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Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von
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Konzentrat in eine Verdünnungsflüssigkeit Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von Konzentrat in eine Verdünnungsflüssigkeit
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die vorbezeichnete Vorrichtung dient dazu, ein Konzentrat und eine
Verdünnungsflüssigkeit, die jeweils in einem gesonderten Behälter enthalten sind,
in vorgegebenem Verhältnis miteinander zu vermischen.
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Derartige Vorrichtungen finden insbesondere Verwendung bei Feldspritzen,
die in der Landwirtschaft zum Verteilen von Pflanzenschutzmitteln, Düngemitteln
oder dergleichen benutzt werden. Solche Feldspritzen sind im allgemeinen auf einem
Fahrzeug angeordnet.
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Notwendig ist es, das Spritzmittel gleichmäßig in vorgegebener Dosierung
auf den Boden beziehungsweise die Pflanzen aufzubringen.
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Um zu erreichen, daß eine möglichst gleichmäßige Mischung beider.Flüssigkeiten
erzielt wird, hat man -wie aus der DT-PS 26 35 428 bekannt ist- bereits vorgeschlagen,
in der Auslaßleitung, die mit dem Behälter für die Verdünnungsflüssigkeit verbunden
ist, einen Druckfühler anzuordnen, durch den eine in der Auslaßleitung des Behälters,
der das Konzentrat enthält, liegende Sperre betätigt wird. Dadurch soll unterbunden
werden, daß auch bei abfallendem Druck in der Leitung für die Verdünnungsflüssigkeit
noch eine Mischung beider Flüssigkeiten -erfolgt. Durch dieses bekannte Gerät wird
zwar in Abhängigkeit von dem in der Leitung für die Verdünnungsflüssigkeit jeweils
bestehenden Druckverhältnis erreicht, daß ein vorgegebenes Mischung verhältnis eingehalten
wird, obwohl die Pumpe für das Konzentrat über einen Regeltrieb von einem Laufrad
des Fahrzeuges, auf dem die Feldspritze angeordnet ist, angetrieben wird, die Pumpenleistung
somit, von der Fahrzeuggeschwindigkeitabhängig ist.
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Doch ist für die Bedienungsperson der Zeitpunkt, zu dem infolge abfallenden
Drucks in der Leitung für die Verdünnungsflüssigkeit die Sperre in der Leitung für
das Konzentrat betätigt worden ist, nicht immer sofort erkennbar. Daher besteht
die Gefahr, daß nach Eintritt der Sperrwirkung noch eine Zeit lang lediglich Wasser
als Verdünnungsflüssigkeit auf den Boden beziehungsweise auf die Pflanzen aufgespritzt
wird, wenn dem Spritzvorgang während des Betriebes nicht ständig volle Aufmerksamkeit
gewidmet wird.
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Nach einer anderen zum Stande der Technik gehörenden Vorrichtung zum
dosierten Einspeisen von Konzentrat in eine Verdünnungsflüssigkeit, die für eine
auf einem Fahrzeug angeordnete Feldspritze vorgesehen ist, ist in der Auslaßleitung
des Behälters für
die Verdünnungsflüssigkeit ein Absperrventil vorgesehen.
Dieses Absperrventil ist zugleich mit der von der Pumpe mit veränderbarem Hubraum
zum Einspeisen des Konzentrats in die Verdünnungsflüssigkeit verbunden. Das Absperrventil
für die Verdünnungsflüssigkeit und das Einspeiseventil für das Konzentrat bilden
dabei in der Weise eine Einheit, daß ein gemeinsamer Ventilkörper mit zwei Ventilsitzen
vorgesehen ist, zwischen denen ein Ausgangskanal für das gebildete Gemisch aus Verdünnungsflüssigkeit
und Konzentrat vorgesehen ist.
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Dieses von der einen Seite von der Verdünnungsflüssigkeit und von
der anderen Seite von dem einen höheren Druck als die Verdünnungsflüssigkeit aufweisenden
Konzentrat beaufschlagte Doppelventil wird durch Beaufschlagung von dem Konzentrat
unter gleichzeitigem Einspeisen des Konzentrats für den Durchfluß der Verdünnungsflüssigkeit
geöffnet. Zur Förderung des Konzentrats in der Auslaßleitung aus dem dafür vorgesehenen
Behälter ist vielfach eine Pumpe mit verstellbarem Hubraum und somit veränderbarer
Bördermenge vorgesehen. Damit ist die Menge des der Verdünnungsflüssigkeit zuzuführenden
Konzentrats einstellbar. Dieses Ventil ist jedoch insbesondere dann nicht störungsfrei,
wenn über längere Zeit Konzentrat eingespeist werden muß, das aus einer Flüssigkeit
mit darin enthaltenen Schwebeteilchen, Emulsionen oder sonstigen Dispersensystemen
besteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, unter Berücksichtigung der bei üblicher
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, auf dem die Feldspritze angeordnet ist, zu verteilenden
Spritzmittelmenge und bei zuvor eingestelltem Verhältnis von Konzentrat zu Verdünnungsflüssigkeit
eine gleichmäßige Einspeisung von Konzentrat in die Verdünnungsflüssigkeit zu gewahrleisten,
ohne
daß selbst bei längerer Betriebsdauer unbeschadet der Beschaffenheit des Konzentrats
Störungen auftreten, außerdem mit Sicherheit zu verhindern, daß an die Spritzdüsen
der Feldspritze lediglich Verdünnungsflüssigkeit geliefert wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten
Art gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind im wesentlichen darin
zu sehen, daß die Vorrichtung zum dosierten Einspeisen von Konzentrat in eine Verdünnungsflüssigkeit
sehr einfach in ihrem Aufbau ist, auch im robusten landwirtschaftlichen Betrieb
über große Zeiträume störungsfrei arbeitet, leicht zu reinigen ist, gleichwohl eine
gute Anpaßbarkeit an die verschiedenen, im praktischen Betrieb vorkommenden Dosierungen
an Konzentrat ermöglicht werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig.
1 eine schematische Darstellung einer Feldspritze mit der Vorrichtung gemäß der
Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit
geschlossenem Absperr- und Steuerventil nach Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch
den Teil der Vorrichtung nach Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie A-B von
Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie C-D von Fig. 3.
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Wie aus der in Fig. 1 wiedergegebenen Übersicht hervorgeht, sind für
die Verdünnungsflüssigkeit und das darein einzuspeisende Konzentrat jeweils ein
besonderer Behälter W beziehungsweise K vorgesehen.
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Dabei ist um ein möglichst gleichmäßiges Konzentrat zu erhalten, in
dem Behalter K ein von einem Motor N angetriebenes Rührwerk vorgesehen. Von dem
Behälter W wird die Verdünnungsflüssigkeit mittels einer mit einem Antrieb A verbundenen
Pumpe P über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil D und zu einem Absperr- und
Steuerventil ASV gefördert. Das Konzentrat wird über eine Dosierpumpe DP, die über
einen Regeltrieb RT von einem Laufrad L des Fahrzeuges, auf dem die Vorrichtung
angeordnet ist, angetrieben wird, dem Absperr- und Steuerventil ASV zugeführt. Dabei
beaufschlagt das von der Dosierpumpe DP geförderte Konzentrat das Absperr- und Steuerventil
ASV mit der Wirkung, daß der Durchlaß für die Verdünnungsflüssigkeit für die Dauer
der Beaufschlagung mit dem Konzentrat freigegeben und außerdem das Konzentrat in
vorgegebener Menge in die Verdünnungsflüssigkeit eingespeist wird, worauf die so
gebildete Mischung dem Düsensatz DS der Feldspritze zugeführt wird.
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Aufbau und Wirkungsweise des Absperr- und Steuerventils ASV, das zusammen
mit der Dosierpumpe DI> die Vorrichtung gemäß der Erfindung bildet -in Fig. 1
durch eine gestrichelte Umrandung abgegrenzt- sollen im folgenden näher erläutert
werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, gelangt die Verdünnungsflüssigkeit über den Rohrstutzen
1 in das Absperr- und Steuerventil ASV, wobei der den Durchfluß der Verdünnungsflüssigkeit
im geschlossenen Zustand sperrende Ventilkörper von einer Membran 2 gebildet wird.
Die beispielsweise aus elastischem Kunststoff bestehende Membran 2 ist an ihrem
Umfang im Ventilgehäuse 3 eingespannt. In der Schließstellung wird die Membran
2
mit ihrer Dichtfläche auf den Ventilsitz 4 gedrückt. Dabei wird der dazu erforderliche
Druck von dem in einer unter Einschluß der Gegenfläche der Dichtfläche der Membran
2 im Ventilgehäuse 3 gebildeten Gehäusekammer 5 von der Verdünnungsflüssigkeit aufgebauten
Staudruck ausgeübt. Zu diesem Zweck steht die Gehäusekammer 5 über einen Zuflußkanal
6 mit dem Einlaß der Verdünnungsflüssigkeit in Verbindung. Infolge des in der Gehäusekammer
5 in geschlossenem Zustand herrschenden Staudrucks wird auf die Membran 2 ein Flächendruck
ausgeübt, der bei gleichem, in dem Rohrstutzen 1 herrschendem Druck deshalb größer
ist als der Flächendruck auf die Dichtfläche der Membran 2, weil die Fläche der
Membran 2, auf die der Staudruck ausgeübt wird, unter Berücksichtigung des auf der
Gehäusedichtfläche aufsitzenden Teils der Dichtfläche größer ist als die der einströmenden
Verdünnungsflüssigkeit zugekehrte Dichtfläche. Hinzu kommt, daß eine auf die Gegenfläche
der Dichtfläche wirkende Rückstellfeder 7 vorgesehen ist. Die Membran 2 ist mittels
an ihr angeordneter Führungsrippen 8 in einer lediglich von der Abflußleitung unterbrochenen
zylindrischen Führung 9 in senkrechter Richtung verschiebbar. Die Rückstellfeder
7 ist im Deckel 10 des Ventilgehäuses 3 gelagert, und ihre Kraftwirkung ist gegen
eine Rändelschraube 11 gerichtet, durch die die an einer die Membran 2 hintergreifenden
Scheibe 12 angeordneten Führungsrippen 8 mit der Membran 2 lösbar verbunden sind.
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Da die Kraft der Rückstellfeder 7 verhältnismäßig klein ist, wird
dadurch ermöglicht, daß die Membran 2 sich zur Freigabe des Durchflusses für die
Verdünnungsflüssigkeit von der Gehäusedichtfläche 4 abheben kann, sobald der Staudruck
in der Kammer 5 aufgehoben wird.
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Zum Offnen und Schließen des Absperr- und Steuerventils ASV ist ein
besonderes Steuerorgan vorgesehen. Dieses Steuerorgan wird hydraulisch betätigt.
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Es ist in einer Bohrung 13 mit unterschiedlichem Querschnitt angeordnet,
die zur Verbindung der Gehäusekammer 5 mit dem Auslaß des Absperr- und Steuerventils
ASV für die Verdünnungsflüssigkeit vorgesehen ist. Das Steuerorgan wird von einem
unter der Wirkung einer Rückstellfeder 14 stehenden Tellerventil 15 gebildet, das
in der Schließstellung die Gehäusekammer 5 gegenüber der in den Auslaß des Absperr-
und Steuerventils ASV für die Verdünnungsflüssigkeit einmündenden Kanalbohrung 13
abschließt, so daß sich in der Gehäusekammer 5 infolge der Verbindung mit dem Einlaß
der Verdünnungsflüssigkeit über den Kanal 6 der Staudruck aufbauen kann. Zum Betätigen
des als Tellerventil 15 ausgebildeten Steuerorgans wird -wie aus Fig. 3 hervorgeht-
das Tellerventil 15 von dem Konzentrat beaufschlagt, das von einer als Dreikolbenpumpe
ausgebildeten Dosierpumpe 16 mit -wie in der Zeichnung nicht dargestelltverstellbarem
Hub gefördert wird. Dazu wird das Konzentrat -wie aus der Zeichnung hervorgeht-
über Rückschlagventile 17 und eine Leitung oder eine Kammer 18 gegen den Kolben
eines mit dem Tellerventil 15 fest verbundenen Kolbenventils 19 gedrückt. Dabei
kann, wie in dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel dargestellt,
die Verbindung zwischen Tellerventil 15 und Kolbenventil 19 über einen gemeinsamen
Schaft 20 erfolgen, sodaß ein Anheben des Kolbens 19 zugleich ein Anheben des Tellerventils
15 und damit das Offnen des Tellerventils 15 bewirkt. Zur Erleichterung der Betätigung
des Kolbenventils 19 ist eine sich über die Länge des Kolbens erstreckende Nut vorgesehen.
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Infolge der Beaufschlagung des Kolbens mit Konzentrat
wird
das Kolbenventil 19 zugleich geöffnet und damit die Einspeisung des Konzentrats
in die aus dem Absperr- und Steuerventil ASV durch Offnen des Tellerventils 15 und
infolgedessen des Absperrorgans austretende Verdünnungsflüssigkeit ermöglicht.
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Um zu verhindern, daß das in die Verdünnungsflüssigkeit eingespeiste
Konzentrat in die Bohrung 13 für das Tellerventil 15 eintreten kann, ist außerdem
an dem Schaft 20 zwischen der Austrittsöffnung des Tellerventils 15 in den Auslaß
des Absperr-und Steuerventils ASV und dem Auslaß des Kolbens ventils 19 ein kegelförmiger
Ring 21 angeordnet, dessen Basis der Auslaßöffnung des Tellerventils 15 zugekehrt
ist. Der kegelförmige Ring 21 bildet mithin eine Leitfläche für das aus dem Kolbenventil
19 in die Verdünnungsflüssigkeit eingespeiste Konzentrat.
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Um eine sichere Führung des Kolbenventils 19 und insbesondere ein
sicheres Aufbringen des Kolbens des Kolbenventils nach dem Abheben von seinem Sitz
zu gewährleisten, ist an dem Schaft 20 ein der Führung des Kolbens und des Schaftes
20 dienender, mit den Wandungen der Bohrung, in der der Schaft geführt ist, in gleitender
Berührung stehendes Führungsbund 22 vorgesehen. Das Führungsbund 22 weist dabei,
um bei möglichst kleiner Querschnittsfläche eine sichere Führung zu gewährleisten,
keilförmige Rippen mit dreieckiger Seitenfläche auf, wobei -wie in Fig. 5 gezeigt
ist- die Dreiecksbasen dem Auslaß des Tellerventils 15 in den Auslaß des Absperrorgans
zugekehrt sind. Damit der Austritt des einzuspeisenden Konzentrats nach Abheben
des Kolbens des Kolbenventils 19 von seinem Sitz durch das Führungsbund 22 nicht
behindert wird, weist das Führungsbund 22 einen freien Querschnitt auf, der etwa
der Aufschlagfläche des Kolbens für das Konzentrat entspricht. Aus diesem Grunde
ist der Durchmesser der
Bohrung 13 oberhalb des Sitzes für den
Kolben über eine Länge, die dem Kolbenhub und dem Abstand der von dem einströmenden
Konzentrat beaufschlagten Fläche des Kolbens von den Berührungspunkten oder der
Berührungslinie des Führungsbundes 22 mit den Wandungen der Bohrung 13 entspricht,
so erweitert, daß die dazu erforderliche Formgebung sichergestellt ist. Es hat sich
dabei als zweckmäßig erwiesen, den Durchmesser des vorbezeichneten Teilabschnitts
der Bohrung 13 mit etwa 8 mm zu wählen, wenn der Durchmesser des Sitzes für den
Kolben 4 mm beträgt.
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Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, ist die Bohrung für den Schaft 20
in dem Abflußstutzen 23 des Absperr- und Steuerventils ASV so geführt, daß die Achse
des Schaftes 20 zwischen dem Auslaß für das Tellerventil 15 und dem Führungsabschnitt
für das Führungsbund 22 nach Art der Sehne eines Kreises den Querschnitt des Abflußstutzens
23 schneidet.
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Das geschieht in der Weise, daß ein Teilabschnitt der Bohrung 13 über
eine vorgegebene Länge in den Querschnitt des Stutzens 23 fällt. Die Auslaßöffnungen
des Tellerventils 15 und des Kolbenventils 19 fallen infolgedessen in den gegenüber
dem Abflußstutzen 23 offenen Querschnitt der Bohrung 13.
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Die Einlaßöffnung des Zuflußkanals 6 zur Gehäusekammer 5 und die Auslaßöffnung
für die in der Gehäusekammer 5 gestaute Verdünnungsflüssigkeit sowie für das Kolbenventil
19 sind -wie aus den Figuren 2 und 3 zu entnehmen- zweckmäßig jeweils an der sich
spiegelbildlich entsprechenden verjüngenden beziehungsweise erweiternden Stelle,
die an dem Einlaß in und dem Auslaß aus dem Absperr-und Steuerventil ASV vorgesehen
sind, angeordnet.
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Dabei hat sich in Druckbereichen von etwa 1 bis 5 bar für die Verdünnungsflüssigkeit
und etwa 2 bis 10 bar für das Konzentrat für den Zuflußkanal 6 ein Durchmesser von
2 mm als hinreichend
erwiesen, der freie Querschnitt der Bohrung
für das Tellerventil 15 beträgt in diesem Falle zweckmäßig das Fünffache des Querschnitts
des Zuflußkanals 6, während das Verhältnis des Durchlasses des Ventilsitzes des
Tellerventils 15 zu dem Durchlaß des Ventilsitzes des Kolbenventils 19 etwa 1 :
2 beträgt.
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