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Die Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung für eine landwirtschaftliche Feldspritze, sowie eine landwirtschaftliche Feldspritze mit einer solchen Spritzvorrichtung.
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Landwirtschaftliche Feldspritzen werden zum Ausbringen bzw. zur Applikation von flüssigen Wirkstoffen, z. B. Pflanzenschutz- und/oder Düngemittel, verwendet. Derartige Feldspritzen mit einem quer zur Fahrtrichtung orientierten und über einen Pflanzenbestand bewegten Spritzgestänge sind in unterschiedlichen Ausführungsvarianten bekannt.
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Mit derartigen Feldspritzen soll das Ziel verfolgt werden, ein definiertes Flüssigkeitsvolumen an Spritzflüssigkeit, z. B. Pflanzenschutz- und/oder Düngemittel, gleichmäßig und mit definierbarer Intensität auf einem Pflanzenbestand auszubringen. Um die Spritzflüssigkeit großflächig auf den zu bearbeitenden Nutzflächen auszubringen, weisen Spritzgestänge derartiger Feldspritzen seitliche faltbare Ausleger mit großer Arbeitsbreite auf, teilweise von mehr als zwanzig Metern. Für Transportfahrten werden solch breite Spritzgestänge gefaltet und eingeklappt. Im ausgeklappten Zustand sind die Ausleger quer zur Fahrtrichtung angeordnet. Am Spritzgestänge sind zum dosierten Ausbringen der Spritzflüssigkeit in Abständen zueinander angeordnete Ausbringelemente, z. B. Spritzdüsen, vorhanden. Die Ausbringelemente erzeugen einen zum Boden bzw. zum Pflanzenbestand hin ausgerichteten Spritzstrahl, z. B. einen Sprühkegel, zum gewünschten Verteilen der Spritzflüssigkeit.
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Bei der Ausbringung von Spritzflüssigkeit auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche ist es je nach Spritzvorgang von Vorteil, wenn die Spritzflüssigkeit in die unmittelbare Umgebung der jeweiligen Pflanzen auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche abgegeben wird, um die Verteilung von Spritzflüssigkeit mit möglichst wenig Abdrift zu erreichen.
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Ein hierzu aus der Praxis bekannter Ansatz ist die Verwendung spezieller Spritzdüsen, beispielsweise die Verwendung von sog. Zweistoffdüsen, bei denen die Spritzflüssigkeit mit Druckluft vermischt wird, was in einer geringeren Abdrift resultieren kann.
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Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Technik zum Ausbringen von Spritzflüssigkeit mittels eines Spritzgestänges bereitzustellen, mittels der Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine Technik zum Ausbringen von Spritzflüssigkeit mittels eines Spritzgestänges bereitzustellen, mittels welcher eine verbesserte Ausbringung von Spritzflüssigkeit mittels Zweistoffdüsen ermöglicht wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
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Ein erster allgemeiner Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Spritzvorrichtung für eine landwirtschaftliche Feldspritze zum dosierten Ausbringen von Spritzflüssigkeit auf landwirtschaftlichen Nutzflächen.
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Die Spritzvorrichtung umfasst ein Spritzgestänge, aufweisend mehrere Zweistoffdüsen zum Versprühen und/oder Feinverteilen der Spritzflüssigkeit unter Zuhilfenahme eines Druckgases. Die Zweistoffdüsen sind in einem vorbestimmten Abstand in Längsrichtung (B) des Spritzgestänges beabstandet voneinander angeordnet. Die Zweistoffdüsen weisen jeweils mindestens einen Flüssigkeitseinlass für die Zufuhr der Spritzflüssigkeit, mindestens einen Gaseinlass für die Zufuhr des Druckgases sowie einen Düsenauslass für einen austretenden Spritzstrahl auf.
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Die Spritzvorrichtung umfasst ferner ein Dosier- und Versorgungssystem zur Versorgung der Zweistoffdüsen mit Spritzflüssigkeit und Druckgas. Das Dosier- und Versorgungssystem umfasst mehrere individuell ansteuerbare Dosiereinrichtungen, wobei den Zweistoffdüsen jeweils wenigstens eine der Dosiereinrichtungen zugeordnet ist, vorzugsweise räumlich zugeordnet ist und wobei mittels der Dosiereinrichtungen die Ausbringmenge von Spritzflüssigkeit der jeweiligen Zweistoffdüse steuerbar ist. Das Dosier- und Versorgungssystem kann ferner eine Pumpe, z. B. eine Kreiselpumpe, aufweisen, zur Förderung der Spritzflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter für Spritzflüssigkeit.
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Die Spritzvorrichtung umfasst ferner eine Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, das Dosier- und Versorgungssystem zum Versprühen und/oder Feinverteilen der Spritzflüssigkeit anzusteuern. Die Steuereinrichtung ist insbesondere ausgebildet, die Dosiereinrichtungen anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann ein Steuergerät sein. Die Funktionalität der Steuereinrichtung kann auch über mehrere Steuergeräte verteilt implementiert sein.
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Anstelle einer rein zentralen Steuerung der Spritzflüssigkeitszufuhr zu den Zweistoffdüsen bieten die Dosiereinrichtungen den besonderen Vorzug, dass die Spritzflüssigkeitszufuhr jeweils gezielt für die einer Dosiereinrichtung zugeordnete(n) Zweistoffdüse(n) anpassbar ist.
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Damit kann z. B. die eingestellte Tröpfchengröße der Spritzflüssigkeit präziser und schneller angepasst werden. Ferner besteht dadurch die Möglichkeit, die Tröpfchengröße in Längsrichtung des Spritzgestänges, d. h. über die Arbeitsbreite des Spritzgestänges, unterschiedlich einzustellen, was z. B. für eine reihenbezogene Ausbringung von Spritzflüssigkeit entlang von Pflanzenreihen (Bandapplikation) besonders vorteilhaft ist, falls in Zwischenbereichen (zwischen den Pflanzenreihen) andere Tröpfchengrößen eingestellt werden sollen. Dies ist ferner besonders vorteilhaft bei Kurvenfahrten, so dass für in Bezug auf den Kurvenradius radial außen gelegene Abschnitte des Spritzgestänges und die dort angeordneten Zweistoffdüsen, die sich bei Kurvenfahrt schneller bewegen, optional eine andere Tröpfchengröße eingestellt werden kann, als für radial weiter innen liegende Gestängeabschnitte und die dort angeordneten Zweistoffdüsen.
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In einer Ausführungsform können die Dosiereinrichtungen, die den Zweistoffdüsen zugeordnet sind, ausgebildet sein, einen Volumenstrom der Spritzflüssigkeit zu steuern und/oder zu regeln. Die Dosiereinrichtungen können somit jeweils als Volumenstromregler ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Dosiereinrichtung als ein Dosierventil, vorzugsweise als ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Dosierventil, auch als PWM-Ventil bezeichnet, ausgebildet sein. Hiermit kann eine besonders schnelle und genaue Dosierung bzw. Einstellung des Volumenstroms erzielt werden. Alternativ kann die Dosiereinrichtung auch als eine ansteuerbare Blende, vorzugsweise als eine Blende mit veränderbarem Querschnitt, oder als ein Nadelventil oder Walzenventil ausgebildet sein.
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In einer Ausführungsform ist die der jeweiligen Zweistoffdüse zugeordnete Dosiereinrichtung im Bereich der Zweistoffdüse angeordnet und/oder der Zweistoffdüse räumlich zugeordnet. Beispielsweise kann die der jeweiligen Zweistoffdüse zugeordnete Dosiereinrichtung stromab einer Zufuhrleitung, vorzugsweise stromab einer Ringleitung, über welche die mehreren Zweistoffdüsen mit Spritzflüssigkeit versorgt werden, und stromauf des Düsenauslasses der Zweistoffdüse angeordnet sein. Die Dosiereinrichtung kann beispielsweise an oder stromab eines Abzweiges angeordnet, der die Zweistoffdüse mit der Zufuhrleitung fluidisch verbindet. In einer Ausführungsvariante kann die Dosiereinrichtung in die Zweistoffdüse baulich integriert sein, beispielsweise innerhalb eines Gehäuses der Zweistoffdüse angeordnet sein.
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Die Dosiereinrichtungen können jeweils genau einer Zweistoffdüse funktional zugeordnet sein. Die Dosiereinrichtungen können alternativ jeweils einer Gruppe von Zweistoffdüsen, die in einem Mehrfachdüsenstock gehaltert sind oder halterbar sind, funktional zugeordnet sein. Die Dosiereinrichtungen können in einem Düsenrasterabstand, z. B. im Abstand von 25 cm oder 50 cm, in Längsrichtung des Spritzgestänges voneinander beanstandet angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt können die Zweistoffdüsen in einem Abstand (Düsenrasterabstand) von 25 cm oder 50 cm in Längsrichtung des Spritzgestänges beabstandet voneinander angeordnet sein. Ferner können am Spritzgestänge in einem Abstand von 25 cm oder 50 cm in Längsrichtung des Spritzgestänges Mehrfachdüsenstöcke angeordnet sein, in denen jeweils mindestens eine Zweistoffdüse gehaltert ist.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Spritzgestänge in Längsrichtung (B) des Spritzgestänges in mehrere Teilabschnitte, z. B. Teilbreiten, unterteilt sein, wobei an jedem Teilabschnitt eine Mehrzahl von Zweistoffdüsen angeordnet ist und jede Zweistoffdüse genau einem Teilabschnitt zugeordnet ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Spritzvorrichtung mehrere Druckregler für das Druckgas umfassen, wobei jedem Teilabschnitt jeweils ein Druckregler zugeordnet ist, der ausgebildet ist, einen Druck des Druckgases in dem zugeordneten Teilabschnitt zu regeln.
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Dies bietet den Vorzug, dass die Druckluftzufuhr für die einzelnen Teilabschnitte und damit für Zweistoffdüsen unterschiedlicher Teilabschnitte unterschiedlich einstellbar ist, was insbesondere in Kombination mit der mittels der Dosiereinrichtungen unterschiedlich einstellbaren Spritzmittelzufuhr, z. B. den einstellbaren Spritzmittel-Volumenströmen, eine besonders vorteilhafte genaue und variable Anpassung der Tröpfchengröße ermöglicht, insbesondere um die Tröpfchengröße entlang der Arbeitsbreite des Spritzgestänges unterschiedlich anpassen zu können. Diese Ausführungsform stellt ferner einen besonders vorteilhaften Kompromiss dar, aus möglichst variabler Einstellbarkeit der Druckluftzufuhr einerseits und dem Bauraumbedarf und den Kosten andererseits. Eine rein zentrale Druckregelung für alle Zweistoffdüsen wäre im Vergleich hierzu weniger präzise und eine Druckregelung mittels einem eigenen Druckregler für jede Zweistoffdüse wäre jedoch mit hohem zusätzlichen Bauraumbedarf und Kosten verbunden, ohne in der Praxis signifikant verbesserte Ausbringergebnisse beim Ausbringvorgang erzielen zu können.
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Die Unterteilung in Teilabschnitte erfolgt in Längsrichtung des Spritzgestänges bzw. des Mittelteils und der beiden Ausleger und kann optional einer Unterteilung des Spritzgestänges in Teilbreiten entsprechen. Die Ausleger selbst können in Längsrichtung der Ausleger in mehrere Teilabschnitte unterteilt sein, wobei die Teilabschnitte in Längsrichtung des Spritzgestänges nebeneinander angeordnet sind. Entsprechend ist eine Gruppe von Zweistoffdüsen, die einem Teilabschnitt zugeordnet sind, in Längsrichtung benachbart zu einer weiteren Gruppe von Ausbringelementen angeordnet, die einem benachbarten Teilabschnitt zugeordnet sind.
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Ein Teilabschnitt gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann einem solchen Gestängeabschnitt oder einer Teilbreite des Auslegers bzw. des Spritzgestänges entsprechen. Die Unterteilung des Spritzgestänges in Teilbreiten bietet den Vorteil, dass nicht immer mit voller Arbeitsbreite gearbeitet werden muss und dass vorteilhaft eine teilflächenspezifische Applikation von Wirkstoffen ermöglicht wird. Die vorstehend genannten Gestängeabschnitte oder Teilbreiten des Spritzgestänges können jedoch auch jeweils mehrere der vorstehend genannten Teilabschnitte mit zugeordneten Zweistoffdüsen aufweisen.
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Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, die Dosiereinrichtungen der Zweistoffdüsen wahlweise einzeln, in Teilgruppen oder als Gesamtheit anzusteuern.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, zur Steuerung und/oder Regelung der Spritzflüssigkeit und des Druckgases, welche den Zweistoffdüsen zugeführt werden, zumindest folgende Stellgrößen einzustellen:
- - einen Druck der Spritzflüssigkeit in einer Zufuhrleitung, über welche die mehreren Zweistoffdüsen mit Spritzflüssigkeit versorgt werden, oder eine hiervon abhängige Größe (erste Stellgröße). Diese erste Stellgröße kann z. B. mittels einer Pumpe und/oder einem zentralen Druckregler zur Förderung der Spritzflüssigkeit eingestellt werden.
- - einen Volumenstrom der Spritzflüssigkeit für jede der mehreren Zweistoffdüsen (zweite Stellgröße). Der Volumenstrom einer Zweistoffdüse kann mittels der einer Zweistoffdüse zugeordneten Dosiereinrichtung eingestellt werden.
- - einen Druck des Druckgases (dritte Stellgröße, erste Variante). Der Druck kann z. B. mittels eines Kompressors und/oder einem zentralen Druckregler zur Förderung der Spritzflüssigkeit eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Druck des Druckgases in einem Teilabschnitt, z. B. einer Teilbreite, des Spritzgestänges individuell eingestellt werden, z. B. mittels Druckreglern, die jeweils einem der Teilabschnitte zugeordnet sind (dritte Stellgröße, zweite Variante).
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Das Einstellen dieser Stellgrößen kann in Form einer Steuerung oder Regelung erfolgen. Ein Wert für die zweite Stellgröße (Wert des Volumenstroms) kann in einer Ausführungsvariante wahlweise für jede der Zweistoffdüsen einzeln vorgeben werden, für Teilgruppen von Zweistoffdüsen vorgegeben werden oder für alle Zweistoffdüsen als Gesamtheit vorgegeben werden. Entsprechend kann der einer Zweistoffdüse zugeführte Volumenstrom flexibel je nach Art und Zweck des Ausbringvorgangs anpasst werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, eine den Zweistoffdüsen zugeführte Menge an Spritzflüssigkeit in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter festzulegen und/oder anzupassen: einer Art der Spritzflüssigkeit, einer Fahrgeschwindigkeit, einem Vorliegen einer Kurvenfahrt und einem Höhenabstand des Spritzgestänges von einer Zielfläche. Die Arten von Spritzflüssigkeiten können beispielsweise umfassen: ein Fungizid, ein Pestizid, ein Insektizid.
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Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, zur Festlegung und/oder Anpassung der den Zweistoffdüsen zugeführten Menge an Spritzflüssigkeit die Dosiereinrichtungen anzusteuern, insbesondere um den einer Zweistoffdüse jeweils zugeführten Volumenstrom zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuereinrichtung kann somit ausgebildet sein, die Dosiereinrichtungen in Abhängigkeit von zumindest einem der vorstehend genannten Parameter zu steuern und/oder zu regeln.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, eine den Zweistoffdüsen zugeführte Menge an Druckluft in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter festzulegen und/oder anzupassen: einer Art der Spritzflüssigkeit, einer Fahrgeschwindigkeit, einem Vorliegen einer Kurvenfahrt, einem Höhenabstand des Spritzgestänges von einer Zielfläche und einem Maximalwert für den Luftdruck des Druckgases. Der Maimalwert für den Luftdruck entspricht einem oberen, vorab festgelegten Schwellenwert für den Luftdruck, der berücksichtigt, dass der Luftdruck nicht zu hoch werden darf, da sonst ggf. keine Flüssigkeit mehr in die Düse gelangen kann oder die Zerstäubung nicht in gewünschter Weise erfolgen kann. Je nach Ausführung des Druckluftkreises liegen beispielhafte Maximalwerte für den Luftdruck in einem Bereich von 1 Bar bis 2 Bar.
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In einer Ausführungsvariante kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die von den Zweistoffdüsen erzeugte Tröpfchengröße der austretenden Spritzflüssigkeit durch Anpassung der vorstehend genannten ersten bis dritten Stellgrößen (Druck der Spritzflüssigkeit, Volumenstrom der Spritzflüssigkeit, Druck des Druckgases) anzupassen. In einer Ausführungsvariante hiervon kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, die von den Zweistoffdüsen erzeugte Tröpfchengröße für unterschiedliche Zweistoffdüsen zum Teil unterschiedlich einzustellen. Anders ausgedrückt, kann die erzeugte Tröpfchengröße bei einem Ausbringvorgang in Längsrichtung des Spritzgestänges, d. h. über die Arbeitsbreite des Spritzgestänges, unterschiedlich eingestellt werden, z. B. für eine reihenbezogene Ausbringung von Spritzflüssigkeit entlang von Pflanzenreihen (Bandapplikation) oder bei einer Kurvenfahrt. Für letzteres kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, bei Kurvenfahrten, für in Bezug auf den Kurvenradius radial außen gelegene Abschnitte des Spritzgestänges und die dort angeordneten Zweistoffdüsen, die sich bei Kurvenfahrt schneller bewegen, eine andere Tröpfchengröße einzustellen, als für radial weiter innen liegende Gestängeabschnitte und die dort angeordneten Zweistoffdüsen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung mittels der zweiten Stellgröße die Dosiereinrichtungen in Längsrichtung des Spritzgestänges unterschiedlich einstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Spritzvorrichtung eine Bedieneinheit umfassen, die einen Bildschirm aufweist. Die Bedieneinheit kann ein Bedienterminal der Spritzvorrichtung sein oder ein Mobilgerät, wie z. B. ein Tablet-Computer. Die Bedieneinheit ist ausgebildet, am Bildschirm das Anzeigen einer Benutzerschnittstelle zum Konfigurieren der Spritzvorrichtung zu bewirken. Hierbei kann die Benutzerschnittstelle zur Eingabe von Eingabe-Parametern ausgebildet sein. Die Benutzerschnittstelle ist vorzugsweise zur Einstellung einer von den Zweistoffdüsen erzeugten Tröpfchengröße der Spritzflüssigkeit ausgebildet. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, in Abhängigkeit von der eingestellten Tröpfchengröße eine den Zweistoffdüsen zugeführte Menge an Spritzflüssigkeit und/oder an Druckluft zu steuern. Vorteilhaft kann somit durch einen Benutzer einfach die Tröpfchengröße verändert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Spritzvorrichtung Mehrfachdüsenstöcke umfassen, in denen mindestens zwei Zweistoffdüsen oder mindestens eine Zweistoffdüse und eine Spritzdüse gehaltert sind, die nicht als Zweistoffdüse ausgebildet ist. Dies bietet den Vorzug, dass die Spritzdüsenkonfiguration durch Wechsel der aktiven Düse eines Mehrfachdüsenstockes schnell angepasst werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ausgebildet, eine den Zweistoffdüsen zugeführte Menge an Spritzflüssigkeit in Abhängigkeit von einem erfassten Schädlings- und/oder Unkrautbefall zu variieren. Die Steuereinrichtung kann in einer möglichen Ausführungsvariante hierzu ausgebildet sein, die Spritzmittelzufuhr in Abhängigkeit von dem erfassten Schädlings- und/oder Unkrautbefall für unterschiedliche Zweistoffdüsen zum Teil unterschiedlich einzustellen, z. B. falls der erfasste Schädlings- und/oder Unkrautbefall in Längsrichtung des Spritzgestänges variiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Steuereinrichtung zur Erfassung des Schädlings- und/oder Unkrautbefalls in Signalverbindung mit einem Online- und/oder Offline-Erfassungssystem stehen, das ausgebildet ist, Daten zu dem erfassten Schädlings- und/oder Unkrautbefall an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Beispielhaft kann das Online-Erfassungssystem ein kamerabasiertes System sein, das mittels einer Kamera den Schädlings- und/oder Unkrautbefall einer landwirtschaftlichen Nutzfläche erfasst. Die Kamera kann eine Drohnenkamera sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Kamera eine Kamera sein, die an der Spritzvorrichtung oder an einer die Spritzvorrichtung umfassenden Landmaschine montiert ist.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ferner eine landwirtschaftliche Feldspritze bereitgestellt, mit einer Spritzvorrichtung, wie sie in diesem Dokument beschrieben ist. Die Feldspritze kann beispielsweise eine selbstfahrende oder eine mittels eines Zugfahrzeugs gezogene oder eine an ein Zugfahrzeug angebaute Feldspritze ist.
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Ferner sind folgende weiteren Aspekte offenbart:
- Das Dosier- und Versorgungssystem kann mehrere Vorratsbehälter für Spritzflüssigkeit aufweisen. Die Spritzflüssigkeit kann auch in einem Vorratsbehälter als Trägerflüssigkeit, z. B. Wasser, und in einem anderen Vorratsbehälter als Wirkstoff vorliegen, die dann in mindestens einer Mischkammer vor Ausbringen gemischt werden. Das Dosier- und Versorgungssystem kann somit auch als Direkt-Einspeisesystem ausgebildet sein.
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Das Spritzgestänge kann um eine in Fahrtrichtung verlaufende Schwenkachse (A) bewegbar an einem Trägerfahrzeug mittelbar oder unmittelbar angeordnet sein. Das Spritzgestänge ist vorzugsweise ein schwenkbares Spritzgestänge, welches zwei seitliche Ausleger aufweist. Jeder Ausleger sowie das Mittelteil weisen Zweistoffdüsen zum Versprühen und/oder Feinverteilen der Spritzflüssigkeit auf. Die zwei seitlichen Ausleger können jeweils über eine vertikale Schwenkachse drehbar mit einem Mittelteil des Spritzgestänges verbunden sein.
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Jeder Ausleger kann wiederum mehrere zueinander in Transportstellung einklappbare und in Arbeitsstellung ausklappbare, durch Gelenke verbundene Gestängeabschnitte aufweisen, so dass jeder der beiden Ausleger eines Spritzgestänges gefaltet, vorzugsweise mehrfach gefaltet, werden kann, indem die jeweiligen Gestängeabschnitte an den Gelenkstellen für die Transportposition um 180° eingeklappt oder für die Arbeitsposition in gestreckte Lage auseinandergefaltet werden. Im ausgeklappten Zustand erstreckt sich das Spritzgestänge quer zur Fahrtrichtung der Feldspritze.
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Das Spritzgestänge der Spritzvorrichtung und/oder der Feldspritze weist eine hohe Arbeitsbreite auf, d. h. eine Arbeitsbreite, die wesentlich größer als eine Breite des Trägerfahrzeugs oder der Feldspritze ist, z. B. ein Vielfaches der Breite des Trägerfahrzeugs. Die Feldspritze kann in an sich bekannter Weise eine Stelleinrichtung, z. B. Pneumatik- oder Hydraulikzylinder, umfassen, mittels der eine Stellkraft erzeugbar ist, um das Verteilergestänge um die Schwenkachse zu bewegen. Zur beweglichen Halterung am Trägerfahrzeug kann das Spritzgestänge beispielsweise an einem Träger gelagert sein, der wiederum beispielsweise mit einem Aufbau- oder Rahmenabschnitt oder einer Rahmenkonstruktion des Trägerfahrzeugs und/oder mit einem starr oder beweglich gelagerten Stützabschnitt des Trägerfahrzeugs gekoppelt ist.
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Am Ausleger kann jeweils mindestens ein Abstandssensor zur Messung eines Abstands zum Boden oder Pflanzenbestand angeordnet sein, z. B. in Form eines Ultraschallsensors. Die Feldspritze und/oder das Spritzgestänge kann in an sich bekannter Weise ferner mindestens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Drehlage und/oder eine Drehgeschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Verteilergestänges umfassen, z. B. einen Beschleunigungssensor.
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Unter der Längsrichtung des Spritzgestänges wird hier die Richtung verstanden, in der sich das Spritzgestänge bzw. die Ausleger im ausgeklappten Zustand erstreckt und in der die Zweistoffdüsen entlang des Spritzgestänges beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Arbeitsbreite des Spritzgestänges ergibt sich aus der Länge des Spritzgestänges entlang dessen Längsrichtung im ausgeklappten Zustand. Unter der Vertikalrichtung der Ausleger bzw. des Spritzgestänges wird die Richtung verstanden, die senkrecht zur Längsrichtung des Auslegers ist und senkrecht zu einer Fahrtrichtung der Feldspritze ist. Allgemein soll in diesem Dokument der Begriff „Steuern“ auch ein Regeln umfassen. Entsprechend soll in diesem Dokument der Begriff „Steuereinrichtung“ auch eine Regeleinrichtung umfassen.
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Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Perspektivansicht einer landwirtschaftlichen Feldspritze mit einer Spritzvorrichtung;
- 2 eine schematische Illustration einer Zweistoffdüse gemäß einer Ausführungsform;
- 3 eine schematische Illustration einer Zweistoffdüse gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 4 ein Flüssigkeits- und Druckluftschema einer Spritzvorrichtung einer landwirtschaftlichen Feldspritze gemäß einer Ausführungsform; und
- 5 eine schematische Ansicht einer Bedieneinheit und Benutzerschnittstelle zur Einstellung der Tröpfchengröße gemäß einer Ausführungsform.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in den Figuren zum Teil mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und zum Teil nicht gesondert beschrieben.
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1 zeigt in einer Perspektivansicht eine Ausführungsvariante einer landwirtschaftlichen Feldspritze 100. Die Feldspritze 100 ist hier beispielhaft als eine gezogene Feldspritze ausgeführt. Im hinteren Bereich umfasst die Feldspritze 100 ein sich in einer Arbeitsstellung befindendes und sich in großer Arbeitsbreite, z. B. 24 Meter oder mehr, quer zur Fahrtrichtung erstreckendes Spritzgestänge 2, das um eine sich in Fahrtrichtung erstreckende Schwenkachse A mittels einer Stelleinrichtung, z. B. mittels hydraulisch betätigter Verstellzylinder, verschwenkbar ist. Das Spritzgestänge 2, auch als Spritzbalkenanordnung bezeichnet, ist mittels eines höhenverstellbaren Parallelogrammgestänges höhenverstellbar gegenüber dem Trägerfahrzeug 7. Ferner ist am Trägerfahrzeug 17 ein Vorratstank 32 für Spritzflüssigkeit angebracht.
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Das Spritzgestänge 2 umfasst ein Mittelteil und zwei seitliche Ausleger 3, die jeweils eine Mehrzahl von Zweistoffdüsen zum Versprühen und/oder Feinverteilen der Spritzflüssigkeit aufweisen. Die Zweistoffdüsen sind in der Darstellung der 1 nicht dargestellt. Die Längsrichtung des Spritzgestänges ist in 1 mit dem Pfeil B gekennzeichnet. Ferner ist eine Steuereinrichtung 40 vorgesehen, die in Signalverbindung mit den einzelnen Komponenten der Spritzvorrichtung steht, wie den Zweistoffdüsen, Pumpen, Ventilen, Durchflussmessern, um diese zur Zufuhr oder Ausbringung von Spritzflüssigkeit oder Zufuhr von Druckluft entsprechend zweckmäßig anzusteuern, was anhand von 4 noch näher erläutert wird.
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Die Zweistoffdüsen sind zum Versprühen und/oder Feinverteilen der Spritzflüssigkeit unter Zuhilfenahme eines Druckgases ausgebildet. Die Zweistoffdüsen sind in einem vorbestimmten Abstand, z. B. 25 cm oder 50 cm, was dem Düsenrasterabstand entspricht, in Längsrichtung (B) des Spritzgestänges 2 beabstandet voneinander angeordnet.
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2 zeigt eine schematische Illustration einer Zweistoffdüse 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Zweistoffdüse. Die Zweistoffdüse 10 umfasst einen Flüssigkeitseinlass 11 für die Zufuhr der Spritzflüssigkeit, einen Gaseinlass 12 für die Zufuhr des Druckgases, hier Druckluft, sowie einen Düsenauslass 13 für einen austretenden Spritzstrahl 20. Über eine gemeinsame Zufuhrleitung 33, die zumindest abschnittsweise in Längsrichtung B des Spritzgestänges 2 verläuft, werden die Flüssigkeitseinlässe 11 der Zweistoffdüsen 10 mit Spritzflüssigkeit versorgt. Die Zufuhrleitung 33 kann abschnittweise als ein Düsenrohr ausgeführt sein. Die Zufuhrleitung 33 kann als eine Ringleitung ausgeführt sein. Der in der Zufuhrleitung 33 anliegende Druck kann als eine erste Stellgröße von der Steuereinrichtung 40 eingestellt werden.
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Die über den Gaseinlass 12 eintretende Druckluft vermischt sich mit der über den Flüssigkeitseinlass 11 eintretenden Spritzflüssigkeit im Bereich einer Mischzone 14, die innerhalb eines Gehäuses 15 der Zweistoffdüse 10 ausgebildet ist. Stromab des Flüssigkeitseinlasses 11 und stromauf der Mischzone 14 ist ein Volumenstromregler 31 angeordnet. Der Volumenstromregler 31 kann beispielsweise als ein pulsweitenmoduliertes Ventil (PWM-Ventil) ausgebildet sein. Hiermit lässt sich der der Mischzone 14 zugeführte Volumenstrom der Spritzflüssigkeit für jede Zweistoffdüse 10 separat einstellen. Dieser Volumenstrom pro Zweistoffdüse 10 kann als eine zweite Stellgröße von der Steuereinrichtung 40 eingestellt werden. Der Druck der Druckluftversorgung kann als eine dritte Stellgröße von der Steuereinrichtung 40 eingestellt werden. Die zugeführte Druckluft trifft in der Mischzone 14 senkrecht auf die zugeführte Spritzflüssigkeit, was eine gute Vermischung ermöglicht. Der Flüssigkeitsstrom wird durch die Mischzone in einer Strömungsrichtung um 90° Grad abgelenkt.
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Stromab der Mischzone 14 wird der vermischte Spritzflüssigkeits-Druckluftstrom gegen einen am Düsenauslass 13 der Zweistoffdüse 10 angeordneten Strahlformer 16 geleitet. Der Strahlformer 16 kann beispielhaft als Prallteller ausgebildet sein. Der Strahlformer 16 verändert die Strahlrichtung und erzeugt zusammen mit dem Düsenauslass 13, z. B. mit dem Düsenmundstück, das Profil des austretenden Spritzstrahles 20.
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Die Zweistoffdüse 10 mischt somit die zugeführte Spritzflüssigkeit mit der zugeführten Druckluft und bewirkt somit das Zerstäuben der zudosierten Spritzflüssigkeit. Das Mischen von Spritzflüssigkeit und Luft erzeugt eine einheitlichere Tröpfchengröße. Dies ermöglicht eine verbesserte Benetzung und eine Reduktion der Abdrift.
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Ein besonderer Vorzug ist, dass die Tröpfchengröße veränderbar ist durch Änderung des Verhältnisses der zugeführten Druckluft, dem Flüssigkeitsdruck und dem Volumenstrom (erste, zweite und dritte Stellgrößen), was nachfolgend noch erläutert wird.
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3 zeigt eine schematische Illustration einer Zweistoffdüse 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in 3 mit denselben Bezugszeichen wie in 2 bezeichnet und nicht gesondert beschrieben. Die Besonderheit dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Einlass 12 der Druckluft erst im Bereich des Düsenauslasses angeordnet ist, so dass sich entsprechend auch die Mischzone 14 ebenfalls im Bereich des Düsenauslasses 13 befindet. Entsprechend fehlt hier ein Prallteller am Düsenauslass 13 und es findet eine Außenmischung statt, vergleichbar wie es bei einer Lackierpistole bekannt ist.
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4 zeigt ein Flüssigkeits- und Druckluftschema einer Spritzvorrichtung einer landwirtschaftlichen Feldspritze gemäß einer Ausführungsform.
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Zunächst ist festzustellen, dass das Spritzgestänge in Längsrichtung B des Spritzgestänges in mehrere Teilbreiten 8a, 8b und 8c unterteilt ist, wobei an jeder Teilbreite eine Mehrzahl von Zweistoffdüsen angeordnet ist. Hier sind aus Übersichtlichkeitsgründen nur drei Zweistoffdüsen pro Teilbreite durch ihre Spritzstrahlen 20 illustriert. Es sind jedoch in der tatsächlichen Ausführungsform wesentlich mehr als drei Zweistoffdüsen pro Teilbreite vorgesehen. Die Zweistoffdüsen selbst sind nicht dargestellt, jedoch jeweils die Spritzflüssigkeitszufuhrleitung und die Druckluftzufuhrleitung, sowie der Spritzstrahl 20 einer Zweistoffdüse, sowie der in die Zweistoffdüse integrierte oder zumindest funktional zugeordnete Volumenstromregler 31.
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Die Spritzvorrichtung 1 umfasst ein Dosier- und Versorgungssystem 30, um den Zweistoffdüsen 10 sowohl Spritzflüssigkeit als auch Druckluft zuzuführen. Das Dosier- und Versorgungssystem 30 ist hier stark vereinfacht und lediglich beispielhaft dargestellt. Zur Versorgung der Zweistoffdüsen mit Spritzflüssigkeit umfasst das Dosier- und Versorgungssystem 30 einen Vorratsbehälter 32, z. B. einen Tank, in dem vorgemischte Spritzflüssigkeit 4 bevorratet wird. Die vorgemischte Spritzflüssigkeit 4 wird aus dem Vorratsbehälter 32 mittels einer Kreiselpumpe 35 beim Ausbringvorgang gefördert. Die Spritzflüssigkeit wird über eine Zufuhrleitung 33 den Flüssigkeitseinlässen der Zweistoffdüsen über eine Zufuhrleitung 33 zugeführt. Stromab der Kreiselpumpe 35 ist ein Durchflussmesser 34 angeordnet. Mittels der Kreiselpumpe 35 ist ein Druck der Spritzflüssigkeit in der Zufuhrleitung 33 einstellbar. Die Zufuhrleitung 33 versorgt jede Teilbreite 8a, 8b, 8c über einen eigenen Abzweig mit Spritzflüssigkeit.
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Das Dosier- und Versorgungssystem 30 umfasst ferner die Volumenstromregler 31, die jeweils einer der Zweistoffdüsen 10 funktional und räumlich zugeordnet und in diese optional baulich integriert sein können.
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Das Dosier- und Versorgungssystem 30 umfasst ferner eine Druckluftversorgung zur Versorgung der Zweistoffdüsen mit Druckluft. Die Druckluftversorgung umfasst den Kompressor 37, stromab hiervon einen Druckluftspeicher 36, in dem Druckluft 5 gespeichert wird. Der Druckluftspeicher 36 ist über eine Druckluftleitung 38 mit Gaseinlässen 12 der Zweistoffdüsen fluidisch verbunden. Die Druckluftleitung versorgt jede Teilbreite 8a, 8b, 8c über einen eigenen Abzweig mit Druckluft, was in 4 erkennbar ist. In jedem dieser Abzweige ist jeweils ein Druckregler 39 angeordnet, um die Druckluftzufuhr für jede Teilbreite unterschiedlich einstellen zu können.
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Die Steuereinrichtung 40 ist ausgebildet, zum Versprühen und/oder Feinverteilen der Spritzflüssigkeit das Dosier- und Versorgungssystem 30 anzusteuern. Hierzu steht die Steuereinrichtung 40 u.a. in Kommunikationsverbindung 41, z. B. über einen Datenbus, mit der Kreiselpumpe 35, dem Durchflussmesser 34, den Volumenstromreglern 31, dem Kompressor 37, sowie den Druckreglern 39 für die Druckluft in den Teilbreiten 8a, 8b, 8c, sowie verschiedenen Sensoren 6 der Feldspritze 100. Diese Kommunikationsverbindung 41 ist durch gestrichelte Linien in 4 dargestellt.
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Die Steuereinrichtung 40 ist ausgebildet, zur Steuerung und/oder Regelung der Spritzflüssigkeit und des Druckgases, welche den Zweistoffdüsen zugeführten werden, zumindest folgende Stellgrößen einzustellen:
- - einen Druck der Spritzflüssigkeit in einer Zufuhrleitung, über welche die mehreren Zweistoffdüsen mit Spritzflüssigkeit versorgt werden. Diese erste Stellgröße kann z. B. mittels der Kreiselpumpe 34 und dem Durchflussmesser 34 eingestellt werden.
- - einen Volumenstrom der Spritzflüssigkeit für jede der mehreren Zweistoffdüsen (zweite Stellgröße). Der Volumenstrom einer Zweistoffdüse kann mittels den Volumenstromreglern 31 eingestellt werden. Die Steuereinrichtung 40 kann die Volumenstromregler 31 einzeln, in Teilgruppen oder als Gesamtheit ansteuern.
- - einen Druck der Druckluft in jeder Teilbreite, mittels der Druckregler 39, die jeweils einer der Teilbreiten 8a, 8b, 8c zugeordnet sind (dritte Stellgröße).
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Das Einstellen dieser Stellgrößen kann in Form einer Steuerung oder Regelung erfolgen. Ein Wert für die zweite Stellgröße (Wert des Volumenstroms) kann in einer Ausführungsvariante wahlweise für jede der Zweistoffdüsen einzeln vorgeben werden, für Teilgruppen von Zweistoffdüsen vorgegeben werden oder für alle Zweistoffdüsen als Gesamtheit vorgegeben werden. D. h. der Wert für die zweite Stellgröße kann jeweils für jeden Volumenstromregler 31 einzeln, oder jeweils nach Gruppen von Volumenstromreglern 31 (z. B. die Vorgabe unterschiedlicher Werte für die zweite Stellgröße für Volumenstromregler 31 unterschiedlicher Teilbreiten) vorgegeben werden. Alternativ kann die Steuereinrichtung 40 für alle Volumenstromregler den gleichen Wert der zweiten Stellgröße vorgeben.
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Entsprechend kann der einer Zweistoffdüse zugeführte Volumenstrom flexibel je nach Art und Zweck des Ausbringvorgangs anpasst werden. Hierdurch kann nicht nur die Ausbringmenge flexibel und schnell verändert werden, sondern auch die Tröpfchengröße.
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Die Steuereinrichtung 40 kann über diese Stellgrößen den Volumenstrom an Spritzflüssigkeit und Druckluft variieren, die jeweils einer Zweistoffdüse zugeführt wird. Über das Verhältnis dieser Größen kann die Tröpfchengröße, die von der jeweiligen Zweistoffdüse erzeugt wird, eingestellt und bei Bedarf verändert werden. Die Einstellung und Variation der den Zweistoffdüsen zugeführten Menge an Spritzflüssigkeit und Druckluft kann in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter erfolgen: einer Art der Spritzflüssigkeit, einer Fahrgeschwindigkeit, einem Vorliegen einer Kurvenfahrt und einem Höhenabstand des Spritzgestänges von einer Zielfläche. Die Werte für diese Parameter können von entsprechenden Sensoren 6 der Feldspritze 100 ermittelt werden, wie z. B. einem Fahrgeschwindigkeitssensor, einem Lenkwinkelsensor oder Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Kurvenfahrt, oder von Ultraschallsensoren zur Erfassung des Abstands des Spritzgestänges vom Boden oder Pflanzenbestand.
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Beispielsweise können bei einer sich verändernden Fahrgeschwindigkeit die Werte der Stellgröße so angepasst werden, dass die Tröpfchengröße trotz veränderter Fahrgeschwindigkeit konstant bleibt.
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Die Steuereinrichtung 40 kann ausgebildet sein, zur Festlegung und/oder Anpassung der den Zweistoffdüsen zugeführten Menge an Spritzflüssigkeit die Volumenstromregler 31 und die Druckregler 39 der Dosiereinrichtungen anzusteuern, insbesondere um den einer Zweistoffdüse jeweils zugeführten Volumenstrom an Spritzflüssigkeit und die Höhe der Druckluft zu steuern und/oder zu regeln. Die Steuereinrichtung 40 kann ausgebildet sein, die von den Zweistoffdüsen erzeugte Tröpfchengröße der austretenden Spritzflüssigkeit durch Anpassung der vorstehend genannten ersten bis dritten Stellgrößen (Druck der Spritzflüssigkeit, Volumenstrom der Spritzflüssigkeit, Druck des Druckgases) anzupassen, z. B. gemäß einer Benutzereingabe, oder auch während des Ausbringvorgangs konstant zu halten, z. B. bei Kurvenfahrten oder sich verändernder Fahrgeschwindigkeit.
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Ferner wir einem Benutzer die Option gegeben, die Tröpfchengröße einzustellen, was in 5 illustriert ist.
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5 zeigt eine schematische Ansicht einer Bedieneinheit 42 und Benutzerschnittstelle 44 zur Einstellung der Tröpfchengröße gemäß einer Ausführungsform. Die Bedieneinheit 42 hat einen Bildschirm 43 und ist dazu ausgebildet, am Bildschirm 43 das Anzeigen einer Benutzerschnittstelle 44 zum Einstellen der Tröpfchengröße zu bewirken. Die Bedieneinheit 42 kann ein mobiles Bediengerät, z. B. ein Tablet-Computer, sein, der drahtlos in Kommunikationsverbindung mit einem Kommunikationssystem der Feldspritze 100 steht. Das Kommunikationssystem der Feldspritze 100 kann in an sich bekannter Weise einen Datenbus aufweisen, z. B. einen CAN-Datenbus und/oder einen als ISOBUS ausgebildeten Datenbus. Die Steuereinrichtung 40 und ein Bedienterminal (in 5 als Terminal bezeichnet) stehen in Signalverbindung mit dem Kommunikationssystem.
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Die Benutzerschnittstelle 44 ist programmtechnisch zur Bereitstellung einer Eingabemöglichkeit ausgebildet, mittels der ein Benutzer die Tröpfchengröße einstellen kann. Die in 5 dargestellte Visualisierung, bei der ein Benutzer die Tröpfchengröße zwischen klein, mittel und groß mittels einer Einstellmaske 45 verändern kann, ist nur beispielhaft. Bei sich ändernden Ausbringbedingungen kann der Benutzer somit selbst die Tröpfchengröße anpassen, ohne dass die Zweistoffdüsen geändert werden müssten. Beispielsweise könnte ein Benutzer bei zunehmender Windstärke eine größere Tröpfchengröße einstellen.
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Die Steuereinrichtung 40 wandelt die eingestellte Tröpfchengröße mittels hinterlegter Kennfelder in entsprechende Werte für die erste, zweite und dritte Stellgröße um. Entsprechende Kennfelder können vorab experimentell anhand von Versuchen und/oder Testfahrten ermittelt und in der Feldspritze 100 hinterlegt werden.
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Die Steuereinrichtung 40 kann optional ferner ausgebildet sein, eine den Zweistoffdüsen 10 zugeführte Menge an Spritzflüssigkeit in Abhängigkeit von einem erfassten Schädlings- und/oder Unkrautbefall zu variieren. Die Steuereinrichtung 40 steht zur Erfassung des Schädlings- und/oder Unkrautbefalls in Signalverbindung mit einem Online- und/oder Offline-Erfassungssystem 50, das ausgebildet ist, Daten zu dem erfassten Schädlings- und/oder Unkrautbefall an die Steuereinrichtung zu übermitteln. Beispielsweise können der Steuereinrichtung die Daten aus einer Datenbank übermittelt werden. Alternativ kann das Online-Erfassungssystem ein kamerabasiertes System sein, das mittels einer Kamera den Schädlings- und/oder Unkrautbefall einer landwirtschaftlichen Nutzfläche erfasst, wobei die Kamera eine Drohnenkamera oder eine Kamera ist, die an der Spritzvorrichtung oder an einer die Spritzvorrichtung umfassenden Landmaschine montiert ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spritzvorrichtung
- 2
- Spritzgestänge
- 3
- Seitliche Ausleger
- 4
- Spritzflüssigkeit
- 5
- Druckgas (Druckluft)
- 6
- Sensoren
- 7
- Trägerfahrzeug
- 8a, 8b, 8c
- Teilbreiten
- 10
- Zweistoffdüse
- 11
- Flüssigkeitseinlass
- 12
- Gaseinlass
- 13
- Düsenauslass
- 14
- Mischzone
- 15
- Gehäuse
- 16
- Strahlformer, z. B. Prallteller
- 17
- Spritzflüssigkeit-Druckluftstrahl
- 20
- Spritzstrahl
- 30
- Dosier- und Versorgungssystem
- 31
- Dosiereinrichtung (Volumenstromregler)
- 32
- Vorratsbehälter für Spritzflüssigkeit
- 33
- Zufuhrleitung
- 34
- Durchflussmesser
- 35
- Kreiselpumpe
- 36
- Druckluftbehälter
- 37
- Kompressor
- 38
- Druckluftleitung
- 39
- Druckregler für Teilbreite
- 40
- Steuereinrichtung
- 41
- Kommunikationsverbindung
- 42
- Bedieneinheit
- 43
- Bildschirm
- 44
- Benutzerschnittstelle
- 45
- Einstellung Tröpfchengröße
- 50
- Erfassungssystem für Schädlings- /Unkrautbefall
- 100
- Landwirtschaftliche Feldspritze
- A
- Schwenkachse in Fahrtrichtung
- B
- Längsrichtung des Auslegers
- V
- Vertikalrichtung des Auslegers
