DE977122C - Steuereinrichtung fuer eine Feldberegnungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für eine Feldberegnungsanlage, bei der mehrere Einzelregner oder Regnergruppen mit in der Zuleitung vorgeschalteten Reglerventilen durch auf diese Ventile wirkende Impulse periodisch in einstellbaren Zeitabständen selbsttätig an- und abschaltbar sind.

Es sind Regner bekannt, die innerhalb von beispielsweise 3 bis 4 Stunden in ununterbrochenem Betrieb große Niederschlagsmengen verregnen und die dann, vorzugsweise vermittels bekannter Schnellkupplungsrohre, umgesetzt werden, um anschließend eine neue Bodenfläche ebensolange zu beregnen.

Nachteilig wirkt sich hierbei nicht nur die große Niederschlagsdichte aus, die insbesondere bei trokkenen Böden viel Wasser oberflächlich ablaufen läßt und dadurch zu Bodenverschlämmungen führt, welche das aerobe Bakterienleben, welches für den Nährbodenumsatz in der Ackerkrume wichtig ist, empfindlich stören, sondern auch die rasche und langanhaltende Abkühlung der Bodenoberfläche. Hinzu kommt, daß die Anlage bei kontinuierlichem Betrieb in der Haupteinsatzzeit, auch in der Nacht, in regelmäßigen Zeitabständen umgesetzt werden muß.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Vermeidung dieser Nachteile Einzelwasserstrahlen mit sogenannten Regenkanonen periodisch über eine Fläche zu schießen. Diese Regenkanonen, die einem Windkessel zugeordnet sind, konnten bisher in größerer Anzahl hintereinander oder parallel ge^

509 522/8

schaltet nicht zu regelmäßigen Abschüssen veranlaßt werden. Die Benetzung der jeweiligen Beregnungsfläche erfolgt überdies, infolge der Charakteristik des vorgeschalteten Windkessels, einerseits so langsam und andererseits mit so starken Wasserstrahlen, daß auch hierbei eine Verschlammung des Bodens eintritt, ohne daß ihm genügend Feuchtigkeit für die Bildung eines Mikroklimas verabfolgt wird.

Um diese Nachteile der Großfiächenregner zu vermeiden, wird neuerdings das Bewässern, insbesondere von Garten, mit Wasserstaub vorgenommen, um ein für das Wachstum der Pflanzen wichtiges Mikroklima zu schaffen. Der Wasserstaub bietet jedoch eine zu große Verdunstungsfläche dar, wodurch unzuträgliche Temperatursenkungen in der Vegetation des Pflanzenbestandes stattfinden. Ferner wird der Wasserstaub schon durch geringe Windeinfiüsse abgetrieben. Außerdem sind die Anlagen zur Erzeugung des Wasserstaubes umfangreich und kostspielig, so daß sie für eine Beregnung größerer Flächen praktisch nicht in Frage kommen.

Bekannt sind ferner Beregnungsanlagen mit automatischen Abstelleinrichtungen. Durch sie wird der Landwirt zwar in den Stand gesetzt, nach dem Einstellen der automatischen Abschalteinrichtung die Anlage unbeaufsichtigt zu verlassen, an der Betriebsweise der Regner ändert sich jedoch nichts; d. h., jeder Regner behält seine lange Betriebszeit bei, nach welcher er umgesetzt und an einem anderen Standort wieder in Betrieb genommen werden muß.

Bekanntgeworden sind auch automatische An- und Abschalteinrichtungen für Regneranlagen. Diese bedeuten zwar für den Landwirt eine Erleichterung im Hinblick auf die Bedienung und Überwachung der Anlagen. Aber die Nachteile, die durch die lange Betriebszeit der Regner an sich bestehen und die zu einer Verschlammung des Bodens und zu einer schädlichen Beeinflussung der bakteriologischen Verhältnisse und der Temperatur führen, lassen sich durch die bisherigen automatischen Einrichtungen auch nicht vermeiden.

Hinzu kommt, daß sowohl die Abschalt- als auch die bisherigen automatischen Ein- und Abschaltvorrichtungen durch Getriebe und Schaltgeräte zum Teil elektrisch betätigt werden und ihrerseits wieder hydraulisch, vorzugsweise aber elektrisch, auf die einzelnen Reglerventile einwirken. Dies stellt in den Tropen und für große landwirtschaftliche Betriebe mit weit verteilten Feldern und Wiesen eine zusätzliche Belastung dar, da die zu beregnenden Flächen oft kilometerweit von einem Anschluß an das Stromnetz entfernt liegen, wodurch in vielen Fällen untragbare Z-uleitungskosten entstehen. Zusätzlich müssen aber auch bei diesen Anlagen die Kabelleitungen und zusätzlichen elektrischen Geräte gewartet und gelagert werden, was erfahrungsgemäß oft zu Ausfällen führt. Der Einsatz derartig gesteuerter Regneranlagen ist daher in den Tropen oder anderen abgelegenen Gebieten mit großen Kosten und erheblichen Schwierigkeiten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Steuereinrichtung für eine Feldberegnungsanlage 'zu schaffen, die vor allem bei der Beregnung großer Flächen ohne Zuhilfenahme elektrischer Geräte störungsfrei einsatzfähig ist und auch von ungeschultem Personal bedient werden kann.

Es wurde gefunden, daß sich dies in einfacher Weise durch ein an die Zuleitung zu den Regnern oder Regnergruppen angeschlossenes, abwechselnd sich füllendes und über eine den gewünschten Betätigungsintervallen anpaßbare Ausflußöffnung ent- leerendes Kippgefäß zum Steuern eines ihm in der Zuleitung nachgeschalteten und von ihm im Takt der Gefäßfüllung und -entleerung gesteuerten Absperrorgans erreichen läßt, das durch An- und Abschwellenlassen des Leitungsdruckes die Reglerventile anspricht.

Hierbei wirkt das Absperrorgan als eigentlicher Impulsgeber, für den die Kippgefäßumsteuerung zugleich Zeitgeber ist. Der bei der überwiegenden Mehrzahl aller im freien Feld aufgestellten Beregnungsanlagen nicht zur Verfügung stehende Schaltstrom wird überflüssig. Die neue hydraulische Steuereinrichtung ist universell anwendbar, insbesondere bei großen tropischen Beregnungsanlagen, deren Pumpen nur mit Verbrennungsmotoren angetrieben werden können. Ein besonderer Stromerzeuger, elektrische Schaltungen und kostspielige sowie wasserempfindliche Installationen werden nicht benötigt. Von entscheidender Bedeutung ist, daß die neue Steuereinrichtung in allen ihren Funktionen den gleichen Druckschwankungen wie die RegleEventile und die Regnergeräte unterliegt, so daß alle" Funktionen stets in Übereinstimmung mit den Druckverhältnissen und Strömungsgeschwindigkeiten im Zuleitungsnetz erfolgen können. Auf elektrischem Wege wäre das nur unter Verwendung kostspieliger Kompensatoren und Übertragungseinrichtungen denkbar.

Das Kippgefäß besitzt eine einfache Form. Es wirkt mit einem Gegengewicht zusammen. Sobald i°5 das Gefäß gefüllt ist, beginnt der Kippvorgang. Gleichzeitig verlagert sich der Schwerpunkt der Wasserfüllung zunehmend nach außen, wodurch sich die Kippgeschwindigkeit steigert. Am unteren Anschlag enthält das Kippgefäß gegenüber seinem Gegengewicht einen hohen Kraftüberschuß. Die Einrichtung ist so aufgebaut, daß das Sperrorgan im gekippten Zustand des Gefäßes geschlossen ist. Das Gefäß ist gezwungen, so lange in seiner Schließstellung zu verharren, bis das Wasser durch eine den gewünschten Betätigungsintervallen anpaßbare Ausflußöffnung abgelaufen ist. Erst dann kann das Gegengewicht das leere Kippgefäß in seine Ausgangsstellung zurückholen, wonach der Arbeitsvorgang, insbesondere das Füllen des Kippgefäßes, von neuem beginnt. Die durch die Größe des Kippgefäßes sowie die Auslaufgeschwindigkeit einstellbare Haltezeit des Kippgefäßes in seiner Schließstellung ist entscheidend wichtig für das sichere Ansprechen der Reglerventile bei mehr oder weni- j.25 ger langen Zuführleitungen.

Bei großen Feldberegnungsanlagen ist zum Antrieb des Absperrorgans ein Druckmittel-Stellmotor vorgesehen, der durch einen vom Kippgefäß beeinflußbaren Geiberzylinder betätigbar ist. Auch diese Antriebsart des Absperrorgans ist unabhängig von einer Stromzufuhr. Auf einfache Art und Weise wird erfindungsgemäß zum öffnen und Schließen der Druck des zu verregnenden Wassers selbst ausgelöst. Der Druckmittel-Stellmotor kann im einfachsten Fall ein doppelseitig beaufschlagter Kraftkolben sein, der über den Geberzylinder mit der Druckwasserleitung vor dem Absperrorgan in Verbindung steht.

Um die Anlage hinter dem Absperrorgan drucklos zu machen, ist an der Ableitung hinter dem Absperrorgan ein vorzugsweise verstellbares Restdruckventil angeordnet.

Weiterhin können in Verbindung mit dem Absperrorgan Mittel, vorzugsweise eine Restöffnung ao im Schieber oder eine regelbare Umgehungsleitung des Schiebers des Absperrorgans, vorgesehen sein, die in der Schließstellung des Absperrorgans eine vollständige Unterbrechung der Wasserströmung verhindern.

Weiterhin kann in der Fülleitung für das Kippgefäß ein Regelventil vorgesehen sein, durch das sich in einfachster Weise die Befülldauer des Kippgefäßes und damit die Länge der Schaltperioden für die Beregnungsgeräte einstellen läßt. Das Regelventil kann als einfacher Wasserhahn ausgebildet sein, der sich von Hand zu Beginn der Beregnung einstellen läßt.

Eine elektrische Steuereinrichtung mit gleicher Wirkung würde unvergleichlich höhere Kosten sowie kompliziertere und störungsanfälligere Einrichtungen bedingen. Die erfindungsgemäß gestaltete Einrichtung ist vollhydraulisch und daher stets automatisch mit allen in einer Regenanlage vorkommenden Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen des Betriebsmittels verbunden und kompensiert.

Aber auch der Antrieb der Einrichtung für große Anlagen über einen Druckmittel-Stellmotor, der nach Art einer gewöhnlichen, bekannten, doppeltwirkenden Kolbenpumpe ausgebildet ist, die von einem einfachen, vom Kippgefäß beeinflußbaren Geberzylinder betrieben wird, kann an Einfachheit, insbesondere durch elektrische Umschalt- und Antriebsvorrichtungen, nicht übertroffen werden.

Als Reglerventile in den Zuleitungen der Einzelregner oder Regnergruppen können an sich bekannte Steuerventile verwendet werden, bei denen durch den Totgang eines Differentialkolbens ein Ventil geöffnet und eine Sperrvorrichtung weitergeschaltet wird, welche nach einer bestimmten Anzahl von Schaltungen den vollen Kolben- bzw. Ventilhub freigibt.

Das Absperrorgan kann beliebig ausgebildet sein.

Für den Fall, daß es durch eine kleine Nebenleitung des Hauptregnerrohrstranges betätigt wird, kann in der Nebenleitung ein Ventil vorgesehen sein, durch dessen Öffnungsgrad die Form der Druckimpulse bestimmt wird. Hierdurch läßt sich auch die Dauer der Zeitintervalle bestimmen, während der die einzelnen Regner in Tätigkeit sind.

Nach Abschluß der Beregnungsperiode eines Regners oder einer Regnergruppe wird das Reglerventil des nächsten Regners oder der nächsten Regnergruppe eingeschaltet.

Durch die Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen worden, den gesamten Beregnungsvorgang genau auf die Lufttemperatur und die vorhandene Bodenfeuchtigkeit abzustimmen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Beregnungsanlage schwächer als Vergleichsanlagen mit gleicher Gesamtleistung dimensioniert werden kann. Es genügen im allgemeinen halbe Rohrquerschnitte, weil die Anlage auch in der Nacht ohne Bedienung laufen kann.

Ohne Schwierigkeiten läßt sich die neue Steuereinrichtung so einstellen, daß die Regneranlagen vorzugsweise bei warmem Boden, nach starker Sonneneinstrahlung und stark abgekühlter Außentemperatur nur Wassergaben von höchstens 2 bis 3 Minuten Dauer verabfolgen, die in gewünschten Zeitintervallen wiederholt werden.

Die Zeichnung zeigt als Beispiel eine Ausführungsform der neuen Einrichtung, die durch die nachfolgende Beschreibung näher erläutert wird.

Ein Ventil wird in die Rohrleitung zwischen Pumpe und Regnerleitung eingeschaltet und bildet ein Absperrorgan 1. Seine Ausbildung ist beliebig. Es kann beispielsweise nach Art eines Parallelschiebers, eines Teleskopschiebers, eines Drehkolbens od. dgl. ausgebildet sein.

Die Schließ- und Öffnungsgeschwindigkeit dieses Absperrorgans muß in weiten Grenzen regelbar sein, um auf verschieden gestaltete Rohrleitungssysteme zweckentsprechend reagieren zu können.

Zu diesem Zwecke ist dem Absperrorgan eine Betätigungsvorrichtung zugeordnet, welche vorzugsweise durch eine Fülleitung 6 aus der Hauptdruckleitung gespeist wird, welche aber auch in anderer Weise mechanisch betrieben werden kann.

Darum ist gemäß der Erfindung auf der Druckseite des Absperrorgans ein kleines Regelventil 2 vorgesehen, wodurch Geschwindigkeit und Menge des Betriebswassers für die Betätigungsvorrichtung beliebig geregelt werden können.

Das Betätigungswasser fließt in den Behälter 3, welcher auf einer Achse drehbar mit einem Gegengewicht 10 versehen gelagert ist. Ist der Behälter gefüllt, hebt sein Gewicht das Gegengewicht auf, und er kippt um. Die dabei erzeugte kinetische Energie wird dazu benutzt, entweder einen Geberzylinder 4 für den Druckmittel-Stellmotor zu betätigen oder aber auch das Hauptabsperrorgan ohne Zwischenschaltung eines Stellmotors in Bewegung zu setzen. Das ist lediglich eine Größenfrage.

Der Geberzylinder 4 ist durch dünne Rohre oder Schläuche sowohl mit beiden Seiten des Druckmittel-Stellmotors 5 als auch mit der Fülleitung 6 verbunden und läßt fernerhin einen Austrittskanal 7 offen, welcher das jeweils benutzte Betriebswasser frei fortfließen läßt.

Der Druckmittel-Stellmotor 5 ist nach Art einer gewöhnlichen, bekannten, doppeltwirkenden Kolbenpumpe ausgebildet.

Nach dem Kippvorgang entleert sich das Kippgefäß 3 durch die Ausflußöffnung 8, welche einen von den gewünschten Betätigungsintervallen abhängigen, bestimmten Querschnitt haben muß. Hierdurch entsteht eine für die Betätigung der Reglerventile notwendige, bestimmte Haltezeit, welche außerdem von der Veränderung der Hebelarme beim Kippvorgang abhängt.

Am Ende des Schließvorganges des Absperrorgans i, welcher bei diesem- Beispiel durch den Druckmittel-Stellmotor S eingeleitet wird, kann durch eine Hebelübertragung ein neben dem Absperrorgan ι angeordnetes sogenanntes Restdruckventil 9 betätigt werden. Das geschieht zu dem Zwecke, den Druck, welcher nach dem Schließen des Absperrorgans 1 in dem abgeriegelten Leitungssystem noch vorhanden ist, in einem ganz bestimmten kurzen Zeitraum fortzunehmen, indem dieses Restdruckventil eine entsprechende Wassermenge ausströmen läßt, welche wiederum von der Haltezeit des sich entleerenden Kippbehälters 3 abhängig ist. Das Regnerleitungssystem ist demnach bis zu einem gewünschten Grade drucklos und die vorbeschriebenen, bekannten automatischen Ventile an den einzelnen Regnerkörpern können sich umschalten.

Hat sich der Kippbehälter 3 entleert, so wird er mit zunehmender Beschleunigung durch das Gegengewicht 10 wieder in seine Ursprungslage zurückgeschleudert. Der an der Achse der Kippvorrichtung befestigte Hebel 11 drückt dabei den Steuerkolben 12 des Geberzylinders 4 wieder in d'ie Ausgangslage zurück, das Absperrorgan 1 öffnet sich wieder, und die Beregnung nimmt ihren Fortgang. Dabei ist es zweckmäßig, daß das Absperrorgan 1 beim Schließvorgang nicht ganz geschlossen wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Steuereinrichtung für eine Feldberegnungsanlage, bei der mehrere Einzelregner oder Regnergruppen mit in der Zuleitung vorgeschalteten Reglerventilen durch auf diese Ventile wirkende Impulse periodisch in einstellbaren Zeitabständen selbsttätig an- und abschaltbar sind, gekennzeichnet durch ein an die Zuleitung zu den Regnern oder Regnergruppen angeschlossenes, abwechselnd sich füllendes und über eine den gewünschten Betätigungsintervallen anpaßbare Ausflußöffnung (8) entleerendes Kippgefäß (3) zum Steuern eines ihm in der Zuleitung nachgeschalteten und von ihm im Takt der Gefäßfüllung und -entleerung gesteuerten Absperrorgans (1), das durch An- und Abschwellenlassen des Leitungsdruckes die Reglerventile anspricht.
2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Absperrorgans (1) ein Druckmittel-Stellmotor (5) vorgesehen ist, der durch einen vom Kippgefäß

   (3) beeinflußbaren Geberzylinder (4) betätigbar ist.
3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittel-Stellmotor ein doppelseitig beaufschlagter Kraftkolben (5) ist, der über den Geberzylinder

   (4) mit der Druckwasserleitung vor dem Absperrorgan (1) in Verbindung steht.
4. 4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ableitung hinter dem Absperrorgan (1) ein vorzugsweise verstellbares Restdruckventil (9) angeordnet ist.
5. 5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem Absperrorgan (1) Mittel, vorzugsweise eine Restöffnung im Schieber des Absperrorgans (1) oder eine regelbare Umgehungsleitung des Schiebers, vorgesehen sind, die in der Schließstellung des Absperrorgans (1) eine vollständige Unterbrechung der Wasserströmung verhindern.
6. 6. Steuereinrichtung nach einem der An-Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fülleitung (6) für das Kippgefäß (3) ein Regelventil (2) vorgesehen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 734 747, 763 843; USA.-Patentschriften Nr. 1258 013, 1790924.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 522/8 3.65