teilbreitenschaltungen kein Wert gelegt, so kann an Stelle des Druckregelkreises
ein ganz einfaches handbedientes Druckeinstellventil eingesetzt werden, was zu einer
erheblichen Kosteneinsparung führt. Ebenfalls kann dann auf teure Kolbenpumpen verzichtet
werden. Durch die Zudosierung und Steuerung des Pf lanzenbehandlungsmittels in Abhängigkeit
von der Fahrgeschwindigkeit bleibt dessen Aufwandvolumen ständig konstant. Die Dosierung
wird durch die Art der Armatur nicht beeinflußt, solange keine Flüssigkeitsrückführung
hinter der Einspeisestelle in den Gerätetank vorgenommen wird.
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Zur Dosierung und Einspeisung (Direkteinspeisung) des Pflanzenbehandlungsmittels
in den Wasserstrom des Gerätes vor den Teilbreitenventilen wird das Gerät mit einer
Druckluftversorgungsanlage bestehend aus Kompressor, Zu- und Abschaltregler, Druckluftbehälter
und Druckregler ausgerüstet. Angetrieben wird der Kompressor wie die Wasserförderpumpe
von der Fahrzeugzapfwelle. Ist im Fahrzeug eine ausreichend dimensionierte Drucklufterzeugungsanlage
vorhanden, kann auf diese zugegriffen werden. Das Pflanzenbehandlungsmittel befindet
sich in einem druckfesten Tank, versehen mit großer Einfüll-und Reinigungsöffnung,
Anschlüssen für Druckluftzu- und -abfluß, für einen Druckaufnehmer und mit einer
Steigeleitung mit Anschluß für die Dosierleitung. Die Dosierleitung mündet in die
Wasser-Hauptstromleitung, wie beschrieben zwischen Druckeinstellventil und Teilbreitenventilen.
Ein Rückschlagen von Wasser wird durch ein Rückschlagventil mit definiertem Öffnungsdruck
verhindert.
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Diese~ system ist mit einem elektrischen Dreipunkt-Differenz druckregler
ausgerüstet. Die Drücke im Dosiertank und in der Hauptstromleitung werden mit Druckaufnehmern
gemessen. Der
Differenzdruckregler ermittelt daraus den Differenzdruck,
vergleicht ihn mit der Sollgröße und regelt bei Bedarf nach.
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Dies geschieht mit Hilfe von zwei schnell schaltenden 2-Wege-Magnetventilen,
die in Zu- und Abluftleitung angeordnet sind.
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Bei Änderungen des Druckes PH in der Hauptstromleitung wird der Druck
im Dosiertank PD so nachgeführt, daß der Differenzdruck stets konstant bleibt.
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Über die Höhe des Differenzdruckes läßt sich der Dosierstrom beeinflussen.
Dabei hat sich in Versuchen herausgestellt, daß der Funktionszusammenhang zwischen
Differenzdruck und Dosierstrom mit großer Genauigkeit zu linearisieren ist (Fig.
11).
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Die Änderung der Dosiercharakteristik mit der Viskosität weist einen
hyperbolischen Zusammenhang auf und kann am Regler bei bekannter Viskosität durch
Einstellung eines Beiwertes, der diesem Zusammenhang umgekehrt proportional ist,
berücksichtigt werden (Fig. 12).
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Die bei Temperaturschwankungen auftretenden Viskositätsänderungen
werden durch einen Temperaturfühler im Regler und eine Kompensationsschaltung ausgeglichen.
Der hyperbolische Funktionszusammenhang zwischen Temperatur und Viskosität kann
im interessierenden Arbeitsbereich linearisiert werden, was den Aufbau der Schaltung
erleichtert.
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Daß der Ursprungspunkt aller Graphen bei Ap = 1,0 bar liegt, ist auf
die Öffnungscharakteristik des verwendeten Rückschlagventiles an der Impfstelle
zurückzuführen. Dieses Ventil öffnet erst bei bp = 1,0 bar. Um diesen Nullpunktversatz
auszugleichen, ist der Differenzdruckregler mit einem einstellbaren Offsetausgleich
von Ap = 1,0 bar ausgestattet. Somit besteht über die Linearität hinaus auch Proportionalität
zwischen Dosierstrom und Differenzdruck. Bei Aufschaltung des Fahrgeschwindigkeitssignales
kann so der Dosierstrom über Veränderung des Differenzdruckes proportional zur Fahrgeschwindigkeit
nachgeführt werden.
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Mit diesem Gerät ist es so möglich, den Differenzdruck (= Dosierstrom)
vorzuwählen und konstant zu halten oder auch proportional zur Fahrgeschwindigkeit
zu verändern; d. h. der Dosierstrom kann unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit
konstant gehalten (Fig. 13), aber auch auf Wunsch proportional zu dieser nachgeführt
werden (Fig. 14).
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Teilbreitenschaltungen sind ebenfalls möglich. Werden eine oder mehrere
Teilbreiten ab- oder zugeschaltet, so wird gleichzeitig ein elektrisches Signal
an den Differenzdruckregler gegeben. Dieser erhöht oder verringert den Differenzdruck
um einen der Teilbreitenbreite proportionalen Wert, um den Dosierstrom entsprechend
zu verändern. Auf diese Weise ist es möglich, unterschiedlich viele und unterschiedlich
breite Teilbreiten zu schalten, ohne das Wirkstoffaufwandvolumen zu verändern.
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An Stelle der vorerwähnten Steuerung des Dosierstromes über den Differenzdruck
kann bei sonst unveränderter Verfahrensweise die Steuerung des Dosierstromes durch
ein stetig verstellbares Stellventil vorgenommen werden, das in die Dosierleitung
zwischen Dosiertank und Einspeisestelle eingesetzt wird. Dabei wird der Differenzdruck
auf einem vorgewählten Wert unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten,
um einen konstanten Gesamtdruckabfall in der Dosierleitung zu erzielen.
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Bei Verwendung eines Stellventiles mit geeigneter Kv-Kennlinie stellt
sich eine weitgehend lineare Betriebskennlinie ein. So kann der Dosierstrom über
eine Hubverstellung des Stellventiles bei korstantem Differenzdruck proportional
zur Fahrgeschwindigkeit verändert werden, wobei der Differenzdruck die Höhe des
Aufwandvolumens des Pflanzenbehandlungsmittels bestimmt.
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Für die Verstellung des Stellventiles wird ein zusätzlicher Regler
eingesetzt. Das Stellventil selbst kann mit einem Stellungsregler versehen werden,
um die vorgesehenen Hubstellungen mit geringst mölgichem Fehler anzufahren. Der
Vorteil dieser Verfahrensvariante mit Stellventil liegt darin begründet,
daß
mit sehr guter Genauigkeit auch kleinste Dosierströme bis hinunter zu ca. 30 ml/min
realisiert werden können.
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An Stelle der zwei vorher beschriebenen Verfahren der Dosierstromsteuerung
können diese Verfahren erfindungsgemäß zu einer Dosierstromregelung erweitert werden.
Zusätzlich zu dem Verfahren mit Stellventil wird in die Dosierstromleitung ein Durchflußmesser
installiert. Verknüpft werden das Stellventil und der Durchflußmesser durch einen
Durchflußregler. Mit einer fahrgeschwindigkeitsproportionalen Führungsgröße wird
so der Dosierstrom der Fahrgeschwindigkeit nachgeführt, wobei der tatsächliche Dosierstrom
über Durchflußmesser und Regler ständig mit dem Sollwert verglichen und bei Abweichungen
über das Stellventil nachgestellt wird.
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Als Durchflußmesser bietet sich ein Zahnraddurchflußmesser an, der
seine Drehenergie nicht aus dem Flüssigkeitsstrom, sondern aus einem elektrischen
Servomotor bezieht. Dieser wird von einem Regler angesteuert, der von einem Drucksignal
über Durchflußmesserein- und -ausgang angesteuert wird. Der Regler regelt die Druckdifferenz
auf den Wert Null aus, so daß die internen Leckverluste des Durchflußmessers minimiert
werden.
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Geräte dieses Typs weisen sich durch hohe Genauigkeit bei großem Meßbereich
und Viskositätsunabhängigkeit in einem weiten Bereich aus.
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Auf den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigen: Fia. 1: Schaltschema der zentralen geregelten
Gleichdruckarmatur mit/ohne Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit.
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Fia. 2: Schaltschema des pneumatischen Dosiergerätes mit Differenzdruckregelung
(Regelkreis der Gleichdruckarmatur nicht eingezeichnet).
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Fig. 3: Schaltschema des pneumatischen Dosiergerätes mit Differenzdruckregelung
(Regelkreis der Gleichdruckarmatur
nicht eingezeichnet, Sollwertsteller
32 für Differenzdruckregler 31 nicht eingezeichnet).
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Fig. 4: Schaltschema des pneumatischen Dosiergerätes mit Differenzdruckregelung
und Dosierstromregelkreis (Regelkreis der Gleichdruckarmztur, Stellungsregler des
Stellventiles 37 und Sollwertsteller 32 nicht eingezeichnet).
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Fiq. 5: Abweichung der linearisierten Kennlinie von der Systemkennlinie
(Beispiel für ein Gerät mit 24 Düsen).
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Fia. 6: Wirkliche Gerätekennlinie und linearisierte Kennlinie (Beispiel
für ein Gerät mit 24 Düsen).
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Fig. 7: Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf den Düsenausstoß bei unterschiedlicher
Regler-Sollwertvorgabe (Beispiel für ein Gerät mit 24 Düsen).
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Fig. 8: Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf den Spritzdruck bei unterschiedlicher
Regler-Sollwertvorgabe (Beispiel für ein Gerät mit 24 Düsen).
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Fiq. 9: Abhängigkeit des Aufwandvolumens von der Reglersollwertvorgabe
bei Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit als Führungsgröße.
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Fig. 10: Abhängigkeit des Aufwandvolumens von der Reglersollwertvorgabe
für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten.
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Fig. 11: Abhängigkeit des Dosierstromes vom Differenzdruck für verschiedene
Viskositäten (Kennlinien linearisiert), Öffnungsdruck des Rückschlagventiles = 1,0
bar.
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Fig. 12: Viskositätsbeiwert für den Differenzdruckregler zum Ausgleich
verschiedener Viskositäten unterschiedlicher Flüssigkeiten für die Dosiercharakteristik.
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Fig. 13: Abhängigkeit des Aufwandvolumens des Pflanzenbehandlungsmittels
vom Differenzdruckregler-Sollwert bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten (Viskositätsausgleich
durch Reglerbeiwert nach Fig. 12).
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Fia. 14: Abhängigkeit des Aufwandvolumens des Pflanzenbehandlungsmittels
vom Differenzdruckregler-Sollwert bei Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit im
Regelkreis (Viskositätsausgleich durch Reglerbeiwert nach Fig. 12).
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Auf einem Fahrgestell (nicht gezeichnet) aufgebaut ist ein Gerätetank
1 (Fig. 1). Der Gerätetank ist mit einer Einfüllöffnung und einer Fülleitung zum
Füllen mit Wasser (nicht gezeichnet) versehen. Vom Gerätetank 1 führt eine Leitung
2 zur Förderpumpe 3, welche für den notwendigen Druck im Rohrsystem und zum Spritzen
sorgt. Von der Pumpe 3 führt eine Leitung 4 über ein Schnellabschaltventil 5 und
ein Druckeinstellventil 6, ein Filter (nicht geZeichnet) und eine Leitung 7 zu den
Teilbreiten-Abschaltventilen 8 (hier 3 Teilbreiten gezeichnet).
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Von den Teilbreiten-Abschaltventilen 8 führen jeweils eine Leitung
9 zu den Teilbreiten 10 des Spritzgestänges. Vom Schnellabschaltvenitl 5 und Druckeinstellventil
6 führt eine gemeinsame Rücklaufleitung 11 zurück in den Gerätetank 1.
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Grundlage der Armatur ist ein Druckregelkreis, bestehend aus Druckaufnehmer
12, der den Spritzdruck in der Leitung 7 in ein elektrisches Signal umwandelt, elektrischen
Regler 13 und Druckeinstellventil 6, das mit einem elektrischen Stellmotor 14 versehen
ist.
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Der Regler ist mit einem elektrischen Sollwertsteller 15 ausgestattet.
Regelgröße ist der Druck im Leitungssystem 7. Der Solldruck PH ist in den konstruktiv
bedingten Grenzen als Führungsgröße beliebig vorwählbar. Abweichungen vom Sollwert
werden über den Druckwandler 12 vom Regler 13 durch Vergleich mit dem Sollwertsignal
erfaßt und mittels eines elektrischen Signales an den Stellmotor 14 durch Verstellung
des Druckeinstellventiles 6 ausgeglichen.
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Bei Teilbreitenabschaltungen wird das Druckeinstellventil 6 automatisch
vom Regler 13 so weit geöffnet, daß die entsprechende Teilmenge über die zentrale
Rückführleitung 11 in den Tank 1 zurückläuft. Bei Teilbreitenzuschaltungen verläuft
dieser Prozeß umgekehrt. Eine Zentralabschaltung durch das Schnellabschaltventil
5 ist nach wie vor möglich. In dieser Konfiguration arbeitet die Armatur als Festwertregler.
Unabhängig von Teilbreitenschaltungen, Fahrgeschwindigkeits- und Fördermengenänderungen
bleibt der Spritzdruck pH konstant.
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Als zweite FührungsgrÖße kann die Fahrgeschwindigkeit in den Regler
13 eingegeben werden. Aufgenommen wird diese durch einen an einem nicht angetriebenen
Rad angebrachten Tachogenerator 16.
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Da zwischen Flüssigkeitsdruck und Düsenausstoß kein linearer Zusammenhang
besteht, kann es zu Abweichungen vom Soll-Aufwandvolumen kommen. Innerhalb des Regelbereiches
kann diese parabolische Funktion jedoch mit guter Genauigkeit linearisiert werden
(Fia. 6). Die tatsächlichen Abweichungen vom Sollwert des Aufwandvolumens sind vernachlässigbar
klein (Fia. 5). Wird in Ausnahmesituationen ein größerer, z. B.
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gangüberschreitender Stellbereich gefordert, so kann durch einen elektronischen
Funktionsgeber die nichtlineare Funktion in der Regelung berücksichtgt werden.
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Bei Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit als zweite Führungsgröße
und Verwendung einer linearisierten Ersatzkennlinie muß dem Regler 13 intern eine
Offsetspannung vorgegeben werden, um die Proportionalität des Düsenausstoßes zur
Fahrgeschwindigkeit zu erreichen. Diese Offsetspannung ergibt sich bei Linearisierung
der gemessenen Systemkennlinie PH = f (QH) als Ordinatenabschnitt pO (Fig. 5).
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Die beschriebene Armatur erlaubt es, den Spritzdruck in der Anlage
unabhängig von Störgrößen konstant zu halten. Dabei muß jedoch auf eine konstante
Fahrgeschwindigkeit geachtet werden, da sonst das Aufwandvolumen vom Sollwert abweicht
(Fig. 10). Der Druck und das Aufwandvolumen sind mit dem Sollwertsteller 15 einzustellen.
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Bei Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit im Regelkreis bleibt
das Aufwandvolumen unabhängig von dieser konstant, jedoch ändert sich der Spritzdruck
in der Anlage bei Fahrgeschwindigkeitsänderungen. Der Düsenausstoß wird innerhalb
des Regelbereiches der Fahrgeschwindigkeit proportional nachgeführt (Fia. 9). Das
Aufwandvolumen ist ebenfalls mit dem Sollwertsteller 15 vorzuwählen.
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Der Regler 13 kann intern zusätzlich einen geregelten DC/DC-Wandler
enthalten, der in Abhängigkeit von der Regeldifferenz den Stellmotor 14 mit einer
höheren Gleichspannung als der Fahrzeugbatteriespannung versorgt. Bei hohen Regelabweichungen
tritt dieser Wandler in Aktion, um diese schnell auszuregeln. Bei kleinen Regelabweichungen
reicht dazu die normale Batteriespannung. Bei dieser Ausführung mit geregeltem DC/DC-Wandler
fällt dessen hohe Verlustleistung nur bei Gebrauch, aber nicht im Leerlauf an.
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Wird auf Druckregelung, Düsenausstoßregelung und Druckkonstanz kein
Wert gelegt, kann die geregelte Armatur entfallen und das Druckeinstellventil 6
wird mit einer Handverstellung ausgerüstet. Die Förderpumpe 3 wird vom Fahrzeugmotor
17 angetrieben.
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In der Darstellung von Fig. 2 wird die beschriebene Armatur zum Aufbau
einer pneumatischen Dosiereinrichtung verwendet.
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Dazu ist die Armatur in sonst unVeränderter Form zusätzlich mit jeweils
1 elektrischen Schalter 18 an den Teilbreitenschaltventilen 8 ausgerüstet.
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Das Gerät ist mit einer eigenen Druckluftversorgung bestehend aus
Ansaugfilter 19, Kompressor 20, Druckleitung 21, die gleichzeitig mit Kühlrippen
zum Rückkühlen versehen ist, Ab-
Zuschaltregler 22, Druckluftbehälter 23 und Druckregler 24C-Der selbsttätige Membran
druckregler 24 stellt einen konstanten Ausgangsluftdruck sicher. Der Kompressor
20 wird wie die Wasserförderpumpe 3 vom Fahrzeugmotor 17 angetrieben. Ist fahrzeugseitig
eine ausreichend dimensionierte Druckluftversorgung vorhanden, kann auf die beschriebene
Einrichtung verzichtet werden.
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Der druckfeste Dosierbehälter 25 nimmt das flüssige Pflanzenbehandlungsmittel
auf. Er ist mit trennbaren Anschlüssen für Drucklufzufuhr 26, Druckluftauslaß 27,
Druckaufnehmer 28 und Dosierleitung 29 versehen. Außerdem enthält er eine große
Einfüll- und Reinigungsöffnung, die gegen unbeabsichtigtes Öffnen bei unter Druck
stehendem Behälter 25 gesichert ist.
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Die Dosierleitung 29 mündet in die Hauptstromleitung 7. Gegen Eindringen
von Wasser aus der Hauptstromleitung 7 in den Dosierbehälter 25 ist ein Rückschlagventil
30 eingebaut.
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Ein Dreipunkt-Differenzdruckregler 31 mit einstellbarer Hysteresis
erhält über die Druckaufnehmer 12 und 28 die elektrischen Signale für die Drücke
in der Hauptstromleitung 7 und im Dosierbehälter 25, bildet daraus die Differenz
und vergleicht diese Differenz mit dem Sollsignal vom Sollsignalsteller 32. Bei
Abweichungen des Differenzdruckes vom Sollwert werden die beiden schnellschaltenden
2-Wege-Magnetventile 33 in der Zuluftleitung 26 und 34 in der Abluftleitung 27 angesteuert.
Durch Zuführen oder Abblasen von Druckluft wird der Differenzdruck nachgeregelt.
Ein Schalldämpfer 35 reduziert die Ausblasgeräusche.
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Mit Hilfe der Druckluft wird das Pflanzenbehandlungsmittel aus dem
Dosierbehälter 25 über die Steigeleitung 36, die Dosierleitung 29 und das Rückschlagventil
30 in die Hauptstromleitung 7 gefördert. Dabei ist der Dosierstrom dem Differenzdruck
proportional, der Funktionszusammenhang zwischen beiden Größen ist mit großer Genauigkeit
linear. Ober den Sollwertsteller 32 wird die Größe des Differenzdruckes und damit
des Dosierstromes vorgewählt. Der Differenzdruckregler 31 hält den Differenzdruck
unabhängig von Störgrößen konstant. Zur Berücksichtigung des Öffnungsdruckes des
Rückschlagventiles wird dem Differenzdruckregler ein entsprechendes Vordrucksignal
intern vorgegeben.
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Soll der josierstrom proportional zur Fahrgeschwindigkeit verändert
werden, wird dem Differenzdruckregler 31 das Signal des Geschwindigkeitsaufnehmers
16 zugeführt. Durch Erhöhung
oder Verringerung des Differenzdruckes
proportional zur Fahrgeschwindigkeit wird dieser auch der Dosierstrom nachgeführt.
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Die Dosiercharakteristik des Dosiergerätes ist von der Viskosität
des jeweiligen Pflanzenbehandlungsmittels abhängig (Fig. 11). Dieses Verhalten kann
durch ein elektrisches Signal, das der Viskosität umgekehrt proportional ist, ausgeglichen
werden (Fia. 12). Dieses Signal kann am Sollwertsteller 32 zusätzlich eingegeben
werden.
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Viskositätsänderungen durch Temperaturschwankungen werden druch einen
Temperaturfühler mit Kompensationsschaltung im Differenzdruckregler 31 ausgeglichen.
Bei Teilbreitenschaltungen wird über die Schalter 18 ein elektrisches Signal an
den Differenzdruckregler 31 gegeben, der den Differenzdruck um den Wert erhöht oder
erniedrigt, der dem Dosierstrom entspricht, der über die entsprechende Teilbreite
fließt.
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Bei Gesamtabschaltung aller Teilbreiten durch das Schnellabschaltventil
5 wird ein elektrischer Schalter (nicht gezeichnet) betätigt, der ebenfalls ein
Signal an den Differenzdruckregler 31 sendet. Durch dieses Signal wird der Differenzdruck
auf Null herabgeregelt, die Dosierung setzt aus.
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Der konstante Vordruck bleibt davon unberührt. Ein Absperrventil (nicht
gezeichnet) kann in der Dosierleitung 29 installiert werden, das dann die Dosierleitung
zusätzlich absperrt.
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Bei der Ausführung des Dosiergerätes nach Fig.3 wird zusätzlich in
die Dosierleitung 29 ein stetig verstellbares Stellventil 37 mit elektrischem Stellmotor
38 und Stellungsrückmeldung 39 installiert. Ein elektrischer Stellungsregler 40
stellt den Ventilhub abhängig vom Signal des Sollwerstellers 41 unabhängig von Störgrößen
auf den gewählten Wert ein.
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Die Viskositätsabhängigkeit des Dosierstromes kann ebenfalls wie vorher
beschrieben durch ein Korrektursignal am Sollwertsteller 32 behoben werden. Der
Dosierstrom kann durch Hubverstellung des Ventiles 37 proportional zur Fahrgeschwindigkeit
nachgeführt werden, wenn das Signal des Geschwindigkeitaufnehmers
16
auf den Stellungsregler 40 geschaltet wird. Die Höhe des Dosierstromes und damit
das Aufwandvolumen des Pflanzenbehandlungsmittels wird über die Höhe des Differenzdruckes
vorgewählt, der unabhängig von Störgrößen konstant gehalten wird. Bei Teilbreitenschaltungen
wird wie bereits beschrieben der Differenzdruck entsprechend der Anzahl und Breite
der Teilbreiten verändert.
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Für die einwandfreie Funktion des Dosiergerätes ist eine lineare Betriebskennlinie
des Stellventiles 37 erforderlich.
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Dies kann bei entsprechender günstiger Auslegung der Strömungsverhältnisse
in Dosierleitung 29 und Stellventil 37 sowohl durch lineare als auch nichtlineare
K -Kennlinien des v Stellventiles 37 erzielt werden.
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Bei der Ausführungsform des Dosiergerätes nach Fis. 4 wird zusätzlich
in die Dosierstromleitung 29 ein Durchflußmesser 42 eingesetzt, der mit dem Stellventil
37 zusammen mit einem stetigen Regler 43 zu einem Durchflußregelkreis verknüpft
wird. Diese Ausführungsform ist die genaueste Art der beschriebenen Dosiergeräte,
da der Dosierstrom unabhängig von Störgrößen geregelt wird. Eine Fahrgeschwindigkeitsnachführung
und Teilbreitenschaltungen sind auch bei diesem Verfahren möglich. Bei Teilbreitenschaltungen
müssen die Signale der Schalter 18 Jedoch zum Regler 43 geführt werden.
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Der verwendete Durchflußmesser 43 muß beständig gegen die Pflanzenbehandlungsmittel
und weitgehend viskositätsunabhängig sein. Hier bietet sich ein bekanntes Durchflußmeßverwahren
an, das auf dem volumetrisch abmessenden Prinzip einer präzisen Zahnradpumpe beruht.
Die Zahnradpumpe bezieht ihre Drehenergie nicht aus dem zu dosierenden Medium, sondern
aus einem elektrischen Servoantrieb, der durch Differenzdruckmessung über Ein- und
Ausgang der Zahnradpumpe so nachgeführt wird, daß dieser Differenzdruck Null ist.
Dadurch werden die inneren Leckverluste minimiert, der Durchflußmesser arbeitet
sehr genau und erwies sich über einen weiten Viskositätsbereich von ca. 1 bis 100
mPas als viskositätsunabhängig.
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Der Dosiertank 25 ist mit einer Füllstandsmeßeinrichtung (nicht gezeichnet)
ausgerüstet, die bei leerem Tank durch ein Signal dem Bedienpersonal diesen Umstand
anzeigt.
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Literaturverzeichnis I11 Göhlich, H.; Schmidt, M.: Verfahrensverbesserungen
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