DE3826397A1

DE3826397A1 - Saatgutablage-synchronisierungseinrichtung fuer schnellfahrende landwirtschaftliche saemaschinen

Info

Publication number: DE3826397A1
Application number: DE3826397A
Authority: DE
Inventors: Raimund Dr Rer Nat Oberschmid; Karl-Nikolaus Oberschmid
Original assignee: OBERSCHMID KARL NIKOLAUS
Current assignee: OBERSCHMID KARL NIKOLAUS
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1989-01-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für landwirt schaftliche Sämaschinen zur Aussaat von Einzelkörnern in möglichst gleichmäßigen Kornabständen bei hohen Fahrgeschwindigkeiten.

Die Leistung einer Sämaschine (Aussaatfläche/Zeit) wird bestimmt vom Produkt Saatbreite mal Fahrgeschwindig keit v _S.

Die Sämaschinenbreite ist in der Regel begrenzt durch den maschinentechnischen Aufwand, die Manövrier fähigkeit und auch durch die zulässigen Breiten im öffentlichen Straßenverkehr.

Die Grenzen der Fahrgeschwindigkeit v _S sind gegeben

1. durch die Schlepperleistung
2. die Kinetik der Saatfurchenpflügung und -Abdeckung
3. die Führungsgenauigkeit durch den Fahrer (Spurgenauigkeit)
4. die Ablagegenauigkeit der Körner.

Die Voraussetzungen 1. und 3. sind heute bis zu möglichen Fahrgeschwindigkeiten von ca. 20 km/h gegeben; durch Andruckrollen mit starken Bodendruck-Federn ist auch die Voraussetzung 2. physikalisch lösbar. Nur die Ablagegenauigkeit begrenzt bei den gegenwärtig eingesetzten Sämaschinen die Fahrgeschwindigkeit deutlich:
in der Regel wird die Ablagegenauigkeit ab 10 km/h so mangelhaft, daß mit erheblichen Ertragsverlusten zu rechnen ist.

Der Grund für die Ablage-Ungenauigkeit bei hohen Fahrgeschwindigkeiten liegt darin, daß kleinste Unterschiede in der Kornform bereits zu einigen tausendstel Sekunden Zeitstreuung bei der Kornab lösung im Saatgutspender (1) führen; und weiter, daß die Geschwindigkeit v _K der Körner im Führungs kanal (3) bis zur Ablagestelle (2) durch zufällige Zusammenstöße mit der Wandung des Kanals (3) - oder durch unterschiedliche Mitnahmekräfte in einem eventuell vorhandenen Förderluftstrom so sehr streut, daß die Ablageabweichung in die Größenordnung des Soll-Ablage-Abstandes selbst kommen kann.

Ein Zahlenbeispiel soll das verdeutlichen:

Bei einer Fahrgeschwindigkeit v _S = 18 km/h = 5 m/s und einem Soll-Kornabstand in der Saatfurche von X _s = 20 cm ist die Soll-Ablageperiode

T _s = X _s/v _S = 40 ms.

Die normale Fallzeit durch die Erdbeschleunigung g = 9,8 m/s² beträgt aber z. B.

t ₀₂ =

= 40 ms für y = 7 mm; 140 ms für y = 10 cm; 320 ms für y = 0,5 m und 452 ms für y = 1 m.

In einem z. B. 1 m langen Fallrohr kann durch Wand berührungen leicht eine Streuung der mittleren Geschwindigkeit und damit der Laufzeit t ₀₂ von ca. 10% entsprechend einer Ablagezeit-Ungenauigkeit von Δ T ₂ = 40 ms auftreten. Dies entspricht einer Abstandsungenauigkeit von Δ X ₂ = 20 cm und ist damit so groß wie der Soll-Abstand X _s selbst.

Eine Möglichkeit die Streuungen der Fallzeit t ₀₂ zu unterdrücken, besteht darin, den Saatkornspender (1) so dicht wie möglich über der Saatfurche zu positio nieren (z. B. y ₀₂ ≲ 15 cm) und die Windschutzummantelung des Kanals (3) so weit auszuformen, daß praktisch kein Kontakt des Kornes mit der Wandung von (3) stattfinden kann.

Dabei gibt es jedoch ein anderes Problem: Das Korn hat eine horizontale Geschwindigkeitskomponente, die der Fahrgeschwindigkeit v _S entspricht, und die beim Auf treffen auf der Saatfurche unweigerlich zu unkontrollier tem Vorwärtsrollen führt, wenn das Korn nicht sofort nach dem Auftreffen von der Erde zugedeckt wird.

Es hat sich deshalb für höhere Fahrgeschwindigkeiten v _S < 6 km/h als günstig herausgestellt, dem Korn z. B. durch eine pneumatische Beschleunigungs einrichtung eine Geschwindigkeitskomponente gegen die Fahrtrichtung zu erteilen, deren Betrag mindestens gleich der Fahrgeschwindigkeit v _S ist.

So fällt das Korn bezogen auf die Erde senkrecht nach unten oder mit einer Komponente in Richtung Andruckrolle (7), so daß es eher nach hinten rollt, wo es jedoch sofort von der Erde zugedeckt wird. Da die von der Pflugschar (9) z. B. 10 cm angehobene Erde im freien Fall erst nach ca. 140 ms, also bei v _S = 5 m/s erst nach 0,7 m wieder im freien Fall zurückfallen würde, muß dieser Vorgang durch Leiteinrichtungen (10) und vorteilhafterweise mehrere Andrucksrollen (7) beschleunigt werden. Diese Rückbeschleunigung erfordert zwar zusätzliche Energie, die von der Zugmaschine aufgebracht werden muß. Sie ist jedoch bei günstiger Auslegung der Leitbleche (10) und der Andrucksrollen (7) - welche auch zur Unterstützung des Andruckeffektes zusätzlich über die Achse angetrieben sein können - kleiner als die sowieso aufzubringende Energie zum Aufpflügen der Saatfurchen.

Injektoreinrichtungen, die das Einzelkorn im günstigen Neigungswinkel zur Erde und an der richtigen Stelle (2) in der Saatfurche deponieren sollen, sind in den Patentschriften DE 29 34 121 A1 und auch z. B. in G 81 08 744 und in einem britischen Patent GB-PS 9 37 519 beschrieben.

Diese Patentschriften beschäftigen sich meist auch mit einer besonderen Ausgestaltung des Einzelkornspenders (1). Den dort vorgestellten Säverfahren ist gemeinsam, daß zwar Ablageungenauigkeiten durch Vor-Rollen der Saatkörner verhindert werden, daß jedoch die Zeit streuungen bei der Abgabe der Körner im Kornspender (1) und auf der Fallstrecke (3) nicht mehr korrigiert werden und damit eine bei hohen Geschwindigkeiten erhebliche Rest-Ablageungenauigkeit erhalten bleibt.

Ein Schritt zur Verbesserung der zeitlichen Synchroni sation der Kornablage an der Ablagestelle (2) stellt die US-Patentschrift 33 03 801 dar.

Dabei gelangt der Samen aus einer Vereinzelungseinrichtung (1) in ein Fallrohr (3). Am unteren Ende des Fallrohres ist eine Auffangeinrichtung für die Körner angebracht, welche die Körner mit mechanischen Mitteln taktweise und synchronisiert mit der Vereinzelungseinrichtung (1) zur Ablagestelle (2) in die Erdfurche abgibt.

Obwohl diese Vorrichtung geeignet ist, Zeitstreuungen der Kornabgabe der Vereinzelungsvorrichtung (1) und Laufzeitstreuungen im Fallrohr (3) auszugleichen, löst sie doch nicht selbstverständlich (ohne weitere Maßnahmen) das Problem des Verrollens in der Furche, ist empfindlich gegen starke mechanische Erschütterungen des gesamten Ablagegerätes, wie sie bei schneller Fahrt unweigerlich auftreten, und ist verhältnismäßig kompliziert durch zusätzliche mechanisch bewegte Teile am Ende des Fallrohres (3).

Eine andere Möglichkeit, Ablagefehler durch Fallzeit streuungen im Fallrohr (3) und durch Verrollen in der Saatfurche klein zu halten, ist in der Patentschrift DE 36 37 530 C1 beschrieben. Hier wird das Einzelkorn auf möglichst kurzem Weg in eine zentrierende Ablageeinrichtung geleitet, von wo aus es mit einem kurzzeitigen Fluidstoß (Druckluftstoß) beschleunigt in die Furche abgegeben wird. Die Fluidstöße sind synchronisiert mit der Korn abgabe der Vereinzelungseinrichtung (1).

Diese Einrichtung vermag die Ablageungenauigkeit klein zu halten unter der Voraussetzung, daß der Weg des Kornes von der Vereinzelungseinrichtung (1) zur Ablagestelle (2) möglichst klein gehalten werden kann.

Diese Voraussetzung ist jedoch aus konstruktiven Gründen nicht einfach zu erfüllen.

Außerdem geben Unterschiede der Zwischenlagerungs position hervorgerufen durch unterschiedliche Korn formen und -größen, welche wiederum unterschiedliche Anfangsbeschleunigungen beim Fluidstoß zur Folge haben, trotzdem noch zu Ablageungenauigkeiten Anlaß.

Die hier vorgestellte erfindungsgemäße Idee geht nun von folgenden Voraussetzungen aus:

Ein im wesentlichen beliebig ausgeführter Saatkornspender (Vereinzelungseinrichtung) (1) nach einem der vorhandenen praktisch brauchbaren Vorschläge, vorzugsweise jedoch ein Saatkornspender, der das Saatgut bereits z. B. mittels Druckluft beschleunigt in ein Leitrohr (3 a) abgibt, existiere bereits. Dieser Saatkornspender kann durchaus eine verhältnismäßig große Entfernung von der Ablagestelle (2) haben, z. B. bis ca. 1 m.

Diese Vereinzelungsvorrichtung (1) soll jedoch über z. B. eine mechanische Welle oder über einen mechanischen oder elektrischen Fühler ein Synchronisier-Signal im Takt der regulären Einzelkornabgabe (Soll-Taktperiode T _s) an eine Modulator-Einrichtung (13) abgeben können.

Zweitens wird eine praktisch funktionierende Übergabe vorrichtung der Saatgutkörner zur Ablegestelle (2) in die Saatfurche vorausgesetzt.

Vorteilhafterweise ist dies eine Einrichtung, welche das Saatkorn, wie in den bereits besprochenen Beispielen erwähnt, mit einer Geschwindigkeitskomponente entgegen der Fahrtrichtung in die Saatfurche wirft, so daß dieses eher nach hinten (entgegen der Fahrtrichtung v _S der Sämaschine) rollt, wo es nach weniger als z. B. 2 cm von der durch die Leiteinrichtung (10) und das Laufrad (7) angedrückten Erde zugedeckt und so fixiert wird.

Zwischen diese beiden Elemente, Saatkornspender (1) und Saatkornauswurfeinrichtung - in Fig. 1 einfach durch ein Fallrohrteil (3 b) mit geeignetem Neigungswinkel repräsentiert, wird nun die erfindungsgemäße Synchronisier einrichtung (4) geschaltet.

Das wesentliche Kennzeichen dieser Synchronisier einrichtung (4) ist, daß eine Zwischenspeicherung in einer bestimmten Position, wie etwa in DE-PS 36 37 530 oder in der US-PS 33 03 801 für das Saatkorn nicht vorgesehen ist, und daß eine Geschwindigkeits korrektur abhängig vom Zeitpunkt des Korndurchgangs bezogen auf den Solltakt, der vom Saatkornspender (1) vorgegeben wird erfolgt.

Anordnung und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nun anhand der Fig. 1 bis 7 genauer beschrieben.

Fig. 1 zeigt, wie die Synchronisiereinrichtung (4) zwischen Saatkornspender (1) und Ablagestelle (2) angeordnet ist, so daß der Saatgutführungskanal (3) in einen Zuführungskanal (3 a) vom Saatkornspender (1) zur Synchronisierungseinrichtung (4) und ein einen Saatgutinjektionskanal (3 b) von der Synchronisier einrichtung (4) zur Ablagestelle (2) in der Saatfurche geteilt wird.

Die Modulatoreinrichtung (13) moduliert die Beschleunigung der Körner in der Synchronisiereinrichtung (4) im Takt und mit einer bestimmten Phasenlage zum Takt der Soll-Kornabgabe des Einzelkornspenders (1) und ist in Fig. 1 schematisch eingezeichnet.

Fig. 2 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Synchronisiereinrichtung (4) in Form einer Ringdüse (11) welche über die Zuleitung (12) von der Modulator einrichtung (13) pulsierende oder Wechsel-Druckluft erhält, wodurch das Korn beim oder nach dem Durchgang durch die Ringdüse (11) entsprechend seiner Phasenlage zum Modulatorsignal beschleunigt oder evtl. auch verzögert wird.

Fig. 3a zeigt eine mögliche Ausführungsform des Beschleunigungsmodulators (13) als Wechsel- Luftstromerzeuger, bestehend aus Zylinder mit Kolben (14), Pleuel (16) mit evtl. veränderlichem Lager zapfen zur Justierung des Hubes an einer Antriebs kurbel oder Antriebsscheibe (15) welche sich mit der Frequenz des Saatgutabgabetaktes dreht.

Fig. 3b zeigt ebenfalls einen möglichen Wechsel- oder Puls-Luftstromerzeuger, nur daß hier die Druckluft der Zuleitung (19) mit dem Ventil (18) welches über die evtl. einstellbare Kurbel (16)/(17) betätigt wird, zur Modulatorleitung (12) im Takt der Saatgutabgabe (Soll-Takt) moduliert wird.

In Fig. 3a und Fig. 3b kann die Modulationsamplitude durch den evtl. einstellbaren Kurbelwellenhub, und die Phase der Modulation durch Verdrehen der Kurbelwellenscheibe (15) gegenüber der Antriebsachse justiert werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere einfache Möglichkeit der Beschleunigungsmodulation des Kornes am Ort der Synchronisationseinrichtung (4):

Die Synchronisationseinrichtung (4) ist so ausgebildet, daß die Körner zwangsläufig auf ihrem Weg durch den Zuführungskanal (3 a) in ein über den Querschnittsbereich senkrecht zur Korntransportrichtung inhomogenes Luftstrom- Beschleunigungsfeld gelangen. Eine Hilfsdüse (22) in der Nähe der Injektordüse (21) in welche der Förder kanal (3 a) mündet, vermag durch einen modulierten Luft strom z. B. aus einer Einrichtung nach Fig. 3a oder Fig. 3b je nach Augenblicks-Luftstrom in der Düse (22) das Korn in einen Bereich mit höherer oder mit geringerer Beschleunigung zu lenken. Entsprechende Möglichkeiten sind dem Fachmann aus der Fluiddynamik bekannt.

Die Ausführung der Synchronisationseinrichtung (4) nach Fig. 4, insbesondere die Formgebung des Krümmers (23) zur Erzeugung des gewünschten Geschwindigkeits profiles ist ein grob angedeutetes Beispiel ohne Ein schränkung der Allgemeinheit.

Fig. 5 zeigt die erwünschte Kennlinie der Synchronisiereinrichtung (4). Aufgetragen ist die Geschwindigkeitsänderung Δ v des Kornes über das Teilstück (3 b) des Führungskanales in Abhängigkeit von der Zeitdifferenz des wirklichen Korndurchgangs t ₁ zum Soll-Korndurchgang t ₁ _s. Entspricht der wirkliche Korndurchgang der Soll-Durchgangszeit t ₁ _s so soll keine Änderung der Geschwindigkeit (Beschleunigung oder Verzögerung) erfolgen. Kommt das Korn früher an, so soll es verzögert werden; kommt es später an, so soll es beschleunigt werden.

Fig. 6 zeigt die Fallinien der Körner im Zeit-Wege-Diagramm (Korn-Fahrplan).

Als Ordinate ist der Weg des Kornes vom Kornspender (1) bei y ₀ = 0 über die Synchronisiereinrichtung (4) bei y ₁ = 0,4 m bis zur Ablagestelle (2) in der Erdfurche bei y ₂ = 0,8 m eingezeichnet. Die Werte für y ₁ und y ₂ sind Beispielswerte ohne Beschränkung der Allgemeinheit. Es wurde angenommen, daß die Körner mit einer Soll- Taktperiode (Zeitabstand) T ₀ _s = 40 ms am Saatkornspender bei y ₀ starten und in einem Förderluftstrom im Verlauf der Fallstrecke auf eine Geschwindigkeit von über 10 m/s beschleunigt werden.

Die strichliert gezeichneten Kornbahnen sollen die Idealbahnen (Soll-Bahnen) darstellen.

Gemäß den Idealbahnen kommen die Körner an der Ablage stelle y ₂ im Soll-Zeitabstand T ₂ _s = T ₀ _s = 40 ms an. Es wurde nun angenommen, daß bei t = 40 ms am Kornspender bei y ₀ ein Korn etwas später loskommt oder daß es etwas schwerer ist und im Förderluftstrom langsamer beschleunigt werde, so daß es bei y ₁ und ohne Geschwindigkeitskorrektur auch bei y ₂ verzögert ankommt.

Weiter wurde angenommen, daß im darauffolgenden Takt bei t = 80 ms ein Korn etwas früher loskommt oder daß es etwas leichter ist, so daß es schneller beschleunigt wird und gegenüber der Sollbahn früher bei y ₁ und auch y ₂ eintrifft. In diesem Fall betrüge der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Körnern

T′ ₂ = T ₀ _s ± 2 · Δ T

wenn Δ T die maximale zeitliche Abweichung der Kornbahn von der Sollbahn bei y ₂ ist.

Wird jedoch an der Stelle y ₁ die Geschwindigkeit periodisch mit einer Frequenz und Phase moduliert, wie in Fig. 6 bei y₁ punktiert eingezeichnet ist, so können die Zeitabweichungen T bei y ₂ weitgehend korrigiert werden.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ist etwa analog zu einem Verfahren in einem davon sehr entfernten Anwendungsgebiet: Zum Zweck der Bündelung von Elementarteilchen bei Hochenergiebeschleunigern durchlaufen z. B. geladene Teilchen einen Beschleunigungs spalt mit elektromagnetischen Feldern, deren periodische Beschleunigungs- und Verzögerungswirkung die Elementar teilchen nach einer bestimmten Laufstrecke innerhalb eines bestimmten Akzeptanzbereiches zu bündeln vermag.

Fig. 7 macht die Wirkung der Synchronisiereinrichtung (4) an einem Diagramm der Zeitabweichungen des Korndurchgangs im Vergleich zur Sollbahn an der Stelle y ₂ gegenüber der entsprechenden Zeitabweichung an der Stelle y ₁ deutlich.

Es liegt in der Natur der periodischen Modulation, sei sie nun idealerweise dreiecksförmig oder praktisch einfacher verwirklichbar sinusförmig ausgebildet, daß nur Zeitabweichungen an der Stelle y ₁ ausgeglichen werden können, solange sie nicht größer als < T ₀ _s/4 sind. Dieser Bereich wird in Fig. 7 als Synchronisier bereich bezeichnet. Ohne Synchronisiereinrichtung (4) bewirkt die Zeitstreuung der Korndurchgänge t ₁-t ₁ _s bei y ₁ innerhalb des Synchronisierbereiches

|t ₁-t ₁ _s| < T ₀ _s/4

eine entsprechend große Zeitstreuung Δ T′ ₂ bei y ₂.

Mit einer optimal abgeglichenen Synchronisiereinrichtung (4) - abgeglichen in Betrag und Phase der Beschleunigungs modulation - kann die Zeitabweichung des Korn-Eintreffens bei y ₂, t ₂-t ₂ _s innerhalb der wesentlich kleineren Streubreite

Δ T ₂ « Δ T′ ₂

gehalten werden.

Wichtig ist, daß für eine bestimmte Sägeschwindigkeit v _S und einen bestimmten Kornabstand X _s entsprechend einer Ablageperiode T _s = X _s/v _S und eine bestimmte mittlere Korngeschwindigkeit v ₀₁ im Saatgutführungskanal (3 a) die Phasenlage des Modulationssignales bei y ₂ gegenüber dem Einzelkornspende-Takt bei y ₀ genau um

t _P = (y ₁-y ₀)/v ₀₁

verschoben ist; möglichst auf ±T _s/12 genau.

Ist die Förderluftstromgeschwindigkeit v ₀₁ konstant und unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit, dann sollte die Phasenverschiebungszeit t _P auch konstant sein und unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit. In diesem Fall wäre die Modulation mittels starr mit dem Saatkorn spender gekoppeltem Kurbelrad (15) in Fig. 3a und Fig. 3b ungeeignet.

In diesem Fall ist eine Ausführungsform nach Fig. 8 vorzuziehen:

Der Saatkornspender (1) übermittelt über z. B. einen einfachen Schaltkontakt oder einen anderen Sensor (30) an ein z. B. elektronisches Zeitverzögerungsglied (31) zur Soll-Zeit der Einzelkornabgabe ein Signal.

Nach der Verzögerungszeit t _P schaltet das Zeitver zögerungsglied (31) z. B. über die elektromagnetische Spule mit Anker (32) das Ventil (18) welches den Luftstrom bei (19) so moduliert, daß auf der Modulationsleitung (12) das erwünschte Puls- oder Wechsel-Luftstromsignal ankommt.

Ist dagegen die Förderluftstromgeschwindigkeit im Förderkanal (3) und damit in erster Näherung die mittlere Korngeschwindigkeit v ₀₁ proportional zur Fahrgeschwindig keit v _S - was meist realisiert ist, wenn das Sämaschinen gebläse über eine wege- oder auch drehzahlabhängige Zapfwelle angetrieben ist - so ist der Zeittakt des Modulators (13) gegenüber der Soll-Saatkornabgabe um

t _P = (y ₁-y ₀)/v ₀₁ = c′/v _S = α · T _S

verschoben, das heißt reziprok von der Fahrgeschwindig keit v _S abhängig, und stellt somit einen bestimmten Anteil α der Soll-Ablageperiode T _S = X _S/v _S dar.

In diesem Fall ist eine starre Kopplung des Modulators (13) mit der Mechanik des Saatkornspenders, z. B. über ein Kurbelrad (15) mit optimal eingestellter Phasenlage α nach Fig. 3a oder 3b, eine mögliche Lösung.

Auch daß in diesem Fall der Modulatorluftstrom, d. h. die Modulationsamplitude mit der Fahrgeschwindigkeit v _S zunimmt, ist in der Regel erwünscht.

Die günstigste Modulationsamplitude zur zugehörigen Fahrgeschwindigkeit v _S wird jedoch am einfachsten in der Praxis erprobt und kann gegebenenfalls über ein Luftstromventil, dessen Öffnung nach einer bestimmten, praktisch ermittelten Funktion durch die Fahrgeschwindigkeit v _S selbsttätig reguliert wird, vor dem Modulator (13) eingestellt werden. Dieses Luftstromventil kann auch nach dem Modulator (13), in die Zuleitung (12) einge fügt sein und z. B. über einen Fliehkraftversteller oder einen anderen Sensor, der die Fahrgeschwindigkeit mißt, verstellt werden. Die Funktion der Modulations amplitudenabhängigkeit A _M (v _S) kann dabei entweder mechanisch z. B. durch die Form des Ventiles, durch eine Kurvenscheibe auf dem mechanischen Übertragungsweg oder auch durch elektronische Hilfsmittel bis hin zu Software-festge legten Funktionen in einem als Prozeßrechner arbeitenden Mikroprozessor, wenn die Sägeschwindigkeit v _S oder auch die Förderluftgeschwindigkeit im Förderkanal (3) oder der Luftdruck des Sämaschinengebläses mit einem elektrischen Fühler erfaßt wird, und das Ventil über einen elektromechanischen Wandler, z. B. einen Elektromagneten, betätigt wird, festgelegt sein.

Das Steuerventil für die Modulationsamplitude kann natürlich ganz einfach auch direkt vom Luftdruck des Sämaschinengebläses betätigt werden.

Die einfachste Ausführungsmöglichkeit der erfindungs gemäßen Vorrichtung besteht natürlich darin, daß Modulationsamplitude und Phasenlage für eine bestimmte Soll-Fahrgeschwindigkeit v _Ss voreingestellt sind, und daß bei anderen Fahrgeschwindigkeiten v _S Unregelmäßigkeiten in Kauf genommen werden.

In der Praxis kann größtenteils (90%) mit einer bestimmten Sollgeschwindigkeit gefahren werden; nur beim Wenden muß die Geschwindigkeit stark zurückgenommen werden - und bei solch langsamen Geschwindigkeiten arbeiten auch herkömmliche Sämaschinen ohne Synchronisiereinrichtung zufriedenstellend.

Sofern sich die Synchronisiereinrichtung (4) bei niederen Sägeschwindigkeiten v _S, z. B. durch den dann ebenfalls niedereren Gebläseluftdruck praktisch selbsttätig ausschaltet, kann eventuell durch eine zusätzliche Schaltvorrichtung die Synchronisiereinrichtung erst eingeschaltet werden, wenn eine bestimmte Mindest- Sägeschwindigkeit v _Sk erreicht wurde.

Des weiteren kann als Hilfe für den Fahrer ein Hinweissignal (optisch oder akustisch) erzeugt werden, das anzeigt, ob die optische Sägeschwindigkeit erreicht ist, evtl. zusätzlich auch noch, ob sie unterschritten oder überschritten ist.

Die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele der Synchronisiereinrichtung (4) nach Fig. 2 und Fig. 4 und der Modulatoren nach Fig. 3a und 3b waren besonders geeignet, das Prinzip der erfindungsgemäßen Idee zu demonstrieren.

Eine praktisch besonders einfache Ausführung, welche keine zusätzliche Druckluftzuführung benötigt, sondern den Überdruck des Förderluftstromes im Kornführungskanal (3) nutzt, ist in Fig. 9a und in Fig. 8b dargestellt.

Nach Fig. 9a besteht die Synchronisationseinrichtung (4) aus einer Luftstrom-Abzweigungsöffnung (41), z. B. in Form von Bohrungen im Kornführungskanal (3) mit einer Ummantelung (41) aus Kunststoff, Gewebe, Metall, Blech etc. welche den Auslaßluftstrom erfaßt und zu einem Ventil (44) leitet.

Dieses Ventil wird im Takt der Saatkornzuführung geöffnet und geschlossen. Im Ausführungsbeispiel Fig. 9a geschieht dies mit einer Hebelmechanik (45) und einer Nockenscheibe (47), welche mit dem Saatkornspender (1) mechanisch gekoppelt ist.

Die Phase der Ventilmodulation in bezug zum Saatkorn spende-Takt kann z. B. hier leicht durch Verschieben des Drehpunktes der Hebelmechanik (45) entlang der Tangente zur Nockenscheibe (47) über die Berührungs stelle des Nockens (46) justiert werden. Die Justierung der Amplitude kann eventuell ebenfalls durch eine Verschiebung des Drehpunktes der Hebelmechanik (45), jedoch senkrecht zur eben beschriebenen Tangente erfolgen - oder auch durch einen zusätzlichen Drossel keil (43).

Durch die Modulation des Ventiles (44) wird der Luft strömungswiderstand für den Auslaßluftstrom der Luftstrom-Abzweigungsöffnung (41) moduliert und damit dieser Auslaßluftstrom und zwangsläufig der Luftstrom im unteren Förderkanal (3 b) ebenfalls moduliert.

Die Modulation des Luftstromes im unteren Förder kanal (3 b) durch die Modulation des Auslaßluftstrom widerstandes im Auslaßkanal (42) ist natürlich wirkungsvoller, wenn der Luftkanalquerschnitt bei (51) im Förderkanalabschnitt (3 b) kleiner ist als im oberen Förderkanalteil (3 a). Dadurch ist die Luft strömungsgeschwindigkeit im unteren Kanalteil (3 b) bei geschlossenem Ventil (44) höher als im oberen Förderkanalteil (3 a) - und das Korn wird nachbe schleunigt im unteren Kanalteil (3 b).

Wird das Ventil (44) geöffnet, strömt - je nach dem Grad der Öffnung - ein Teil des Luftstromes vom oberen Förderkanalteil (3 a) über den Auslaß kanal (42) ab, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Förderluftstromes im unteren Kanalteil zwangsläufig reduziert wird.

Eine einfache Ausführung des Ventils (44) zeigt Fig. 9b. Hier wird der Auslaßkanal (42) z. B. über einen beweglichen Schlauch (49) an eine Lochscheibe (48) oder auch eine am Umfang periodisch gleichmäßig geformte Nockenscheibe geführt, welche mechanisch mit dem Saatkornspender gekoppelt ist, so daß beim Drehen der Loch- oder Nockenscheibe (48) der Luftstromauslaßwiderstand am Ende des Aus laßkanales (49) im Takt der Saatkornfreigabe des Saatkornspenders (1) moduliert wird.

Betrag und Phase dieser Modulation kann wieder durch Verschiebung des Endes des Auslaßkanales (49) gegenüber der Loch- oder Nockenscheibe (48) justiert werden.

Die Form der Modulationsfunktion kann dabei durch die Form der Löcher in der Lochscheibe oder der Vertiefungen und Nocken der Nockenscheibe festgelegt werden.

Grundsätzlich ist es möglich, daß die Synchronisierungs einrichtungen (4) mehrerer Saatkornkanäle (3) von einer Modulatoreinrichtung (13), sei es eine Wechselluftpumpe nach Anspruch 4, ein Druckluftschaltventil (18) nach Anspruch 5, ein Auslaßventil (44) nach Anspruch 9 oder eine Luftstrommodulatorscheibe (48) nach Anspruch 10 gleichzeitig bedient wird. Voraussetzung ist natürlich, daß die zugehörigen Saatkornspender (1) ausreichend synchron laufen (Anspruch 13).

Ist dies wegen der z. B. nur beschränkt starr ausführbaren Mechanik bei verschiebbaren Saatkästen (für variabel einstellbaren Reihenabstand) nicht möglich, so ist vorzuziehen, daß jedem Führungskanal (3) mit Synchronisationseinrichtung (4) seine eigene Modulations einrichtung zugeordnet ist, welche möglichst unmittelbar mit der zugehörigen Saatkornspendeeinrichtung (1) gekoppelt ist. Das ist besonders einfach im Ausführungs beispiel nach Fig. 9a und Fig. 9b (vgl. Anspruch 9 und besonders Anspruch 10) möglich.

Ergänzend sollen noch folgende mögliche Ausführungsformen der Synchronisiereinrichtung (4) erwähnt werden:

Beim Korngeschwindigkeitsmodulator nach Anspruch 4 kann die Ablenkeinrichtung (22) elektrische Feldplatten (24) (vgl. Fig. 4) enthalten, die durch ein elektrisches Feld und die entsprechenden elektrostatischen Kräfte das Korn senkrecht zu seiner ursprünglichen Bahn ablenken.

Diese Feldplatten werden zweckmäßigerweise von einem elektrischen Pulsverstärker, eventuell gesteuert von einem Relaiskontakt oder einer elektronischen Steuereinrichtung nach Anspruch 12, mit elektrischem Wechselpotential ver sorgt. Weiter kann auch einfach eine mechanisch in die Kornbahn hinein verschiebbare Prallplatte, die bei Aufprall des Kornes dieses flach reflektiert und somit im wesent lichen ebenfalls mehr oder weniger stark je nach Stellung der Prallplatte und der ursprünglichen Kornbahn senkrecht zur ursprünglichen Bewegungsrichtung abgelenkt.

Im übrigen ist anzustreben, daß die Körner auf ihrem Weg durch den Führungskanal (3), insbesondere den unteren Führungskanal (3 b) nach der Synchronisierungs einrichtung (4) möglichst geringe Durchlaufzeit-Streuungen erleiden. Dies kann durch geschickte Formgebung der Wandung des Förderkanales (3) und Einleitung des Förderluftstromes angenähert werden. Anzustreben wäre, daß Kornbahnen die einen längeren Weg durchlaufen im Mittel in Ortsbereichen mit höherer Förderluftstrom geschwindigkeit verlaufen, so daß die Durchlaufzeit der Körner näherungsweise gleich groß ist. (Dies ist im weitesten Sinn ein Analogon zur Aus breitung des Lichtes in unterschiedlichen Moden, entsprechend unterschiedlichen Lichtbahnen, in einem sogenannten Gradientenindex-Lichtleiter.)

Anmerkung zum wirtschaftlichen Nutzen der erfindungs gemäßen Einrichtung:

Die Erfindung ermöglicht das Ausbringen von Einzelkornsaat gut mit Geschwindigkeiten von ca. 15 km/h anstelle bisher ca. 10 km/h bei vertretbarer Ablagegenauigkeit. Das ist eine Arbeitszeit-, Schlepper- und Sämaschineneinsatzzeit ersparnis von mindestens 30%.

Bei einer bisherigen Einsatzzeit von ca. 4000 h während der Lebensdauer der Sämaschine können also ca. 1000 h Säzeit = Arbeitszeit für die gleiche Saatfläche eingespart werden.

Claims

1. Einzelkornzuführung von einem Saatgutbehälter mit Einzelkornspender zur Ablegestelle und einer Synchronisierungseinrichtung zur gleichmäßigen Ablage des Saatgutes insbesondere für landwirtschaftliche Sämaschinen mit pneumatisch unterstütztem Saatguttransport, gekennzeichnet dadurch,
daß auf der Strecke zwischen Einzelkornspender (1) und Kornablage (2) im Kornzuführungskanal (3) eine Kornablage-Synchronisierungseinrichtung (4) eingefügt ist, in welcher keine Zwischen lagerung des Kornes stattfindet, sondern eine Beschleunigung des Saatkornes, wenn dieses gegenüber einer Soll-Durchgangszeit t ₁ _s verspätet an der Synchronisierungseinrichtung (4) ankommt oder eine Verzögerung des Saatkornes, wenn dieses gegenüber einer Soll-Durchgangszeit t ₁ _s verfrüht an der Synchronisierungseinrichtung (4) ankommt, oder beides zugleich, und
daß diese Beschleunigung und/oder Verzögerung im Takt der Einzelkorn-Soll-Abgabezeit des Einzelkornspenders erfolgt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Synchronisiereinrichtung (4) im wesentlichen den Förderluftstrom im Saatgutzuführungskanal (3) im Bereich der Synchronisierungseinrichtung (4) oder auch im Teilstück (3 b) des Förderkanals nach der Synchronisiereinrichtung synchron im Takt der Korn zuführung des Kornspenders (1) moduliert, und zwar mit einer derartigen Amplitude und Phasenlage, daß die Körner an der Ablagestelle (2) in möglichst gleichen Zeitabständen ankommen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Geschwindigkeit des Förderluftstromes im Saatgutführungskanal (3 b) nach Anspruch 2 moduliert wird mittels einer Ringdüse (11) (Fig. 2), durch welche über den Modulationsluftstromkanal (12) ein im Takt der Saatgutzuführung synchroni sierter gepulster oder Wechsel-Luftstrom von einer Luftstrom-Modulator-Einrichtung (13) zugeführt wird.

4. Einrichtung nach mindestens Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Wechselluftstromerzeuger (13) ein Zylinder mit Kolben (14) ist, welcher über eine Kurbelwelle (15) mit evtl. variablem Exzenterlagerzapfen (16) angetrieben ist (Fig. 3a).

5. Einrichtung nach mindestens Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Luftstrommodulator (13) ein Ventil (18) ist, welches Druckluft der Zuführungsleitung (19) im Takt der Saatgutzuführung in den Modulator luftkanal (12) einströmen läßt, und dessen Ventilhub evtl. z. B. mittels eines variablen Exzenterbolzens (16) an einer Kurbelwelle (15), welche mit der Frequenz der Saatgutzuführung rotiert, einstellbar ist (Fig. 3b).

6. Einrichtung nach mindestens Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Synchronisierungseinrichtung (4) im wesentlichen darin besteht, daß der Förderkanal (3) an der Stelle der Synchroneinrichtung (4) so ausge bildet ist, daß ein inhomogenes, in einem bestimmten Querschnittsbereich jedoch monoton verlaufendes Förder-Luftstrom-Geschwindigkeitsprofil sich ausbildet, und daß eine Ablenkeinrichtung (22) die zeitlich voreilenden Körner in den Bereich des langsameren Förderluftstromes und/oder die nacheilenden Körner in den Bereich des schnelleren Luftstromes abgelenkt werden.

7. Einrichtung nach mindestens Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Ablenkeinrichtung (22) durch einen Hilfs-Luftstrom mit einer Komponente senkrecht zum Förderluftstrom verwirklicht wird. Dieser Hilfsluftstrom wird durch eine Fluid düse (23) zugeführt und ist im Takt der Saatgut zuführungsfrequenz moduliert und kann z. B. von Wechselluftstrom- oder Pulsluftstrom erzeugern nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 erzeugt werden.

8. Einrichtung nach mindestens Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Ablenkeinrichtung (22) durch ein elektrisches Feld, insbesondere ein elektrisches Dipolfeld dargestellt wird, welches die Einzelkörner je nach dem an den Feldplatten (24), welche das elektrische Feld erzeugen, angelegten elektrischen Potential senkrecht zum Förderluftstrom ablenken.

9. Einrichtung nach mindestens Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Geschwindigkeit des Förderluftstromes im Saatgutführungskanal (3 b) nach Anspruch 2 moduliert wird mit einer Luftstromabzweigungs-Öffnung (41) z. B. in Form von Bohrungen im Führungskanal (3) an der Stelle der Synchronisationseinrichtung (4) mit einer Ummantelung (42), welche den Auslaß luftstrom erfaßt und zu einem Ventil (44) leitet, welches z. B. über eine Hebelmechanik (45) und ein mit der Saatkornspende-Einrichtung (1) mechanisch gekoppeltes Nockenrad (47) im Takt der Saatkornzuführung geöffnet und geschlossen wird.

10. Einrichtung nach mindestens Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventil (44) in Anspruch 9 durch eine eventuell bewegliche Luftkanalleitung (49), welche zu einer mit dem Saatkornspender (1) mechanisch gekoppelten Luftstrommodulatorscheibe (48) führt, in welche zweckmäßig geformte Öffnungen (z. B. kreis, ellipsen- oder rauten förmig gestanzt) eingearbeitet sind, so daß der Luftauslaß in der gewünschten Zeitfunktion moduliert wird, wobei Amplitude und Phase der Modulation durch mechanische Verschiebung der Anschlußstelle der Luftkanalleitung (49) an die Modulatorscheibe (48) justiert werden kann.

11. Einrichtung nach mindestens Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Auslaßöffnungen von modulierten Luftströmungen z. B. des Führungskanales (3 b) des Ventiles (44) oder der Modulatorscheibe (48) mit Schalldämpfern zur Dämpfung des niederfrequenten Luftschalles mit Obertönen und Zusatzgeräuschen, verursacht z. B. durch Luftwirbel, versehen sind.

12. Einrichtung nach mindestens Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Kornführungskanal (3) mindestens ein elektronischer Detektor den tatsächlichen Durchgang eines Kornes und eventuell auch seine Geschwindigkeit feststellt, und daß mit diesem Signal ein Analog- oder Digital-Prozessor bedient wird, der seinerseits die günstigste Phasenlage und Amplitude der Modulatoreinrichtung (13) errechnet und selbsttätig über Stellglieder einstellt.

13. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß eine einzige Modulatoreinrichtung (13), sei es eine Wechselluftpumpe nach Anspruch 4 oder ein Druckluft-Schaltventil nach Anspruch 5 oder ein Wechsel- oder Pulsspannungs-Generator zur Bedienung der elektrischen Feldplatten nach Anspruch 8, oder sonst eine Modulatoreinrichtung, gleichzeitig mehrere Saatgutkanäle (3) mit zugehörigen synchron laufenden Saatkornspendern (1) und Synchronisierungseinrichtungen (4) bedient.

14. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß jedem Saatgutkanal ein eigener Modulator (13) zugeordnet ist, welcher vom zugehörigen Saatgut spender synchronisiert ist und welcher die Synchronisierungseinrichtung (4) des zugehörigen Saatgutkanales bedient; wodurch unterschiedliche Phasenlagen des Kornabgabetaktes der verschiedenen Saatgutspender (1) - z. B. hervorgerufen durch mechanische Ungenauigkeiten des Antriebsgestänges der Saatkornspender - ausgeglichen werden.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Synchronisiereinrichtung (4) im wesentlichen eine bewegliche Prallplatte (26) ist, welche im Takt der Saatkornabgabe an der Stelle (4) im Saatgut kanal (3) hin- und hergeschoben wird, so daß vorei lende Einzelkörner durch den Aufprall eine Impulsänderung senkrecht zur Bewegungsrichtung erleiden, so daß sie im restlichen Förderkanalteil (3 b) in eine langsamere Bewegungsbahn abgelenkt werden, und daß die Prallplatte (26) geometrisch so ausgebildet ist, daß die Verzögerung des Kornes durch die langsamere Bewegungsbahn im Förderkanalteil (3 b) umso stärker ist, je voreilender das Korn an der Synchronisierungseinrichtung (4), das heißt an der Prallplatte (26), gegenüber der Soll-Durchgangszeit t ₁ _s ankommt.

16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Synchronisierungseinrichtungen (4) der Sämaschine zentral ein- und ausschaltbar sind und daß sie eventuell selbsttätig erst einge schaltet werden, wenn eine Sä-Fahrgeschwindigkeit erreicht ist, für welche die Synchronisierungs einrichtungen besonders optimal eingestellt sind.

17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß die Führungskanäle (3) und ihr Strömungsprofil so ausgebildet sind, daß auf längerem Weg durchlaufene Kornbahnen mit höherer Geschwindigkeit durchlaufen werden als kürzere Kornbahnen - zumindest innerhalb der praktisch auftretenden Abweichungen von der Sollbahn, so daß die Durchlaufzeiten der Körner möglichst gleich groß sind.

18. Einrichtung nach mindestens Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich eine Vorrichtung mit einem Geschwindigkeitssensor für die Sägeschwindigkeit vorgesehen ist, welcher dem Fahrer z. B. ein optisches oder akustisches Hinweissignal gibt, ob die optimale Sägeschwindigkeit eingehalten ist, eventuell auch noch, ob sie unterschritten oder überschritten ist.