EP1906019A2

EP1906019A2 - Rückschlagventil für Dosierpumpen

Info

Publication number: EP1906019A2
Application number: EP07018249A
Authority: EP
Inventors: Wolf-Dieter Wichmann; Frank Gessler
Original assignee: Lechler GmbH
Current assignee: Lechler GmbH
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2008-04-02
Also published as: DE102006045448A1; EP1906019A3

Abstract

Rückschlagventil für Dosierpumpen, insbesondere zur Anwendung bei Spritzvorrichtungen der Pflanzenschutztechnik, mit einem Ventilgehäuse (12) mit einer Durchlassöffnung und einem Ventilkörper (18), der wenigstens eine die Durchlassöffnung verschließende Position und eine Durchlassöffnung freigebende Position einnehmen kann, und Mitteln (24) zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper, wobei die Schließkraft den Ventilkörper in seine, die Durchlassöffnung verschließende Position vorspannt und wobei der Ventilkörper in seinem, den Ventilsitz verschließenden Zustand einen Förderdruckbereich (34) von einem Gegendruckbereich (36) trennt. Der Ventilkörper ist so gestaltet und im Ventilkörper angeordnet, dass in seiner die Durchlassöffnung verschließenden Position eine parallel zum freien Querschnitt der Durchlassöffnung ausgerichtete effektive Angriffsfläche des Ventilkörpers für einen Gegendruck im Gegendruckbereich im Wesentlichen null ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für die Dosierpumpen, insbesondere zur Anwendung bei Spritzvorrichtungen der Pflanzenschutztechnik, mit einem Ventilgehäuse, mit einer Durchlassöffnung und einem Ventilkörper, der wenigstens eine die Durchlassöffnung verschließende Position und eine die Durchlassöffnung freigebende Position einnehmen kann, und Mitteln zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper, wobei die Schließkraft den Ventilkörper in seine, die Durchlassöffnung verschließende Position vorspannt, wobei der Ventilkörper in seinem, den Ventilsitz verschließenden Zustand einen Förderdruckbereich von einem Gegendruckbereich trennt.
Bei Dosierpumpen für Spritzvorrichtungen in der Pflanzenschutztechnik müssen geringe Mengen Wirkstoff in eine Trägerflüssigkeit eindosiert werden. Bei der sogenannten Direktdosierung geschieht dies während des Spritzbetriebs, so dass also ein gegebenenfalls extrem kleiner Wirkstoffstrom in einen eventuell großen Trägerflüssigkeitsstrom eingebracht werden muss. Bei sehr geringen Wirkstoffmengen ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Eindosierung sehr exakt erfolgt. Finden Rückschlagventile als Auslassventile bei einer Dosierpumpe Verwendung, so summiert sich der Gegendruck der Trägerflüssigkeit, in die eindosiert werden soll, zu dem durch beispielsweise eine Feder des Rückschlagventils voreingestellten Öffnungsdruck. Dies hat zur Folge, dass das Rückschlagventil bei diesem Einsatzfall abhängig vom Gegendruck öffnet. In der Folge führt dies auch zu einem vom Gegendruck abhängigen Förderdruck im Förderraum der Dosierpumpe. Bei einer Kolbendosierpumpe lässt sich feststellen, dass beispielsweise die Kompression elastischer Dichtelemente mit steigendem Gegendruck zu einer nicht unerheblichen Minderung des Fördervolumens pro Kolbenhub führt. Da bei einer Pflanzenschutzspritze in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und auch anderen Faktoren der Spritzdruck nicht unerheblich variieren kann, muss der Einfluss des Spritzdruckes als Gegendruck auf das Fördervolumen der Dosierpumpe ausgeschaltet werden, um eine ausreichend präzise Dosierung, insbesondere mit einer Kolbenpumpe, möglich zu machen.
Mit der Erfindung soll ein Rückschlagventil für eine Dosierpumpe, eine Dosierpumpe und eine Spritzvorrichtung für die Pflanzenschutztechnik bereitgestellt werden, mit denen eine sehr exakte Wirkstoffeindosierung unabhängig von Gegendruck einer Trägerflüssigkeit, in die eindosiert werden soll, realisiert werden kann.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Rückschlagventil für Dosierpumpen, insbesondere zur Anwendung bei Spritzvorrichtungen der Pflanzenschutztechnik, mit einem Ventilgehäuse mit einer Durchlassöffnung und einem Ventilkörper, der wenigstens eine die Durchlassöffnung verschließende Position und eine die Durchlassöffnung freigebende Position einnehmen kann, und Mitteln zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper vorgesehen, wobei die Schließkraft den Ventilkörper in seine, die Durchlassöffnung verschließende Position vorspannt und wobei der Ventilkörper in seinem, den Ventilsitz verschließenden Zustand einen Förderdruckbereich von einem Gegendruckbereich trennt, bei dem der Ventilkörper so gestaltet und im Ventilgehäuse angeordnet ist, dass in seiner die Durchlassöffnung verschließenden Position eine parallel zum freien Querschnitt der Durchlassöffnung ausgerichtete effektive Angriffsfläche des Ventilkörpers für einen Gegendruck im Gegendruckbereich im Wesentlichen null ist.
Dadurch, dass keine effektive Angriffsfläche für den Gegendruck im Gegendruckbereich zur Verfügung steht, ist es unerheblich, welcher Druck im Gegendruckbereich herrscht. Vielmehr wird der Ventilkörper gegendruckunabhängig immer dann vom Ventilsitz abgehoben, wenn die vom Förderdruck im Förderdruckbereich auf den Ventilkörper ausgeübte Kraft größer ist als die Summe aus der Schließkraft auf den Ventilkörper und eine eventuelle Reibungskraft. Es ist dabei festzuhalten, dass in dem Moment, in dem der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben hat, dieses Kräftegleichgewicht nicht mehr gilt und die beim Umströmen des Ventilkörpers entstehenden dynamischen Kräfte durchaus dafür sorgen können, dass der Ventilkörper weiter vom Ventilsitz abgehoben wird. Im Extremfall kann dies theoretisch sogar dazu führen, dass das erfindungsgemäße Rückschlagventil nicht mehr schließt, da beispielsweise die Schließkraft zu klein ist, um den Ventilkörper gegen den Strömungsdruck wieder auf den Ventilsitz zu drücken. Bei Dosierpumpen ist dieser Effekt jedoch nur theoretisch vorhanden, da in der Praxis so geringe Wirkstoffmengen eindosiert werden, dass der Druck im Förderraum der Dosierpumpe schnell wieder unter den Öffnungsdruck des Rückschlagventils abfällt und dieses dadurch auch wieder schließt.
Wichtig ist bei dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil somit, dass der Öffnungsdruck des Rückschlagventils so gewählt bzw. eingestellt ist, dass er geringfügig höher ist als der höchste zu erwartende Gegendruck. Das erfindungsgemäße Rückschlagventil kann sowohl zusätzlich zu Ansaug- und Auslassventilen einer Dosierpumpe stromabwärts einer Dosierpumpe angeordnet sein oder auch als Druck- bzw. Auslassventil der Kolbendosierpumpe Verwendung finden, um den Gegendruck als Einflussfaktor zu eliminieren.
Ganz wesentlich ist aber die Gegendruckunabhängigkeit des erfindungsgemäßen Rückschlagventils, die es möglich macht, auch sehr kleine Wirkstoffmengen unabhängig vom Gegendruck mittels einer Dosierpumpe in eine Trägerflüssigkeit einzudosieren. Zweckmäßigerweise arbeitet eine solche Dosierpumpe mit Flüssigkeitsimpulsen mit jeweils exakt gleicher Flüssigkeitsmenge. Mittels des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist es somit möglich, unabhängig vom Gegendruck immer die gleiche Flüssigkeitsmenge pro Impuls in die Trägerflüssigkeit einzudosieren.
In Weiterbildung der Erfindung durchquert der Ventilkörper in seinem, die Durchlassöffnung verschließenden Zustand einen von der Durchlassöffnung ausgehenden Förderkanal und ist in einer vom Förderkanal ausgehenden Lagerbohrung im Ventilgehäuse verschiebbar geführt.
Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Herstellbarkeit bei geringem Raumbedarf ermöglicht.
Erfindungsgemäß liegt somit in der die Durchlassöffnung verschließenden Position des Ventilkörpers eine mit ihrem Querschnitt parallel zum freien Querschnitt der Durchlassöffnung ausgerichtete Lagerbohrung der Dichtfläche des Ventilkörpers gegenüber und ist so ausgebildet, dass der Gegendruck keinen Zugang zur Rückseite des Ventilkörpers hat. Da die Lagerbohrung exakt die gleiche Fläche wie die Dichtfläche des Ventilsitzes hat, ist die effektive Angriffsfläche des Gegendruckes am Ventilkörper in der die Durchlassöffnung verschließenden Position gleich null.
Auch bei statischer Betrachtung kann dann, wenn der Gegendruck den Öffnungsdruck des Ventils erreicht, es im geöffneten Zustand des Ventils dazu kommen, dass das erfindungsgemäße Rückschlagventil nicht mehr schließt, weil die Schließkraft von der Wirkung des Gegendruckes auf die Fläche der Lagerbohrung aufgehoben wird. Bei Dosierpumpen für den hier beschriebenen Einsatzfall kann dieser Effekt nur auftreten, wenn der Öffnungsdruck des Ventils zu gering gewählt wurde und der auftretende Gegendruck höher ist als der Öffnungsdruck des Ventils. Wird das Ventil zusätzlich zu einem Auslassventil einer Kolbendosierpumpe angeordnet, kann das Ventil offen stehen bleiben, wenn der Gegendruck sein Maximum erreicht hat. Dies bleibt aber dann ohne Auswirkungen, weil das Ventil in diesem Moment bereits seine Funktion, nämlich das gegendruckunabhängige Öffnen, erfüllt hat.
In Weiterbildung der Erfindung liegt der Förderkanal im Gegendruckbereich und ein in der Lagerbohrung verschiebbar angeordneter Abschnitt des Ventilkörpers ist wenigstens im Bereich seiner, dem Förderkanal abgewandten Rückseite gegen den Gegendruckbereich abgedichtet. Die Rückseite, bzw. ein Raum der Lagerbohrung, den die Rückseite des Ventilkörpers begrenzt, kann dann beispielsweise gegen die Umgebung entlüftet werden. Die Rückseite des Ventilkörpers darf nicht für den Gegendruck zugänglich sein. Befindet sich im Raum der Lagerbohrung auf der Rückseite des Ventilkörpers zum Beispiel eine Ventilfeder, so muss dieser Raum zur Umgebung entlüftet werden.
In Weiterbildung der Erfindung entspricht eine freie Fläche der Durchlassöffnung einer Querschnittsfläche des in der Lagerbohrung verschiebbar geführten Abschnitt des Ventilkörpers.
Bei einer solchen Anordnung ist automatisch gewährleistet, dass die parallel zum freien Querschnitt der Durchlassöffnung ausgerichtete effektive Angriffsfläche des Ventilkörpers für einen Gegendruck im Gegendruckbereich im Wesentlichen null ist. Dies kann in einfacher Weise anhand eines bolzenförmigen Ventilkörpers verdeutlicht werden, der nicht auf einem Ventilsitz aufsitzt, sondern in eine Radialdichtung eintaucht. Bei einer solchen Ausgestaltung ist unmittelbar klar, dass dem Gegendruck keine Angriffsfläche zur Verfügung steht, um den Ventilkörper weiter in den Förderdruckbereich hineinzudrücken. Sitzt der Ventilkörper nun aber auf einem Ventilsitz auf und hat der in der Lagerbohrung verschiebbar angeordnete Abschnitt des Ventilkörpers die gleiche Querschnittsfläche wie die Durchlassöffnung, so steht jedem, den Querschnitt des Ventilkörpers ausgehend von dem Ventilsitz oder der Durchlassöffnung vergrößernden Bereich ein gleich großer, den Querschnitt wieder verkleinernder Bereich gegenüber. In der Summe wird die Angriffsfläche für den Gegendruck damit zu null und das erfindungsgemäße Rückschlagventil kann vollständig gegendruckunabhängig arbeiten. Die freie Fläche der Durchlassöffnung entspricht der Angriffsfläche für den Öffnungsdruck, die auch durch den innerhalb der ringförmigen Dichtfläche des Ventilsitzes liegenden Bereich definiert ist. Durch diese Anordnung wird im geschlossenen Zustand des Ventils erreicht, dass effektiv keine oder nur eine unerhebliche Angriffsfläche für einen Gegendruck vorhanden ist. Diese Bedingungen ändern sich, wenn das Ventil öffnet. In diesem Fall ergibt sich ein kompliziertes System aus wirksam werdenden Strömungswiderständen, reduzierter Schließkraft z.B. einer Ventilfeder und beschränkten Einflüssen des Gegendruckes. Versuche haben aber gezeigt, dass das Ziel dieser Erfindung dennoch erreicht wird, nämlich den Einfluss des Gegendruckes auf den Förderdruck und damit die Förderleistung einer Dosierpumpe, insbesondere eine Kolbendosierpumpe, annähernd auszuschalten und die Abweichungen vom Sollwert der Fördermenge der Dosierpumpe in einem akzeptablen Bereich zu halten.
In Weiterbildung der Erfindung wirken die Mittel zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper mit einer dem Förderkanal abgewandten Rückseite des Ventilkörpers zusammen. Beispielsweise weisen die Mittel zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper eine Feder, Pneumatikmittel und/oder Hydraulikmittel auf.
Beispielsweise kann ein Raum der Lagerbohrung, den die Rückseite des Ventilkörpers begrenzt, gegen die Umgebung entlüftet werden und zusätzlich zum Umgebungsdruck kann dann eine Feder vorgesehen sein, die den Ventilkörper in Richtung auf den die Durchlassöffnung umgebenden Ventilsitz drückt. Alternativ oder zusätzlich kann der durch die Rückseite des Ventilkörpers begrenzte Raum wahlweise mit einem gesteuerten Luftdruck oder Hydraulikdruck beaufschlagt werden, um eine Schließkraft zu erzeugen. Bei Beaufschlagung der Rückseite mit einem Pneumatikdruck ist es beispielsweise auch sehr einfach möglich, das Rückschlagventil vollständig zu sperren, so dass unabhängig vom Druck im Förderraum das Rückschlagventil nicht mehr öffnet. Umgekehrt kann durch Anlegen eines Unterdrucks das Rückschlagventil zwangsweise geöffnet und damit entsperrt werden, beispielsweise dann, wenn der Förderraum frei durchströmt werden soll, beispielsweise in einem Spülbetrieb.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Ventilgehäuse zylindrisch und in ein Dosierpumpengehäuse einschiebbar ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist das Ventilgehäuse dann mittels umlaufender Dichtringe gegen das Dosierpumpengehäuse abgedichtet.
Auf diese Weise lässt sich ein vergleichsweise einfacher Aufbau erreichen, da der Ventilsitz und die Lagerbohrung, die sehr exakt auf den Ventilkörper abgestimmt sein müssen, in dem auswechselbaren Ventilgehäuse realisiert sind. Bei der mechanischen Bearbeitung ergeben sich dadurch Vorteile aufgrund einer verbesserten Zugänglichkeit. Auch muss bei der Montage des erfindungsgemäßen Rückschlagventils an einer Dosierpumpe keine Beschädigung der Passung zwischen Ventilsitz, Lagerbohrung und Ventilkörper befürchtet werden, da das vollständige Rückschlagventil als Modul in ein Dosierpumpengehäuse eingeschoben wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Entsperrvorrichtung zum Entsperren des Rückschlagventils vorgesehen.
Ein Entsperren des Rückschlagventils, also ein Öffnen der Durchlassöffnung unabhängig vom angelegten Förderdruck, kann zweckmäßig sein, um beispielsweise das Rückschlagventil spülen zu können oder um Wirkstoffe in einem Vorförderbetrieb oder Rückförderbetrieb durch das Rückschlagventil und die zugeordnete Dosierpumpe durchpumpen zu können. Eine Entsperrvorrichtung kann, wie bereits ausgeführt wurde, pneumatisch realisiert sein, indem der Ventilkörper mittels Unterdruck von Ventilsitz abgehoben wird, oder auch mechanisch mittels eines Stößels realisiert werden. Der Ventilkörper oder der Stößel können beispielsweise auch elektromagnetisch bewegt werden.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch eine Dosierpumpe mit einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil sowie durch eine Spritzvorrichtung für die Pflanzenschutztechnik, insbesondere eine Feldspritze, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe gelöst, wobei die Dosierpumpe Wirkstoff in eine Trägerflüssigkeitsleitung fördert, die mit wenigstens einer Sprühdüse in Strömungsverbindung steht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Einzelmerkmale der beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Dosierpumpe und
Fig. 3: die Dosierpumpe der Fig. 2 in entsperrten Zustand.

Die Schnittansicht der Fig. 1 zeigt ein Rückschlagventil 10 mit einem Ventilgehäuse 12, das eine durch einen Ventilsitz 14 definierte Durchlassöffnung aufweist. Das Ventilgehäuse 12 ist in einem lediglich abschnittsweise dargestellten Dosierpumpengehäuse 16 angeordnet. Das Ventilgehäuse 12 ist zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem ersten, hülsenförmigen Abschnitt, in dem ein Ventilkörper 18 verschiebbar gelagert ist, und einem zweiten, ringförmigen Abschnitt, der die Durchlassöffnung und den Ventilsitz 14 aufweist. Zwischen der Lagerbohrung für den Ventilkörper 18 und dem Ventilsitz 14 sind Streben 20 eines käfigartigen Bereichs des Ventilgehäuses 12 vorgesehen. Auf der Stirnseite dieses käfigartigen Bereichs sitzt das ringförmige Ventilgehäusebauteil mit dem Ventilsitz 14 auf und zwischen den Streben 20 kann das durch die Durchlassöffnung hindurchströmende Medium ausströmen und in den weiteren Verlauf eines Förderkanals 22 gelangen.
Wie in der Darstellung der Fig. 1 zu erkennen ist, durchquert der Ventilkörper 18 in seiner, die Durchgangsöffnung verschließenden Position den Förderkanal 22 und ist auf der dem Ventilsitz 14 gegenüberliegenden Seite des Förderkanals 22 in der Lagerbohrung 21 des Ventilgehäuses 12 verschiebbar angeordnet. Zwischen einer Rückseite des Ven-. tilkörpers 18 und einem gegenüberliegenden Ende der Lagerbohrung 21 ist in der dargestellten Ausführungsform eine Schraubenfeder 24 angeordnet, die eine Schließkraft F_x auf den Ventilkörper 18 in Richtung auf den Ventilsitz 14 erzeugt. Der Raum der Lagerbohrung 21, in dem die Schraubenfeder 24 angeordnet ist, ist bei dieser Ausführungsform mittels einer Belüftungsöffnung 26 zur Umgebung hin belüftet. An diese Belüftungsöffnung 26 kann alternativ eine Hydraulik- oder Pneumatikleitung angeschlossen werden, um die Rückseite des Ventilkörpers 18 mit einem hydraulischen oder pneumatischen Druck zu beaufschlagen und dadurch die Schließkraft zu erzeugen oder zu beeinflussen, die den Ventilkörper 18 in Richtung auf den Ventilsitz 14 drückt. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, an die Rückseite des Ventilkörpers 18 einen Unterdruck anzulegen und den Ventilkörper 18 dadurch vom Ventilsitz 14 abzuheben, beispielsweise dann, wenn das Rückschlagventil 10 für einen Spülbetrieb entsperrt werden soll.
Der Ventilkörper 18 ist in der Lagerbohrung 21 mittels eines umlaufenden Dichtrings 28 abgedichtet. Das Ventilgehäuse 12 ist mittels mehrerer Dichtringe 30, 32 gegen das Dosierpumpengehäuse 16 abgedichtet.
Die durch den Ventilsitz 14 definierte Durchlassöffnung trennt einen Förderdruckbereich 34 der Dosierpumpe von einem Gegendruckbereich 36. Im Förderdruckbereich 34 liegt ein Förderdruck P_ö vor, dessen Kraftwirkung auf den Ventilkörper 18 mittels eines Pfeiles 38 symbolisiert ist. Im Gegendruckbereich 36 liegt ein Gegendruck P_G vor, der entsprechend dem Pfeil 40 allseitig auf die im Förderkanal 22 liegenden Bereiche des Ventilkörpers 18 wirkt.
Der im Förderkanal 22 liegende Abschnitt des Ventilkörpers 18 ist nun so gestaltet, dass der Gegendruck P_G keine resultierende Kraft auf den Ventilkörper 18 ausüben kann. In radialer Richtung zu dem rotationssymmetrischen Ventilkörper 18 ist dies ohne weiteres ersichtlich, da jeder radialen Kraft eine gegenüberliegende Gegenkraft entgegensteht und sich die radialen Kräfte somit aufheben. Auch in Längsrichtung des Ventilkörpers 18, also parallel zur Kraft F_x ist dies der Fall. Zwar wird durch den Gegendruck, der an einer Ringfläche 42 des Ventilkörpers 18 angreift, eine Kraft in Richtung auf den Ventilsitz, also in Richtung der Kraft F_x, erzeugt. Genau gleich groß wie die Ringfläche 42 ist aber die Summe der Projektionen der Bereiche 44 und 46 des Ventilkörpers 18 senkrecht zur Mittellängsachse des Ventilkörpers 18. An diesen beiden kegelstumpfförmigen Bereichen 44, 46 greift daher eine durch den Gegendruck P_G verursachte Kraft entgegen der Richtung der Kraft F_x an. Da die Summe der senkrecht zur Mittellängsachse projizierten Flächenanteile der Flächen 44, 46 gleich groß ist wie die Ringfläche 42, heben sich die durch den Gegendruck P_G verursachten Kräfte auch parallel zur Längsrichtung des Ventilkörpers 18 auf.
In Längsrichtung des Ventilkörpers 18 wirken also parallel zwei Kräfte: Die Federkraft F_x und die aus dem Förderdruck P_ö und seiner Angriffsfläche auf den Ventilkörper 18 des Ventils resultierende Kraft. Diese beiden Kräfte wirken entgegengesetzt zueinander. Da an dem Ventilkörper 18 im geschlossenen Zustand des Ventils 10 keine effektive Angriffsfläche für den Gegendruck P_G vorhanden ist, wird der Öffnungsdruck des Ventils 10 ausschließlich von der Kraft F_x der Ventilfeder 24 bestimmt. Der Ventilkörper 18 wird somit lediglich durch die Kraft der Schraubenfeder 24 in Richtung auf den Ventilsitz 14 gedrückt.
Sobald die durch den Förderdruck P_ö erzeugte Kraft auf den Ventilkörper 14 somit die Kraft F_x der Schraubenfeder 24 und eventuelle Reibungskräfte überschreitet, wird der Ventilkörper 18 vom Ventilsitz 14 abgehoben und Flüssigkeit kann aus dem Förderdruckbereich 34 in den Gegendruckbereich 36 gelangen. Die Unabhängigkeit vom Gegendruck wird bei der dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, dass die freie Querschnittsfläche der durch den Ventilsitz 14 definierten Durchlassöffnung bei aufsitzendem Ventilkörper 18 exakt gleich groß ist wie der Querschnittsfläche der Lagerbohrung 21 und dadurch, dass die dem Ventilsitz abgewandte Seite des Ventilkörpers 18 vom Gegendruck abgeschirmt bzw. gegen diesen abgedichtet ist. Unabhängig von der Gestaltung des Ventilkörpers 18 zwischen Ventilsitz 14 und der Abdichtung 28 zwischen Lagerbohrung 21 und Ventilkörper 18 ist die effektive Angriffsfläche für den Gegendruck P_G dann immer Null.
Übersteigt die Kraft der Ventilfeder 14 die aus dem Förderdruck P_ö und seiner Angriffsfläche auf dem Ventilkörper 18 des Ventils resultierende Kraft, wird der Ventilkörper 18 wieder auf den Ventilsitz 14 gedrückt und die Durchlassöffnung somit verschlossen.
Die schematische Darstellung der Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Spritzvorrichtung für die Pflanzenschutztechnik mit einer Dosierpumpe 50, die mit einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil 10 als Auslass- bzw. Druckventil versehen ist. Das Rückschlagventil 10 der Dosierpumpe 50 arbeiten somit unabhängig vom Gegendruck, wie dies anhand des Rückschlagventils 10 der Fig. 1 erläutert wurde. Die Dosierpumpe 50 weist als Ansaugventil 65 ein entsperrbares Rückschlagventil auf.
Die Spritzvorrichtung der Fig. 2 weist einen Trägerflüssigkeitsbehälter 52 mit Trägerflüssigkeit, speziell Wasser, auf, von dem ausgehend eine Trägerflüssigkeitsleitung 54 über einen Mischer 56 zu einem Sprühbalken 58 mit mehreren Sprühdüsen geführt ist.
Das Wasser wird von einer Brühepumpe 51 bis zu den Sprühdüsen gefördert. Diese Brühepumpe 51 erzeugt in bekannter Weise den erforderlichen Druck, um die Spritzbrühe aus Wasser und dazu dosiertem Wirkstoff an den Düsen zu zerstäuben. Auf eine Darstellung der für die Regelung des Spritzdrucks üblichen Komponenten wurde der Übersichtlichkeit halber verzichtet.
In die Trägerflüssigkeitsleitung 54 mündet stromaufwärts des Mischers 56 eine Wirkstoffzuleitung 60 ein, die wiederum von der Dosierpumpe 50 mit Wirkstoff gespeist wird. Der Dosierpumpe 50 selbst wird Wirkstoff aus einem Wirkstoffvorratstank 62 zugeführt.
Wie der Darstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Dosierpumpe 50 als Kolbenpumpe ausgeführt. Bei einer Bewegung des Kolbens in der Darstellung der Fig. 2 nach links entsteht im Förderraum 64 der Dosierpumpe 50 ein Unterdruck, so dass Wirkstoff aus dem Wirkstoffvorratsbehälter 62 durch das Ansaugventil 65 in den Förderraum 64 gesaugt wird. Wird nachfolgend der Kolben 69 in der Darstellung der Fig. 2 nach rechts bewegt, entsteht im Förderraum 64 ein Überdruck und da das Rückschlagventil 65 die Strömungsverbindung zum Wirkstoffvorratsbehälter 62 sperrt, wird Wirkstoff aus dem Förderraum 64 durch das Rückschlagventil 10 in die Wirkstoffzuführungsleitung 60 gedrückt. Im Mischer 56 erfolgt eine innige Vermischung aus Wirkstoff und Trägerflüssigkeit, so dass am Sprühbalken 58 eine homogene Mischung aus Trägerflüssigkeit und Wirkstoff versprüht werden kann.
Die Dosierpumpe 50 pumpt den Wirkstoff in Flüssigkeitsimpulsen in die Trägerflüssigkeitsleitung 54, wobei das gegendruckunabhängige Rückschlagventil 10 unabhängig vom Gegendruck in der Trägerflüssigkeitsleitung 54 und der Wirkstoffzuführungsleitung 60 immer beim exakt gleichen Förderdruck im Förderraum 64 öffnet. Das Wirkstoffvolumen, das bei jeder Bewegung des Kolbens 69 der Dosierpumpe 50 in der Fig. 2 nach rechts in die Wirkstoffzuleitung 60 ausgegeben wird, ist damit unabhängig vom Gegendruck immer exakt gleich. Dies ist beispielsweise deshalb von Bedeutung, weil der Trägerflüssigkeitsstrom, der die Düsen am Sprühbalken 58 verlässt, vom Spritzdruck abhängig ist. Über diesen Spritzdruck in der Trägerflüssigkeitsleitung 54 wird üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit der Spritzvorrichtung der Trägerflüssigkeitsstrom geregelt und eingestellt, um pro besprühter Fläche immer die gleiche Spritzmittelmenge ausbringen zu können. Dies führt dazu, dass sich der Gegendruck in der Trägerflüssigkeitsleitung 54 und der Wirkstoff zu Leitung 60 sich während des Spritzens ständig ändert. Diese Änderungen des Gegendrucks haben aber durch die erfindungsgemäße Ausführung des Rückschlagventils 10 nur noch einen zu vernachlässigenden Einfluss auf das pro Kolbenhub ausgestoßene Wirkstoffvolumen. Um eine entsprechend höhere Wirkstoffmenge einzudosieren, wird nun die Anzahl der Kolbenhübe der Dosierpumpe 50 erhöht. Um eine niedrigere Wirkstoffmenge einzudosieren, wird die Anzahl der Kolbenhübe der Dosierpumpe 50 verringert.
Anhand der Darstellung der Fig. 2 ist weiter zu erkennen, dass jedes der Rückschlagventile 10, 65 mit einer Entsperrvorrichtung in Form eines Stößels 66a, 66b versehen ist, der durch einen beispielsweise pneumatisch beaufschlagten Kolben 67a, 67b gegen den Ventilkörper bewegt werden kann. Mittels der Stößel 66a, 66b und der Kolben 67a, 67b kann der Ventilkörper der Rückschlagventile 10, 65 mechanisch vom jeweils zugeordneten Ventilsitz abgehoben werden, so dass eine jeweilige Durchlassöffnung dann unabhängig von den Druckverhältnissen stets geöffnet ist. Eine solche Entsperrstellung der Rückschlagventile 10, 65 ist in der schematischen Darstellung der Fig. 3 gezeigt und kann dazu genutzt werden, Flüssigkeit durch den Förderraum 64 der Dosierpumpe 50 hindurchzupumpen, und zwar richtungsunabhängig. Beispielsweise kann durch ein Ventil 68 über einen in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Druckluftanschluss 72 Druckluft eingespeist werden, um Wirkstoff aus dem Förderraum 64 entgegen der eigentlichen Förderrichtung in den Wirkstoffvorratsbehälter 62 zurückzudrücken. In einem Spülbetrieb kann dann über ein Ventil 70 und einen in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Spülflüssigkeitsanschluss 74 Spülflüssigkeit eingebracht werden, um den Förderraum 64 und die Rückschlagventile 10, 65 zu spülen und von eventuell noch vorhandenen Wirkstoffresten vollständig zu reinigen.

Claims

Rückschlagventil für Dosierpumpen, insbesondere zur Anwendung bei Spritzvorrichtungen der Pflanzenschutztechnik, mit einem Ventilgehäuse (12) mit einer Durchlassöffnung und einem Ventilkörper (18), der wenigstens eine die Durchlassöffnung verschließende Position und eine die Durchlassöffnung freigebende Position einnehmen kann, und Mitteln (24) zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper (18), wobei die Schließkraft den Ventilkörper (18) in seine, die Durchlassöffnung verschließende Position vorspannt und wobei der Ventilkörper (18) in seinem, die Durchlassöffnung verschließenden Zustand einen Förderdruckbereich (34) von einem Gegendruckbereich (36) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18) so gestaltet und im Ventilgehäuse (12) angeordnet ist, dass in seiner die Durchlassöffnung verschließenden Position eine parallel zum freien Querschnitt der Durchlassöffnung ausgerichtete effektive Angriffsfläche des Ventilkörpers (18) für einen Gegendruck im Gegendruckbereich (36) im Wesentlichen null ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18) in einer Lagerbohrung verschiebbar angeordnet ist und die Lagerbohrung mittels des Ventilkörpers (18) gegen den Gegendruckbereich (36) abgedichtet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18) in seinem, die Durchlassöffnung verschließenden Zustand einen von der Durchlassöffnung ausgehenden Förderkanal (22) durchquert und in einer vom Förderkanal (22) ausgehenden Lagerbohrung im Ventilgehäuse (12) verschiebbar geführt ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkanal (22) im Gegendruckbereich (36) liegt und ein in der Lagerbohrung verschiebbar angeordneter Abschnitt des Ventilkörpers (18) wenigstens im Bereich seiner, dem Förderkanal (22) abgewandten Rückseite gegen den Gegendruckbereich (36) abgedichtet ist.
Rückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine freie Fläche der Durchlassöffnung einer Querschnittsfläche des in der Lagerbohrung verschiebbar geführten Abschnitts des Ventilkörpers (18) entspricht.
Rückschlagventil nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Aufbringen einer Schließkraft auf den Ventilkörper eine Feder, Pneumatik- und/oder Hydraulikmittel aufweisen.
Rückschlagventil nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entsperrvorrichtung (66a, 66b) zum Entsperren des Rückschlagventils (10a, 10b) vorgesehen ist.
Dosierpumpe für Spritzvorrichtungen der Pflanzenschutztechnik mit wenigstens einem Rückschlagventil (10a, 10b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche.
Spritzvorrichtung für die Pflanzenschutztechnik, insbesondere Feldspritze, mit wenigstens einer Dosierpumpe (50) nach Anspruch 10, wobei die Dosierpumpe (50) Wirkstoff in eine Trägerflüssigkeitsleitung (54) fördert, die mit wenigstens einer Sprühdüse in Strömungsverbindung steht.
Spritzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (68) zum Rückfördern von Wirkstoff wenigstens aus dem Bereich der Dosierpumpe (50) in einen Wirkstoffvorratsbehälter (62) vorgesehen sind.
Spritzvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (70) zum Spülen wenigstens der Dosierpumpe mit Spülflüssigkeit vorgesehen sind.