EP2979765A1 - Agrarspritzen-Ventileinheit - Google Patents

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EP2979765A1
EP2979765A1 EP14178745.7A EP14178745A EP2979765A1 EP 2979765 A1 EP2979765 A1 EP 2979765A1 EP 14178745 A EP14178745 A EP 14178745A EP 2979765 A1 EP2979765 A1 EP 2979765A1
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EP
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valve
agricultural
magnet
holding magnet
valve body
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EP14178745.7A
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EP2979765B1 (de
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Reinhold Schulte
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/085—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to flow or pressure of liquid or other fluent material to be discharged
    • B05B12/087—Flow or presssure regulators, i.e. non-electric unitary devices comprising a sensing element, e.g. a piston or a membrane, and a controlling element, e.g. a valve

Definitions

  • the present invention relates to an agricultural injection valve assembly, an agricultural injection valve assembly formed with such an agricultural injection valve assembly, and a method of operating such an agricultural injection valve assembly.
  • Agricultural syringe valve units and agricultural syringe valve devices are used for the control or regulation (in the context of the present invention also subsumed under "control") of the application of an agricultural sprayer of any purpose and of any type.
  • an agricultural syringe is used to dispense a fluid in agriculture or fruit or vegetable cultivation, wherein the fluid may be, for example, water, fertilizer, an insecticide or any other fluid or fluid mixture.
  • Agricultural sprayers are used individually for the application of an agricultural fluid to a limited area or with a plurality of agricultural sprayers, which may for example be juxtaposed to one or more spray bars.
  • the application of the fluid should only take place in the actually relevant agricultural areas and also here only with a required volume flow.
  • the application of the fluid in the edge regions of the field for example when cornering, to be interrupted. It is also possible that in sections of the spray bar that run over no plants or no crop, the agro-spraying assigned to these sections should be temporarily switched off.
  • a central agricultural spray valve unit in a supply line to all agricultural sprayers can be brought into a blocking position, requires the deactivation of sub-sections of a spray bar, which is segmented formed a central line of the spray bar to which the agricultural sprayers are connected with parallel segments, which are separately shut off over the respective segments associated agricultural spray valve units.
  • an activation of an agricultural injection valve unit can also be carried out in addition to an open position and a closed position into at least one intermediate position, in particular continuous intermediate positions, in order to be able to control the application as required.
  • a change in a discharge rate with required intermediate positions of the agricultural spray valve unit may be desirable depending on the agricultural application, an expected drift of spray droplets due to a wind, the speed of the sprayer, the desired size of the spraying area of the agricultural sprayer, the height of a spray bar above the ground , a desired drop size or a desired spectrum of drop sizes, the desired fluidic flow, a desired angle of a spray cone, and the like. It is also possible that a control of the application rate should be based on information from a global positioning system, for example, depending on the position on the field, the volume flow of the application is predetermined, for example, based on position-related harvest data of the last harvest.
  • Valve unit in training as a pulse-modulated system see. DE 10 2009 001 532 A1 and DE 696 25 914 T2 ), wherein in the latter case, the time-average volume flow can be varied over the so-called "duty cycle" and the ratio of the short-term opening times of the valve to closing times of the valve.
  • Agricultural injection valve units can be designed as directly controlled solenoid valves, in which, for example, a valve body designed as a valve body, which comes into contact with a valve seat in a closed position, is directly mechanically connected to an electromagnetic actuator.
  • the electromagnetic actuators are formed with a coil and an armature moving inside the coil, wherein the movable armature is coupled to the valve body.
  • the electromagnetic actuator must generate an opening force that is dependent on the size of the valve disk and the pressure difference between a primary line and a secondary line of the agricultural spray valve unit (see the non-prepublished patent application DE 10 2013 101 460.7 ).
  • the publication DE 10 2011 000 921 B3 discloses an agricultural injection valve unit, which is designed as a passive overflow valve without electronic control options.
  • the size and geometry of a crossover cross section between the primary line and the secondary line is dependent on the position of a valve body.
  • the valve body is formed in this case with a weighing piston.
  • the weighing piston has a first piston surface, which is permanently exposed to the pressure in the primary line.
  • the weighing piston has a second piston surface acting opposite to the first piston surface, which is permanently exposed to the pressure in the secondary line.
  • EP 2 227 949 A1 discloses the basic structure of a field sprayer with the entire fluidic circuit and the arrangement of several agricultural spray valve units on a spray bar.
  • the invention relates to an agricultural injection valve unit, which is a primary line, which is supplied in particular via a pump with a pressurized fluid, and a secondary line, via which (in particular with a downstream nozzle or injection unit of an agricultural sprayer) fluid is discharged.
  • a valve body and a valve seat are arranged, which form a valve with a dependent on the relative position between the valve body and valve seat cross-over cross section between the primary line and the secondary line.
  • the valve body is acted upon by a spring against the valve seat, whereby a closed position (or at least one operating position with a reduced crossover cross section) can be brought about.
  • the valve body can be acted upon by the pressure in the primary line in the opening direction.
  • the valve body is at a threshold value of the pressure in the primary line from the valve seat Moved away (where the threshold may also be dependent on other variables such as the pressure in the secondary line).
  • the valve formed with the valve body and the valve seat ensures a kind Studentsströmfunktion, which can be used, for example, so that with a commissioning of the agricultural sprayer and thus the agro-valve unit initially by the spring a closed position of the valve is guaranteed.
  • this closed position of the valve is initially maintained until a threshold value of the pressure in the primary line is exceeded.
  • valve opens at least partially and results in an enlarging crossover cross section, via which the fluid can flow from the primary line into the secondary line, from which then the discharge can take place.
  • the described overflow function can thus on the one hand enable a passive operation of the agricultural spray valve unit, which may also be the case without any electronic control.
  • an adhesion magnet is provided in the agitating valve unit, via which the valve body is movable.
  • an electromagnet is understood to mean an electromagnet in which no mechanical movement conversion takes place. Rather, the electric holding magnet has a coil winding and a core not movable relative to the coil winding.
  • the electric holding magnet has a coil winding and a core not movable relative to the coil winding.
  • lifting magnets are also referred to as "lifting magnets", but which are used as load lifting magnets for another purpose, namely for holding loads, for example, for transport purposes and with possibly larger dimensions.
  • the adhesive magnet is, in particular, a pot magnet which is substantially rotationally symmetrical with respect to a longitudinal axis.
  • the core of the holding magnet is formed in the half-longitudinal section in the shape of a horizontal U with arrangement of the coil winding between the two side legs of the U (see also Fig. 1 ).
  • the radially inner side leg of the U can be formed by a continuous cylindrical inner core of the magnet.
  • the metallic "adhesive" object is in the adhesive or holding position. For such closed by the object to be held U results in a closed magnetic flux, which allows the holding of the object to be held even at low electrical power consumption.
  • the holding magnet By the use according to the invention of the holding magnet can thus hold an object, here for example a movable valve body or a movable valve seat or a mechanically coupled thereto body in an operating position of the valve with a possibly drastically reduced power consumption relative to an electromagnet with arranged inside movable Anchor.
  • Magnets used in the invention can be purchased inexpensively as purchased parts with various gradations of electrical power consumption and the characteristics of the force generated between the holding magnet and the object to be held depending on the distance. Furthermore, such a magnet can reliably ensure the adhesive operating position even with small electrical power supply.
  • a design of such holding magnets can be made in accordance with the VDE 0580 directive.
  • the magnet is not used exclusively for the adhesion, ie the maintenance of the previously described closed flow. Rather, in the context of the invention, the holding magnet is used over a certain setting range in order to generate a force inducing a movement of the valve body. According to the invention, a direct electromagnetic control is used with the holding magnet, without requiring an electropneumatic feedforward control.
  • the holding magnet is arranged such that the holding magnet acts on the valve body in the closing direction with an energization. This has the consequence that without energizing the magnet, the passive overcurrent function of the agricultural spray valve unit is effective. In addition, with energization of the magnet, despite a difference between the pressures in the primary line and in the secondary line, which in itself results in an opening of the valve, the valve can be closed or remain.
  • the magnet is arranged in such a way that is acted upon by energization of the magnet of the valve body in the opening direction.
  • the overflow function can be triggered with energization of the magnet, even if the pressure difference between the pressure in the primary line and the secondary line is not sufficient per se to convert the valve in the open position.
  • valve body can be acted upon either in the closing direction or in the opening direction, resulting in extended control options.
  • the magnet generates a force acting on the valve body with energization, while the magnet exerts no force on the valve body without energization.
  • the magnet is formed with a permanent magnet.
  • the permanent magnet exerts on the valve body a permanent magnetic force, which acts independently of the electrical loading of the holding magnet.
  • an electromagnetic force can be brought, which is opposite to the permanent magnet force.
  • the adhesive exerts an electromagnetic force on an armature.
  • the armature may be formed by the valve body itself, be rigidly connected thereto or mechanically coupled via a suitable transmission mechanism.
  • the armature can be designed specifically with regard to its geometry and its material in order to produce the desired characteristic of the electromagnetic force to be generated by the magnet and / or permanent magnetic force, also over the required travel.
  • a spring and / or damping element is interposed in the power flow between the magnet and the valve seat.
  • This spring and / or damping element can feathers or dampen any impact of the armature on the magnet, whereby unwanted noise can be avoided and damage to the armature of the magnet and other components such as a shock-sensitive control unit can be avoided.
  • a spring and / or damping element is arranged in the region of the contact surface between the magnet and the armature. However, if this spring and / or damping element is located in the central area between the armature and the magnetic flux holding magnet, the magnetic flux may be disturbed.
  • the spring and / or damping element is integrated in the mechanical transmission path between the armature and the valve body. It is also possible that the spring and / or damping element is arranged in the region of the contact surface between the valve body and the valve seat on the valve body or the valve seat.
  • a possible spring and / or damping element can also make a tolerance compensation and avoid a double fit, so that regardless of manufacturing tolerances for voltage applied to the magnet armature actually a closed position of the valve is reached. Depending on manufacturing deviations within the tolerance range so that the spring and / or damping element is biased differently strong in the closed position. If the manufacturing tolerances are known, the fluctuation range of the contact pressure of the valve disk on the valve seat can be predetermined via the selected rigidity of the spring and / or damping element.
  • valve seat For the spatial arrangement of the valve body, the valve seat, the armature and there magnets there are basically many possibilities.
  • the valve seat between the armature and the holding magnet on the one hand and the valve body on the other hand (in a viewing direction in the direction of actuation of the valve body) is arranged.
  • a portion of the valve body or a coupling element extends through a valve disk of the valve body through the valve seat for the purpose of coupling the armature, resulting in changed space conditions.
  • this embodiment also allows that with energization of the Holding magnets a force is exerted on the valve body, which is oriented in the closing direction.
  • the agricultural syringe valve unit is formed with a coupling region or a coupling plane, in which the primary line and the secondary line open and in which the valve body extends with adjacent arrangement of the valve seat.
  • the magnet is only used to influence the valve position depending on the electrical impingement.
  • the magnet is used multifunctional, in which this is used beyond the function of generating a force to influence the operating position of the valve also as a sensor which (directly or indirectly) detects the operating position of the valve body or of the valve formed with this ,
  • This embodiment is based on the finding that the position of the valve body correlates with the size of the distance of the armature from the magnet. Depending on the size of the distance between the armature and the magnet, however, the magnetic conductivity, the magnetic resistance and the flux density change.
  • the electromagnetic variables of the magnet change depending on the distance of the armature from the magnet. For example, depending on the distance, there is a change in the current in the holding magnet, the voltage in the holding magnet, the impedance of the holding magnet and / or the phase shift. Based on the physical conditions, such a change can be converted or converted via a map in a distance of the armature of the magnet, thus ultimately a sensor for the operating position of the valve body is formed.
  • the agricultural syringe has a flat, in particular standardized coupling region, via which on the one hand the primary line is supplied with the pressurized fluid and in which on the other hand the secondary line opens for the purpose of downstream application of the fluid.
  • the agricultural syringe valve unit has a substantially planar coupling region. The primary line and the secondary line open into this coupling region, which can (fluidly) on the one hand fluid from the supply of the other component to the primary line of the agricultural spray valve unit and on the other hand fluid from the secondary line of the agricultural spray valve unit to the discharge line of the other Can reach the device.
  • valve body extends into the coupling region, wherein it is even possible that with a movement of the valve body, the valve body partially enters the discharge line of the other component, which then has to have a correspondingly large cross-section. It is also possible that, when the agricultural injection valve units is not yet mounted with the adjacent unit, components can be introduced into the interior of a housing of the agricultural spray valve unit via the coupling area and / or can be mounted inside the housing of the agricultural spray valve unit.
  • the coupling region may be formed both with a separating and / or guide wall and a valve seat body, wherein preferably the separating and / or guide wall and the valve seat body limit the coupling region.
  • a flow cross section of the primary line is limited both by the separating and / or guide wall and by the valve seat body.
  • the separating and / or guide wall and / or the valve seat body has a groove which is closed by the other component of the separation and / or guide wall and the valve seat body in cross section.
  • an agricultural spray valve device which has an agricultural spray valve unit, as has been explained above. It is proposed that the agricultural syringe valve device is equipped with a control unit.
  • the control unit has control logic by means of which the holding magnet can be operated as a sensor for an operating position of the valve body.
  • a characteristic is stored in the control unit or an associated memory unit for a change of an impedance or a phase shift or another electrical or magnetic quantity of the distance of the armature from the magnet.
  • the control logic generates an electrical test signal, in particular an alternating voltage, which or which acts on the holding magnet.
  • control logic is adapted to evaluate a change in impedance, phase shift or other detected magnitude depending on the distance of the armature from the magnet and a binary signal (closed / open), a digital signal or an analog signal for the distance of Ankers of the magnet to produce.
  • control unit equipped with this control logic is integrated in the agitating valve unit, as a module from the outside of a housing of the agricultural syringe valve unit is attached or disposed externally of the agricultural syringe valve unit with communication between the control unit and the agricultural syringe valve unit via a unidirectional or bidirectional cable, a wiring harness o It is possible that a common control unit is responsible for several agricultural syringe valve units, which control unit may be integrated in one of the agricultural syringe valve units or may be provided as a module on the housing of the agro-syringe valve unit or as a decentralized control unit which may then be spaced from the agricultural syringe valve units.
  • a further solution of the object underlying the invention is given by a method for operating an agricultural syringe valve device of the type described above.
  • the control device generates with suitable control logic, depending on the desired flow through the agricultural syringe valve unit, an electrical application signal for the magnet, which leads to a force acting on the valve body, which influences an operating position of the valve body.
  • the electrical Beauftschungssignal is designed as a binary Beaufschlagungssignal by means of which either the open position or the closed position can be brought about.
  • the electrical loading signal can generate graduated or continuous forces of the holding magnet, by means of which one, several or continuous intermediate positions of the valve can be brought about.
  • the electrical application signal can be controlled or regulated by the control device, in particular using the distance of the armature from the adhesion magnet determined by the adhesion magnet in its function as a sensor.
  • control unit evaluates a magnetic flux which depends on the distance of the armature from the holding magnet, as explained above, for example by detecting and evaluating an impedance, a phase shift or the like can take place. The evaluation is done to determine the distance of the armature from the magnet.
  • the control unit In a preferred embodiment of the method according to the invention, the control unit generates a non-stationary electrical test signal (which is in particular a dynamic test signal with a preferably periodically changing sign, such as, for example, an alternating voltage). This test signal is applied to the magnet.
  • the control unit determines the distance of the armature from the holding magnet via a change in the current in the holding magnet, the voltage in the holding magnet, the impedance of the holding magnet and / or a phase shift in the holding magnet depending on the distance of the armature from the holding magnet.
  • Fig. 1 shows a section of an agricultural sprayer 1 in which a component 2 is connected via a union nut 3 with an agricultural spray valve unit 4.
  • the component 2 has a supply line 5, which is supplied by a pump with a pressurized fluid, and a discharge line 6, which is connected to a discharge opening or a spray and / or nozzle unit for discharging the fluid.
  • the agricultural injection valve unit 4 has a substantially planar coupling region 7, via which the supply line 5 is connected to a primary line 8 of the agricultural spray valve unit 4 and the discharge line 6 is connected to a secondary line 9 of the agricultural spray valve unit 4 under sealing.
  • the coupling region 7 is oriented transversely to a longitudinal axis 10 of the agricultural spray valve unit 4 and arranged radially inward of the union nut 3.
  • the agricultural injection valve unit 4 has a valve 11, which is designed here as an overflow valve 12. Furthermore, the agricultural injection valve unit 4 has an actuator 13.
  • the valve 11 has an insert 14, which is fixedly held in a housing 19 of the agricultural spray valve unit 4 and forms a valve seat 15.
  • the insert is formed in two parts with a separating and / or guide wall 16 and a valve seat body 17.
  • the tennis and / or guide wall 16 radially outwardly forms a circumferential annular collar 18.
  • the annular collar 18 is connected via the union nut 3, which is screwed radially inwardly lying with the component 2 and a radially outwardly oriented collar of the housing 19 of the agricultural injection valve unit 4 overlaps between end faces of the component 2 and the housing 19 of the agricultural injection valve unit 4th clamped, whereby the separating and / or guide wall 16 is fixed.
  • a seal 20 may be interposed, which seals the supply line 5 and the primary line 8 to the outside in the coupling region.
  • the separating and / or guide wall 16 has an in Direction of the longitudinal axis 10 oriented recess 21, in which the valve seat body 17 is received to form the primary line 8.
  • a further sealing element 20 is clamped between the valve seat body 17 and the component 2 radially inwardly of the supply line 5 and the primary line 8.
  • Both the tennis and / or guide wall 16 and the valve seat body 17 have a continuous recess 22, 23 through which a valve body 24 extends.
  • valve body 24 is guided with respect to a movement in the direction of the longitudinal axis 10 in an opening direction 25 and a closing direction 26 through the recess 22.
  • a sealing element 27 which acts between the valve body 24 and the tennis and / or guide wall 16.
  • the dimension of the recess 23 is greater than the cross section of the valve body 24 in which extending through the recess 23 portion.
  • the valve body 24 forms a valve disk 28 in the end region facing the component 2, which is arranged in the coupling region 7.
  • On the valve seat 15 side facing the valve plate 28 carries a spring and sealing element 29.
  • the spring and sealing element 29 is formed with a coating of the valve plate 28 with an elastomeric material.
  • the valve seat 15 is formed by the recess 23 delimiting the valve plate 28 facing paragraph of the valve seat body 17, since the diameter of the recess 23 is smaller than the outer diameter of the valve disk 28.
  • a spring 30 a On the valve body 24 acts in the closing direction, a spring 30 a.
  • a spring base of the spring 30 is supported on the separating and / or guide wall 16, while the other Federfußyak the spring 30 is supported on the valve body 24, here indirectly with the interposition of an armature 31st
  • the armature 31 is in the form of a horizontal T, wherein the horizontal leg of the T forms an anchor portion 32 which is oriented vertically to the longitudinal axis 10, and the vertical leg of the T forms a coaxially to the longitudinal axis 10 oriented mounting portion 33.
  • the valve body 17 is screwed with the valve plate 28 facing away from the end portion in the fastening part 33 of the armature 31.
  • a kind H is formed in a simplified manner, wherein the anchor part 32 forms the left vertical leg of the H, the horizontal leg of the H formed by the fastening part 33 and a part of the valve body 24 is and the right vertical leg of the H, which is formed much shorter than the formed by the anchor part 32 left vertical leg of the H, the valve plate 28 is formed.
  • the insert 14 is penetrated in the region of the recesses 22, 23 of the horizontal leg of the H.
  • the secondary line 9 is here formed radially outwardly of the valve disk 28 and in flow from the supply line 5 to the discharge line 6 for open valve 11 downstream of the crossover cross section between the valve plate 28 and the valve seat 15.
  • the supply line 5 has a cross section such that the valve plate 28 can partially enter the supply line 5 with a movement in the opening direction 25.
  • the operating position of the valve 11 can be influenced via the actuator 13.
  • This has an adhesion magnet 34, which is shown only schematically in the figures.
  • the magnet 34 does not have an armature, but is formed with a rigid core 35, in which windings of a coil 36 are integrated.
  • Adhesive or holding position which correlates with the closed position of the valve 11, is the armature 31 with the end facing away from the insert 14 on the end face of the core 35 of the holding magnet 34, which (apart from the parting line between the core 35 and the anchor part 32) results in a closed magnetic flux through the metallic core 35 and the anchor part 32 around the semi-longitudinal section of the coil 36.
  • the valve 11 With a relatively small electrical power consumption of the coil 36, the valve 11 can thus be kept in its closed position, independently of the pressure in the supply line 5 and the primary line 8. If, however, the valve 11 is in the open position according to Fig. 2 , an energization of the holding magnet 34 can be used to move the armature 31 in the closing direction 26 to the holding magnet 34 until the valve 11 has reached its closed position and the anchor member 32 abuts against the core 35 of the magnet 34. For the movement of the armature 31 from the open position, a higher electrical loading of the coil 36 is required as a result of the gap 37 between the anchor member 32 and the core 35 as in the closed position, in which the gap 37 is closed.
  • the magnet 34 is integrated into the interior of the housing 19.
  • the magnet 34 is bolted to a transverse to the longitudinal axis 10 oriented wall 38 of the housing 19.
  • a mounting of the holding magnet 34, the armature 31, the insert 14 and the valve body 24 takes place in this order from the side facing the component 2 in the mounted state.
  • a cable 39, via which the electrical charging of the coil 36 takes place, is led out of the housing 19 through a recess 40 of the wall 38.
  • the valve body 24 is formed as a kind of screw, wherein the valve plate 28 forms the screw head.
  • the valve disk 28 forms an engagement surface for a tool, in particular a screwdriver, which allows the valve body 24 to be screwed to the armature 31.
  • the agricultural injection valve unit 4 is simply a conventional passive overflow valve 12. With actuation of the magnet 34, a closed position of this overflow valve 12 can be forced.
  • the power consumption of the holding magnet 34 is preferably 1 to 5 watts, in particular 2 to 3 watts.

Landscapes

  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Agrarspritzen-Ventileinheit (4), welche eine Primärleitung (8) und eine Sekundärleitung (9) besitzt, zwischen die ein Ventil (11), vorzugsweise in Ausbildung als Über-strömventil (12),zwischengeordnet ist. Die Agrarspritzen-Ventileinheit (4) besitzt einen Haftmagneten (34), über welchen der Ventilkörper (24) bewegbar ist und/oder in einer Betriebsstellung, vorzugsweise der Schließstellung, gehalten werden kann. Für einen besonderen Vorschlag ist der Haftmagnet (34) nicht lediglich zur Bewegung und zum Halten des Ventilkörpers (24) eingesetzt. Vielmehr kann der Haftmagnet (34) auch als Sensor für die Betriebsstellung des Ventils (11) genutzt werden. Die Erfindung findet Einsatz für eine Agrarspritzen-Ventileinheit für eine Agrarspritze in der Landwirtschaft.

Description

    TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Agrarspritzen-Ventileinheit, eine mit einer derartigen Agrarspritzen-Ventileinheit gebildete Agrarspritzen-Ventileinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Agrarspritzen-Ventileinrichtung.
  • Agrarspritzen-Ventileinheiten und Agrarspritzen-Ventileinrichtungen dienen der Steuerung oder Regelung (im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch unter "Steuerung" subsumiert) der Ausbringung einer Agrarspritze beliebigen Einsatzzwecks und beliebiger Bauart. Beispielsweise dient eine derartige Agrarspritze dem Ausbringen eines Fluids in der Landwirtschaft oder dem Obst- oder Gemüseanbau, wobei es sich bei dem Fluid beispielsweise um Wasser, Dünger, eine Insektizid oder ein beliebiges anderes Fluid oder Fluidgemisch handeln kann.
    • STAND DER TECHNIK
  • Agrarspritzen finden Einsatz einzeln zur Ausbringung eines agraren Fluids auf eine begrenzte Fläche oder mit einer Vielzahl von Agrarspritzen, die beispielsweise nebeneinander an einem oder mehreren Sprühbalken gehalten sein können. Insbesondere aus Kostengründen sowie ökologischen Gründen soll das Ausbringen des Fluids nur in den tatsächlich relevanten agraren Flächen und auch hier nur mit einem erforderlichen Volumenstrom erfolgen. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, soll bei einem Sprühfahrzeug, welches sich mäanderförmig über ein Feld bewegt, die Ausbringung des Fluids in den Randbereichen des Feldes, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, unterbrochen werden. Möglich ist auch, dass in Teilbreiten des Sprühbalkens, die keine Pflanzen oder kein Erntegut überfahren, die diesen Teilbreiten zugeordneten Agrarspritzen temporär abgeschaltet werden sollen. Während für die vollständige Abschaltung in dem Randbereich eines Feldes eine zentrale Agrarspritzen-Ventileinheit in einer Zuführleitung zu sämtlichen Agrarspritzen in eine Sperrstellung verbracht werden kann, erfordert die Deaktivierung von Teilbreiten eines Sprühbalkens, das eine Zentralleitung des Sprühbalkens, an welche die Agrarspritzen angeschlossen sind, segmentiert ausgebildet ist mit parallelen Segmenten, die separat über den jeweiligen Segmenten zugeordnete Agrarspritzen-Ventileinheiten absperrbar sind. Schließlich kann eine Ansteuerung einer Agrarspritzen-Ventileinheit auch zusätzlich zu einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung in zumindest eine Zwischenstellung, insbesondere kontinuierliche Zwischenstellungen, erfolgen, um bedarfsgerecht die Ausbringung steuern zu können.
  • Mit modernen Agrarspritzen verbundene Problemstellungen sowie Lösungsansätze sind den Druckschriften DE 10 2009 001 532 A1 sowie DE 696 25 914 T2 zu entnehmen. Demgemäß kann eine Veränderung einer Ausbringrate mit erforderlichen Zwischenstellungen der Agrarspritzen-Ventileinheit wünschenswert sein je nach agrarem Einsatzzweck, einer erwarteten Drift von Sprühtropfen in Folge eines Windes, der Geschwindigkeit des Sprühfahrzeugs, der gewünschten Größe des Sprühbereichs der Agrarspritze, der Höhe eines Sprühbalkens über dem Boden, einer gewünschten Tropfengröße oder einem gewünschten Spektrum der Tropfengrößen, dem gewünschten fluidischen Fluss, einem gewünschten Winkel eines Sprühkegels u. ä. Möglich ist auch, dass eine Steuerung der Ausbringrate auf Grundlage von Informationen eines Global-Positioning-Systems erfolgen soll, indem beispielsweise je nach Position auf dem Feld der Volumenstrom der Ausbringung vorgegeben ist, beispielsweise auf Grundlage von positionsbezogenen Erntedaten der letzten Ernte.
  • Bekannt ist auch eine Beeinflussung eines Volumenstroms für die Ausbringung des agraren Fluids über eine Steuerung der Förderleistung einer Pumpe für die Zuführung des Fluids, eine Steuerung des Druckes in einer Zuführleitung, eine Beeinflussung eines Öffnungs-Querschnitts einer Agrarspritzen-Ventileinheit oder einen Einsatz einer Agrarspritzen-Ventileinheit in Ausbildung als pulsmoduliertes System (vgl. DE 10 2009 001 532 A1 und DE 696 25 914 T2 ), wobei im letztgenannten Fall über den sogenannten "Duty Cycle" und das Verhältnis der kurzfristigen Öffnungszeiten des Ventils zu Schließzeiten des Ventils der zeitlich gemittelte Volumenstrom variiert werden kann. Eine Wechselwirkung der Ausbringung besteht auch zwischen der Agrarspritzen-Ventileinheit einerseits und einer der Agrarspritzen-Ventileinheit nach geschalteten Spritz- oder Düseneinheit, aus welcher das Fluid in Richtung des Ackerbodens oder des mit dem Fluid zu benetzenden Guts austritt.
  • Agrarspritzen-Ventileinheiten können als direkt gesteuerte Magnetventile ausgebildet sein, bei welchen beispielsweise ein als Ventilteller ausgebildeter Ventilkörper, der in einer Schließstellung zur Anlage an einen Ventilsitz kommt, mit einem elektromagnetischen Aktuator direkt mechanisch verbunden ist. Hierbei sind die elektromagnetischen Aktuatoren mit einer Spule und einem Im Inneren der Spule bewegten Anker gebildet, wobei der bewegliche Anker mit dem Ventilkörper gekoppelt ist. Der elektromagnetische Aktuator muss eine Öffnungskraft erzeugen, die abhängig ist von der Größe des Ventiltellers sowie der Druckdifferenz zwischen einer Primärleitung und einer Sekundärleitung der Agrarspritzen-Ventileinheit (vgl. die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2013 101 460.7 ).
  • Die Druckschrift DE 10 2011 000 921 B3 offenbart eine Agrarspritzen-Ventileinheit, welche als passives Überströmventil ohne elektronische Steuerungsmöglichkeiten ausgebildet ist. Hierbei ist die Größe und Geometrie eines Übertrittsquerschnitts zwischen der Primärleitung und der Sekundärleitung abhängig von der Stellung eines Ventilkörpers. Der Ventilkörper ist in diesem Fall mit einem Wiegekolben gebildet. Der Wiegekolben weist eine erste Kolbenfläche auf, die permanent mit dem Druck in der Primärleitung beaufschlagt ist. Des Weiteren besitzt der Wiegekolben eine entgegengesetzt zu der ersten Kolbenfläche wirkende zweite Kolbenfläche, welche permanent mit dem Druck in Sekundärleitung beaufschlagt ist. Somit ist die Stellung des Ventilkörpers und die Größe und Geometrie des Übertrittquerschnitts von der Druckdifferenz in der Primärleitung und der Sekundärleitung abhängig. Für die Inbetriebnahme einer Agrarspritze liegt in der Sekundärleitung kein Druck an, sodass sich mit einem Druckaufbau in der Primärleitung eine schnelle Öffnung der Agrarspritzen-Ventileinheit ergibt. Kommt es hingegen im Betrieb der Agrarspritze zu einer unerwünschten Verstopfung stromabwärts der Agrarspritzen-Ventileinheit, staut sich das Fluid in der Sekundärleitung auf, womit der die zweite Kolbenfläche beaufschlagende Druck sich dem Druck in der Primärleitung, welcher die erste Kolbenfläche beaufschlagt, annähert. Auf diese Weise kann bei einer Verstopfung automatisch eine Schließung des Agrarspritzen-Überströmventils herbeigeführt werden, um einen weiteren Übertritt von Fluid von der Primärleitung in die Sekundärleitung zu unterbinden.
  • Die Druckschrift EP 2 227 949 A1 offenbart den grundsätzlichen Aufbau einer Feldspritzanlage mit dem gesamten fluidischen Kreis und der Anordnung mehrerer Agrarspritzen-Ventileinheiten an einem Sprühbalken. Hier finden Agrarspritzen-Ventileinheiten mit einer pulsweitenmodulierten Steuerung der Bewegung eines Ventilkörpers Einsatz.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Agrarspritzen-Ventileinheit, eine Agrarspritzen-Ventileinrichtung mit einer derartigen Agrarspritzen-Ventileinheit sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Agrarspritzen-Ventileinrichtung vorzuschlagen, welche(s) hinsichtlich
    • der elektrischen Leistungsaufnahme für die elektronische Steuerung,
    • des Bauaufwandes,
    • der Baugröße und der Kosten für das elektronische Bauelement,
    • der Gewährleistung eines Auslaufschutzes und/oder
    • eines rein passiven Betriebs ohne elektronische Ansteuerung der Agrarspritzen-Ventileinheit
    verbessert ist. LÖSUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Agrarspritzen-Ventileinheit, welche eine Primärleitung, die insbesondere über eine Pumpe mit einem unter Druck stehenden Fluid versorgt wird, und eine Sekundärleitung, über welche (insbesondere mit einer nachgeordneten Düsen- oder Spritzeinheit einer Agrarspritze) Fluid ausgebracht wird. Zwischen der Primärleitung und der Sekundärleitung sind ein Ventilkörper und ein Ventilsitz angeordnet, welche ein Ventil bilden mit einem von der relativen Stellung zwischen Ventilkörper und Ventilsitz abhängigen Übertrittsquerschnitt zwischen der Primärleitung und der Sekundärleitung. Der Ventilkörper ist über eine Feder gegen den Ventilsitz beaufschlagt, womit eine Schließstellung (oder zumindest eine Betriebsstellung mit einem reduzierten Übertrittsquerschnitt) herbeiführbar ist. Der Ventilkörper ist mit dem Druck in der Primärleitung in Öffnungsrichtung beaufschlagbar. Der Ventilkörper wird mit einem Überschreiten eines Schwellwerts des Drucks in der Primärleitung von dem Ventilsitz weg bewegt (wobei der Schwellwert auch von anderen Größen wie dem Druck in der Sekundärleitung abhängig sein kann). Auf diese Weise gewährleistet das mit dem Ventilkörper und dem Ventilsitz gebildete Ventil eine Art Überströmfunktion, welche beispielsweise genutzt werden kann, damit mit einer Inbetriebnahme der Agrarspritze und damit der Agrarspritzen-Ventileinheit zunächst durch die Feder eine Schließstellung des Ventils gewährleistet ist. Mit ansteigendem Druck in der Primärleitung, insbesondere durch Aufnahme der Tätigkeit der Pumpe, wird zunächst diese Schließstellung des Ventils beibehalten, bis ein Schwellwert des Drucks in der Primärleitung überschritten wird. Dieses Überschreiten des Schwellwerts hat zur Folge, dass das Ventil zumindest teilweise öffnet und sich ein sich vergrößernder Übertrittsquerschnitt ergibt, über welchen das Fluid von der Primärleitung in die Sekundärleitung strömen kann, von welcher dann das Ausbringen erfolgen kann. Die erläuterte Überströmfunktion kann somit einerseits einen passiven Betrieb der Agrarspritzen-Ventileinheit ermöglichen, was auch ohne jedwede elektronische Ansteuerung der Fall sein kann.
  • Erfindungsgemäß ist in der Agrarspritzen-Ventileinheit ein Haftmagnet vorgesehen, über welchen der Ventilkörper bewegbar ist. Hierbei wird unter einem Haftmagneten ein Elektromagnet verstanden, in welchem keine mechanische Bewegungsumsetzung erfolgt. Vielmehr verfügt der elektrische Haftmagnet über eine Spulenwicklung und einen gegenüber der Spulenwicklung nicht bewegbaren Kern. In der Richtlinie VDE 0580 sind derartige Haftmagnete auch als "Lasthebemagnete" bezeichnet, welche aber als Lasthebemagnete zu einem anderen Zweck, nämlich zum Festhalten von Lasten beispielsweise für Transportzwecke und mit unter Umständen größeren Abmessungen genutzt werden.
  • Während grundsätzlich beliebige Querschnitts- und Bauformen eines Haftmagneten im Rahmen der Erfindung einsetzbar sind, handelt es sich bei dem Haftmagnet insbesondere um einen Topfmagneten, der im Wesentliche rotationssymmetrisch zu einer Längsachse ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Kern des Haftmagneten im Halblängsschnitt in der Form eines liegenden U ausgebildet mit Anordnung der Spulenwicklung zwischen den beiden Seitenschenkeln des U (vgl. auch Fig. 1). Hierbei kann der radial innenliegende Seitenschenkel des U von einem durchgehenden zylindrischen Innenkern des Haftmagneten ausgebildet sein. An den freien Endbereichen des U des Haftmagneten liegt der metallische "haftende" Gegenstand in der Haftoder Haltestellung an. Für derart durch den zu haltenden Gegenstand geschlossenes U ergibt sich ein geschlossener magnetischer Fluss, welcher das Halten des zu haltenden Gegenstandes auch bei kleiner elektrische Leistungsaufnahme ermöglicht.
  • Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Haftmagneten kann somit ein Halten eines Gegenstandes, hier beispielsweise eines beweglichen Ventilkörpers oder eines beweglichen Ventilsitzes oder eines hiermit mechanisch gekoppelten Körpers, in einer Betriebsstellung des Ventils erfolgen mit einer unter Umständen drastisch reduzierten Leistungsaufnahme gegenüber einem Elektromagneten mit im Inneren angeordnetem beweglichen Anker. Im Rahmen der Erfindung eingesetzte Haftmagnete können als Zukaufteile kostengünstig bezogen werden mit vielfältigen Abstufungen der elektrischen Leistungsaufnahme und der Charakteristika der zwischen Haltemagnet und zu haltendem Gegenstand je nach Abstand erzeugten Kraft. Des Weiteren kann ein derartiger Haftmagnet zuverlässig die haftende Betriebsstellung auch bei kleiner elektrischer Leistungsversorgung gewährleisten. Eine Auslegung derartiger Haftmagnete kann gemäß der Richtlinie VDE 0580 erfolgen. Im Rahmen der Erfindung wird der Haftmagnet nicht ausschließlich für das Haften, also die Aufrechterhaltung des zuvor erläuterten geschlossenen Flusses, verwendet. Vielmehr wird im Rahmen der Erfindung der Haftmagnet über einen gewissen Stellbereich genutzt, um eine eine Bewegung des Ventilkörpers veranlassende Kraft zu erzeugen. Erfindungsgemäß findet mit dem Haftmagneten eine direkte elektromagnetische Steuerung Einsatz, ohne dass eine elektropneumatische Vorsteuerung erforderlich ist.
  • Für eine Ausführungsform der Erfindung ist der Haftmagnet derart angeordnet, dass der Haftmagnet mit einer Bestromung den Ventilkörper in Schließrichtung beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass ohne Bestromung des Haftmagneten die passive Überstromfunktion der Agrarspritzen-Ventileinheit wirksam ist. Darüber hinaus kann mit Bestromung des Haftmagneten trotz einer Differenz zwischen den Drücken in der Primärleitung und in der Sekundärleitung, welche an sich eine Öffnung des Ventils zur Folge hat, das Ventil geschlossen werden oder bleiben. Auf diese Weise kann beispielsweise durch Bestromung einzelner Haftmagneten von mehreren Agrarspritzen-Ventileinheiten an einem Sprühbalken eine Teilbreitenabschaltung erfolgen oder mit Bestromung sämtlicher Haftmagneten der Agrarspritzen-Ventileinheiten temporär das Ausbringen für den gesamten Sprühbalken, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt im Randbereich des Feldes, unterbunden werden.
  • Für einen alternativen Vorschlag ist der Haftmagnet derart angeordnet, das mit Bestromung des Haftmagneten der Ventilkörper in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise die Überströmfunktion mit Bestromung des Haftmagneten ausgelöst werden, auch wenn an sich die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Primärleitung und der Sekundärleitung nicht ausreichend ist, um das Ventil in die Öffnungsstellung zu überführen.
  • Durchaus möglich ist, dass je nach Bestromungsrichtung des Haftmagneten der Ventilkörper entweder in die Schließrichtung oder in die Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, wodurch sich erweiterte Steuerungsmöglichkeiten ergeben.
  • Möglich ist, dass der Haftmagnet mit Bestromung eine auf den Ventilkörper wirkende Kraft erzeugt, während der Haftmagnet ohne Bestromung keine Kraft auf den Ventilkörper ausübt. Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung findet aber ein Haftmagnet mit "umgekehrter Betätigungsphilosophie" Einsatz. In diesem Fall ist der Haftmagnet mit einem Permanentmagneten ausgebildet. Der Permanentmagnet übt auf den Ventilkörper eine Permanentmagnetkraft aus, welche unabhängig von der elektrischen Beaufschlagung des Haftmagneten wirkt. Um diese Permanentmagnetkraft mittels einer elektronischen Steuerung auch reduzieren oder beseitigen zu können, ist mit der Bestromung des Haftmagneten eine Elektromagnetkraft herbeiführbar, welche der Permanentmagnetkraft entgegengerichtet ist.
  • Grundsätzlich kann die Ausübung und Übertragung einer Kraft auf den Ventilkörper auf vielfältige Weise und direkt oder indirekt erfolgen. Für eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Agrarspritzen-Ventileinheit übt der Haftmagnet eine Elektromagnetkraft auf einen Anker aus. Hierbei kann der Anker von dem Ventilkörper selber ausgebildet sein, mit diesem starr verbunden sein oder mechanisch über einen geeigneten Übertragungsmechanismus gekoppelt sein. Hierbei kann der Anker gezielt hinsichtlich seiner Geometrie und seines Materials ausgebildet werden, um die gewünschte Charakteristik der von dem Haftmagnet zu erzeugenden Elektromagnetkraft und/oder Permanentmagnetkraft, auch über den erforderlichen Stellweg, hervorzurufen.
  • Möglich ist, dass der Anker in der Öffnungs- oder Schließstellung des Ventils an dem Haftmagneten anliegt, sodass in der Öffnungs- oder Schließstellung die elektrische Leistungsaufnahme reduziert oder minimiert ist. Wenn die andere Stellung ohne Bestromung infolge einer Feder aufrecht erhalten wird, ist für das Halten in einer der beiden Betriebsstellungen keine elektrische Leistung erforderlich und in der anderen Betriebsstellung die reduzierte oder minimierte Leistung in der Haftstellung erforderlich. Auch für den Wechsel von der Betriebsstellung, in welcher die Haftwirkung des Haftmangenten genutzt wird, in die andere Betriebsstelllung ist keine Energie erforderlich - vielmehr wird hierzu die Haftwirkung des Haftmagneten durch Beseitigung der elektrischen Beaufschlagung beseitigt, womit dann die Feder die andere Betriebsstellung herbeiführt. Nur für den Wechsel von der durch die Feder gesicherten Betriebsstellung in die mit der Haftwirkung gesicherte Betriebsstellung ist kurzzeitig eine erhöhte elektrische Leistung erforderlich.
  • Für den Fall, dass der Anker in der Schließstellung an dem Haftmagneten anliegt, ist es vorteilhaft, wenn in den Kraftfluss zwischen den Haftmagneten und den Ventilsitz ein Feder- und/oder Dämpfungselement zwischengeschaltet ist. Dieses Feder- und/oder Dämpfungselement kann ein etwaiges Anschlagen des Ankers an dem Haftmagneten federn oder dämpfen, womit eine unerwünschte Geräuschentwicklung vermieden werden kann und Beschädigungen des Anker des Haftmagneten und weiterer Bauelemente wie beispielsweise einer gegenüber Stößen empfindlichen Steuereinheit vermieden werden können. Möglicherweise ist ein Feder- und/oder Dämpfungselement hierbei im Bereich der Anlagefläche zwischen Haftmagnet und Anker angeordnet. Befindet sich dieses Feder- und/oder Dämpfungselement aber im Zentralbereich zwischen Anker und Haftmagnet für den magnetischen Fluss, kann hierdurch der magnetische Fluss gestört sein. Ebenfalls möglich ist, dass das Feder- und/oder Dämpfungselement in den mechanischen Übertragungsweg zwischen Anker und Ventilkörper integriert ist. Ebenfalls möglich ist, dass das Feder- und/oder Dämpfungselement im Bereich der Kontaktfläche zwischen Ventilkörper und Ventilsitz an dem Ventilkörper oder dem Ventilsitz angeordnet ist. Ein etwaiges Feder- und/oder Dämpfungselement kann darüber hinaus auch einen Toleranzausgleich vornehmen und eine Doppelpassung vermeiden, sodass unabhängig von Fertigungstoleranzen für an den Haftmagneten anliegenden Anker auch tatsächlich eine Schließstellung des Ventils erreicht ist. Je nach Fertigungsabweichungen innerhalb des Toleranzbereiches ist damit das Feder- und/oder Dämpfungselement in der Schließstellung unterschiedlich stark vorgespannt. sind die Fertigungstoleranzen bekannt, kann über die gewählte Steifigkeit des Feder- und/oder Dämpfungselements der Schwankungsbereich der Anpresskraft des Ventiltellers an dem Ventilsitz vorgegeben werden.
  • Für die räumliche Anordnung des Ventilkörpers, des Ventilsitzes, des Ankers und es Haftmagneten gibt es grundsätzlich vielfältige Möglichkeiten. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist der Ventilsitz zwischen dem Anker und dem Haftmagneten einerseits und dem Ventilkörper andererseits (bei einer Blickrichtung in Betätigungsrichtung des Ventilkörpers) angeordnet. Unter Umständen erstreckt sich für diese Ausführungsform von einem Ventilteller des Ventilkörpers ein Teilbereich des Ventilkörpers oder ein Kopplungselement durch den Ventilsitz hindurch zwecks Ankopplung des Ankers, wodurch sich veränderte Bauraumbedingungen ergeben. Unter Umständen ermöglicht diese Ausgestaltung auch, dass mit Bestromung des Haftmagneten eine Kraft auf den Ventilkörper ausgeübt wird, welche in Schließrichtung orientiert ist. Andererseits kann durch diese Ausgestaltung ermöglicht werden, dass die Agrarspritzen-Ventileinheit mit einem Kopplungsbereich oder einer Kopplungsebene ausgebildet ist, in welche die Primärleitung und die Sekundärleitung münden und in welche sich der Ventilkörper erstreckt mit benachbarter Anordnung des Ventilsitzes.
  • Durchaus möglich ist, dass der Haftmagnet je nach elektrischer Beaufschlagung lediglich zur Beeinflussung der Ventilstellung genutzt ist. Für einen besonderen Vorschlag wird der Haftmagnet multifunktional genutzt, in dem dieser über die Funktion der Erzeugung einer Kraft zur Beeinflussung der Betriebsstellung des Ventils hinaus auch als Sensor genutzt ist, welcher (unmittelbar oder mittelbar) die Betriebsstellung des Ventilkörpers oder des mit diesem gebildeten Ventils erfasst. Dieser Ausgestaltung liegt die erfindungsgemäße Erkenntnis zugrunde, dass die Stellung des Ventilkörpers korreliert mit der Größe des Abstandes des Ankers von dem Haftmagnet. Je nach Größe des Abstandes zwischen Anker und Haftmagnet ändert sich aber die magnetische Leitfähigkeit, der magnetische Widerstand und die Flussdichte. Wird der Haftmagnet mit einer sich verändernden elektrischen Größe, insbesondere einer Wechselspannung oder einem Wechselstrom beaufschlagt, ändern sich die elektromagnetischen Größen des Haftmagneten je nach Abstand des Ankers von dem Haftmagneten. Beispielsweise ergibt sich je nach Abstand eine Veränderung des Stroms in dem Haftmagneten, der Spannung in dem Haftmagneten, der Impedanz des Haftmagneten und/oder der Phasenverschiebung. Anhand der physikalischen Gegebenheiten kann eine derartige Veränderung umgerechnet werden oder über ein Kennfeld umgewandelt werden in einen Abstand des Ankers von dem Haftmagneten, womit letztendlich ein Sensor für die Betriebsstellung des Ventilkörpers gebildet ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung widmet sich der Kopplung der Agrarspritzen-Ventileinheit mit den weiteren Bauelementen der Agrarspritze. Unter Umständen verfügt die Agrarspritze über einen ebenen, insbesondere genormten Kopplungsbereich, über welchen einerseits die Primärleitung mit dem unter Druck stehenden Fluid versorgt wird und in welchen andererseits die Sekundärleitung mündet zwecks stromabwärtiger Ausbringung des Fluids. Für eine derartige Ausgestaltung besitzt die Agrarspritzen-Ventileinheit einen im wesentlichen ebenen Kopplungsbereich. Die Primärleitung und die Sekundärleitung münden in diesen Kopplungsbereich, womit (unter Abdichtung) einerseits Fluid von der Zuführleitung des anderen Bauelements zu der Primärleitung der Agrarspritzen-Ventileinheit übertreten kann und andererseits Fluid von der Sekundärleitung der Agrarspritzen-Ventileinheit zu der Abführleitung des anderen Bauelements gelangen kann. Möglich ist, dass sich der Ventilkörper in den Kopplungsbereich erstreckt, wobei sogar möglich ist, dass mit einer Bewegung des Ventilkörpers der Ventilkörper teilweise in die Abführleitung des anderen Bauelements eintritt, welche dann einen entsprechend großen Querschnitt besitzen muss. Möglich ist auch, dass, wenn die Agrarspritzen-Ventileinheiten noch nicht mit der benachbarten Baueinheit montiert ist, über den Kopplungsbereich Bauelemente in das Innere eines Gehäuses der Agrarspritzen-Ventileinheit einbringbar ist und/oder im Inneren des Gehäuses der Agrarspritzen-Ventileinheit montierbar ist. Alternativ oder kumulativ kann der Kopplungsbereich sowohl mit einer Trenn- und/oder Führungswandung sowie einem Ventilsitzkörper gebildet sein, wobei vorzugsweise die Trenn- und/oder Führungswandung und der Ventilsitzkörper den Kopplungsbereich mit begrenzen. Vorzugsweise ist ein Strömungsquerschnitt der Primärleitung sowohl durch die Trenn- und/oder Führungswandung als auch durch den Ventilsitzkörper begrenzt. Für diese Ausgestaltung besitzt beispielsweise die Trenn- und/oder Führungswandung und/oder der Ventilsitzkörper eine Nut, welche durch das andere Bauelement von der Trenn- und/oder Führungswandung und dem Ventilsitzkörper im Querschnitt geschlossen wird. Dies stellt eine besonders einfache Herstellungsmöglichkeit für die Primärleitung dar, wobei je nach Gestaltung der Kontur des Kontaktbereichs zwischen Tenn- und/oder Führungswandung und Ventilsitzkörper auch abgewinkelte, gekrümmte oder beliebig geformte Primärleitungen herstellbar sind.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch eine Agrarspritzen-Ventileinrichtung bereitgestellt, die eine Agrarspritzen-Ventileinheit aufweist, wie diese zuvor erläutert worden ist. Vorgeschlagen wird, dass die Agrarspritzen-Ventileinrichtung mit einer Steuereinheit ausgestattet wird. Die Steuereinheit weist Steuerlogik auf, mittels welcher der Haftmagnet als Sensor für eine Betriebsstellung des Ventilkörpers betreibbar ist. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, ist in der Steuereinheit oder einer zugeordneten Speichereinheit eine Charakteristik abgelegt für eine Veränderung einer Impedanz oder einer Phasenverschiebung oder einer anderen elektrischen oder magnetischen Größe von dem Abstand des Ankers von dem Haftmagneten. Die Steuerlogik erzeugt ein elektrisches Testsignal, insbesondere eine Wechselspannung, welche oder welches den Haftmagneten beaufschlagt. Schließlich ist die Steuerlogik geeignet ausgebildet, um eine Veränderung der Impedanz, der Phasenverschiebung oder einer anderen erfassten Größe je nach Abstand des Ankers von dem Haftmagneten auszuwerten und ein binäres Signal (geschlossen/offen), ein digitales Signal oder ein analoges Signal für den Abstand des Ankers von dem Haftmagneten zu erzeugen. Möglich ist, dass die mit dieser Steuerlogik ausgestattete Steuereinheit in die Agrarspritzen-Ventileinheit integriert ist, als Modul von außen an ein Gehäuse der Agrarspritzen-Ventileinheit angesetzt ist oder extern von der Agrarspritzen-Ventileinheit angeordnet ist mit Kommunikation zwischen der Steuereinheit und der Agrarspritzen-Ventileinheit über ein unidirektionales oder bidirektionales Kabel, einen Kabelbaum o. ä. Möglich ist, dass eine gemeinsame Steuereinheit für mehrere Agrarspritzen-Ventileinheiten zuständig ist, wobei diese Steuereinheit in eine der Agrarspritzen-Ventileinheiten integriert sein kann oder als Modul an dem Gehäuse der Agrarspritzen-Ventileinheit vorgesehen sein kann oder als dezentrale Steuereinheit ausgebildet sein kann, welche dann beabstandet von den Agrarspritzen-Ventileinheiten angeordnet sein kann.
  • Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist gegeben durch ein Verfahren zum Betrieb einer Agrarspritzen-Ventileinrichtung der zuvor erläuterten Art. Gemäß dieses Verfahrens erzeugt die Steuereinrichtung mit geeigneter Steuerlogik je nach gewünschtem Durchfluss durch die Agrarspritzen-Ventileinheit ein elektrisches Beaufschlagungssignal für den Haftmagneten, welches zu einer auf den Ventilkörper wirkenden Kraft führt, welche eine Betriebsstellung des Ventilkörpers beeinflusst. Möglich ist hierbei, dass das elektrische Beaufschlagungssignal als binäres Beaufschlagungssignal ausgebildet ist, mittels dessen entweder die Öffnungsstellung oder die Schließstellung herbeiführbar ist. Durchaus möglich ist aber auch, dass das elektrische Beaufschlagungssignal abgestufte oder kontinuierliche Kräfte des Haftmagneten erzeugt, mittels welchem eine, mehrere oder kontinuierliche Zwischenstellungen des Ventils herbeigeführt werden kann/können. Hierbei kann das elektrische Beaufschlagungssignal von der Steuereinrichtung gesteuert oder geregelt werden, insbesondere unter Nutzung des von dem Haftmagneten in seiner Funktion als Sensor ermittelten Abstands des Ankers von dem Haftmagneten.
  • Des Weiteren wertet für diese erfindungsgemäße Lösung die Steuereinheit (oder eine andere Steuereinheit) einen magnetischen Fluss, der von dem Abstand des Anker von dem Haftmagneten abhängig ist, aus, was wie zuvor erläutert beispielsweise durch Erfassung und Auswertung einer Impedanz, einer Phasenverschiebung o. ä. erfolgen kann. Die Auswertung erfolgt, um den Abstand des Ankers von dem Haftmagneten zu ermitteln.
  • Die Ermittlung des Abstands des Ankers von dem Haftmagneten (und damit der Betriebsstellung des Ventils) kann zu beliebigen Zwecken erfolgen. Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann der ermittelte Abstand für eine Regelung der Betriebsstellung des Ventils herangezogen werden. Für eine besondere Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Auswertung des ermittelten Abstands des Ankers von dem Haftmagneten zur Erkennung eines fehlerhaften Betriebszustandes der Agrarspritzanlage. Dies soll anhand der folgenden nicht beschränkenden Beispiele erläutert werden:
    • Bricht der Druck in der Primärleitung ein, insbesondere wegen einer Fehlfunktion einer Pumpe oder einer Leckage in einer Zuleitung, äußert sich dies bei rein passiver Überstromfunktion der Agrarspritzen-Ventileinheit darin, dass sich der Ventilkörper in Richtung der Schließstellung bewegt, was damit verbunden ist, dass sich der Abstand des Ankers von dem Haftmagneten verringert. Somit kann durch Auswertung des Abstands auf die nicht ordnungsgemäße Versorgung der Primärleitung geschlossen werden.
    • Ist die Stellung des Ventilkörpers auch von dem Druck in der Sekundärleitung abhängig, führt eine Verstopfung der Sekundärleitung, eine Verstopfung einer stromabwärtigen Leitung von der Sekundärleitung oder eine Verstopfung einer Spritz- oder Ausbringdüse ebenfalls zu einer veränderten Stellung des Ventilkörpers, welche zu einem veränderten Abstand des Ankers von dem Haftmagneten führt, sodass mittels der Auswertung des Abstandes eine derartige Verstopfung erkannt werden kann.
    • Das Entsprechende gilt für eine Behinderung einer Bewegung des Ventilkörpers, insbesondere in Folge eines Verschleißes oder in Folge eines Fremdkörper im Führungsbereich des Ventilkörpers oder zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper.
  • In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt die Steuereinheit ein nicht stationäres elektrisches Testsignal (bei welchem es sich insbesondere um ein dynamisches Testsignal mit sich vorzugsweise periodisch änderndem Vorzeichen, wie bspw. eine Wechselspannung, handelt). Mit diesem Testsignal wird der Haftmagnet beaufschlagt. Von der Steuereinheit wird der Abstand des Ankers von dem Haftmagneten über eine Veränderung des Stroms in dem Haftmagnete, der Spannung in dem Haftmagneten, der Impedanz des Haftmagneten und/oder einer Phasenverschiebung in dem Haftmagneten je nach Abstand des Ankers von dem Haftmagneten ermittelt.
  • Wird beispielsweise der Haftmagnet mit einem Testsignal in Form einer Wechselspannung beaufschlagt, hat diese Wechselspannung zur Folge, dass der Anker und damit der Ventilkörper mit einer oszillierenden, seine Richtung wechselnden Kraft von dem Haftmagneten beaufschlagt werden. Um zu vermeiden, dass sich in Folge dieser Kraft die Betriebsstellung des Ventilkörpers in einem unerwünschten Ausmaß verändert, gibt es insbesondere die folgenden Möglichkeiten:
    • Die Beaufschlagung mit dem elektrischen Testsignal erfolgt in der Haftstellung des Ankers, in welcher der Anker ohnehin mit einer verhältnismäßig großen Haftkraft an dem Haftmagneten gehalten ist, sodass eine kleinere oszillierende Kraft in Folge des elektrischen Testsignals nicht zu dem Lösen des Ankers von den Haftmagneten führt.
    • Ist der Haftmagnet ohne Permanentmagnet ausgebildet, wird in dieser Haftstellung das nicht stationäre elektrische Testsignal dem elektrischen Beaufschlagungssignal überlagert, welches die Haftstellung gewährleisten soll. Hierbei ist die Amplitude des elektrischen Testsignals kleiner als das elektrische Beaufschlagungssignal. Ist hingegen der Haftmagnet mit einem Permanentmagneten ausgebildet, wirkt in der durch den Permanentmagneten gewährleisteten Haftstellung ausschließlich das elektrische Testsignal.
    • Für beliebige elektrische Beaufschlagungssignale zur Herbeiführung einer gewünschten Betriebsstellung des Ventils kann dem elektrischen Beaufschlagungssignal ein elektrisches Testsignal überlagert sein. Hierbei ist vorzugsweise die Amplitude des Testsignals (um Größenordnungen) kleiner als der Betrag des elektrischen Beaufschlagungssignals, welches vorzugsweise nicht oszillierend ist und sein Vorzeichen nicht ändert, aber für eine zeitlich veränderliche Betriebsstellung des Ventils auch kurvenförmig ausgebildet sein kann oder sprungartig ausgebildet sein kann.
    • Alternativ oder zusätzlich möglich ist, dass das elektrische Testsignal eine derartige Frequenz besitzt, dass zwar das Testsignal einen Fluss durch den Haftmagneten und den Anker bewirkt, welcher abhängig ist vom Abstand des Ankers von dem Haftmagneten. Allerdings ist in Folge der Trägheit des Ankers und des Ventilkörpers das Ventil nicht in der Lage, entsprechend dem hochfrequenten Testsignal und der hierdurch erzeugten hochfrequenten Kraft des Haftmagneten eine signifikante Änderung oder Oszillation der Stellung des Ventilkörpers herbeizuführen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
  • Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
  • Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
    • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
    • Fig. 1
    zeigt in einem Längsschnitt eine Agrarspritzen-Ventileinheit in einer Schließstellung.
    Fig. 2
    zeigt in einem Längsschnitt die Agrarspritzen-Ventileinheit gemäß Fig. 1 in einer Öffnungsstellung.
    FIGURENBESCHREIBUNG
  • Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Agrarspritze 1 bei welcher ein Bauelement 2 über einen Überwurfmutter 3 mit einer Agrarspritzen-Ventileinheit 4 verbunden ist. Das Bauelement 2 weist eine Zuführleitung 5 auf, welche von einer Pumpe mit einem druckbeaufschlagten Fluid versorgt wird, sowie eine Abführleitung 6, welche mit einer Ausbringöffnung oder einer Spritz- und/oder Düseneinheit zum Ausbringen des Fluids verbunden ist. Die Agrarspritzen-Ventileinheit 4 verfügt über einen im wesentlichen ebenen Kopplungsbereich 7, über welchen unter Abdichtung die Zuführleitung 5 mit einer Primärleitung 8 der Agrarspritzen-Ventileinheit 4 und die Abführleitung 6 mit einer Sekundärleitung 9 der Agrarspritzen-Ventileinheit 4 verbunden ist. Der Kopplungsbereich 7 ist quer zu einer Längsachse 10 der Agrarspritzen-Ventileinheit 4 orientiert und radial innenliegend von der Überwurfmutter 3 angeordnet.
  • Die Agrarspritzen-Ventileinheit 4 weist ein Ventil 11 auf, welches hier als Überströmventil 12 ausgebildet ist. Des Weiteren weist die Agrarspritzen-Ventileinheit 4 einen Aktuator 13 auf.
  • Das Ventil 11 verfügt über einen Einsatz 14, welcher fest in einem Gehäuse 19 der Agrarspritzen-Ventileinheit 4 gehalten ist und einen Ventilsitz 15 ausbildet. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Einsatz zweiteilig ausgebildet mit einer Trenn- und/oder Führungswandung 16 und einem Ventilsitzkörper 17. Hierbei bildet die Tenn- und/oder Führungswandung 16 radial außenliegend einen umlaufenden Ringbund 18 aus. Der Ringbund 18 ist über die Überwurfmutter 3, welche radial innen liegend mit dem Bauelement 2 verschraubt ist und einen radial nach außen orientierten Ringbund des Gehäuses 19 der Agrarspritzen-Ventileinheit 4 übergreift, zwischen Stirnseiten des Bauelements 2 und des Gehäuses 19 der Agrarspritzen-Ventileinheit 4 verspannt, womit die Trenn- und/oder Führungswandung 16 fixiert ist. Wie dargestellt kann zwischen Trenn- und/oder Führungswandung 16 und Bauelement 2 eine Dichtung 20 zwischengeordnet sein, welche im Kopplungsbereich die Zuführleitung 5 und die Primärleitung 8 nach außen abdichtet. Die Trenn- und/oder Führungswandung 16 besitzt eine in Richtung der Längsachse 10 orientierte Ausnehmung 21, in welcher unter Ausbildung der Primärleitung 8 der Ventilsitzkörper 17 aufgenommen ist. Im Kopplungsbereich 7 ist zwischen dem Ventilsitzkörper 17 und dem Bauelement 2 radial innen liegend von der Zuführleitung 5 und der Primärleitung 8 ein weiteres Dichtelement 20 verspannt. Sowohl die Tenn- und/oder Führungswandung 16 als auch der Ventilsitzkörper 17 besitzen eine durchgehende Ausnehmung 22, 23, durch welche sich ein Ventilkörper 24 erstreckt. Hierbei ist der Ventilkörper 24 hinsichtlich einer Bewegung in Richtung der Längsachse 10 in eine Öffnungsrichtung 25 und eine Schließrichtung 26 durch die Ausnehmung 22 geführt. Ergänzend erfolgt eine Abdichtung durch ein Dichtelement 27, welches zwischen dem Ventilkörper 24 und der Tenn- und/oder Führungswandung 16 wirkt. Die Abmessung der Ausnehmung 23 ist größer als der Querschnitt des Ventilkörpers 24 in dem sich durch die Ausnehmung 23 erstreckenden Teilbereich. Der Ventilkörper 24 bildet in dem dem Bauelement 2 zugewandten Endbereich, welcher im Kopplungsbereich 7 angeordnet ist, einen Ventilteller 28 aus. Auf der dem Ventilsitz 15 zugewandten Seite trägt der Ventilteller 28 ein Feder- und Dichtelement 29. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist das Feder- und Dichtelement 29 mit einer Beschichtung des Ventiltellers 28 mit einem Elastomermaterial gebildet. Der Ventilsitz 15 ist gebildet von dem die Ausnehmung 23 begrenzenden, den Ventilteller 28 zugewandten Absatz des Ventilsitzkörpers 17, da der Durchmesser der Ausnehmung 23 kleiner ist als der Außendurchmesser des Ventiltellers 28. Auf den Ventilkörper 24 wirkt in Schließrichtung eine Feder 30 ein. Ein Federfußpunkt der Feder 30 ist abgestützt an der Trenn- und/oder Führungswandung 16, während der andere Federfußpunkt der Feder 30 an dem Ventilkörper 24 abgestützt ist, hier mittelbar unter Zwischenschaltung eines Ankers 31.
  • Der Anker 31 ist in Form eines liegenden T ausgebildet, wobei der Horizontalschenkel des T ein Ankerteil 32 bildet, welches vertikal zur Längsachse 10 orientiert ist, und der vertikale Schenkel des T ein koaxial zur Längsachse 10 orientiertes Befestigungsteil 33 bildet. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 17 mit dem dem Ventilteller 28 abgewandten Endbereich in das Befestigungsteil 33 des Ankers 31 eingeschraubt. Anders gesagt ist mit dem Anker 31 und dem Ventilkörper 24 in dem Längsschnitt gemäß den Figuren stark vereinfacht eine Art H gebildet, wobei das Ankerteil 32 den linken Vertikalschenkel des H bildet, der Horizontalschenkel des H von dem Befestigungsteil 33 und einem Teil des Ventilkörpers 24 gebildet ist und der rechte Vertikalschenkel des H, der sehr viel kürzer ausgebildet ist als der von dem Ankerteil 32 gebildete linke Vertikalschenkel des H, den Ventilteller 28 ausbildet. Der Einsatz 14 wird im Bereich der Ausnehmungen 22, 23 von dem Horizontalschenkel des H durchsetzt.
  • Die Sekundärleitung 9 ist hier radial außenliegend von dem Ventilteller 28 und bei Strömung von der Zuführleitung 5 zu der Abführleitung 6 für geöffnetes Ventil 11 stromabwärts des Übertrittsquerschnitts zwischen dem Ventilteller 28 und dem Ventilsitz 15 gebildet. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt die Zuführleitung 5 einen Querschnitt derart, dass der Ventilteller 28 mit einer Bewegung in Öffnungsrichtung 25 teilweise in die Zuführleitung 5 eintreten kann.
  • Die Funktion des Ventils 11 ist ohne Wechselwirkung mit dem Aktuator 13 wie folgt:
    • Ohne Druckbeaufschlagung der Zuführleitung 5 und der Primärleitung 8 befindet sich das Ventil 11 gemäß Fig. 1 in einer Schließstellung, da der Ventilteller 28 durch die Feder 30 in Schließrichtung 26 beaufschlagt wird, sodass der Ventilteller 28 mit dem Feder- und Dichtelement 29 dichtend an den Ventilsitz 15 gepresst wird. Mit Inbetriebnahme der Agrarspritzanlage, insbesondere mit Aufnahme der Förderleistung einer Pumpe für die fluidische Versorgung der Zuführleitung 5, steigt der von der Primärleitung 5 der ringförmigen Steuerfläche des Ventiltellers 28 zugeführte Druck, womit auf den Ventilteller 28 eine fluidische Öffnungskraft wirkt. Ist die Abführleitung 6 druckbeaufschlagt, wirkt der Öffnungskraft eine Schließkraft entgegen, welche durch den Druck in der Abführleitung 6 an der Außenfläche des Ventiltellers 28 erzeugt wird. Mit Vergrößerung des Drucks in der Zuführleitung 5 und der Primärleitung 8 vergrößert sich die Öffnungskraft. Mit Überschreiten eines Schwellwerts des Drucks in der Primärleitung 8, welcher von dem Druck in der Sekundärleitung 9 und der Abführleitung 6 sowie der Steifigkeit und einer etwaigen Vorspannung der Feder 30 abhängig ist, reicht die Öffnungskraft aus, um den Ventilkörper 24 in Öffnungsrichtung 25 zu bewegen, womit sich ein Übertrittsquerschnitt zwischen dem Ventilteller 28 und dem Ventilsitz 15 ausbildet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Öffnungsstellung kann Fluid von der Zuführleitung 5 über die Primärleitung 8, den zwischen dem Ventilteller 28 und dem Ventilsitz 15 gebildeten Übertrittsquerschnitts zu der Sekundärleitung 9 und der Abführleitung 6 gelangen. Entsprechend führt eine Reduzierung des Drucks in der Zuführleitung 5 zu einer Verringerung der Öffnungskraft, womit mit Unterschreiten eines Schwellwertes das Ventil 11 automatisch seine Schließstellung einnimmt.
  • Zusätzlich kann die Betriebsstellung des Ventils 11 beeinflusst werden über den Aktuator 13. Dieser verfügt über einen Haftmagneten 34, welcher in den Figuren lediglich schematisch dargestellt ist. Der Haftmagnet 34 verfügt für sich über keinen Anker, sondern ist mit einem starren Kern 35 gebildet, in welchen Windungen einer Spule 36 integriert sind. Für die in Fig. 1 dargestellte Haft- oder Haltestellung, welche mit der Schließstellung des Ventils 11 korreliert, liegt der Anker 31 mit der dem Einsatz 14 abgewandten Stirnfläche an der Stirnfläche des Kerns 35 des Haftmagneten 34 an, womit sich (abgesehen von der Trennfuge zwischen dem Kern 35 und dem Ankerteil 32) um den Halblängsschnitt der Spule 36 ein geschlossener magnetischer Fluss durch den metallischen Kern 35 und das Ankerteil 32 ergibt. Mit verhältnismäßig kleiner elektrischer Leistungsaufnahme der Spule 36 kann somit das Ventil 11 unabhängig von dem Druck in der Zuführleitung 5 und der Primärleitung 8 in seiner Schließstellung gehalten werden. Befindet sich hingegen das Ventil 11 in der Öffnungsstellung gemäß Fig. 2, kann eine Bestromung des Haftmagneten 34 genutzt werden, um den Anker 31 in Schließrichtung 26 auf den Haftmagneten 34 zu zu bewegen, bis das Ventil 11 seine Schließstellung erreicht hat und das Ankerteil 32 an dem Kern 35 des Haftmagneten 34 anliegt. Für die Bewegung des Ankers 31 aus der Öffnungsstellung ist infolge des Spalts 37 zwischen dem Ankerteil 32 und dem Kern 35 eine höhere elektrische Beaufschlagung der Spule 36 erforderlich als in der Schließstellung, in welcher der Spalt 37 geschlossen ist.
  • Der Haftmagnet 34 ist in das Innere des Gehäuses 19 integriert. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Haftmagnet 34 mit einer quer zur Längsachse 10 orientierten Wandung 38 des Gehäuses 19 verschraubt. Eine Montage des Haftmagneten 34, des Ankers 31, des Einsatzes 14 und des Ventilkörpers 24 erfolgt in dieser Reihenfolge von der dem in montiertem Zustand dem Bauelement 2 zugewandten Seite. Ein Kabel 39, über welches die elektrische Beaufschlagung der Spule 36 erfolgt, ist durch eine Ausnehmung 40 der Wandung 38 aus dem Gehäuse 19 herausgeführt. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 24 als eine Art Schraube ausgebildet, wobei der Ventilteller 28 den Schraubenkopf ausbildet. Auf der dem Ventilsitz 15 abgewandten Seite bildet der Ventilteller 28 eine Angriffsfläche für ein Werkzeug, insbesondere einen Schraubendreher, aus, welche die Verschraubung des Ventilkörpers 24 mit dem Anker 31 ermöglicht.
  • Ohne Bestromung des Haftmagneten 34 ist die Agrarspritzen-Ventileinheit 4 vereinfacht gesagt ein übliches passives Überströmventil 12. Mit Betätigung des Haftmagneten 34 kann eine Schließstellung dieses Überströmventils 12 erzwungen werden. Die Leistungsaufnahme des Haftmagneten 34 beträgt vorzugsweise 1 bis 5 Watt, insbesondere 2 bis 3 Watt.
  • Kommt es zur Verstopfung stromabwärts der Sekundärleitung 9, beispielsweise in Folge einer Verstopfung einer Düsen- oder Spritzeinheit, hat dies zur Folge, dass sich in der Primärleitung und der Sekundärleitung derselbe Druck einstellt, womit die auf den Ventilteller 28 ausgeübte Kraft in Öffnungsrichtung reduziert wird, so dass sich der Ventilkörper 24 und mit diesem der Anker 31 zumindest teilweise in Schließrichtung 26 bewegt. Somit hat der Anker 31 ohne Verstopfung eine andere Position als mit Verstopfung. Liegt beispielsweise ein primärseitiges Drucksignal vor und ist in einer Steuereinheit bekannt, welche Stellung der Ankers 31 mit funktionierender Agrarspritze 1 bei diesem primärseitigen Druck einnimmt, kann durch Vergleich der über die Sensorfunktion des Haftmagneten 34 ermittelten Position des Ankers 31 mit der bekannten Position des Ankers 31 ohne Vorliegen einer Verstopfung durch die Steuereinheit ermittelt werden, ob eine Verstopfung vorliegt.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Agrarspritze
    2
    Bauelement
    3
    Überwurfmutter
    4
    Agrarspritzen-Ventileinheit
    5
    Zuführleitung
    6
    Abführleitung
    7
    Kopplungsbereich
    8
    Primärleitung
    9
    Sekundärleitung
    10
    Längsachse
    11
    Ventil
    12
    Überströmventil
    13
    Aktuator
    14
    Einsatz
    15
    Ventilsitz
    16
    Trenn- und/oder Führungswandung
    17
    Ventilsitzkörper
    18
    Ringbund
    19
    Gehäuse
    20
    Dichtelement
    21
    Ausnehmung
    22
    Ausnehmung
    23
    Ausnehmung
    24
    Ventilkörper
    25
    Öffnungsrichtung
    26
    Schließrichtung
    27
    Dichtelement
    28
    Ventilteller
    29
    Feder- und Dichtelement
    30
    Feder
    31
    Anker
    32
    Ankerteil
    33
    Befestigungsteil
    34
    Haftmagnet
    35
    Kern
    36
    Spule
    37
    Spalt
    38
    Wandung
    39
    Kabel
    40
    Ausnehmung

Claims (15)

  1. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) mit einem Primärleitung (8) und einer Sekundärleitung (9), zwischen welchen ein Ventilkörper (24) über eine Feder (30) gegen einen Ventilsitz (15) beaufschlagt ist, wobei der Ventilkörper (24) mit dem Druck in der Primärleitung (8) in Öffnungsrichtung (25) beaufschlagbar ist und mit einem Überschreiten eines Schwellwerts des Drucks in der Primärleitung (8) von dem Ventilsitz (15) weg bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftmagnet (34) vorgesehen ist, über welchen der Ventilkörper (24) bewegbar ist und/oder in einer Betriebsstellung gehalten werden kann.
  2. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bestromung des Haftmagneten (34) der Ventilkörper (24) in eine Schließrichtung (26) beaufschlagt ist.
  3. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit Bestromung des Haftmagneten (34) der Ventilkörper (24) in eine Öffnungsrichtung (25) beaufschlagt ist.
  4. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftmagnet (34) mit einem Permanentmagneten ausgebildet ist, welcher auf den Ventilkörper (24) eine Permanentmagnetkraft ausübt, wobei mit Bestromung des Haftmagneten (34) eine Elektromagnetkraft herbeiführbar ist, welche der Permanentmagnetkraft entgegengerichtet ist.
  5. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftmagnet (34) eine Elektromagnetkraft auf einen Anker (31) ausübt.
  6. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (31) in einer Öffnungs- oder Schließstellung an dem Haftmagneten (34) anliegt.
  7. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (31) in der Schließstellung an dem Haftmagneten (34) anliegt, wobei in den Kraftfluss zwischen den Haftmagneten (34) und den Ventilsitz (15) ein Feder- und/oder Dämpfungselement (29) zwischengeschaltet ist.
  8. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betätigungsrichtung des Ventilkörpers (24) der Ventilsitz (15) zwischen
    a) dem Anker (31) und dem Haftmagneten (34) und
    b) dem Ventilkörper (24)
    angeordnet ist.
  9. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftmagnet (34) auch als Sensor für die Erfassung einer Betriebsstellung des Ventilkörpers genutzt ist.
  10. Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen ebener Kopplungsbereich (7) vorhanden ist,
    a) in welchen die Primärleitung (8) und die Sekundärleitung (9) mündet,
    b) in welchen sich der Ventilkörper (24) erstreckt,
    c) über welchen ohne Montage der Agrarspritzen-Ventileinheit (4) mit einer benachbarten Baueinheit (2), welche eine mit der Primärleitung (8) und der Sekundärleitung (9) der Agrarspritzen-Ventileinheit (4) zu koppelnde Zuführleitung (5) und Abführleitung (6) aufweist, mindestens ein Bauelement in das Innere eines Gehäuses (19) der Agrarspritzen-Ventileinheit (4) einbringbar und/oder im Inneren des Gehäuses (19) der Agrarspritzen-Ventileinheit (4) montierbar ist und/oder
    d) welcher mit einer Trenn- und/oder Führungswandung (16) sowie einem Ventilsitzkörper (17) gebildet ist, wobei vorzugsweise ein Strömungsquerschnitt der Primärleitung (8) sowohl durch die Trenn- und/oder Führungswandung (16) als auch durch den Ventilsitzkörper (17) begrenzt ist.
  11. Agrarspritzen-Ventileinrichtung mit einer Agrarspritzen-Ventileinheit (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit Steuerlogik ausgestattet ist, mittels welcher der Haftmagnet (34) als Sensor für eine Betriebsstellung des Ventilkörpers (24) betreibbar ist.
  12. Verfahren zum Betrieb einer Agrarspritzen-Ventileinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
    a) eine oder die Steuereinheit je nach gewünschtem Durchfluss durch die Agrarspritzen-Ventileinheit (4) ein elektrisches Beaufschlagungssignal für den Haftmagneten (34) erzeugt, welches eine Betriebsstellung des Ventilkörpers (24) beeinflusst und
    b) eine Steuereinheit oder die Steuereinheit einen magnetischen Fluss, der von dem Abstand des Ankers (31) von dem Haftmagneten (34) abhängig ist, auswertet, um den Abstand des Ankers (31) von dem Haftmagneten (34) zu ermitteln.
  13. Verfahren zum Betrieb einer Agrarspritzen-Ventileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertung des ermittelten Abstands des Ankers (31) von dem Haftmagneten (34) zur Erkennung eines fehlerhaften Betriebszustandes einer Agrarspritzanlage, insbesondere eine nicht ordnungsgemäße Funktion einer Pumpe, eine Verstopfung einer Leitung, eine Behinderung der Bewegung des Ventilkörpers (24) und/oder eine Verstopfung einer Spritz- oder Düseneinheit, erfolgt.
  14. Verfahren zum Betrieb einer Agrarspritzen-Ventileinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit ein nicht stationäres elektrisches Testsignal erzeugt, mit welchem der Haftmagnet (34) beaufschlagt wird, und von der Steuereinheit der Abstand des Ankers (31) von dem Haftmagneten (34) über eine Veränderung des Stroms in dem Haftmagneten (34), der Spannung in dem Haftmagneten (34), der Impedanz des Haftmagneten (34) und/oder einer Phasenverschiebung in dem Haftmagneten (34) ermittelt wird.
  15. Verfahren zum Betrieb einer Agrarspritzen-Ventileinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Testsignal einem stationären elektrischen Beaufschlagungssignal überlagert ist.
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