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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sprühdüse zum Sprühen von Flüssigkeiten nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine solche Sprühdüse ist im Allgemeinen aus EP-A-0325381 bekannt. In diesem
Dokument ist eine elektrisch betätigbare Sprühdüse gezeigt, die auf spezifische Weise
konstruiert ist. Sie wird zum Beispiel für einen Sprühausleger verwendet. Die
europäische Patentanmeldung 0,373,034 beschreibt ein Verfahren zur Auftragung eines
bestimmten Musters auf den Boden mit Hilfe einer Reihe von elektrisch betreibbaren
Sprühdüsen. Es sind verschiedene andere Steuermittel zur Steuerung des Durchgangs
eines Fluids, wie beispielsweise Nährstoffe und Pflanzenschutzprodukte, in der Technik
bekannt. Die einfachste Konstruktion ist ein manuell betätigtes, elektrisches oder
pneumatisches Ventil, das in dem Sprühausleger angebracht ist. Es steuert sämtliche
oder eine Anzahl von Sprühdüsen. Unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes und der
auftretenden Verschwendung ist dies nicht länger die optimale Lösung. Denn Tatsache
ist, dass, nachdem ein derartiges Ventil in die abgeschaltete Position gebracht wurde,
die nachgeschalteten Sprühdüsen weiterhin tropfen können. Zudem ist es bei dieser
Konstruktion nicht möglich, die Sprühdüsen getrennt zu steuern, was von Bedeutung
sein kann, wenn ein Stück Land sich in einem Winkel im Verhältnis zur
Bewegungsrichtung des Sprühauslegers erstreckt.
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Ein erster Vorschlag zur Überwindung dieses Problems besteht darin, einen
pneumatischen Kolbenzylinder in dem Sprühdüsenhalter anzubringen. In diesem Fall betreibt
der Kolben eine Membran, die in, nicht erregtem Zustand einen Verschluss des
Durchgangs von der Versorgungsleitung zu dem Sprühdüsenkopf in dem
Sprühdüsenhalter bereitstellt. Dies bedeutet, dass es prinzipiell möglich ist, jeden Sprühdüsenkopf
getrennt zu steuern. Jedoch bringt eine solche Konstruktion mindestens zwei Nachteile
mit sich. Erstens ist die Steuerung mit Hilfe einer Membran relativ träge, was von
geringerer Bedeutung ist, wenn große Mengen Fluid gesprüht werden müssen; wenn
jedoch sehr kleine Mengen über einen kurzen Zeitraum verteilt werden müssen, spielt
dies eine wichtige Rolle. Zudem ist eine sehr große Anzahl von Bauteilen für eine
getrennte Steuerung nötig. Denn eine solche getrennte Steuerung findet in erster Linie
auf der Grundlage von elektrischen Signalen statt, wobei die elektrischen Signale in
pneumatische Signale umgewandelt werden müssen. Zudem muss ein getrennter
Kompressor an der Pflanzenschutzmaschine angebracht werden oder anderswo
vorhanden sein.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine
Sprühdüse bereitzustellen, die elektrisch angetrieben werden kann, wobei jedoch in
diesem Fall eine Sprühdüse ebenfalls in einer einfachen Weise hergestellt werden kann,
indem bestehende Bauteile so weit wie möglich verwendet werden. Mit anderen Worten
kann eine elektrisch betreibbare Sprühdüse ohne die Herstellung einer großen Anzahl
von Spritzgießwerkzeugen bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird im Fall einer Sprühdüse der oben beschriebenen Art durch die
Tatsache erreicht, dass sie die Bauteile aufweist, die im kennzeichnenden Teil von
Anspruch 1 beschrieben sind.
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Die Erfindung kann durch Kombination von bestehenden Sprühdüsen, die für die
hydraulische Verwendung geeignet sind, mit einer elektrischen Spule und Anbringung
eines Verbindungsstücks dazwischen erreicht werden. Bei einer vorteilhaften
Ausführungsform kann das Verbindungsstück mit einem Rohrabschnitt bereitgestellt werden,
der an der Auslassöffnung in abdichtender Weise an der Stelle der gemeinsamen Seite
anliegt und mit der Ventilkammer verbunden ist.
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Bei einer Ausführungsform, bei der große Mengen Fluid verteilt werden müssen, kann
die Auslassöffnung einen Haupt- und einen Nebenauslasskanal umfassen. In einem
solchen Fall wirkt das elektromagnetische Ventil als Steuerventil, d. h. durch Betätigung
dieses Ventils wird ein weiteres Ventil, und insbesondere ein Membranventil, gesteuert.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind Ausführungsformen, die in nicht
erregtem Zustand der elektromagnetischen Spule einen Verschluss bereitstellen.
Natürlich ist es möglich, die Vorrichtung umgekehrt zu konstruieren, d. h. so, dass der
Durchgang zum Sprühdüsenkopf in unerregtem Zustand geöffnet ist.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist es nicht mehr notwendig, Ventile in die
Versorgungsleitung einzubauen, und es ist ebenfalls möglich, die Sprühdüsen einzeln zu
steuern. Des Weiteren kann die Zeit, während der die verschiedenen Sprühdüsen aktiv
sind, innerhalb eines Sprühauslegers bzw. eines Spritzgestänges variiert werden. Dies
kann beispielsweise in dem Fall wichtig sein, dass ein Stück Land, das in der
Bewegungsrichtung des Sprühauslegers zu behandeln ist, in einem Winkel im
Verhältnis zur Grenze des Stücks Land liegt. Eine andere beispielhafte Anwendung ist
diejenige, bei der die Bedingungen nicht über das gesamte Gebiet des betreffenden
Stücks Land hinweg dieselben sind, d. h. dass an bestimmten Punkten Fluid aufgetragen
werden muss und an anderen Punkten weniger oder überhaupt kein Fluid aufgetragen
werden muss. Das oben Genannte kann ebenfalls von dem Erntegut abhängen, das sich
an der Stelle befindet, und kann mit Hilfe von Sensoren reguliert werden,
möglicherweise in Kombination mit dem weltweiten Positionierungssystem (GPS und
D-GPS) und einem Steuersystem, das speziell für diesen Zweck eingebaut ist.
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Mit den herkömmlichen Techniken ist es möglich, elektromagnetische Spulen mit
äußerst niedriger Kapazität zu verwenden. Es wurde festgestellt, dass ein Wert von 4, 5
oder 8 Watt möglich ist, so dass der Gesamtstromverbrauch eines Sprühauslegers mit
mehreren Dutzend Sprühdüsen relativ gering ist.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Sprühausleger, der mit den oben beschriebenen
Sprühdüsen versehen ist.
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Es ist möglich, eine Rückleitung oder kontinuierliche Rücklaufleitung für Fluid in dem
oben genannten Sprühausleger bereitzustellen.
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Die Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen, die
in den Zeichnungen gezeigt sind, ausführlicher beschrieben, wobei bei den
Zeichnungen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Pflanzenschutzmaschine zeigt;
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Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer Sprühdüse zeigt;
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Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Sprühdüse zeigt; und
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Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Sprühdüse zeigt.
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Fig. 1 zeigt einen Traktor 1, der in der Nähe der Rückseite mit einem Träger 2 versehen
ist, an dem ein Sprühausleger 3 in gewöhnlicher Weise befestigt ist. Die
Pflanzenschutzmaschine besteht aus einem Behälter 8 für Fluid, das über eine
Versorgungsleitung 7 zu mehreren Sprühdüsen 5, 6 befördert wird. In diesem Fall ist die Sprühdüse
6 eine sogenannte Randdüse, d. h. das Sprühprofil erstreckt sich nicht über die
Endgrenze des Sprühauslegers 3 hinaus. Der Sprühausleger 3 hängt von einem Kabel 4
oder dergleichen herab. In Fig. 1 ist nicht gezeigt, dass eine Rückleitung vorhanden sein
kann, um Fluid von der Versorgungsleitung 7 zurück zum Behälter 8 zu befördern, um
auf diese Weise Einflüsse von Luft während des Starts und dergleichen zu verhindern
und das Konzentrieren oder Spülen zu verbessern. Der Traktor 1 weist ebenfalls eine
Steuerung 9 auf, die mit Hilfe von Kabeln (nicht gezeigt) mit den Sprühdüsen 5 und 6
verbunden ist.
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Fig. 2 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform einer Sprühdüse. Diese
Sprühdüse, die mit 5 bezeichnet ist, ist an der Versorgungsleitung 7 befestigt. Diese
Sprühdüse besteht aus einem Sprühdüsenhalter 8, der mit einem Einlass 10 versehen ist,
der leicht in die Versorgungsleitung 7 vorsteht. Die Dichtung wird durch das Bauteil 11
erreicht. Der Sprühdüsenkopf 12 ist am Behälter 8 befestigt. Es versteht sich, dass jeder
Typ von Sprühdüsenkopf verwendet werden kann. Anstelle des hier beschriebenen
Sprühdüsenhalters/Sprühdüsenkopfes ist es zudem möglich, eine Vorrichtung zu
verwenden, die aus einer Reihe von Sprühdüsenköpfen besteht, die mit Hilfe einer
revolverartigen Konstruktion an dem Sprühdüsenhalter befestigt ist, so dass der korrekte
Sprühdüsenkopf abhängig von den Bedingungen, unter denen das Sprühen ausgeführt
werden muss, und von dem Fluid, das gesprüht werden muss, ausgewählt werden kann.
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Der Sprühdüsenhalter 8 und der Sprühdüsenkopf 12 sind herkömmliche, im Handel
erhältliche Bauteile. Der Sprühdüsenhalter 8 ist mit einem Flansch 27 zur Aufnahme
eines Verbindungsstücks 13 versehen. Der Sprühdüsenhalter 8 und das
Verbindungsstück 13 können mit Hilfe einer Verbindungsmutter 14 aneinander befestigt werden. Ein
Ankergehäuse 17 ist in das Verbindungsstück 13 geschraubt, und eine Spule 15 ist über
das Ankergehäuse gedrückt. Die Spule 15 besteht aus einer Wicklung 16, die elektrisch
mit der Steuerung 9 verbunden ist. Im Inneren des Ankergehäuses 17 befindet sich ein
Anker 19, der sich vorwärts und rückwärts bewegen kann. Es ist eine Feder 18
vorhanden, die den Anker nach links in den unerregten Zustand drückt. Der Anker 19
ist an dem freien Ende mit einer Dichtfläche 20 versehen.
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Der Sprühdüsenhalter 8 ist mit einem Einlasskanal 23 versehen, der sich mittels einer
Reihe von Versorgungskanälen 24, die in einem Kreis angebracht sind, in eine
Ventilkammer 25 öffnet. Von dort erstreckt sich eine zentral angeordnete
Auslassöffnung 26 durch einen Rohrabschnitt 29 und öffnet sich in einen Auslasskanal 22, der
in Kommunikation mit dem Sprühdüsenkopf 12 steht. Die Dichtung 20 des Ankers 19
ist so ausgelegt, dass sie mit dem Ventilsitz 21 zusammenwirkt.
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Bei Erregung der Spule 16 bewegt sich der Anker 17 nach rechts, und das Fluid kann
ungehindert aus der Versorgungsleitung 7 zum Sprühdüsenkopf 12 fließen. Wenn ein
Verschluss gewünscht wird, kann ein besonders schnelles Schließen der Öffnung 26
erreicht werden, indem die Spule nicht länger erregt wird. Es tritt kein nachfolgendes
Tröpfeln auf. Die Spule 16 kann einen relativ niedrigen Stromverbrauch im erregten
Zustand aufweisen, wie beispielsweise 4, 5 oder 8 Watt. Alle Arten von Sprühmustern
können mit Hilfe der Steuerung erreicht werden. Insbesondere kann jedes gewünschte
Muster in der Nähe des Endes des Sprühauslegers durch Zusammenwirken der
Randsprühdüse 6 mit der benachbarten Sprühdüse 5 erreicht werden. Des Weiteren ist
ein selektives Sprühen möglich, und die Anzahl der Bauteile ist relativ klein.
Insbesondere ist nun aufgrund der äußerst hohen Umschaltgeschwindigkeit ein Sprühen pro
Pflanze erreichbar, d. h. das Spray fällt nicht zwischen zwei Pflanzen.
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Fig. 3 zeigt eine Variante der Konstruktion, die in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Sprühdüse ist
in ihrer Gesamtheit mit 30 bezeichnet. Der Sprühdüsenhalter ist, wie in Fig. 2, mit 8
bezeichnet, da er weitgehend identisch ist. Unterschiede bestehen nur hinsichtlich des
Steuerabschnitts und des Verbindungsstücks 28. Diese Ausführungsform ist derart
konstruiert, dass im normalen, unerregten Zustand der Wicklung 16 eine freie
Durchgangsöffnung zwischen der Versorgungsleitung 7 und dem Sprühdüsenkopf 12 besteht.
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Dies wird durch die Tatsache erreicht, dass der Anker 32 mit einem Ring 33 versehen
ist, der unbeweglich daran befestigt ist und unter dem Einfluss einer Feder 31 steht. In
unerregtem Zustand wird der Anker 32 nach links bewegt, wie in Fig. 3 gezeigt, und die
Ventilkammer 34 wird geöffnet, wodurch mit Hilfe der Umgehungsleitung 35 eine
Kommunikation zwischen dem Einlasskanal 23 und dem Auslasskanal 22 bereitgestellt
wird. Bei dieser Konstruktion kann ebenfalls Gebrauch von bestehenden
Sprühdüsenhaltern und Sprühdüsenköpfen gemacht werden.
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Fig. 4 zeigt eine Konstruktion, die insbesondere für die Verteilung von großen
Fluidmengen geeignet ist. Diese Sprühdüse ist in ihrer Gesamtheit mit 40 bezeichnet
und besteht aus einem Sprühdüsenhalter 39. Eine relativ große Verbindungsmutter 41
ist zur Aufnahme des Verbindungsstücks 36 an dem Verbindungsstück desselben
angebracht. Getrennt von der Spule 16 ist ebenfalls eine Membran 45 vorhanden, die
von einer Feder 46 gespannt wird und die Hauptöffnung zwischen dem Einlasskanal 43
und dem Auslasskanal 44 verschließt. Der Einlasskanal 43 ist mit einem kalibrierten
Steuerkanal 47 verbunden, der über einen Einlasskanal 48 und eine Ventilkammer 49 in
Kommunikation mit dem Hauptauslasskanal 52 mit einem größeren Durchgang steht.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Weise ist eine elektromagnetische Spule vorhanden, die aus
der Wicklung 16, der Feder 18 und dem Anker 19 besteht. Im unerregten Zustand ist der
Nebenauslasskanal geschlossen. Dies wird durch die Tatsache verursacht, dass die
Feder 18 den Anker 19 in die geschlossene Position drückt. Aufgrund der kleinen
Fläche des Ankers 19, die dem Fluiddruck ausgesetzt ist, der in der Versorgungsleitung
7 wirkt, ist es mit einer relativ schwachen Feder möglich, das Schließen des
Tauchkolbens selbst bei höheren Drücken sicherzustellen. Die Membran 45 wird durch die
kombinierte Wirkung des Fluiddrucks und der Feder 46 geschlossen gehalten. Wenn
dann eine Erregung erfolgt, bewegt sich Fluid durch den Nebenauslasskanal zu dem
Sprühdüsenkopf 12. Aufgrund der Tatsache, dass die Öffnung des kalibrierten
Steuerkanals 47 kleiner ist als die Öffnung des Nebenauslasskanals 52, fließt das Fluid mit
einer Geschwindigkeit ab, die größer ist als seine Einströmungsgeschwindigkeit. Dies
verursacht, dass der Druck auf der rechten Seite der Membran 45 abfällt, und die
Membran kann sich gegen die Wirkung der Feder 46 öffnen. Die Oberfläche, die dem
Druck in der Versorgungsleitung ausgesetzt ist, nimmt folglich weiter zu, und das
Ventil bleibt solange geöffnet, wie der Anker 19 den Abfluss von Fluid ermöglicht, mit
dem Ergebnis, dass der Sprühdüsenkopf 12 das Mittel sprüht.
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Es ist natürlich ersichtlich, dass die in Fig. 3 gezeigte Konstruktion, die im unerregten
Zustand geöffnet ist, ebenfalls für die Konstruktion verwendet werden kann, die unter
Bezugnahme auf Fig. 4 gezeigt ist.
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Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform
gezeigt ist, versteht es sich, dass zahlreiche Varianten davon möglich sind, ohne den
Bereich der vorliegenden Anmeldung zu überschreiten.
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Wie oben erwähnt, ist es möglich, eine Ausführungsform des Sprühdüsenhalters zu
erreichen, die insbesondere für den elektromagnetischen Betrieb geeignet ist, wobei in
diesem Fall neue Formen für die Spritzgießarbeit notwendig sind.
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Es versteht sich, dass diese und andere Vorschläge innerhalb des Bereichs der
angehängten Ansprüche liegen.