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Die Erfindung betrifft einen Zentrifugalstreuer zum Ausbringen von Streugut, insbesondere einen Zentrifugaldüngersteuer zum Ausbringen von Dünger.
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Bei derartigen Zentrifugalstreuern wird das sich in einem Vorratsbehälter befindliche Streugut über einstellbare Dosierorgane den Wurfschaufeln der Schleuderscheiben in einstellbaren Mengen zugeleitet.
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Zu Überwachung und Regelung der Ausbringmenge ist es beispielsweise durch die
EP 1 008 288 B1 bekannt geworden, das Antriebsdrehmoment der Antriebselemente der Schleuderscheiben zu bestimmen. Basierend auf dem festgestellten Drehmoment kann ein Istwert des auf die Schleuderscheibe auslaufenden Massenstroms ermittelt werden. Durch Vergleich mit einem Sollwert kann dann eine Regelung der Dosierorgane stattfinden.
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Um basierend auf dem Antriebsdrehmoment den Massenstrom bestimmen zu können, ist es auch erforderlich, die Drehzahl des Antriebs der Schleuderscheibe sowie das dazugehörige Leerlaufdrehmoment zu kennen. Bekannte Systeme greifen zur Bestimmung des Leerlaufdrehmoments auf eine Kennlinie zurück, welche die Drehzahl mit dem Leerlaufdrehmoment verbindet. Es ist auch bekannt, im Betrieb des Zentrifugalstreuers regelmäßig Leerlaufmessu n-gen vorzunehmen. Die Verwendung einer Kennlinie ist einfacher, regelmäßige Leerlaufmessungen dagegen genauer.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Zentrifugalstreuer sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Zentrifugalstreuers bereitzustellen, welche eine einfache und zugleich präzisere Bestimmung des Leerlaufdrehmoments ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch einen Zentrifugalstreuer gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung ist es also vorgesehen, eine Korrelation zwischen Drehzahl und Leerlaufdrehmoment zu verwenden, beispielsweise in Form einer Kennlinie. Die Erfinder haben erkannt, dass ein Grund dafür, dass die Verwendung einer derartigen Korrelation häufig zu Ungenauigkeiten führt, darin liegt, dass das Leerlaufdrehmoment auch von der Dichte der Umgebungsluft abhängt. Der unterschiedliche Luftwiderstand der Wurfschaufeln, je nach Umgebungsluft, führt also zu einer weiteren Abhängigkeit in der Korrelation (sogenannte Ventilationsverluste). Je weiter die Umgebungsbedingungen im Betrieb von denen abweichen, bei denen die gespeicherte Korrelation bestimmt wurde, umso größer ist der Einfluss auf die Bestimmung des Leerlaufdrehmoments und damit auf die Bestimmung des Massenstroms. Daher führten regelmäß i-ge Leerlaufmessungen auch zu einer größeren Genauigkeit, da die Dichte der Umgebungsluft hier automatisch mit einfließt.
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Gemäß der Erfindung ist es dagegen vorgesehen, die hinterlegte Korrelation basierend auf einem errechneten oder eingegebenen Wert der Dichte der Umgebungsluft des Zentrifugalstreuers anzupassen und den Istwert des ausgebrachten Massenstroms basierend auf dem Antriebsdrehmoment und der angepassten Korrelation zu berechnen. Dadurch ist es möglich, auf Leerlaufmessungen und damit regelmäßige Arbeitsunterbrechungen zu verzichten, und de n-noch eine präzisere Bestimmung des Leerlaufdrehmoments und damit des ausgebrachten Massenstroms zu ermöglichen.
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Bei dem Zentrifugalstreuer kann es sich insbesondere um einen landwirtschaftlichen Düngerstreuer handeln. Bei dem Streugut handelt es sich in diesem Fall um einen, insbesondere granularen, Dünger.
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Es ist wenigstens eine Schleuderscheibe für den Zentrifugalstreuer vorgesehen. Es können auch zwei oder mehr Schleuderscheiben Verwendung finden.
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Der Zentrifugalstreuer kann einen Vorratsbehälter für das Streugut umfassen. Die wenigstens eine Schleuderscheibe kann insbesondere unterhalb des Vorratsbehälters angeordnet sein. Die wenigstens eine Schleuderscheibe kann um eine aufrechte Achse mittels einer Antriebswelle rotierend antreibbar sein.
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Auf der wenigstens einen Schleuderscheibe kann wenigstens eine Wurfschaufel angeordnet sein. Es können verschieden ausgebildete Wurfschaufel- oder Schleuderscheibensätze zur Anpassung an verschiedene Arbeitsbreiten- und Streubreitenbereiche zum Einsatz kommen. Insbesondere zum Bearbeiten der äußeren Fahrgasse, also zum Grenzstreuen, können an der Schleuderscheibe eine oder mehrere Grenzstreuschaufeln vorgesehen sein, deren Position, insbesondere deren Winkelanstellung, einstellbar ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Streubild zur Feldgrenze hin so angepasst werden kann, dass kein oder im wesentlichen kein Streugut über die Feldgrenze gelangt.
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Bei dem Antrieb der Schleuderscheibe kann es sich um einen hydraulischen, mechanischen oder elektrischen Antrieb handeln. Der Antrieb kann die Schleuderscheibe über die oben genannte Antriebswelle rotierend antreiben.
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Zum Bestimmen des aktuellen Werts des über das Dosierorgan auf die Schleuderscheibe auslaufenden Massenstroms ist die Messvorrichtung als Drehmomentmessvorrichtung zur Messung des Antriebsdrehmoments der Schleuderscheibe ausgebildet. Das erforderliche Drehmoment zum Antrieb der Schleuderscheibe kann als Maß für die Ausbringmenge und damit für den Massenstrom angesehen werden. Wenn das Drehmoment beispielsweise abfällt, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass die eingestellte Ausbringmenge nicht ausgebracht wird.
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In der Steuereinheit kann ein entsprechendes Expertenprogramm hinterlegt sein, welches aus den Drehmomentwerten den entsprechenden Massenstrom ermittelt. Dafür können insbesondere eine oder mehrere Kennlinien hinterlegt sein, welche den Zusammenhang zwischen Drehmoment und Massenstrom repräsentieren.
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Zur Bestimmung des Massenstroms können insbesondere auch das Leerlaufdrehmoment und/oder die Drehzahl der Schleuderscheibe berücksichtigt werden.
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Die Steuereinheit kann so ausgebildet sein, dass sie einen Soll-Massenstrom (Sollwert) basierend auf der Fahrgeschwindigkeit des Zentrifugalstreuers bzw. des den Zentrifugalstreuer tragenden oder ziehenden Schleppers, der Sollstreumenge pro Fläche und der Arbeitsbreite errechnet. Die erforderlichen Größen können in die Steuereinheit eingebbar, über entsprechende Sensoren bestimmbar oder in einem Speicherelement hinterlegt sein. Insbesondere die Fahrgeschwindigkeit kann über einen entsprechenden Geschwindigkeitssensor bestimmbar sein. Die Steuereinheit kann so ausgebildet sein, dass sie den Soll-Massenstrom aktualisiert, wenn sich einer der Parameter, insbesondere die Fahrgeschwindigkeit, ändert.
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Bei der Steuereinheit kann es sich um eine elektronische Regel- und Auswerteeinheit, insbesondere um einen Bordrechner des Zentrifugalstreuers bzw. des den Zentrifugalstreuer tragenden oder ziehenden Schleppers, handeln. Diese kann insbesondere über entsprechende drahtlose oder drahtgebundene Verbindungen mit der Messvorrichtung verbunden sein.
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Das einstellbare Dosierorgan kann insbesondere einen Schieber umfassen, durch den eine Auslauföffnung des Vorratsbehälters in ihrer Öffnungsweite einstellbar und verschließbar ist. Der Schieber kann mittels eines zugeordneten motorischen Einstellmittels betätigtbar sein, wobei das Einstellmittel wiederum über die Steuereinheit betätigbar ist.
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Bei der Einstellung des Dosierorgans kann es sich insbesondere um die Position des Schiebers, insbesondere in Bezug auf die Auslauföffnung, handeln. Die oben genannte Einstellung des Dosierorgans kann alternativ oder zusätzlich auch dem Aufgabepunkt des Streuguts auf der Schleuderscheibe entsprechen. Auch für die Einstellung des Aufgabepunktes kann ein entsprechendes Stellmittel vorgesehen sein, das über die Steuereinheit betätigbar ist.
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Die Steuereinheit kann zum Empfangen von Messwerten eines Temperatursensors zum Bestimmen der Temperatur der Umgebungsluft und eines Luftdrucksensors zum Bestimmen des Luftdrucks der Umgebungsluft ausgebildet sein, wobei die Steuereinheit außerdem so konfig u-riert sein kann, dass sie die Dichte der Umgebungsluft basierend auf den Messwerten berechnet. Der Temperatursensor und der Luftdrucksensor können jeweils Teil des Zentrifugalstreuers oder Teil des Schleppers, an den der Zentrifugalstreuer angebaut oder angehängt ist, sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit mit einer Eingabevorrichtung verbunden sein, über die eine Bedienperson Messwerte für Temperatur und Luftdruck der Umgebungsluft eingeben kann, wobei die Steuereinheit außerdem so konfiguriert sein kann, dass sie die Dichte der Umgebungsluft basierend auf den eingegebenen Messwerten berechnet. Bei der Eingabevorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Tastatur, einen Touchscreen oder um ein Mikrofon in Kombination mit einer Spracherkennungssoftware handeln.
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Die Dichte der Umgebungsluft ist proportional dem Luftdruck und indirekt proportional der Temperatur. Zur Berechnung der Dichte ρ der Umgebungsluft kann die Steuereinheit die folgende Abhängigkeit implementieren:
wobei p dem Luftdruck, T der Temperatur und R der Gaskonstanten entspricht. Die spezifische Gaskonstante für trockene Luft ist 287,058 J/kg·K. Die Genauigkeit der Berechnung der Dichte kann noch erhöht werden, wenn zusätzlich die Luftfeuchtigkeit berücksichtigt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass statt der spezifischen Gaskonstanten für trockene Luft eine feuchtigkeitsabgängige „Gaskonstante“ verwendet wird. Dafür kann der Zentrifugalstreuer mit einem Luftfeuchtigkeitssensor versehen sein, der mit der Steuereinheit verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Messwert für die Luftfeuchtigkeit über die oben genannte Eingabevorrichtung eingebbar sein.
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Alternativ zur Berechnung der Dichte der Umgebungsluft basierend auf gemessenen oder eingegebenen Messwerten, kann auch vorgesehen sein, den Wert der Dichte der Umgebungsluft über die oben genannte Eingabevorrichtung direkt einzugeben. Die Steuereinheit und/oder die Eingabevorrichtung kann den Wert der Dichte der Umgebungsluft auch von einem externen Rechner abrufen oder empfangen um dadurch einen eingegebenen Wert der Dichte zu erhalten. Hierfür kann die Steuereinheit und/oder die Eingabevorrichtung insbesondere über ein Kommunikationsmodul verfügen und ausgebildet sein, mit Wetterstationen in der Umgebung oder mit dem Internet zu kommunizieren und Messwerte für Dichte und/oder Temperatur und/oder Feuchtigkeit und/oder weitere Messwerte der Umgebungsluft zu empfangen und zu berücksichtigen. Die Messwerte können in festgelegten Zeitabständen neu empfangen und die Steuerung des Zentrifugalstreuers entsprechend angepasst werden. Auch ist denkbar, dass automatische neue Messwerte empfangen werden, wenn durch die Steuereinheit oder Eingabevorrichtung eine neue Wetterstation in der Umgebung detektiert wird, beispielsweise wenn der Zentrifugalstreuer eine neue landwirtschaftliche Fläche anfährt und eine entsprechend weite Strecken zurücklegt.
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Die Steuereinheit kann so konfiguriert sein, dass sie basierend auf dem errechneten oder eingegebenen Wert der Dichte der Umgebungsluft des Zentrifugalstreuers einen Korrekturfaktor bestimmt, und zum Anpassen der Korrelation den Korrekturfaktor auf die Korrelation anwendet.
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Zur Bestimmung des Korrekturfaktors kann die Dichte bei der die hinterlegte Korrelation bestimmt wurde als Referenzwert verwendet werden. Beispielsweise kann der Korrekturfaktor abhängig von der Differenz zwischen der aktuellen Dichte der Umgebungsluft des Zentrifugalsteuers und dem Referenzwert bestimmt werden. Der Referenzwert kann dafür im Speicher hinterlegt sein.
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Bei dem Korrekturfaktor kann es sich insbesondere um einen Multiplikationsfaktor handeln, mit dem die hinterlegte Korrelation multipliziert wird. Alternativ kann der Korrekturfaktor auch ein additiver oder subjektiver Parameter sein, der von der hinterlegten Korrelation abgezogen oder zu dieser hinzugefügt wird. Bei dem Korrekturfaktor kann es sich insbesondere um einen empirischen Korrekturfaktor handeln. Im Speicher kann eine Korrelation zwischen Umgebungsdichte und Korrekturfaktor oder zwischen Korrekturfaktor und der Differenz zwischen der aktuellen Dichte und dem Referenzwert, hinterlegt sein. Zum Bestimmen des Korrekturfaktors kann die Steuereinheit auf diese Korrelation zugreifen.
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Die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 6 können insbesondere durch eine oben beschriebene Steuereinheit durchgeführt werden. Die Steuereinheit kann dabei eines oder mehrere der oben genannten Merkmale aufweisen. Der Zentrifugalstreuer und die entsprechenden Elemente des Zentrifugalstreuers können ebenso eines oder mehrere der oben genannten Merkmale aufweisen. Gemäß dem Verfahren kann die Steuereinheit einen oder mehrere der Schritte durchführen, für deren Durchführung sie zuvor als ausgebildet b e-schrieben wurde.
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Die Erfindung stellt auch ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend eines oder mehrere von einem Computer lesbaren Medien, mit von einem Computer ausführbaren Instruktionen zum Durchführen der Schritte eines oben genannten Verfahrens, wenn die Instruktionen auf einem Computer ausgeführt werden. Bei dem Computer, für den das Computerprogrammprodukt vorgesehen ist, kann es sich insbesondere um einen Bordrechner eines Zentrifugalstreuers bzw. eines den Zentrifugalstreuer tragenden oder ziehenden Schleppers handeln.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
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Der beispielhafte Zentrifugalstreuer des Ausführungsbeispiels ist ein landwirtschaftlicher Schleuderdüngerstreuer. Dieser weist einen Vorratsbehälter für den auszubringenden Dünger auf. Der Vorratsbehälter weist in seinem unteren Bereich einen Auslauftrichter auf.
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Der Auslauftrichter ist durch ein Dosierorgan abgeschlossen, über den der Dünger in einstellbaren Mengen der darunter angeordneten Schleuderscheibe zugeführt wird. Die Schleuderscheibe wird über eine Schleuderscheibenwelle und einen Hydraulikmotor angetrieben. Es versteht sich, dass der Antrieb über einen Hydraulikmotor nur als Beispiel dient und andere Antriebe, beispielsweise ein mechanischer oder elektrischer Antrieb ebenfalls möglich sind.
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Auf der Schleuderscheibe sind Wurfschaufeln angeordnet, welche das ihnen zugeleitete Streugut in Breitenverteilung auf der Bodenoberfläche verteilen. Die Wurfschaufeln können in ihrer Position veränderbar sein. Die Wurfschaufeln können insbesondere in Scheibenebene mit unterschiedlichen Winkeln zur Radialen eingestellt werden. Durch die unterschiedliche Winkelanstellung der Wurfschaufeln kann für unterschiedliche Materialsorten und Arbeitsbreiten eine gleichmäßige Düngerverteilung erzielt werden.
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Die Schleuderscheibe bzw. das Dosierorgan sind zueinander verstellbar, sodass die Lage des Aufgabepunktes des Düngers auf die Schleuderscheibe veränderbar ist.
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Das Dosierorgan weist eine Bodenplatte auf, durch welche die untere Öffnung des Auslauftrichters abgeschlossen wird. In der Bodenplatte ist eine Auslauföffnung angeordnet, deren Öffnungsweite durch einen Schieber einstellbar ist. Der Schieber kann durch motorische Einstellmittel betätigt werden. Weitere motorische Einstellmittel können zur Einstellung des Aufgabepunktes vorgesehen sein.
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Der Hydraulikmotor wird über eine geeignete Einrichtung, beispielsweise von der Hydraulikanlage des Schleppers oder einer Hydraulikpumpe, die von dem Schlepper oder mit anderen Mitteln motorisch angetrieben wird, angetrieben. Dem Hydraulikmotor ist eine Regeleinrichtung zugeordnet, mittels welcher die Drehzahl der Schleuderscheibe einstellbar ist.
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In dem Antrieb der Schleuderscheibe ist ein Drehmomentsensor angeordnet. Außerdem ist der Schleuderscheibe bzw. deren Antriebswelle ein Drehzahlsensor zugeordnet, mittels welchem die Drehzahl messbar ist.
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Schließlich ist noch eine Steuereinheit in Form einer elektronischen Regel- und Auswerteeinheit vorgesehen. Diese Steuereinheit ist über Leitungen mit den einzelnen Sensoren verbunden, sodass die von den Sensoren ermittelten Werte in die Steuereinheit übertragbar sind.
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Über die Steuereinheit ist auch eine Einstellung der Dosierorgane möglich, insbesondere eine Einstellung der Position des Schiebers bzw. des Aufgabepunktes. Dafür ist die Steuereinheit entsprechend mit den Einstellmitteln verbunden. Auch die Drehzahl der Schleuderscheibe kann über die Steuereinheit eingestellt werden.
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Die Steuereinheit ist so ausgebildet, dass sie aus Werten der Drehmomentsensoren ein Antriebsdrehmoment bestimmen kann. Das erforderliche Antriebsdrehmoment, um die Schleuderscheiben anzutreiben, um den Dünger in Breitenverteilung auf der Bodenoberfläche zu verteilen, ist ein Maß für die Ausbringmenge, also den Ist-Massenstrom. In der Steuereinheit ist ein entsprechendes Expertenprogramm hinterlegt, welches die Zusammenhänge zwischen den Drehmomentwerten und dem Massenstrom ermittelt. Dafür können insbesondere eine oder mehrere Kennlinien hinterlegt sein, welche die Zusammenhänge repräsentieren. Hierbei können unterschiedliche Kennlinien für unterschiedliche Einstellungen der Schleuderscheibe und/oder für unterschiedliche Schleuderscheiben verwendet werden.
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Die Steuereinheit kann so also einen aktuellen Wert des über das Dosierorgan auf die Schleuderscheibe auslaufenden Massenstroms bestimmen.
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Das für die Bestimmung des Massenstroms erforderliche Leerlaufdrehmoment wird mithilfe einer Korrelation bestimmt, welche die Drehzahl des Antriebs der Schleuderscheibe mit dem Leerlaufdrehmoment verbindet. Vor Bestimmung des Leerlaufdrehmoments wird die Korrelation auf die aktuellen Witterungsbedingungen, insbesondere auf die aktuelle Dichte der Umgebungsluft, angepasst. Das Leerlaufdrehmoment ist proportional der Dichte der Umgebungsluft. Über den Tagesverlauf kann das Leerlaufdrehmoment aufgrund der sich ändernden Dichte um einige Prozent variieren. Diese Variationen werden durch die Anpassung der Korrelation berücksichtigt, so dass eine genauere Bestimmung des Leerlaufdrehmoments und damit des Istwerts des Massenstroms möglich ist.
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Der Massenstrom kann dann in bekannter Weise aus dem Antriebsdrehmoment und dem Leerlaufdrehmoment unter Verwendung einer weiteren Kennlinie bestimmt werden.
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Die Steuereinheit kann so ausgebildet sein, dass sie eine Einstellung des Dosierorgans basierend auf einem Vergleich des Istwerts des Massenstroms mit dem Sollwert des Massenstroms regelt. Insbesondere kann derart die Position des Schiebers und/oder der Aufgabepunkt geregelt werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf hydraulisch angetriebene Schleuderscheiben begrenzt, sondern es sind auch andere Antriebe denkbar. Entsprechend dem gewählten Antrieb kann dann ein geeigneter Drehmomentsensor gewählt werden.
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Der Zentrifugalstreuer kann als Anbaugerät für einen Schlepper ausgebildet sein. Es wäre aber auch möglich, den Zentrifugalstreuer als Nachläufer oder sogar selbstfahrend auszubilden.
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Es versteht sich außerdem, dass die in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel genannten Merkmale nicht auf diese speziellen Kombinationen beschränkt sind und auch in beliebigen anderen Kombinationen möglich sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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