WO2020035443A1 - Agrarspritzen-ventileinheit und agrarspritzen-ventileinrichtung - Google Patents

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    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/005—Control of flow characterised by the use of auxiliary non-electric power combined with the use of electric means

Definitions

  • the present invention relates to an agricultural sprayer valve unit and an agricultural sprayer valve device formed with such an agricultural sprayer valve unit.
  • Agricultural sprayer valve units and agricultural sprayer valve devices are used to control or regulate (in the context of the present invention also subsumed under "control") the application of a fluid by means of an agricultural sprayer of any purpose and of any design.
  • an agricultural sprayer is used to apply a fluid in agriculture or fruit or vegetable cultivation, the fluid being water, fertilizer, an insecticide, a weed killer or any other fluid or fluid mixture.
  • Agricultural sprayers are used individually to apply an agricultural fluid to a limited area or with a large number of agricultural sprayers, which can be held next to one another on one or more spray bars, for example.
  • the application of the fluid should only take place in the agricultural areas that are actually relevant and also here only with a required volume flow.
  • the application of the fluid in the edge regions of the field is to be interrupted, for example when cornering. It is also possible that, in sections of the spray bar that do not drive over any plants or crops, the agricultural sprayers assigned to these sections are to be temporarily switched off.
  • a central agricultural sprayer valve unit in a supply line to all Agricultural spraying can be placed in a barrier division requires the deactivation of sections of a spray bar, which is segmented a central line of the spray bar, to which the agricultural sprayer is connected, with parallel segments, the agricultural sprayer valve units assigned separately above the respective segments are lockable.
  • an agricultural syringe valve unit can also be activated in addition to an open position and a closed position in 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 spreading rate with required intermediate positions of the agricultural sprayer valve unit may be desirable depending on the agricultural application, an expected drift of spray drops due to a wind, the speed of the spraying vehicle, the desired size of the spraying area of the agricultural sprayer, the height of one Spray bar above the floor, a desired drop size or spectrum of drop sizes, the desired fluid flow, a desired angle of a spray cone, and the like.
  • the application rate is to be controlled on the basis of information from a global positioning system, for example by specifying the volume flow of the application depending on the position in the field, for example on the basis of position-related harvest data from the last harvest , It is also known to influence a volume flow for the application of the agricultural fluid by controlling the delivery capacity of a pump for supplying the fluid, controlling the pressure in a supply line, influencing an opening cross section of an agricultural sprayer valve unit or using an agricultural sprayer. Valve unit in the form of a pulse-modulated system (cf.
  • Agricultural sprayer valve units can be designed as directly controlled solenoid valves, in which, for example, a valve body designed as a valve plate, 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 moved inside the coil, the movable armature being coupled to the valve body.
  • the electromagnetic actuator must generate an opening force that is dependent on the size of the valve plate and the pressure difference between a primary line and a secondary line of the agricultural sprayer valve unit (cf. DE 10 2013 101 460 A1).
  • DE 10 201 1 000 921 B3 discloses an agricultural sprayer valve unit which is designed as a passive overflow valve without electronic control options.
  • the size and geometry of a cross section between the primary line and the secondary line is dependent on the position of a valve body.
  • the valve body is formed with a weighing piston.
  • the weighing piston has a first piston surface which is permanently pressurized in the primary line.
  • the weighing piston has a second piston surface which acts counter to the first piston surface and which is permanently subjected to the pressure in the secondary line. The position of the valve body and the size and geometry of the cross-section are thus dependent on the pressure difference in the primary line and the secondary line.
  • EP 2 227 949 A1 discloses the basic structure of a field spraying system with the entire fluid circuit and the arrangement of several agricultural sprayer valve units on one spray bar. Agricultural sprayer valve units with pulse-width-modulated control of the movement of a valve body are used here.
  • EP 2 979 765 B1 discloses an agricultural sprayer valve unit in which a valve is arranged between a primary line and a secondary line. The valve has a valve body and a valve seat, which in an open position of the valve form a cross-section between the primary line and the secondary line. The valve body is acted upon by a spring in the direction of a closed position and in the direction of the valve seat. The pressure in the primary line acts on the valve body in the opening direction.
  • the valve forms an overflow valve in which the valve body is moved away from the valve seat when a threshold value of the pressure in the primary line is exceeded.
  • the valve is only opened when the pressure threshold is reached when a pump starts operating.
  • the valve body can be held in the closed position by means of a holding magnet.
  • a holding magnet is understood to mean an electromagnet in which there is no mechanical movement conversion. Rather, the electrical holding magnet has a coil winding and a core that cannot be moved relative to the coil winding.
  • such holding magnets are also referred to as "lifting magnets”.
  • a holding magnet designed as a rotationally symmetrical pot magnet is used here.
  • Holding the valve by means of the holding magnet is possible with a drastically reduced power consumption compared to an electromagnet with a movable armature arranged on the inside, whereby under certain circumstances high holding forces can nevertheless be brought about. If the valve body is held in the closed position by means of the holding magnet, the overcurrent function can be deactivated by the holding magnet, so that the valve remains in the closed position despite the threshold value of the pressure in the primary line being exceeded. This is to be used, for example, to bring about partial switching off by energizing individual holding magnets of several agricultural sprayer valve units on a spray bar, or temporarily energizing all of the holding magnets of the agricultural sprayer valve unit for the entire spray bar, for example when cornering in a corner area of the field.
  • the holding magnet secures an open position of the valve body, whereby the overcurrent function can also be triggered by energizing the holding magnet if the pressure difference between the pressure in the primary line and the secondary line is not sufficient to transfer the valve into the open position. If the holding magnet interacts with an armature that is coupled to the valve body, the magnetic conductivity, the magnetic resistance and the flux density change depending on the position of the valve body and thus the distance of the armature from the holding magnet. When the detention Magnets with an alternating voltage or an alternating current thus change the current profiles, the voltage, the impedance and / or a phase shift in the electrical application of the holding magnet.
  • a change can then be converted or converted via a map into a distance of the armature from the holding magnet, which creates a type of sensor for the operating position of the valve body and thus the operating position of the valve.
  • the sensor can generate a binary signal (closed / open), a digital signal or an analog signal for the distance of the armature from the holding magnet.
  • a faulty operating state of the agricultural sprayer for which the valve is used can then be identified. For example, a drop in the pressure in the primary line (in particular as a result of a malfunction of a pump or a leak in the supply line) can be detected.
  • the senor it is also possible for the sensor to detect a blockage in the agricultural sprayer, in particular in the area of the secondary line or in the area of a spraying or dispensing nozzle. It is also possible for a movement of the valve body to be detected, for example as a result of wear or a foreign body in the guide region of the valve body or between the valve seat and the valve body. It is further proposed in EP 2 979 765 B1 that a non-stationary electrical test signal is generated which is applied to the holding magnet, the test signal being specified by a control unit such that the distance between the armature and the armature is as good as possible Holding magnet is possible.
  • This electrical test signal can be applied, for example, in the holding position of the armature, in which the armature is held on the holding magnet with a relatively large holding force anyway, so that a small oscillating force as a result of the electrical test signal does not result in the armature being released from the holding magnet , It is also possible for the test signal to be superimposed on the otherwise used electrical application signal of the holding magnet, the amplitude of the electrical test signal being smaller than that of the electrical application signal. As an alternative or in addition, it is proposed that the test signal have a frequency such that the test signal causes a flux through the holding magnet and the armature, which is dependent on the distance of the armature from the holding magnet.
  • the invention is based on the object of proposing an agricultural sprayer valve unit and an agricultural sprayer valve device which, with regard to operational safety,
  • the invention relates to an agricultural sprayer valve unit in which a primary line and a secondary line are connected to one another via an electronically controlled control valve.
  • a valve position (in particular an open position or a closed position) can be maintained and / or changed in the electronically controlled control valve by means of a holding magnet.
  • an overflow valve is arranged in the agricultural sprayer valve unit.
  • the overflow valve is a passive overflow valve, so that its valve position is not changed by electronic action and / or the valve position of the overflow valve is exclusively dependent on the fluidic pressures acting thereon and any springs acting thereon.
  • the electronically controlled control valve and the passive overflow valve are arranged in a series connection between the primary line and the secondary line, so that the flow from the primary line to the secondary line thus both from the position of the electronically controlled control valve and from the position of the passive overflow valve is dependent.
  • the passive overflow valve can be arranged upstream or downstream of the electronically controlled control valve.
  • the functions are therefore controlled on the one hand by means of the electronic control, which is ensured by the electronically controlled control valve, and on the other hand by means of the overflow function, which is ensured by the passive overflow valve.
  • the design of the control valve on the one hand and the overflow valve on the other hand can specifically take into account the respective requirements without mutual interference.
  • the threshold value of the pressure in the primary line, for which there is a passive opening of the overflow valve can be specified for the overflow valve regardless of the design of the control valve.
  • the passive overflow valve reliably ensures that, before reaching the threshold value for which the overflow valve opens, fluid flows through the agricultural sprayer valve unit, so that drip protection is very reliably ensured.
  • the overflow valve is preferably an overflow valve which does not allow backflow and / or which opens from the primary line in the direction of the secondary line.
  • the design of the overflow valve can be any.
  • the overflow valve can be used as a check valve with a spring-loaded check valve body for specifying the opening pressure, as a seat valve, as a diaphragm valve and the like. ⁇ . Be trained.
  • the electronically controlled control valve assumes its closed position without electrical application of the holding magnet.
  • the electronically controlled control valve assumes its open position without the opening magnet being acted upon electrically. This was not possible for embodiments known from the prior art, since leakage protection was not guaranteed if the holding magnet was not subjected to electrical stress, for example in the event of a break-in of an electrical power supply.
  • leakage or dripping can also be at least reduced if the electronically controlled control valve assumes its open position without electrical actuation of the holding magnet. The reason for this is that, for example, in the event of a drop in the electrical power supply, the control valve adopts its open position.
  • the overflow valve used in the context of the invention can have any opening characteristic and can be designed without or with hysteresis.
  • the pressure in the primary line acts in a closed position of the overflow valve on a smaller valve area than in an open position of the overflow valve. In other words, a smaller opening force is exerted on a valve body of the overflow valve in the closed position of the overflow valve than in an open position of the overflow valve when the same pressure is present in the primary line.
  • the overflow valve may open after the opening pressure in the primary line has been exceeded for the first time, and the opening position for a temporary, slight pressure drop in the primary line, which may also be caused by the opening of the overflow valve, due to the increasing effective valve area the overflow valve is maintained.
  • the electronically controlled control valve can have a control valve body, while the overflow valve has an overflow valve body. While it is fundamentally possible for the control valve body and the overflow valve body to act on different valve seat bodies, the invention proposes for a particularly compact embodiment that a common valve seat body is used. This common valve seat body then forms, on the one hand, the control valve seat of the electronically controlled control valve, on which the control valve body comes to rest in the closed position of the electronically controlled control valve. On the other hand, the common valve seat body then forms the overflow valve seat of the overflow valve, against which the overflow valve body comes to rest in the closed position of the overflow valve.
  • the overflow valve and the electronically controlled control valve there are various and arbitrary possibilities within the scope of the invention.
  • the compactness of the agricultural sprayer valve unit can be increased for a proposal in that the overflow valve and the electronically controlled control valve are radially one inside the other are nested.
  • the electronically controlled control valve radially outside of Overflow valve can be arranged.
  • the overflow valve is arranged radially outside the electronically controlled control valve.
  • the overflow valve has an overflow valve body which has a through recess.
  • the overflow valve body can be designed, for example, like a sleeve with any semi-longitudinal section.
  • a channel between the overflow valve and the electronically controlled valve and / or a component of the electronically controlled valve can extend at least partially through the passage recess.
  • a tappet of the control valve body and / or a guide and / or sealing body for the same can be arranged in the through recess or at least partially extend through it.
  • the invention also includes embodiments in which the agricultural sprayer valve unit has a housing which, as additional functions, also forms a component of the overflow valve and / or the control valve.
  • the housing is not involved in the formation of the control valve and the overflow valve, but rather only serves to receive and hold and / or support the same.
  • the invention also proposes that the housing have an interior, the housing here being able to be formed in one or more parts.
  • the overflow valve body, the control valve body and / or at least one valve seat body are then formed separately from the housing and arranged in the interior of the housing (detachable and removable), these being then supported, held and / or guided on the housing can.
  • an agricultural sprayer valve device which has (at least) one agricultural sprayer valve unit, as has been explained above.
  • the agricultural sprayer valve device can have only the agricultural sprayer valve unit or have additional components such as, for example, at least one control unit,
  • a supply and / or discharge line which is / is connected to the primary line and / or the secondary line
  • an agricultural dispensing nozzle for dispensing the fluid, a pipe system or a circuit for supplying the fluid to be discharged,
  • a control unit is present in the agricultural sprayer valve device.
  • This can be a control unit specifically assigned to an agricultural sprayer valve unit, which is part of the agricultural sprayer valve unit, held on it, for example flanged on or arranged externally thereof, and with the agricultural sprayer valve unit via a control line or a bus system communicates.
  • the control unit is equipped with control logic, which determines at least one parameter from the electrical application (in particular an absolute value or a profile of a current and / or a voltage) of the holding magnet.
  • the parameter correlates or corresponds to a flow rate and / or a degree of clogging of the agricultural sprayer valve unit, the secondary line, a connecting line between the agricultural sprayer valve unit and the dispensing nozzle and / or a dispensing nozzle. If the parameter corresponds to a flow, the parameter for the control or regulation of the application can be taken into account by means of the agricultural sprayer valve unit.
  • the parameter for the constipation can be evaluated or signaled as a binary signal for the constipation ("constipation", "no constipation”) or the extent of the constipation can be recorded, processed and / or signaled in several stages or also continuously.
  • the control logic of the control unit is preferably suitably designed such that the holding magnet is acted upon electrically by means of a pulse width modulation, the electrical application signal being predetermined or controlled by the control unit. It is possible that the characteristic curve for the flow or the extent of the blockage is determined on the basis of the electrical load.
  • This embodiment is based on the knowledge that, regardless of the specification by the control unit, the electrical application of the holding magnet is dependent on the position of the armature and the movement thereof. If the position of the armature or the movement of the armature changes as a result of a change in the flow or a changed extent of a blockage, this can be recognized from the electrical application of the holding magnet.
  • an indicated voltage in the coil may depend on the position and / or the movement of the armature.
  • a mean value, an absolute or relative maximum value, an absolute or relative minimum value, an incline, a turning point can or can a frequency spectrum or individual values of the frequency spectrum of an FFT (Fast Fourier Transformation), an autocorrelation function and / or a time interval between representative values such as zero crossings, maxima or minima are determined and used to determine the parameter.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • a further proposal of the invention is based on the knowledge that, under certain circumstances, an electrical application in different phases of the duty cycle of the pulse width modulation is differently meaningful with regard to the parameter. It is possible, for example, that it is advantageous if the parameter is determined on the basis of the electrical supply (also or exclusively) during the OFF phase of the pulse width modulation or the closing movement of the electronically controlled control valve. Without restricting the invention to this experimental explanation of the reason for this, it is assumed that when there is a decrease in flow and in particular a blockage in the primary line and downstream thereof, the control valve body will differ is exposed to fluidic conditions on the primary side and the secondary side. With a blockage, for example, the pressure acting on the secondary side of the control valve body can increase.
  • the parameter is determined on the basis of the electrical action (also or exclusively) during the ON phase of the pulse width modulation or the opening movement of the electronically controlled control valve. It is also possible that the parameter is determined on the one hand using a partial parameter that is determined during the OFF phase or the closing movement, and on the other hand is determined using a partial parameter that is determined during the ON phase or the opening movement.
  • the type of evaluation of the parameter within the scope of the invention, of which only two alternative or cumulative options will be mentioned below:
  • the control logic is designed in such a way that the parameter is determined from a local maximum of the electrical exposure, that is to say the current or the voltage, during the OFF phase of the pulse width modulation or the closing movement of the electronically controlled control valve.
  • a local maximum of the electrical exposure that is to say the current or the voltage
  • the parameter is determined for several cycles of pulse width modulation. A change in the parameter can then be used to infer a change in the flow and / or the extent of a blockage.
  • This change can then only be evaluated qualitatively ("change in the flow takes place” or “change in the blockage takes place” or “change does not take place”) or also quantitatively by the extent of the change in the parameter, possibly taking into account a linear or non-linear dependency or a map, as an extent for the change in the flow and / or an extent of a blockage is evaluated.
  • the parameter can also depend on other operating parameters that may need to be taken into account for the evaluation. For example, it is possible to evaluate the parameter as a function of the pulse duty factor used for pulse width modulation. Alternatively or cumulatively, the evaluation of the parameter can also be dependent on the pressure provided on the input side in the primary line or a pressure in a fluidic supply circuit, and thus an evaluation can take place in accordance with this dependency.
  • the invention also proposes an agricultural sprayer valve device which has a plurality of agricultural sprayer valve units. Dispensing nozzles are then assigned to each of the several agricultural sprayer valve units. The agricultural sprayer valve units with associated dispensing nozzles are held on a spray bar and are supplied with a fluid to be dispensed via a pump. There is then at least one electronic control unit which controls at least one associated agricultural sprayer valve unit. A central electronic control unit can be responsible for several or all of the agricultural sprayer valve units. It is also possible that decentralized electronic control units are each assigned to an agricultural sprayer valve unit. Finally, it is also possible for decentralized control units to be responsible for the assigned agricultural sprayer valve units, a central control unit then being available which coordinates the operation of the decentralized control units and the associated agricultural sprayer valve units.
  • one agricultural sprayer valve unit is permanently in the open position, so that when driving over longer distances in a field (for example for longer than 30 seconds, longer than 1 minute, longer than 2 minutes) a desired volume flow of the fluid is to be continuously applied for longer than 5 minutes or even longer than 10 minutes). It may be desirable to monitor whether the application behavior changes or worsens, in particular due to a blockage of the Agricultural sprayer valve unit, the secondary line and / or a dispensing nozzle. According to the invention, it is proposed that control logic of a control unit controls the control valve into a closed position, in spite of the continuous operation of the agricultural sprayer valve unit desired in the open position for test purposes.
  • a test signal can be obtained, which is then evaluated.
  • This test signal is the electrical application of the holding magnet, in particular the current which is applied to the holding magnet, for the transfer to the closed position and subsequent return to the open position.
  • at least one parameter is determined which at least correlates with a flow rate and / or a degree of blockage of the agricultural sprayer valve unit, the secondary line and / or a dispensing nozzle.
  • the occurrence of a turning point or a local maximum of the course or the height of such a maximum can be used as an indicator of the flow or the extent of a blockage for a drop in the current of the holding magnet.
  • control valve it is also possible for the control valve to be brought into the closed position in a reference mode, which takes place in particular when it is started up for the first time, after maintenance or in a state of the agricultural sprayer valve unit, for which it is known that there is no blockage and the application behavior is as intended.
  • the electrical application of the holding magnet can then be recorded, which is then for one subsequent operation can be used as a reference application, so that a subsequently determined electrical application of the holding magnet can be compared with the reference application and conclusions can then be drawn about the extent of the blockage from this comparison.
  • an agricultural sprayer valve device has a plurality of agricultural sprayer valve units, which can be arranged, for example, distributed over a spray bar
  • the control valves of the agricultural sprayer valve units are not simultaneously moved into their closed positions for test or reference purposes, but rather this takes place at different times.
  • the agricultural sprayer valve units it is possible for the agricultural sprayer valve units to be controlled individually and at different times in the closed position. It is also possible, however, that in a subgroup of the agricultural sprayer valve units, the agricultural sprayer valve units of this subgroup are simultaneously controlled into the closed position, while agricultural sprayer valve units with at least one further subgroup are then moved into the closed position at different times.
  • the control logic of the control unit controls the control valve of an agricultural sprayer valve unit into a closed position in a reference operation.
  • the electrical application in particular the current
  • this electrical application is stored as a reference application.
  • the detection and storage can relate to a course of the electrical loading or the current.
  • a characteristic quantity of the electrical exposure is recorded or that it is derived from the electrical exposure and stored.
  • a characteristic variable a maximum, the time of occurrence of the maximum, a turning point, a rate of change and the like. ⁇ . the course of the current detected, determined and / or stored.
  • This reference operation is carried out at a point in time when it is assumed that the agricultural sprayer valve unit is performing correctly, for example when starting up for the first time, before driving over the field or after maintenance.
  • the control valve is then (singularly, temporarily or also regularly) controlled into a closed position.
  • the extent of clogging of the agricultural sprayer valve unit, the secondary line and / or a dispensing nozzle can be determined by comparing the reference exposure with the electrical exposure detected during the test operation.
  • This embodiment is advantageous, for example, if there are manufacturing tolerances in the fluidic chain for dispensing the fluid with the agricultural sprayer valve unit, which lead to the fact that the electrical loading is more or less for different agricultural sprayer valve units even without a blockage of the agricultural sprayer valve unit deviates less from each other. If, in this case, the same criteria were used for evaluating the extent of the blockage for all agricultural sprayer valve units, the quality of the monitoring of the extent of the blockage would be reduced by the manufacturing tolerances.
  • the method described above thus makes it possible to make the determination of the extent of the blockage independent of the manufacturing tolerances explained.
  • This method can be used for a single agricultural sprayer valve unit that is taken from a batch of several agricultural sprayer valve units that have manufacturing deviations within the manufacturing tolerances.
  • a reference operation is carried out successively for several jointly operated agricultural syringe valve units and then for each agricultural syringe valve unit the comparison of the respectively specifically determined reference exposure with the electrical exposure recorded during the test operation is carried out.
  • the extent of the constipation can be determined from an absolute or relative comparison of the maxima of the reference exposure and the exposure determined in the test mode and / or
  • the invention proposes that reference operation for an agricultural sprayer valve unit be carried out for different pressures present in the primary line. In this case, several pressure-dependent reference loads can then be saved. In this case, a degree of clogging of the agricultural sprayer valve unit, the secondary line and / or a dispensing nozzle can be determined by comparing the reference application for the pressure which was present in the primary line during the test operation with the electrical application detected during the test operation. This can further increase the accuracy and reliability of the determination of the extent of a blockage.
  • Another embodiment of the invention has as its object the reduction of the energy requirement of the agricultural sprayer valve device: While it is generally assumed that a permanent supply of current to the holding magnet with a sufficient holding current is required to maintain the closed position of the holding magnet, the invention proposes proposes that, by means of a control logic of a control unit, the electrical application, in particular the voltage acting on the holding magnet, is oscillated between a maximum and a minimum in the closed position of the control valve. In this case, any oscillating course of the electrical application between the maximum and the minimum is possible, an oscillating square wave voltage with a maximum and a minimum of 0 preferably acting on the holding magnet.
  • the holding magnet and thus the agricultural sprayer valve unit maintains its closed position.
  • the following effects, to which the invention is not intended to be limited, may be responsible for this: a) It is possible that the inertia of the holding magnet and the components moved with it, the resistance forces associated with the movement of the holding magnet as a result of the friction and / or of the forces exerted by the pressure lead to the fact that, despite the reduction in the holding current, the holding magnet starts to move so slowly that it has traveled such a small distance until the holding current rises that, on the one hand, the holding magnet is moved directly back into the closed position and, on the other hand, the very small movement of the holding magnet and the control valve body thus moved is so small that (for example as a result of the unchanged sealing effect of the elastic seal with small opening movements) the control valve has not yet opened.
  • the reduction of the holding current in the coil of the holding magnet indicates an opposing field, which ultimately leads to the fact that the holding current is maintained in spite of the reduction of the holding voltage to a minimum or even to 0 or only in such a way is reduced to a small extent that the holding force is still sufficient to hold the holding magnet in the closed position.
  • the frequency of the oscillating electrical impingement must then be adapted to the effects mentioned above.
  • the frequency of the oscillation of the electrical impingement can be in the range from 100 to 500 Hz or 200 to 300 Hz.
  • the course of the current with which the holding magnet is acted on can be evaluated.
  • This course is used for a special proposal of the invention in order to determine the point in time at which the closed position of the control valve is reached. This can be important on the one hand for the exact determination of the ratio of the opening times to the closing times of the control valve and / or for an exact control or regulation of the volume flow of the fluid.
  • the point in time when the closed position is reached can also be used to adjust the current with which the holding magnet is applied, in particular with a reduction in the current which is sufficient to hold, since an air gap of the holding magnet is closed.
  • the ascertained point in time of reaching the closed position can be used to trigger the previously explained oscillating electrical action.
  • the point in time of reaching the closed position of the control valve is determined from the course of the current with which the holding magnet is acted on by (possibly after an increase in the current to a maximum to accelerate the holding magnet the opening position, reaching a maximum of the current and a subsequent reduction in the current with the reduction in the gap of the holding magnet), a reduction in the current to or below a threshold value that is correlated with the current that is reached when the closing position is reached is.
  • Can increase the security of the detection of reaching the closed position then additionally checked whether an increase in the current is detected, which occurs because the gap of the holding magnet is completely closed.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section of an agricultural sprayer valve unit in which a
  • Overflow valve is in a closed position, while an electronically controlled control valve is in an open position.
  • FIG. 2 shows a detail II of the agricultural sprayer valve unit according to FIG. 1.
  • FIGS. 1 and 2 shows a longitudinal section of the agricultural sprayer valve unit according to FIGS. 1 and 2, with both the electronically controlled control valve and the passive overflow valve being in their closed positions.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the agricultural sprayer valve unit according to FIGS. 1 to 3, the overflow valve being in its open position here, while the electronically controlled control valve is in its closed position.
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of the agricultural sprayer valve unit according to FIGS. 1 to 4, both the overflow valve and the electronically controlled control valve being in their open positions.
  • FIG. 6 schematically shows the course of an electrical application of a holding magnet to an agricultural sprayer valve unit during a period of pulse width modulation, the course without a blockage with a solid line, the course with a lower blockage with a broken line and the course with a dot major constipation is shown.
  • FIG. 7 schematically shows the course of an electrical application of a holding magnet of an agricultural sprayer valve unit for the closing of the control valve from an open position and the subsequent reopening of the control valve, with a) showing the course of the current with which the holding magnet is acted on and b) shows the course of the voltage with which the holding magnet is applied.
  • FIG. 8 schematically shows the course of an electrical application of a holding magnet of an agricultural sprayer valve unit for the closing of the control valve from an open position and the subsequent reopening of the control valve, with a) showing the course of the current with which the holding magnet is acted on and b) shows the course of the voltage with which the holding magnet is acted upon, wherein in the closed position of the control valve the holding magnet is acted upon with a voltage which oscillates between a maximum and an M in imu m.
  • FIG. 9 schematically shows the course of an electrical application of a holding magnet of an agricultural sprayer valve unit for the closing of the control valve from an open position and the subsequent reopening of the control valve, with a) showing the course of the current with which the holding magnet is acted on and b) shows the course of the voltage with which the holding magnet is acted upon, the courses being used as a test signal for determining an extent of a blockage and with a continuous one
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an agricultural sprayer valve unit 1, which can form an agricultural sprayer valve device 2 or can be part of the same.
  • the agricultural sprayer valve unit 1 has an inlet-side connection, not shown here, which opens into a primary line 3, and an outlet-side connection, not shown here, to which a secondary line 4 leads.
  • the primary line 3 is connected to the secondary line 4 via an overflow valve 5 and an electronically controlled control valve 6.
  • the primary line 3, the overflow valve 5, the control valve 6 and the secondary line 4 are arranged in this order in a fluidic series connection.
  • An electronic actuation of the control valve 6 is made possible via an electrical actuator 7, which has a holding magnet 8 for the exemplary embodiment shown.
  • the magnet 8 acts on an armature 9, which carries a valve lifter 10.
  • the holding magnet 8 is designed here as a pot magnet 11.
  • the holding magnet 8 has an electromagnetically active receiving body 12, which is designed in the shape of a lying U in a longitudinal section.
  • a coil 13 of the holding magnet 8 is embedded between the two parallel legs of the lying U in the receiving body 12, the coil 12 concentrically surrounding the horizontal actuation axis of the holding magnet 8 in FIG. 1.
  • the inner leg of the lying U in the semi-longitudinal section forms a fixed core 14 arranged inside the coil 13.
  • the base leg of the lying U has a passage 15, through which the coil 13 receives an external electrical application signal, for example via a Cable or a connector 16, can be supplied.
  • a spring acts between the holding magnet 8 and the armature 9, which is designed here as an opening spring 17 and acts on the armature 9 away from the holding magnet 8. 1 and 2, the opening spring 17 is also biased in the open position shown, so that the opening spring 17 rests with a spring base on the armature 9 and with the other spring base on the receiving body 12 with a biasing force. In the de-energized state of the holding magnet 8, the armature 9 is thus in its open position due to the action of the opening spring 17.
  • the control (which also includes regulation) of the electrical application of the coil 14 of the holding magnet 8 takes place via a control unit 61.
  • the agricultural sprayer valve unit 1 has a housing 18 which has housing parts 19, 20 which are connected to one another by means of a union nut 21.
  • the housing delimits an interior space 22, in which the components of the overflow valve 5, the control valve 6 and the actuator 7 are arranged in particular.
  • the housing part 19 has a connection or passage 23 for the plug or the cable 16. Furthermore, the housing 18 forms or carries the connections for the primary line 3 and the secondary line 4. The holding magnet 8 is fastened to the housing 18 by means of a fastening screw 59.
  • a housing insert 24 is arranged in the interior 22 of the housing 18.
  • the housing insert 24 is formed in two parts with housing insert parts 25, 26.
  • the housing insert 24 is held firmly in the housing 18 in the assembled state, which is ensured for the exemplary embodiment shown that a circumferential, radially outwardly oriented annular collar 27 extends over the union nut 21 is clamped between the end faces of the housing parts 19, 20.
  • the housing insert 24 is multifunctional:
  • the housing insert 24 forms a guide 28 for the armature 9 on the side facing the armature 9.
  • the housing insert 24 has for this purpose a bore 29 in which a cylindrical extension 30 of the
  • Anchor 9 is guided.
  • a through bore 31 of the housing insert 24 extends from the bottom of the bore 29, in the area of which at least one guide 32 for the valve tappet 10 is arranged and / or sealing elements 33, 34 act between the housing insert 24 and the valve tappet 10.
  • a sealing element acts for the illustrated embodiment
  • the housing insert 24, here the housing insert part 26, forms and / or delimits at least one (flow) channel 35, via which the fluid flows from the overflow valve 5 to the
  • Control valve 6 can get.
  • the channel 35 is formed with radial bores 36 and an annular space 37, in which the bores 36 open radially on the inside.
  • the annular space 37 is delimited radially on the inside by the valve tappet 10, while the latter is delimited radially on the outside by a stepped bore 38 into which the through-bore 31 opens.
  • a cylindrical outer surface of the housing insert 24, here the housing insert part 26, forms a guide 39 for an overflow valve body 40 in the area of a through recess 60 of the overflow valve body 40.
  • a sealing element 41 which is arranged here in a circumferential groove of the housing insert part 26.
  • the housing insert part 25 forms (radially on the inside of the annular collar 27) a valve seat body 43.
  • the valve seat body 43 forms an overflow valve seat 44.
  • the valve seat body 43 forms on the side facing away from the armature 9, here radially on the inside from the spill valve seat 44, a control valve seat 45.
  • the overflow valve body 40 is also in the region of its cylindrical outer surface via a guide 46, here a cylindrical inner surface of the housing insert part 25, guided here, in the region of the guide 46, a sealing via a sealing element 47 takes place in a circumferential groove of the overflow valve -Valve body 40 is added.
  • a spring base of a closing spring 48 is supported, which is biased between the housing insert part 25 and the overflow valve body 40 and presses the overflow valve body 40 due to the bias against the overflow valve seat 44.
  • valve tappet 10 In the end region facing away from the armature 9 and protruding from the housing insert 24, the valve tappet 10 carries a control valve body 52, which forms an annular valve disk 53.
  • the control valve body 52 In the contact area of the valve plate 53 with the control valve seat 45, the control valve body 52 has a sealing element 54, which here is at least partially embedded in an axial circumferential groove of the valve plate 53. Further sealing elements 55, 56, 57 ensure that the fluid can reach the secondary line 4 from the primary line 3 with the ring channel 42 without leakage only via the overflow valve 5, the channel 35 and the control valve 6.
  • the operation of the agricultural sprayer valve unit 1 is as follows: a) First, according to FIG. 1, neither the coil 13 of the holding magnet 8 is energized nor is there a fluid pressure on the primary line 3. As a result, the closing spring 48 presses the overflow valve body 40 against the overflow valve seat 44, with the result that the overflow valve 5 is in its closed position. It is possible that in the closed position of the overflow valve 5, a sealing element 57 acts between the overflow valve seat 44 and the overflow valve body 40. Due to the effect of
  • the opening spring 17, the armature 9, the valve tappet 10 and the control valve body 52 assume the open position, whereby the control valve 6 assumes its open position. b) Will, for example, with the start of a conveyor operation of a circuit for supplying the agricultural sprayer valve unit 1 or the opening of an upstream valve
  • the opening pressure of the overflow valve 5 can be specified in construction by means of the choice of the area of the annular surface 58, the preload travel of the closing spring 48 and the spring stiffness of the closing spring 48. c) If the pressure of the fluid in the primary line 3 exceeds the opening pressure of the overflow valve 5, the compressive force caused by the fluid on the annular surface 58 exceeds the closing force of the closing spring 48, with the result that the overflow valve body 40 is displaced can move away from the overflow valve seat 44 so that a cross-section can be created between them.
  • the holding magnet 8 If the holding magnet 8 is initially deenergized, the control valve 6 is in its open position as a result of the action of the opening spring 17, in which an overflow cross-section is created between the control valve body 52 and the control valve seat 45, through which the fluid is created can pass to the secondary line 4 (Fig. 5). d) By energizing the coil 13, the holding magnet 8 can move the armature 9 into the closed position. For causing the closing movement is u. Only a short current pulse may be required. Is the armature 9 on the magnet 8, u. Under certain circumstances, only a holding current is required to maintain the closed position, which can be a factor of at least five, at least ten or even at least 20 less than the maximum
  • control valve 6 assumes the closed position when the holding magnet 8 is electrically acted upon, the control valve without electrical loading of the holding magnet 8
  • the period 64 is divided into an ON phase 65, in which the control unit 61 applies the required electrical loading 62 to the coil 13, and an OFF phase 66, in which the control unit 61 eliminates the electrical loading of the coil 13 ,
  • the ratio of the duration of the ON phase 65 to the period 64, which is between 0 and 1, is also referred to as the duty cycle.
  • the pulse duty factor is approximately 0.45.
  • Course 67a shows the course of the stream 63 without a blockage when the fluid is being discharged
  • the course 67b shows the course of the stream 63 with less clogging when the fluid is being dispensed
  • the course 67c of the stream 63 the discharge of the fluid with a larger or complete constipation.
  • the curves 67a, 67b which are not completely blocked have a turning point, while the curve 67c has no turning point for the complete blockage.
  • the curve 67a has a more pronounced maximum 68a than the maximum 68b of the curve 67b, while the curve 67c has no maximum.
  • An evaluation of the courses 67 can thus be used to determine whether there is a blockage or not. It is even possible (for example from the evaluation of the height of the maximum 68a, 68b) to draw conclusions about the extent of the blockage (or also a flow rate) and to determine a relevant parameter.
  • the opening pressure of the overflow valve 5 is preferably above 0.5 bar, 0.8 bar, 1.0 bar or 1.2 bar. It is possible, for example, that the opening pressure of the overflow valve 5 is in the range from 0.5 bar to 2.0 bar, 0.8 bar to 1.5 bar or 1.0 bar to 1.4 bar.
  • the agricultural sprayer valve unit 1 is preferably operated such that the control valve 6 is not opened more or less depending on the current supply. Rather, the actuator 7 is acted upon electrically in such a way that only a complete open position and a complete closed position is assumed (with the associated opening and closing movement between the open position and the closed position). It is possible for the open position and / or the closed position to be controlled permanently.
  • pulse width modulation with a change between the open position and the closed position.
  • pulse width modulation with a frequency of 25 Hz can be carried out.
  • the control valve 6 is preferably opened with pressure support by the fluid, with which a rapid opening movement can take place. This takes advantage of the fact that in the closed position of the control valve 6, a dynamic pressure builds up on the input side of the control valve 6, which is higher than the pressure on the output side, which results in a force acting in the opening direction. On the other hand, the closing movement always takes place against the pressure of the fluid.
  • the pressure difference between the input side and the output side in the open position is at least reduced due to the pressure equalization made possible in the open position, so that a force generated by the pressure of the fluid, which is opposite to the closing movement, is at least reduced.
  • a special test operation of the actuator 7 takes place for the detection of whether the agricultural sprayer valve unit 1 is working properly and, in particular, if there is no blockage thereof.
  • an opening of the agricultural sprayer valve unit 1 and a subsequent closing of the agricultural sprayer valve unit 1 can be controlled in a targeted manner, the currents or voltages then being used for evaluation, in particular for detecting a possible blockage.
  • 7 to 9 the course 67 of the electrical supply 62 in the form of the current 63 is shown under the time 69 under a), while the course 71 of the electrical supply 62 in the form of the voltage 70 over the time 69 is shown under b) is.
  • the curves 67, 71 shown in FIGS. 7 to 9 between the times t1 and t6 relate to the generation of a holding voltage 72 for a closing of the holding magnet 8 at a time t1 from an opening position of the holding magnet 8, the reduction of the air gap Holding magnets 8 from a point in time t2, reaching the closing position at a point in time t3, detecting that the closing position has been reached at a point in time t4, reducing the voltage 70 to 0 at a point in time t5 to reopen the holding magnet 8 and reaching the Open position and u. It may also be maintained until a time t6.
  • the curves shown between times t1 and t6 apply, for example, during pulse width modulation, so that a new section immediately follows the time t6 in accordance with the curve shown between times t1 and t6 and the duty cycle is predetermined by the choice of time t5 , It is also possible, however, for the holding magnet 8 and the control valve 6 to remain in the open position before the time t1 and / or after the time t6, so that individual adjustment to bring about the closed position and also measurement of the period of time for maintaining the closed position can take place.
  • the holding magnet 8 and the control valve 6 can be temporarily closed for test purposes, which can be brought about once, or repeatedly or at regular intervals, for example to block the control valve 6 (and / or to detect upstream and / or downstream flow cross sections).
  • FIG. 8 shows that in the period between t3 and t5 the closed position of the holding magnet 8 and thus the control valve 6 can also be maintained if, contrary to FIG. 7, the voltage 70 is not held at the holding voltage 72 during this period, but instead the voltage 70 between the holding voltage 72, which forms a maximum, and a voltage of zero, which thus forms a minimum, oscillating back and forth at a constant frequency is switched, which results in the rectangular signal shown in Fig. 8b in the period between t4 and t5.
  • a control logic of a control unit determines at a time t4 that the holding magnet 8 and the control valve 6 have reached the closed position.
  • t4 is identical to t3, although a short period of time between t3 and t4 may be required for evaluation and signal processing by the control unit.
  • the control logic of the control unit Upon detection at time t4 that the closed position is reached, the control logic of the control unit triggers the oscillating switching back and forth of voltage 70.
  • the reduction in the voltage 70 to zero does not immediately lead to a reduction in the current 63 according to the curve 67e. Rather, the current 63 is reduced with a relatively small slope, for which the cause can be the counterfield indicated in the coil 13 with the core 14 of the holding magnet 8.
  • the frequency of the oscillating switching back and forth of the voltage 70 is dimensioned such that the increase in the current 63 resulting from the electromagnetic variables of the holding magnet 8 within the switch-off period of the voltage has the result that the current 63 only reaches a minimal current 74 and not less. This minimal current
  • FIG. 9 shows the generation of a test signal in order to be able to determine whether the control valve 6 (and / or a dispensing nozzle or a secondary line) is clogged.
  • the voltage 70 is increased to the holding voltage 72 at the time t1.
  • the curve 67f of the current 63 corresponds to the curve 67e of the current 63 according to FIG. 8
  • the curve 71f of the voltage 70 corresponds to the curve 71e of the voltage 70 according to FIG. 8.
  • a turning point of the curve 67f and / or a maximum is formed for the curve 67f shown with a solid line with a control valve 6 which is not or only slightly clogged, while for the curve 67f shown in dashed lines Course 67f this turning point or the maximum no longer exist.
  • the amount of the maximum and / or the extent of a turning point can thus be evaluated to determine whether there is a blockage.
  • a test signal according to FIG. 9 can be generated in rotation or only temporarily only for these test purposes. It is also possible, however, that the curves 67f, 71f shown in FIG. 9 between the times t1 and t6 are part of a pulse-width-modulated signal, so that a signal can be used for the evaluation, which is available anyway as a result of the pulse-width modulation and not an additional, not per se necessary closure of the control valve 6 is required for monitoring the blockage.
  • the time span of the closure t1 to t3 or t1 to t4 is preferably chosen to be as short as possible, this preferably being less than 100 msec, less than 50 msec or even less than 45 msec.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Agrarspritzen-Ventileinheit (1). In der Agrarspritzen-Ventileinheit (1) sind zwischen einer Primärleitung (3) und einer Sekundärleitung (4) ein elektronisch gesteuertes Steuerventil (6) sowie ein passives Überströmventil (5) in fluidischer Reihenschaltung angeord- net. Die Agrarspritzen-Ventileinheit (1) findet Einsatz für eine beliebige Agrarspritzen-Ventileinrich- tung, insbesondere im Zusammenhang mit der Ausbringung eines Fluids wie Wasser, Dünger, ein Insektizid, ein Unkrautvernichtungsmittel u.ä. in der Landwirtschaft oder dem Obst-oder Ge- müseanbau.

Description

AGRARSPRITZEN-VENTILEINHEIT UND AGRARSPRITZEN-VENTILEINRICHTUNG
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Agrarspritzen-Ventileinheit und eine mit einer derartigen Agrarspritzen-Ventileinheit gebildete Agrarspritzen-Ventileinrichtung.
Agrarspritzen-Ventileinheiten und Agrarspritzen-Ventileinrichtungen dienen der Steuerung oder Regelung (im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch unter "Steuerung" subsumiert) der Aus- bringung eines Fluids mittels einer Agrarspritze beliebigen Einsatzzwecks und beliebiger Bauart. Beispielsweise dient eine derartige Agrarspritze dem Ausbringen eines Fluids in der Land- wirtschaft oder dem Obst- oder Gemüseanbau, wobei es sich bei dem Fluid beispielsweise um Wasser, Dünger, eine Insektizid, ein Unkrautvernichtungsmittel 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 öko- logischen 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 Randbe- reich eines Feldes eine zentrale Agrarspritzen-Ventileinheit in einer Zuführleitung zu sämtlichen Agrarspritzen in eine Sperrsteilung verbracht werden kann, erfordert die Deaktivierung von Teil- breiten eines Sprühbalkens, das eine Zentralleitung des Sprühbalkens, an welche die Agrarspritz- en angeschlossen sind, segmentiert ausgebildet ist mit parallelen Segmenten, die separat über den jeweiligen Segmenten zugeordnete Agrarspritzen-Ventileinheiten absperrbar sind. Schließ- lieh kann eine Ansteuerung einer Agrarspritzen-Ventileinheit auch zusätzlich zu einer Öffnungs- Stellung und einer Schließstellung in zumindest eine Zwischenstellung, insbesondere kontinuier- liche 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 Agrar- spritzen-Ventileinheit wünschenswert sein je nach agrarem Einsatzzweck, einer erwarteten Drift von Sprühtropfen in Folge eines Windes, der Geschwindigkeit des Sprühfahrzeugs, der ge- wünschten Größe des Sprühbereichs der Agrarspritze, der Höhe eines Sprühbalkens über dem Boden, einer gewünschten Tropfengröße odereinem 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 positions- bezogenen 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 Ausbil- dung 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 Agrar- spritzen-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. DE 10 2013 101 460 A1 ).
DE 10 201 1 000 921 B3 offenbart eine Agrarspritzen-Ventileinheit, welche als passives Über- strömventil 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 Sekun- därleitung kein Druck an, so dass 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-Über- strömventils herbeigeführt werden, um einen weiteren Übertritt von Fluid von der Primärleitung in die Sekundärleitung zu unterbinden.
EP 2 227 949 A1 offenbart den grundsätzlichen Aufbau einer Feldspritzanlage mit dem gesamten fluidischen Kreis und der Anordnung mehrerer Agrarspritzen-Ventileinheiten an einem Sprüh- balken. Hier finden Agrarspritzen-Ventileinheiten mit einer pulsweitenmodulierten Steuerung der Bewegung eines Ventilkörpers Einsatz. EP 2 979 765 B1 offenbart eine Agrarspritzen-Ventileinheit, bei welcher zwischen einer Primär leitung und einer Sekundärleitung ein Ventil angeordnet ist. Das Ventil weist einen Ventilkörper und einen Ventilsitz auf, die in einer Öffnungsstellung des Ventils einen Übertrittsquerschnitt zwischen der Primärleitung und der Sekundärleitung bilden. Der Ventilkörper ist über eine Feder in Richtung einer Schließstellung und in Richtung des Ventilsitzes beaufschlagt. Auf den Ventilkörper wirkt der Druck in der Primärleitung in Öffnungsrichtung. Das Ventil bildet ein Überströmventil, in dem mit einem Überschreiten eines Schwellwerts des Drucks in der Primär- leitung der Ventilkörper von dem Ventilsitz weg bewegt wird. Somit wird das Ventil erst geöffnet, wenn mit Aufnahme der Tätigkeit einer Pumpe der Schwellwert des Drucks erreicht ist. Neben dieser passiven Überströmfunktion des Ventils kann der Ventilkörper über einen Haftmagneten in der Schließstellung gehalten werden. 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. Einsatz findet hier ein Haftmagnet in Ausbildung als rotationssymmetrischer Topfmagnet. Ein Halten des Ventils mittels des Haftmagneten ist mit einer drastisch reduzierten Leistungsaufnahme gegenüber einem Elektromagneten mit im Inner- en angeordneten beweglichen Anker möglich, wobei unter Umständen dennoch hohe Haltekräfte herbeigeführt werden können. Wird mittels des Haftmagneten der Ventilkörper in der Schließstellung gehalten, kann durch den Haftmagneten die Überstromfunktion außer Kraft ge- setzt werden, so dass trotz Überschreiten des Schwellwerts des Drucks in der Primärleitung das Ventil die Schließstellung beibehält. Dies soll beispielsweise genutzt werden, um durch Bestrom- ung einzelner Haftmagnete von mehreren Agrarspritzen-Ventileinheiten an einem Sprühbalken eine teilbereiten Abschaltung herbeizuführen oder mit Bestromung sämtlicher Haftmagneten der Agrarspritzen-Ventileinheit temporär das Ausbringen für den gesamten Sprühbalken, beispiels- weise bei einer Kurvenfahrt im Randbereich des Feldes, zu unterbinden. Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Haftmagnet eine Öffnungsstellung des Ventilkörpers sichert, womit die Überstromfunktion mit Bestromung des Haftmagneten auch ausgelöst werden kann, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Primärleitung und der Sekundärleitung nicht ausreichend ist, um das Ventil in die Öffnungsstellung zu überführen. Wirkt der Haftmagnet mit einem Anker zusammen, der mit dem Ventilkörper gekoppelt ist, ändert sich je nach Stellung des Ventilkörpers und damit des Abstandes des Ankers von dem Haftmagneten die magnetische Leitfähigkeit, der magnetische Widerstand und die Flussdichte. Bei Beaufschlagung des Haft- magneten mit einer Wechselspannung oder einem Wechselstrom ändern sich damit die Strom- verläufe, die Spannung, die Impedanz und/oder eine Phasenverschiebung der elektrischen Beaufschlagung des Haftmagneten. Anhand der physikalischen Gegebenheiten kann dann eine Veränderung umgerechnet werden oder über ein Kennfeld umgewandelt werden in einen Ab- stand des Ankers von dem Haftmagneten, womit eine Art Sensor geschaffen ist für die Betriebs- Stellung des Ventilkörpers und damit die Betriebsstellung des Ventils. Hierbei kann der Sensor ein binäres Signal (geschlossen/offen), ein digitales Signal oder auch ein analoges Signal für den Abstand des Ankers von dem Haftmagneten erzeugen. Auf Grundlage der Auswertung des derart ermittelten Abstandes des Ankers von dem Haftmagneten kann dann eine Erkennung eines fehlerhaften Betriebszustandes der Agrarspritze, für welche das Ventil Einsatz findet, erfolgen. Beispielsweise kann ein Einbruch des Drucks in der Primärleitung (insbesondere infolge einer Fehlfunktion einer Pumpe oder einer Leckage in der Zuleitung) detektiert werden. Möglich ist auch, dass über den Sensor eine Verstopfung in der Agrarspritze, insbesondere im Bereich der Sekundärleitung oder im Bereich einer Spritz- oder Ausbringdüse, erkannt wird. Möglich ist auch, dass eine Behinderung einer Bewegung des Ventilkörpers, beispielsweise infolge eines Ver- schleißes oder eines Fremdkörpers im Führungsbereich des Ventilkörpers oder zwischen dem Ventilsitz und dem Ventilkörper, erkannt wird. Vorgeschlagen wird in EP 2 979 765 B1 des Weiter- en, dass ein nicht stationäres elektrisches Testsignal erzeugt wird, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt wird, wobei das Testsignal so von einer Steuereinheit vorgegeben wird, dass eine möglichst gute Messung des Abstandes des Ankers von dem Haftmagneten möglich ist. Dieses elektrische Testsignal kann beispielsweise in der Haftstellung des Ankers appliziert werden, in welcher der Anker ohnehin mit einer verhältnismäßig großen Haltekraft an dem Haftmagneten gehalten ist, so dass eine kleine oszillierende Kraft infolge des elektrischen Testsignals nicht so an dem Lösen des Ankers von dem Haftmagneten führt. Möglich ist auch, dass das Testsignal dem ansonsten genutzten elektrischen Beaufschlagungssignal des Haftmagneten überlagert wird, wobei die Amplitude des elektrischen Testsignals kleiner ist als die des elektrischen Beauf- schlagungssignals. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass das Testsignal eine derartige Frequenz besitzt, dass zwar das Testsignal einen Fluss durch den Haftmagneten und den Anker bewirkt, welcher abhängig ist von dem Abstand des Ankers von dem Haftmagneten. Allerdings ist infolge 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. AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Agrarspritzen-Ventileinheit und eine Agrar- spritzen-Ventileinrichtung vorzuschlagen, welche hinsichtlich der Betriebssicherheit,
- eines Tropfschutzes,
der Möglichkeit einer Erkennung einer Verstopfung und/oder
einer Erfassung eines Durchflusses verbessert ist.
LOSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patent- ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Die Erfindung betrifft eine Agrarspritzen-Ventileinheit, bei der eine Primärleitung und eine Se- kundärleitung über ein elektronisch gesteuertes Steuerventil miteinander verbunden sind. In dem elektronisch gesteuerten Steuerventil kann eine Ventilstellung (insbesondere eine Öffnungsstel- lung oder eine Schließstellung) über einen Haftmagneten aufrechterhalten werden und/oder ver- ändert werden. Erfindungsgemäß ist (zusätzlich zu dem elektronisch gesteuerten Steuerventil) in der Agrarspritz- en-Ventileinheit ein Überströmventil angeordnet. Hierbei ist das Überströmventil ein passives Überströmventil, so dass dessen Ventilstellung nicht durch elektronische Beaufschlagung verän- dert ist und/oder die Ventilstellung des Überströmventils ausschließlich von dem an diesem wir- kenden fluidischen Drücken und etwaigen hierauf wirkenden Federn abhängig ist. Das elektronisch gesteuerte Steuerventil und das passive Überströmventil sind in einer Reihen- schaltung zwischen der Primärleitung und der Sekundärleitung angeordnet, so dass der Durch- fluss von der Primärleitung zu der Sekundärleitung somit sowohl von der Stellung des elektro- nisch gesteuerten Steuerventils als auch von der Stellung des passiven Überströmventils ab- hängig ist. Hierbei kann das passive Überströmventil dem elektronisch gesteuerten Steuerventil vor- oder nachgeordnet sein.
Erfindungsgemäß erfolgt somit eine Steuerung der Funktionen einerseits mittels der elektro- nischen Steuerung, welche über das elektronisch gesteuerte Steuerventil gewährleistet wird, und andererseits mittels der Überströmfunktion, welche durch das passive Überströmventil gewähr- leistet wird. Somit kann durch die Auslegung einerseits des Steuerventils und andererseits des Überströmventils jeweils spezifisch den jeweiligen Anforderungen Rechnung getragen werden, ohne dass eine gegenseitige Beeinflussung erfolgt. Insbesondere kann für das Überströmventil unabhängig von der Auslegung des Steuerventils die Vorgabe des Schwellwerts des Drucks in der Primärleitung, für welche eine passive Öffnung des Überströmventils erfolgt, erfolgen. Das passive Überströmventil gewährleistet zuverlässig, dass vor dem Erreichen des Schwellwertes, für welchen das Überströmventil öffnet, Fluid durch die Agrarspritzen-Ventileinheit strömt, womit sehr zuverlässig ein Tropfschutz gewährleistet ist. Das Überströmventil ist vorzugswiese ein Überströmventil, welches keine Rückströmung ermöglicht und/oder welches von der Primär- leitung in Richtung der Sekundärleitung öffnet. Die konstruktive Ausgestaltung des Überström- ventils kann dabei beliebig sein. Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann das Überströmventil als Rückschlagventil mit federbeaufschlagtem Rückschlag- ventilkörper zur Vorgabe des Öffnungsdruckes, als Sitzventil, als Membranventil u. ä. ausgebildet sein.
Durchaus möglich ist, dass das elektronisch gesteuerte Steuerventil ohne elektrische Beaufschla- gung des Haftmagneten seine Schließstellung einnimmt. Für eine andere Ausführungsform nimmt das elektronisch gesteuerte Steuerventil ohne elektrische Beaufschlagung des Öffnungs- magneten seine Öffnungsstellung ein. Dies war für aus dem Stand der Technik bekannte Aus- führungsformen nicht möglich, da dann kein Leckageschutz gewährleistet war, wenn keine elek- trische Beaufschlagung des Haftmagneten erfolgt, beispielsweise für den Fall des Einbruches einer elektrischen Leistungsversorgung. Für die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Aus- laufen oder Tropfen auch zumindest reduziert werden, wenn das elektronisch gesteuerte Steuer- ventil ohne elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten seine Öffnungsstellung einnimmt. Grund ist hierfür, dass beispielsweise im Fall des Einbruches der elektrischen Leistungsversor- gung zwar das Steuerventil seine Öffnungsstellung einnimmt. Ein Durchfluss durch die Agrar- spritzen-Ventileinheit ist dann aber dadurch unterbunden, dass das passive Überströmventil seine Schließstellung einnimmt. Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte Überströmventil kann eine beliebige Öffnungscharak- teristik aufweisen und ohne oder mit Hysterese ausgebildet sein. Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung wirkt der Druck in der Primärleitung in einer Schließstellung des Überströmventils auf eine kleinere Ventilfläche als in einer Öffnungsstellung des Überströmventils. Anders gesagt wird in der Schließstellung des Überströmventils eine kleinere Öffnungskraft auf einen Ventilkör- per des Überströmventils ausgeübt als in einer Öffnungsstellung des Überströmventils, wenn derselbe Druck in der Primärleitung vorliegt. Dies hat zur Folge, dass unter Umständen nach erstmaligem Überschreiten des Öffnungsdruckes in der Primärleitung das Überströmventil öffnet und für einen temporären, geringfügigen Druckabfall in der Primärleitung, der auch durch die Öffnung des Überströmventils hervorgerufen sein kann, dennoch infolge der sich vergrößernden wirksamen Ventilfläche die Öffnungsstellung des Überströmventils aufrechterhalten bleibt.
Im Rahmen der Erfindung kann das elektronisch gesteuerte Steuerventil einen Steuerventil- Ventilkörper aufweisen, während das Überströmventil einen Überströmventil-Ventilkörper auf- weist. Während grundsätzlich möglich ist, dass der Steuerventil-Ventilkörper und der Überström- ventil-Ventilkörper auf unterschiedliche Ventilsitzkörper einwirken, schlägt die Erfindung für eine besonders kompakte Ausgestaltung vor, dass ein gemeinsamer Ventilsitzkörper eingesetzt ist. Dieser gemeinsame Ventilsitzkörper bildet dann zum einen den Steuerventil-Ventilsitz des elektronisch gesteuerten Steuerventils aus, an dem der Steuerventil-Ventilkörper in der Schließ- stellung des elektronisch gesteuerten Steuerventils zur Anlage kommt. Zum anderen bildet der gemeinsame Ventilsitzkörper dann den Überströmventil-Ventilsitz des Überströmventils aus, an dem der Überströmventil-Ventilkörper in der Schließstellung des Überströmventils zur Anlage kommt.
Für die konstruktive Ausgestaltung und Anordnung des Überströmventils und des elektronisch gesteuerten Steuerventils gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige und beliebige Möglichkei- ten. Die Kompaktheit der Agrarspritzen-Ventileinheit kann für einen Vorschlag dadurch erhöht werden, dass das Überströmventil und das elektronisch gesteuerte Steuerventil radial ineinander geschachtelt sind. Hierbei kann das elektronisch gesteuerte Steuerventil radial außerhalb des Überströmventils angeordnet sein. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist allerdings das Überströmventil radial außerhalb des elektronisch gesteuerten Steuerventils angeordnet.
Hierbei ist für einen Vorschlag der Erfindung möglich, dass das Überströmventil einen Überström- ventil-Ventilkörper aufweist, der eine Durchgangsausnehmung aufweist. Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann der Überströmventil-Ventilkörper beispielsweise hül senartig mit beliebigem Halblängsschnitt ausgebildet sein. In diesem Fall können/kann sich ein Kanal zwischen dem Überströmventil und dem elektronisch gesteuerten Ventil und/oder ein Bauelement des elektronisch gesteuerten Ventils zumindest teilweise durch die Durchgangsaus- nehmung erstrecken. Beispielsweise kann ein Stößel des Steuerventil-Ventilkörpers und/oder ein Führungs- und/oder Dichtkörper für denselben in der Durchgangsausnehmung angeordnet sein oder sich zumindest teilweise durch diese erstrecken.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, bei welchen die Agrarspritzen-Ventileinheit ein Gehäuse aufweist, welches als zusätzliche Funktionen auch ein Bauelement des Überströmven- tils und/oder des Steuerventils ausbildet. Möglich ist im Rahmen der Erfindung aber auch, dass das Gehäuse an der Ausbildung des Steuerventils und des Überströmventils nicht beteiligt ist, sondern lediglich der Aufnahme und dem Halten und/oder Abstützen derselben dient. Die Er- findung schlägt auch vor, dass das Gehäuse einen Innenraum aufweist, wobei das Gehäuse hier ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Der Überströmventil-Ventilkörper, der Steuerventil- Ventilkörper und/oder mindestens ein Ventilsitzkörper sind dann separat von dem Gehäuse aus- gebildet und im Inneren des Gehäuses (lösbar und demontierbar) angeordnet, wobei diese dann an dem Gehäuse abgestützt, gehalten und/oder geführt sein können.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe stellt eine Agrarspritzen- Ventileinrichtung dar, die (mindestens) eine Agrarspritzen-Ventileinheit aufweist, wie diese zuvor erläutert worden ist. Hierbei kann die Agrarspritzen-Ventileinrichtung ausschließlich die Agrar- spritzen-Ventileinheit aufweisen oder zusätzliche Komponenten besitzen wie beispielsweise mindestens eine Steuereinheit,
eine Zuführ- und/oder oder Abführleitung, die mit der Primärleitung und/oder der Sekundärleitung verbunden sind/ist,
eine agrare Ausbringdüse zum Ausbringen des Fluids, ein Leitungssystem oder auch einen Kreislauf fü r d ie Versorgu ng mit dem auszubringenden Fluid,
einen Sprühbalken,
eine Pumpe und
- in dem vorgenannten Kreislauf angeordnete fluidische und/oder elektronisch gesteuerte
Ventile,
einen Behälter zur Bereitstellung des auszubringenden Fluids u. ä.
In der Agrarspritzen-Ventileinrichtung ist eine Steuereinheit vorhanden. Hierbei kann es sich um eine spezifisch einer Agrarspritzen-Ventileinheit zugeordnete Steuereinheit handeln, die Bestandteil der Agrarspritzen-Ventileinheit ist, an dieser gehalten, beispielsweise angeflanscht ist oder extern von dieser angeordnet ist und mit der Agrarspritzen-Ventileinheit über eine Steuer- leitung oder ein Bussystem in Verbindung steht. Die Steuereinheit ist in diesem Fall mit Steuer- logik ausgestattet, die aus der elektrischen Beaufschlagung (insbesondere einem absoluten Wert oder einem Verlauf eines Stroms und/oder einer Spannung) des Haftmagneten mindestens eine Kenngröße ermittelt. Dies umfasst die Ermittlung einer einzigen Kenngröße, beispielsweise zu spezifischen Zeitpunkten wie nach vorgegebenen Zeitspannen oder für vorbestimmte Betriebs- punkte oder Änderungen der Betriebsart wie beispielsweise die Veränderung eines Tastverhält- nisses der Pulsweitenmodulation, oder eine Ermittlung einer Folge von Kenngrößen oder sogar einen Kenngrößenverlauf. Die Kenngröße korreliert oder entspricht einem Durchfluss und/oder einem Ausmaß einer Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit, der Sekundärleitung, einer Verbindungsleitung zwischen der Agrarspritzen-Ventileinheit und der Ausbringdüse und/oder einer Ausbringdüse. Entspricht die Kenngröße einem Durchfluss, kann die Kenngröße für die Steuerung oder Regelung der Ausbringung mittels der Agrarspritzen-Ventileinheit Berücksichti- gung finden. Korreliert die Kenngröße mit einem Ausmaß einer Verstopfung, kann eine Über- wachung von Fehlfunktionen erfolgen und es kann die Einleitung von Gegenmaßnahmen zum Ausgleich der von der Soll-Ausbringung infolge der Verstopfung abweichenden Ist-Ausbringung erfolgen. Es kann auch ein Fehlereintrag oder eine Fehlerinformation an einen Benutzer wie einen Fahrer des Traktors erfolgen, dass eine Verstopfung vorliegt, und es kann auch ein Hinweis auf eine erforderliche Reinigung oder einen Spezialbetrieb zur automatisierten Beseitigung der Ver- stopfung gegeben werden. Hierbei kann die Kenngröße für die Verstopfung als binäres Signal für die Verstopfung ("Verstopfung", "keine Verstopfung") ausgewertet oder signalisiert werden oder das Ausmaß der Verstopfung kann in mehreren Stufen oder auch stufenlos erfasst, verarbeitet und/oder signalisiert werden. Vorzugsweise ist die Steuerlogik der Steuereinheit geeignet ausgebildet, dass der Haftmagnet mittels einer Pulsweitenmodulation elektrisch beaufschlagt wird, wobei das elektrische Beauf- schlagungssignal durch die Steuereinheit vorgegeben oder gesteuert wird. Möglich ist hierbei, dass die Kennlinie für den Durchfluss oder das Ausmaß der Verstopfung auf Grundlage der elektrischen Beaufschlagung ermittelt wird. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unabhängig von der Vorgabe durch die Steuereinheit die elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten von der Stellung des Ankers und der Bewegung desselben abhängig ist. Ändert sich somit infolge eines veränderten durch Flusses oder eines geänderten Ausmaßes einer Verstopfung die Stellung des Ankers oder die Bewegung desselben, kann dieses anhand der elektrischen Beaufschlagung des Haftmagneten erkannt werden. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen kann eine indizierte Spannung in der Spule abhängig sein von der Stellung und/oder der Bewegung des Ankers.
Für die Art der Auswertung des Signals der elektrischen Beaufschlagung des Haftmagneten (insbesondere des Stroms oder der Spannung) gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige Möglichkeiten, wobei sämtliche bekannten Verfahren der Signalverarbeitung und Signalanalyse eingesetzt werden können. Um lediglich einige Beispiele zu nennen, kann oder können während einer Periode der Pulsweitenmodulation, über mehrere Perioden der Pulsweitenmodulation oder auch einen Teil einer Periode der Pulsweitenmodulation ein Mittelwert, ein absoluter oder relativer Maximalwert, ein absoluter oder relativer Minimalwert, eine Steigung, ein Wendepunkt, ein Frequenzspektrum oder einzelne Werte des Frequenzspektrums einer FFT (Fast Fourier Transformation), eine Autokorrelationsfunktion und/oder ein zeitlicher Abstand repräsentativer Werte wie von Nulldurchgängen, von Maxima oder Minima ermittelt werden und zur Ermittlung der Kenngröße herangezogen werden.
Ein weiterer Vorschlag der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass unter Umständen eine elektrische Beaufschlagung in unterschiedlichen Phasen des Duty-Cycles der Pulsweiten- modulation unterschiedlich aussagekräftig ist hinsichtlich der Kenngröße. Möglich ist bspw., dass es vorteilhaft ist, wenn die Kenngröße auf Grundlage der elektrischen Beaufschlagung (auch oder ausschließlich) während der OFF-Phase der Pulsweitenmodulation oder der Schließbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils ermittelt wird. Ohne dass eine Einschränkung der Erfindung auf diese versuchsweise Erläuterung des Grundes hierfür erfolgen soll, wird vermutet, dass bei dem Auftreten einer Verringerung des Durchflusses und insbesondere einer Verstopfung in der Primärleitung und stromabwärts derselben der Steuerventil-Ventilkörper unterschiedlichen fluidischen Bedingungen auf der Primärseite und der Sekundärseite ausgesetzt ist. So kann mit einer Verstopfung beispielsweise der auf der Sekundärseite des Steuerventil-Ventilkörpers wirkende Druck ansteigen. Während ohne Verstopfung der Primärleitung (mit einer etwaigen Drosselwirkung beispielsweise im Bereich einer Ausbringdüse) ein in die Umgebung offener fluidischer Austrittsraum gebildet ist, führt eine Verstopfung auf der Sekundärseite zu einer zumindest teilweisen Verschließung des Austrittsraums, einer Veränderung der sekundärseitigen Drosselwirkung des Fluids und unter Umständen auch veränderten dynamischen Druckschwan- kungen des Fluids auf der Sekundärseite. Diese veränderten fluidischen Bedingungen an dem Steuerventil-Ventilkörper je nach Durchfluss und Verstopfung führen dann während der OFF- Phase der Pulsweitenmodulation oder der Schließbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils zu einer Veränderung des Stroms oder der Spannung, welche dann zur Ermittlung der Kenngröße herangezogen werden kann.
Ebenfalls möglich ist aber auch, dass die Kenngröße auf Grundlage der elektrischen Beaufschlagung (auch oder ausschließlich) während der ON-Phase der Pulsweitenmodulation oder der Öffnungsbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils ermittelt wird. Möglich ist des Weiteren, dass die Kenngröße einerseits anhand einer Teilkenngröße ermittelt wird, die während der OFF-Phase oder der Schließbewegung ermittelt wird, sowie andererseits anhand einer Teilkenngröße ermittelt wird, die während der ON-Phase oder der Öffnungsbewegung ermittelt wird. Für die Art der Auswertung der Kenngröße gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige Möglich- keiten, von denen im Folgenden lediglich zwei alternative oder kumulative Optionen genannt werden sollen:
Möglich ist, dass die Steuerlogik so ausgebildet ist, dass die Kenngröße aus einem lokalen Maximum der elektrischen Beaufschlagung, also des Stroms oder der Spannung, während der OFF-Phase der Pulsweitenmodulation oder der Schließbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils ermittelt wird. Überraschend hat sich gezeigt, dass sich ein derartiges lokales Maxi- mum während der Schließbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils mit einem ver- änderten Durchfluss und/oder einem sich verändernden Ausmaß der Verstopfung hinsichtlich seiner Lage und/oder hinsichtlich seines Betrages verändert, womit eine einfache und gleichzeitig zuverlässige Ermittlung der Kenngröße erfolgen kann. Möglich ist auch, dass die Kenngröße für mehrere Zyklen der Pulsweitenmodulation ermittelt wird. Aus einer Veränderung der Kenngröße kann dann auf eine Veränderung des Durchflusses und/oder eines Ausmaßes einer Verstopfung geschlossen werden. Diese Veränderung kann dann lediglich qualitativ ausgewertet werden ("Veränderung des Durchflusses erfolgt" oder "Ver- änderung der Verstopfung erfolgt" oder "Veränderung nicht erfolgt") oder auch quantitativ, indem das Ausmaß der Veränderung der Kenngröße, unter Umständen unter Berücksichtigung einer linearen oder nicht linearen Abhängigkeit oder eines Kennfeldes, als Ausmaß für die Veränderung des Durchflusses und/oder eines Ausmaßes einer Verstopfung ausgewertet wird. Hierbei kann die Kenngröße auch von weiteren Betriebsparametern abhängig sein, die ggf. für die Auswertung zu berücksichtigen sind. So ist beispielsweise die Auswertung der Kenngröße in Abhängigkeit von den für die Pulsweitenmodulation genutzten Tastverhältnisses möglich. Alternativ oder kumulativ kann die Auswertung der Kenngröße auch von dem eingangsseitig in der Primärleitung bereitgestellten Druck oder einem Druck in einem fluidischen Versorgungskreis abhängig sein und somit entsprechend dieser Abhängigkeit eine Auswertung erfolgen. Die Erfindung schlägt auch eine Agrarspritzen-Ventileinrichtung vor, die mehrere Agrarspritzen- Ventileinheiten aufweist. Den mehreren Agrarspritzen-Ventileinheiten sind dann jeweils Ausbring- düsen zugeordnet. Die Agrarspritzen-Ventileinheiten mit zugeordneten Ausbringdüsen sind an einem Sprühbalken gehalten und werden über eine Pumpe mit einem auszubringenden Fluid versorgt. Es ist dann mindestens eine elektronische Steuereinheit vorhanden, die mindestens eine zugeordnete Agrarspritzen-Ventileinheit ansteuert. Hierbei kann eine zentrale elektronische Steuereinheit für mehrere oder sämtliche Agrarspritzen-Ventileinheit zuständig sein. Ebenfalls möglich ist, dass dezentrale elektronische Steuereinheiten jeweils einer Agrarspritzen-Ventil- einheit zugeordnet sind. Schließlich ist auch möglich, dass dezentrale Steuereinheiten für die zugeordneten Agrarspritzen-Ventileinheiten zuständig sind, wobei dann eine zentrale Steuer- einheit vorhanden ist, welche den Betrieb der dezentralen Steuereinheiten und der zugeordneten Agrarspritzen-Ventileinheiten koordiniert.
Möglich ist, dass in der Agrarspritzen-Ventileinrichtung (mindestens) eine Agrarspritzen-Ventil- einheit dauerhaft in der Öffnungsstellung ist, sodass bei dem Überfahren längerer Strecken auf einem Feld (beispielsweise für länger als 30 Sekunden, länger als 1 Minute, länger als 2 Minuten, länger als 5 Minuten oder sogar länger als 10 Minuten) kontinuierlich ein Soll-Volumenstrom des Fluids ausgebracht werden soll. Hierbei kann es wünschenswert sein, zu überwachen, ob sich das Ausbringverhalten verändert oder verschlechtert, insbesondere durch eine Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit, der Sekundärleitung und/oder einer Ausbringdüse. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass Steuerlogik einer Steuereinheit trotz des an sich gewünschten Dauerbetriebs der Agrarspritzen-Ventileinheit in der Öffnungsstellung zu Testzwecken das Steuerventil in eine Schließstellung steuert. Dies kann temporär für ein kurzes Zeitintervall, insbesondere weniger als 100 Millisekunden, weniger als 50 Millisekunden oder weniger als 45 Millisekunden erfolgen, sodass die prozentuale Schließdauer der Agrarspritzen-Ventileinheit gegenüber der Gesamtdauer des Betriebs derselben in der Öffnungsstellung sehr klein ist und die Auswirkungen dieser Schließung auf das Feld minimal sind. Möglich ist, dass eine derartige temporäre Schließung der Agrarspritzen-Ventileinheit einmalig oder zur Erhöhung der Verlässlichkeit des Testbetriebs mehrmalig erfolgt. Ebenfalls möglich ist, dass eine derartige Schließung turnusgemäß, beispielsweise mit Wiederholungen im Bereich eines Turnus von 30 Sekunden bis 10 Minuten oder im Bereich von 1 Minute bis 5 Minuten oder im Bereich von 1 Minute bis 3 Minuten erfolgt, um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen. Mit einem derartigen Testbetrieb mit Überführung der Agrarspritzen-Ventileinheit in die Schließstellung (und anschließender Wiederöffnung desselben) kann ein Testsignal gewonnen werden, welches dann ausgewertet wird. Bei diesem Testsignal handelt es sich um die für die Überführung in die Schließstellung sowie anschließende Rückführung in die Öffnungsstellung erfolgende elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten, insbesondere den Strom, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt wird. Aus dem Verlauf der elektrischen Beaufschlagung wird mindestens eine Kenngröße ermittelt, die mit einem Durchfluss und/oder einem Ausmaß einer Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit, der Sekundärleitung und/oder einer Ausbringdüse zumindest korreliert. Es ist aber nicht zwingend die Ermittlung einer Kenngröße erforderlich. Vielmehr kann auch durch eine anderweitige Auswertung des Verlaufs der elektrischen Beaufschlagung ermittelt werden, wie groß der Durchfluss und/oder ein Ausmaß einer Verstopfung aktuell ist. Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann für einen Abfall des Stroms des Haftmagneten das Auftreten eines Wendepunkts oder eines lokalen Maximums des Verlaufes oder die Höhe eines derartigen Maximums als Indikator für den Durchfluss oder das Ausmaß einer Verstopfung herangezogen werden.
Möglich ist aber auch, dass die Überführung des Steuerventils in die Schließstellung in einem Referenzbetrieb erfolgt, der insbesondere bei einer ersten Inbetriebnahme, nach einer Wartung oder in einem Zustand der Agrarspritzen-Ventileinheit erfolgt, für den bekannt ist, dass keine Ver- stopfung vorliegt und das Ausbringverhalten bestimmungsgemäß ist. In dem Referenzbetrieb kann dann die elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten erfasst werden, die dann für einen nachfolgenden Betrieb als Referenzbeaufschlagung verwendet werden kann, sodass eine nachfolgend ermittelte elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten mit der Referenz- beaufschlagung verglichen werden kann und aus diesem Vergleich dann Rückschlüsse auf das Ausmaß der Verstopfung möglich sind. Für den Fall, dass eine Agrarspritzen-Ventileinrichtung mehrere Agrarspritzen-Ventileinheiten aufweist, die beispielsweise über einen Sprühbalken verteilt angeordnet sein können, wird vorgeschlagen, dass die Steuerventile der Agrarspritzen-Ventileinheiten nicht gleichzeitig zu Test- oder Referenzzwecken in ihre Schließstellungen überführt werden, sondern das dies zeitlich versetzt erfolgt. Möglich ist beispielsweise, dass die Agrarspritzen-Ventileinheiten jeweils einzeln und zeitlich versetzt in die Schließstellung gesteuert werden. Möglich ist aber auch, dass in einer Teilgruppe der Agrarspritzen-Ventileinheiten die Agrarspritzen-Ventileinheiten dieser Teilgruppe gleichzeitig in die Schließstellung gesteuert werden, während dann zeitlich versetzt Agrarspritzen-Ventileinheiten mindestens einer weiteren Teilgruppe in die Schließstellung gesteuert werden. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass bei einer Durchführung des Testbetriebs während des Überfahrens eines Feldes die Beeinträchtigung des Ausbring- verhaltens durch den Testbetrieb nicht gleichzeitig und in einem vergrößerten Ausmaß erfolgt, sondern lediglich punktuell und zeitlich versetzt. Möglich ist auch, dass durch den zeitlichen Versatz ein Auftreten von Druckschwankungen in dem fluidischen Versorgungssystem vermieden oder reduziert werden. Für einen Vorschlag der Erfindung steuert die Steuerlogik der Steuereinheit in einem Referenz- betrieb das Steuerventil einer Agrarspritzen-Ventileinheit in eine Schließstellung. Während dieses Referenzbetriebs wird dann die elektrische Beaufschlagung, insbesondere der Strom, erfasst und diese elektrische Beaufschlagung wird als Referenzbeaufschlagung gespeichert. Hierbei kann die Erfassung und Speicherung einen Verlauf der elektrischen Beaufschlagung oder des Stroms betreffen. Möglich ist aber auch, dass lediglich eine charakteristische Größe der elektrischen Beaufschlagung erfasst wird oder aus der elektrischen Beaufschlagung abgeleitet wird und ge- speichert wird. So kann beispielsweise als charakteristische Größe ein Maximum, der Zeitpunkt des Auftretens des Maximums, ein Wendepunkt, eine Änderungsgeschwindigkeit u. ä. des Verlaufes des Stroms erfasst, ermittelt und/oder gespeichert werden. Dieser Referenzbetrieb wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, wenn von einem ordnungsgemäßen Ausbringverhalten der Agrarspritzen-Ventileinheit ausgegangen wird, beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme, vor der Fahrt über das Feld oder nach einer Wartung. In einem späteren Testbetrieb, beispielsweise während der Nutzung der Agrarspritzen-Ventileinheit beim Ausbringen von Fluid auf dem Feld, wird dann das Steuerventil (singulär, temporär oder auch turnusgemäß) in eine Schließstellung gesteuert. In diesem Fall kann das Ausmaß einer Verstopfung der Agrarspritzen- Ventileinheit, der Sekundärleitung und/oder eine Ausbringdüse ermittelt werden, indem die Referenzbeaufschlagung mit der wäh rend des Testbetriebs erfassten elektrischen Beaufschlagung verglichen wird. Diese Ausführungsform ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn in der fluidischen Kette für das Ausbringen des Fluids mit der Agrarspritzen-Ventileinheit Fertigungstoleranzen vorhanden sind, die dazu führen, das die elektrischen Beaufschlagung auch ohne eine Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit für unterschiedliche Agrarspritzen- Ventileinheiten mehr oder weniger voneinander abweicht. Würden in diesem Fall für sämtliche Agrarspritzen-Ventileinheiten dieselben Kriterien für die Auswertung des Ausmaßes der Verstopfung zum Ansatz gebracht werden, wäre durch die Fertigungstoleranzen die Güte der Überwachung des Ausmaßes der Verstopfung reduziert. Das zuvor beschriebene Verfahren ermöglicht somit, die Ermittlung des Ausmaßes der Verstopfung von den erläuterten Fertigungs- toleranzen unabhängig zu machen. Dieses Verfahren kann Einsatz finden für eine einzelne Agrarspritzen-Ventileinheit, die einer Charge von mehreren, Fertigungsabweichungen innerhalb der Fertigungstoleranzen aufweisenden Agrarspritzen-Ventileinheiten entnommen ist. Möglich ist aber auch, dass eine derartiger Referenzbetrieb sukzessive für mehrere gemeinsam betriebene Agrarspritzen-Ventileinheiten durchgeführt wird und dann für jede Agrarspritzen-Ventileinheit der Vergleich der jeweils spezifisch ermittelten Referenzbeaufschlagung mit der während des Test- betriebs erfassten elektrischen Beaufschlagung erfolgt.
Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiel zu nennen, kann das Ausmaß der Verstopfung aus einem absoluten oder relativen Vergleich der Maxima der Referenzbeaufschlagung und der im Testbetrieb ermittelten Beaufschlagung und/oder
einem Vergleich eines zeitlichen Auftretens der Maxima der Referenzbeaufschlagung und der im Testbetrieb ermittelten Beaufschlagung und/oder
einem Flächeninhalte der Differenz der Verläufe der Referenzbeaufschlagung und der im Testbetrieb ermittelten Beaufschlagung über der Zeit ermittelt werden. Möglich ist, dass die elektrische Beaufschlagung für ein vorgegebenes Ausmaß der Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit unabhängig von dem in der Primärleitung anliegenden Druck ist oder eine tolerable Druckabhängigkeit vorliegt. Ist dies nicht der Fall, schlägt die Erfindung vor, dass ein Referenzbetrieb für eine Agrarspritzen-Ventileinheit für unterschiedliche in der Primär- leitung anliegende Drücke durchgeführt wird. In diesem Fall können dann mehrere druckab- hängige Referenzbeaufschlagungen gespeichert werden. Ein Ausmaß einer Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit, der Sekundärleitung und/oder einer Ausbringdüse kann in diesem Fall ermittelt werden durch einen Vergleich der Referenzbeaufschlagung für den Druck, der während des Testbetriebs in der Primärleitung angelegen hat, mit der während des Testbetriebs erfassten elektrischen Beaufschlagung. Hierdurch kann die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ermittlung des Ausmaßes einer Verstopfung weiter erhöht werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung hat die Reduzierung des Energiebedarfs der Agrar- spritzen-Ventileinrichtung zum Gegenstand: Während grundsätzlich davon ausgegangen wird, dass für die Aufrechterhaltung der Schließstellung des Haftmagneten eine permanente Bestro- mung des Haftmagneten mit einem ausreichendem Haltestrom erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, dass mittels einer Steuerlogik einer Steuereinheit die elektrische Beaufschlagung, insbesondere die an dem Haftmagneten wirkende Spannung, in der Schließstellung des Steuerventils oszillierend zwischen einem Maximum und einem Minimum variiert wird. Hierbei ist jeder oszillierende Verlauf der elektrischen Beaufschlagung zwischen dem Maximum und dem Minimum möglich, wobei vorzugsweise eine oszillierende Rechteckspannung mit einem Maxi- mum und einem Minimum von 0 an dem Haftmagneten wirkt. Es hat sich überraschend gezeigt, dass trotz der temporären Reduzierung der elektrischen Beaufschlagung von dem Maximum zu dem Minimum der Haftmagnet und damit die Agrarspritzen-Ventileinheit seine Schließstellung beibehält. Hierfür können die folgenden Effekte, auf welche die Erfindung aber nicht beschränkt sein soll, verantwortlich sein: a) Möglich ist, dass die Trägheit des Haftmagneten und der damit bewegten Bauelemente, die mit der Bewegung des Haftmagneten verbundenen Widerstandskräfte in Folge der Reibung und/oder der von dem Druck ausgeübten Kräfte dazu führen, dass trotz der Reduzierung des Haltestroms der Haftmagnet sich so langsam in Bewegung setzt, dass dieser bis zum Wiederanstieg des Haltestroms einen so kleinen Weg zurückgelegt hat, dass einerseits der Haftmagnet wieder unmittelbar in die Schließstellung bewegt werden kann und andererseits die sehr kleine Bewegung des Haftmagneten und des damit be- wegten Steuerventil-Ventilkörpers so klein ist, dass (beispielsweise in Folge der unverändert gewährleisteten Dichtwirkung der elastischen Dichtung bei kleinen Öffnungsbewegungen) noch keine Öffnung des Steuerventils erfolgt ist. b) Möglich ist auch, dass die Reduzierung des Haltestroms in der Spule des Haftmagneten ein Gegenfeld indiziert, welches letzten Endes dazu führt, dass trotz der Reduzierung der Haltespannung auf ein Minimum oder sogar auf 0 der Haltestrom weiterhin aufrecht erhalten wird oder nur in einem so geringen Ausmaß reduziert wird, dass weiterhin die Haltekraft ausreicht, um den Haftmagneten in der Schließstellung zu halten. An die oben erwähnten Effekte ist dann die Frequenz der oszillierenden elektrischen Beauf- schlagung anzupassen. Beispielsweise kann die Frequenz der Oszillation der elektrischen Beauf- schlagung im Bereich von 100 bis 500 Hz oder 200 bis 300 Hz liegen.
Im Rahmen der Erfindung kann eine Auswertung des Verlaufs des Stroms, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt wird, erfolgen. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung wird dieser Verlauf genutzt, um den Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem die Schließstellung des Steuer- ventils erreicht wird. Dies kann einerseits für die exakte Bestimmung des Verhältnisses der Öff- nungszeiten zu Schließzeiten des Steuerventils und/oder für eine exakte Steuerung oder Regelung des Volumenstroms des Fluids von Bedeutung sein. Andererseits kann der Zeitpunkt des Erreichens der Schließstellung auch genutzt werden, um eine Anpassung des Stroms, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt wird, vorzunehmen, insbesondere mit einer Reduzierung des Stroms, der ausreichend zum Halten ist, da ein Luftspalt des Haftmagneten geschlossen ist. Alternativ oder zusätzlich kann der ermittelte Zeitpunkt des Erreichens der Schließstellung genutzt werden, um die zuvor erläuterte oszillierende elektrische Beaufschlagung auszulösen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird der Zeitpunkt des Erreichens der Schließ- Stellung des Steuerventils aus dem Verlauf des Stroms, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt wird, ermittelt, indem (u . U . nach einem Anstieg des Stroms bis auf ein Maximum zur Beschleunigung des Haftmagneten aus der Öffnungsstellung, dem Erreichen eines Maximums des Stroms und einer daran anschließenden Verringerung des Stroms mit der Verringerung des Spalts des Haftmagneten) eine Verringerung des Stroms auf oder unter einen Schwellwert detektiert wird, der mit dem Strom korreliert, der erreicht wird, wenn die Schließstellung erreicht ist. Zur Erhöhung der Sicherheit des Erkennens des Erreichens der Schließstellung kann anschließend zusätzlich geprüft werden, ob ein Anstieg des Stroms detektiert wird, der dadurch auftritt, dass der Spalt des Haftmagneten vollständig geschlossen ist. Alternativ oder kumulativ kann während der Verringerung des Stroms zur Erkennung des Erreichens der Schließstellung detektiert werden, ob ein Wendepunkt oder eine Unstetigkeit des sich verringernden Stroms vorliegt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Be- schreibung 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 beige- fügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprüng- lichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnun- gen - 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 Merk- malen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rück- beziehungen 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 kombi- niert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Aus- führungsformen 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 jeweili- ge Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um- fangs 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 Ausführungs- beispiele weiter erläutert und beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine Agrarspritzen-Ventileinheit, bei der sich ein
Überströmventil in einer Schließstellung befindet, während sich ein elektronisch gesteuertes Steuerventil in einer Öffnungsstellung befindet.
Fig. 2 zeigt ein Detail II der Agrarspritzen-Ventileinheit gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt die Agrarspritzen-Ventileinheit gemäß Fig. 1 und 2, wobei sich hier sowohl das elektronisch gesteuerte Steuerventil als auch das passive Überströmventil in ihren Schließstellungen befinden.
Fig. 4 zeigt in einem Längsschnitt die Agrarspritzen-Ventileinheit gemäß Fig. 1 bis 3, wobei sich hier das Überströmventil in seiner Öffnungsstellung befindet, während das elektronisch gesteuerte Steuerventil in seiner Schließstellung ist.
Fig. 5 zeigt in einem Längsschnitt die Agrarspritzen-Ventileinheit gemäß Fig. 1 bis 4, wobei sich hier sowohl das Überströmventil als auch das elektronisch gesteuerte Steuerventil in ihren Öffnungsstellungen befinden.
Fig. 6 zeigt schematisch den Verlauf einer elektrischen Beaufschlagung eines Haft- magneten einer Agrarspritzen-Ventileinheit, während einer Periode der Puls- weitenmodulation, wobei mit durchgezogener Linie der Verlauf ohne Verstopfung, mit gestrichelter Linie der Verlauf mit einer geringeren Verstopfung und gepunktet der Verlauf mit einer größeren Verstopfung dargestellt ist.
Fig. 7 zeigt schematisch den Verlauf einer elektrischen Beaufschlagung eines Haft- magneten einer Agrarspritzen-Ventileinheit für die Schließung des Steuerventils aus einer Öffnungsstellung sowie die anschließende erneute Öffnung des Steuerventils, wobei a) den Verlauf des Stroms, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt ist, zeigt und b) den Verlauf der Spannung, mit der der Haftmagnet beaufschlagt wird, zeigt. Fig. 8 zeigt schematisch den Verlauf einer elektrischen Beaufschlagung eines Haft- magneten einer Agrarspritzen-Ventileinheit für die Schließung des Steuerventils aus einer Öffnungsstellung sowie die anschließende erneute Öffnung des Steuerventils, wobei a) den Verlauf des Stroms, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt ist, zeigt und b) den Verlauf der Spannung, mit der der Haftmagnet beaufschlagt wird, zeigt, wobei in der Schließstellung des Steuerventils der Haftmagnet m it einer zwischen einem Maximu m u nd einem M in imu m oszillierenden Spannung beaufschlagt wird.
Fig. 9 zeigt schematisch den Verlauf einer elektrischen Beaufschlagung eines Haft- magneten einer Agrarspritzen-Ventileinheit für die Schließung des Steuerventils aus einer Öffnungsstellung sowie die anschließende erneute Öffnung des Steuerventils, wobei a) den Verlauf des Stroms, mit dem der Haftmagnet beaufschlagt ist, zeigt und b) den Verlauf der Spannung, mit der der Haftmagnet beaufschlagt wird, zeigt, wobei die Verläufe als Testsignal zur Ermittlung eines Ausmaßes einer Verstopfung herangezogen werden und mit durchgezogener
Linie der Verlauf des Stroms für ein nicht oder geringfügig verstopftes Steuerventil dargestellt ist, während die gestrichelte Linie den Verlauf des Stromes für ein verstopftes Steuerventil zeigt.
FIGURENBESCHREIBUNG Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt eine Agrarspritzen-Ventileinheit 1 , die eine Agrarspritzen- Ventileinrichtung 2 bilden kann oder Bestandteil derselben sein kann.
Die Agrarspritzen-Ventileinheit 1 verfügt über einen hier nicht dargestellten eingangsseitigen Anschluss, der in eine Primärleitung 3 mündet, sowie einen hier nicht dargestellten, ausgangs- seitigen Anschluss, zu dem eine Sekundärleitung 4 führt. Die Primärleitung 3 ist über ein Über- strömventil 5 und ein elektronisch gesteuertes Steuerventil 6 mit der Sekundärleitung 4 verbun- den. Hierbei sind die Primärleitung 3, das Überströmventil 5, das Steuerventil 6 und die Sekundär- leitung 4 in dieser Reihenfolge in fluidischer Reihenschaltung angeordnet.
Eine elektronische Betätigung des Steuerventils 6 ist ermöglicht über einen elektrischen Aktuator 7, der für das dargestellte Ausführungsbeispiel einen Haftmagneten 8 aufweist. Der Haftmagnet 8 wirkt auf einen Anker 9 ein, der einen Ventilstößel 10 trägt. Der Haftmagnet 8 ist hier als Topfmagnet 1 1 ausgebildet. Der Haftmagnet 8 verfügt dazu über einen elektromagnetisch wirksamen Aufnahmekörper 12, der im Halblängsschnitt in der Art eines liegenden U ausgebildet ist. Eine Spule 13 des Haftmagneten 8 ist dabei zwischen den beiden parallelen Schenkeln des liegenden U in den Aufnahmekörper 12 eingebettet, wobei die Spule 12 die in Fig. 1 horizontale Betätigungsachse des Haftmagneten 8 konzentrisch umgibt. Der innenliegende Schenkel des liegenden U im Halblängsschnitt bildet einen innenliegend von der Spule 13 angeordneten, festen Kern 14. In einem Umfangsbereich verfügt der Grundschenkel des liegenden U über einen Durchlass 15, über welchen der Spule 13 ein externes elektrisches Beaufschlagungssignal, bei- spielsweise über ein Kabel oder einen Stecker 16, zugeführt werden kann. Zwischen dem Haftmagneten 8 und dem Anker 9 wirkt eine Feder, die hier als Öffnungsfeder 17 ausgebildet ist und den Anker 9 von dem Haftmagneten 8 weg beaufschlagt. Abweichend zu der Darstellung in den Fig. 1 und 2 ist die Öffnungsfeder 17 auch in der dargestellten Öffnungsstellung vorgespannt, so dass die Öffnungsfeder 17 mit einem Federfußpunkt an dem Anker 9 und mit dem anderen Federfußpunkt an dem Aufnahmekörper 12 mit einer Vorspannkraft anliegt. Im unbestromten Zustand des Haftmagneten 8 befindet sich somit infolge der Wirkung der Öffnungsfeder 17 der Anker 9 in seiner Öffnungsstellung. Die Steuerung (wovon auch eine Regelung umfasst ist) der elektrischen Beaufschlagung der Spule 14 des Haftmagneten 8 erfolgt über eine Steuereinheit 61. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel verfügt die Agrarspritzen-Ventileinheit 1 über ein Ge- häuse 18, welches Gehäuseteile 19, 20 aufweist, die mittels einer Überwurfmutter 21 miteinander verbunden sind. Das Gehäuse begrenzt einen Innenraum 22, in dem insbesondere die Bauele- mente des Überströmventils 5, des Steuerventils 6 und des Aktuators 7 angeordnet sind.
Das Gehäuseteil 19 weist einen Anschluss oder Durchlass 23 für den Stecker oder das Kabel 16 auf. Des Weiteren bildet das Gehäuse 18 die Anschlüsse für die Primärleitung 3 und die Sekun- därleitung 4 oder trägt diese. Über eine Befestigungsschraube 59 ist der Haftmagnet 8 an dem Gehäuse 18 befestigt.
Der weitere Aufbau der Agrarspritzen-Ventileinheit 1 , insbesondere des Überströmventils 5, des Steuerventils 6 und die Kopplung des Steuerventils 6 mit dem Aktuator 7, ist im Detail II in Fig. 2 dargestellt: In dem Innenraum 22 des Gehäuses 18 ist ein Gehäuseeinsatz 24 angeordnet. Aus Montage- gründen ist der Gehäuseeinsatz 24 zweiteilig ausgebildet mit Gehäuseeinsatzteilen 25, 26. Der Gehäuseeinsatz 24 ist in montiertem Zustand fest in dem Gehäuse 18 gehalten, was für das dargestellte Ausführungsbeispiel dadurch gewährleistet ist, dass ein umlaufender, radial nach außen orientierter Ringbund 27 über die Überwurfmutter 21 zwischen den Stirnseiten der Gehäu- seteile 19, 20 verspannt wird.
Der Gehäuseeinsatz 24 ist multifunktional:
Der Gehäuseeinsatz 24 bildet auf der dem Anker 9 zugewandten Seite eine Führung 28 für den Anker 9. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel verfügt zu diesem Zweck der Gehäuseeinsatz 24 über eine Bohrung 29, in welcher ein zylindrischer Fortsatz 30 des
Ankers 9 geführt ist.
Von dem Boden der Bohrung 29 geht eine Durchgangsbohrung 31 des Gehäuseeinsatzes 24 aus, im Bereich derer mindestens eine Führung 32 für den Ventilstößel 10 angeordnet ist und/oder Dichtelemente 33, 34 zwischen dem Gehäuseeinsatz 24 und dem Ventilstößel 10 wirken. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel wirkt ein Dichtelement
33 zwischen dem Gehäuseeinsatzteil 25 und dem Ventilstößel 10, während das andere Dichtelement 34 zwischen dem Gehäuseeinsatzteil 26 und dem Ventilstößel 10 wirkt.
Auf der dem Anker 9 abgewandten und dem Steuerventil 6 zugewandten Seite bildet und/oder begrenzt der Gehäuseeinsatz 24, hier das Gehäuseeinsatzteil 26, mindestens einen (Strömungs-)Kanal 35, über welchen das Fluid von dem Überströmventil 5 zu dem
Steuerventil 6 gelangen kann. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist der Kanal 35 mit radialen Bohrungen 36 und einem Ringraum 37, in welchen die Bohrungen 36 radial innenliegend münden, gebildet. Hierbei ist der Ringraum 37 radial innenliegend begrenzt von dem Ventilstößel 10, während dieser radial außenliegend von einer abgestuften Bohrung 38, in welche die Durchgangsbohrung 31 mündet, begrenzt ist.
Eine zylindrische Mantelfläche des Gehäuseeinsatzes 24, hier des Gehäuseeinsatzteils 26, bildet eine Führung 39 für einen Überströmventil-Ventilkörper 40 im Bereich einer Durchgangsausnehmung 60 des Überströmventil-Ventilkörper 40. Im Bereich der Führung 39 wirkt zwischen dem Gehäuseeinsatzteil 26 und der Durchgangsausnehmung 60 des Überströmventil-Ventilkörper 40 ein Dichtelement 41 , welches hier in einer Umfangsnut des Gehäuseeinsatzteils 26 angeordnet ist.
Das Gehäuseeinsatzteil 25 bildet (radial innenliegend von dem Ringbund 27) einen Ventilsitzkörper 43. Auf der dem Anker 9 zugewandten Seite bildet der Ventilsitzkörper 43 einen Überströmventil-Ventilsitz 44. Des Weiteren bildet der Ventilsitzkörper 43 auf der dem Anker 9 abgewandten Seite, hier radial innenliegend von dem Überströmventil- Ventilsitz 44, einen Steuerventil-Ventilsitz 45.
Der Überströmventil-Ventilkörper 40 ist auch im Bereich seiner zylindrischen Mantelfläche über eine Führung 46, hier eine zylindrische Innenfläche des Gehäuseeinsatzteils 25, geführt, wobei auch hier im Bereich der Führung 46 eine Abdichtung über ein Dicht element 47 erfolgt, das in einer Umfangsnut des Überströmventil-Ventilkörpers 40 auf- genommen ist.
An dem Gehäuseeinsatz 24, hier dem Gehäuseeinsatzteil 25, ist ein Federfußpunkt einer Schließfeder 48 abgestützt, die zwischen dem Gehäuseeinsatzteil 25 und dem Überströmventil-Ventilkörper 40 vorgespannt ist und den Überströmventil-Ventilkörper 40 infolge der Vorspannung gegen den Überströmventil-Ventilsitz 44 drückt.
Ein zwischen dem Überströmventil-Ventilkörper 40 und dem Gehäuseeinsatzteil 25 gebildeter Ringraum 49, dessen axiale Erstreckung sich bei einer Bewegung des Überströmventil-Ventilkörpers 40 verändert und in dem die Schließfeder 48 angeordnet ist, ist über eine radiale Bohrung 50 des Gehäuseeinsatzteils 25 und eine hiermit verbundene Bohrung 51 entlüftet.
Die vorgenannten Ausgestaltungen und Funktionen sind lediglich optional und können alternativ oder kumulativ vorhanden sein.
In dem auf der dem Anker 9 abgewandten, aus dem Gehäuseeinsatz 24 herausragenden End- bereich trägt der Ventilstößel 10 einen Steuerventil-Ventilkörper 52, der einen ringförmigen Ventil- teller 53 ausbildet. In dem Kontaktbereich des Ventiltellers 53 mit dem Steuerventil-Ventilsitz 45 verfügt der Steuerventil-Ventilkörper 52 über ein Dichtelement 54, welches hier zumindest teil- wiese in eine axiale, in Umfangsrichtung umlaufende Nut des Ventiltellers 53 eingebettet ist. Weitere Dichtelemente 55, 56, 57 gewährleisten in für den Fachmann ersichtlicher Weise, dass das Fluid von der Primärleitung 3 mit dem Ringkanal 42 ohne Leckage lediglich über das Über- strömventil 5, den Kanal 35 und das Steuerventil 6 zu der Sekundärleitung 4 gelangen kann.
Die Funktionsweise der Agrarspritzen-Ventileinheit 1 ist wie folgt: a) Zunächst ist gemäß Fig. 1 weder die Spule 13 des Haftmagneten 8 bestromt noch steht an der Primärleitung 3 ein fluidischer Druck an. Dies hat zur Folge, dass die Schließfeder 48 den Überströmventil-Ventilkörper 40 gegen den Überströmventil-Ventilsitz 44 presst, womit das Überströmventil 5 in seiner Schließstellung ist. Möglich ist, dass in der Schließ- stellung des Überströmventils 5 zwischen dem Überströmventil-Ventilsitz 44 und dem Überströmventil-Ventilkörper 40 ein Dichtelement 57 wirkt. Infolge der Wirkung der
Öffnungsfeder 17 nehmen der Anker 9, der Ventilstößel 10 und der Steuerventil-Ventilkör- per 52 die Öffnungsstellung ein, womit das Steuerventil 6 seine Öffnungsstellung einnimmt. b) Wird, beispielsweise mit Aufnahme eines Förderbetriebs eines Kreises zur Versorgung der Agrarspritzen-Ventileinheit 1 oder der Öffnung eines vorgeordnetem Ventils, die
Primärleitung 3 mit einem Druck beaufschlagt, der kleiner ist als ein Öffnungsdruck des Überströmventils 5, wirkt der Druck an einer Ringfläche 58, welche außerhalb des abge- dichteten Kontakts zwischen dem Überströmventil-Ventilkörper 40 und dem Überström- ventil-Ventilsitz 44 angeordnet ist. Die an dieser Ringfläche 58 erzeugte Druckkraft ist kleiner als die Kraft der Schließfeder 48, so dass die Schließstellung des Überströmventils
5 beibehalten wird. Obwohl das Steuerventil 6 in der Öffnungsstellung ist, erfolgt kein Hindurchtritt von Fluid durch die Agrarspritzen-Ventileinheit 1 und es erfolgt insbesondere kein Austropfen des Fluids. Mittels der Wahl der Fläche der Ringfläche 58 einerseits, den Vorspannweg der Schließfeder 48 und die Federsteifigkeit der Schließfeder 48 kann konstruktiv der Öffnungsdruck des Überströmventils 5 vorgegeben werden. c) Überschreitet der Druck des Fluids in der Primärleitung 3 den Öffnungsdruck des Über- strömventils 5, überschreitet die an der Ringfläche 58 durch das Fluid hervorgerufene Druckkraft die Schließkraft der Schließfeder 48, was zur Folge hat, dass der Überström- ventil-Ventilkörper 40 sich von den Überströmventil-Ventilsitz 44 wegbewegen kann, so dass zwischen diesen ein Übertrittsquerschnitt geschaffen werden kann. Mit Ausbildung des Übertrittsquerschnitts wirkt der Druck in der Primärleitung 3 nicht mehr nur noch auf die Ringfläche 58, sondern auf die gesamte Stirnfläche des Überströmventil-Ventilkörpers 40, nämlich die Ringfläche zwischen den beiden Dichtelementen 41 , 47. Somit tritt mit geringfügiger Öffnung des Überströmventils 5 eine Vergrößerung der Öffnungskraft des Überströmventils 5 auf. Fluid kann dann von der Primärleitung 3 über das Überströmventil
5 und den Kanal 35 zu dem Steuerventil 6 gelangen. Es erfolgt nun ein Druckausgleich zwischen der Primärleitung 3 und der Sekundärleitung 4, womit auch eine Verringerung der Öffnungskraft des Überströmventils 5 erfolgen kann. Infolge der Vergrößerung der Fläche, auf welche der sich verringernde Druck mit der Öffnung des Überströmventils 5 wirkt, kann dennoch die Öffnungsstellung des Überströmventils 5 aufrechterhalten werden.
Ist zunächst der Haftmagnet 8 nicht bestromt, befindet sich das Steuerventil 6 infolge der Wirkung der Öffnungsfeder 17 in seiner Öffnungsstellung, in der zwischen dem Steuer- ventil-Ventilkörper 52 und dem Steuerventil-Ventilsitz 45 ein Übertrittsquerschnitt geschaf- fen ist, über den das Fluid zu der Sekundärleitung 4 übertreten kann (Fig. 5). d) Durch Bestromung der Spule 13 kann der Haftmagnet 8 den Anker 9 in die Schließstellung bewegen. Für die Verursachung der Schließbewegung ist u. U. nur ein kurzer Stromimpuls erforderlich. Liegt der Anker 9 an dem Haftmagnet 8 an, ist u. U. lediglich ein Haltestrom zur Aufrechterhaltung der Schließstellung erforderlich, der um einen Faktor von mindest- ens fünf, mindestens zehn oder sogar mindestens 20 kleiner sein kann als der maximale
Strom während des Stromimpulses für die Verursachung der Schließbewegung. In der Schließstellung (Fig. 4) liegt der Steuerventil-Ventilkörper 52 unter Abdichtung an dem Steuerventil-Ventilsitz 45 an. Somit ist trotz anstehenden Drucks in der Primärleitung 3 und trotz unter Umständen geöffneter Stellung des Überströmventils 5 ein Durchfluss durch die Agrarspritzen-Ventileinheit 1 unterbunden und insbesondere ein Austropfen un- terbunden.
Da mit elektrischer Beaufschlagung des Haftmagneten 8 das Steuerventil 6 die Schließ- stellung einnimmt, ohne elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten 8 das Steuerventil
6 die Öffnungsstellung einnimmt, kann über die elektrische Beaufschlagung das Ausbring- en des Fluids gesteuert werden. Möglich ist auch, dass über eine Pulsweitenmodulation, insbesondere die Wahl des Tastverhältnisses, eine Durchflussmengensteuerung erfolgt. e) Bricht hingegen der Druck in der Primärleitung 3 ein, so dass der Druck kleiner wird als ein Schließdruck, der unter Umständen kleiner ist als der Öffnungsdruck des Überström- ventils 5, nimmt das Überströmventil automatisch wieder die Schließstellung ein, womit unabhängig von der Betriebsstellung des Steuerventils 6 der Durchfluss gestoppt ist. Fig. 6 zeigt eine elektrische Beaufschlagung 62, hier einen Strom 63, mit dem die Spule 13 des Haftmagneten 8 beaufschlagt wird, während einer Periodendauer 64 der Pulsweitenmodulation. Die Periode 64 teilt sich auf in eine ON-Phase 65, in welcher die Steuereinheit 61 die erforderliche elektrische Beaufschlagung 62 auf die Spule 13 appliziert, sowie eine OFF-Phase 66, in welcher durch die Steuereinheit 61 die elektrische Beaufschlagung der Spule 13 beseitigt wird. Das Verhältnis der Dauer der ON-Phase 65 zur Periodendauer 64, welches zwischen 0 und 1 liegt, wird auch als Tastverhältnis bezeichnet. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel beträgt das Tastverhältnis ca. 0,45. Angesichts des zwischen Anker 9 und Haftmagnet 8 wirkenden veränder- lichen Flusses und der hervorgerufenen Induktion in der Spule 13 ergibt sich während der ON- Phase 65 und der OFF-Phase 66 der in Fig. 6 dargestellte Verlauf 67 des Stroms 63. Hierbei kennzeichnet der Verlauf 67a den Verlauf des Stroms 63 ohne eine Verstopfung bei der Aus- bringung des Fluids, der Verlauf 67b den Verlauf des Stroms 63 bei einer geringeren Verstopfung bei der Ausbringung des Fluids und der Verlauf 67c des Strom 63 die Ausbringung des Fluids mit einer größeren oder vollständigen Verstopfung.
In Fig. 6 ist zu erkennen, dass sich der Verlauf während der OFF-Phase 66 signifikant je nach Ausmaß der Verstopfung verändert. So verfügen die nicht vollständig verstopften Verläufe 67a, 67b über einen Wendepunkt, während der Verlauf 67c für die vollständige Verstopfung keinen Wendepunkt aufweist. Der Verlauf 67a verfügt über ein ausgeprägteres Maximum 68a als das Maximum 68b des Verlaufs 67b, während der Verlauf 67c keinerlei Maximum aufweist. Aus einer Auswertung der Verläufe 67 kann somit darauf geschlossen werden, ob eine Verstopfung vorliegt oder nicht. Möglich ist sogar, dass (beispielsweise aus der Auswertung der Höhe des Maximums 68a, 68b) auf das Ausmaß der Verstopfung (oder auch eine Durchflussrate) rückgeschlossen wird und eine diesbezügliche Kenngröße ermittelt wird.
Der Öffnungsdruck des Überströmventils 5 liegt vorzugsweise oberhalb von 0.5 bar, 0.8 bar, 1.0 bar oder 1.2 bar. Möglich ist beispielsweise, dass der Öffnungsdruck des Überströmventils 5 im Bereich von 0.5 bar bis 2.0 bar, 0.8 bar bis 1.5 bar oder 1.0 bar bis 1.4 bar liegt. Vorzugsweise wird die Agrarspritzen-Ventileinheit 1 so betrieben, dass das Steuerventil 6 nicht je nach Bestromung mehr oder weniger geöffnet wird. Vielmehr erfolgt eine elektrische Beauf- schlagung des Aktuators 7 derart, dass ausschließlich eine vollständige Öffnungsstellung und eine vollständige Schließstellung eingenommen wird (mit der damit verbundenen Öffnungs-und Schließbewegung zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung). Möglich ist, dass eine dauerhafte Ansteuerung der Öffnungsstellung und/oder der Schließstellung erfolgt. Möglich ist aber auch der Einsatz einer Pulsweitenmodulation mit einem dadurch bedingten Wechsel zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung. Hierbei kann insbesondere eine Puls- weitenmodulation mit einer Frequenz von 25 Hz erfolgen. Vorzugsweise erfolgt eine Öffnung des Steuerventils 6 mit einer Druckunterstützung durch das Fluid, womit eine schnelle Öffnungsbewegung erfolgen kann. Hierbei wird ausgenutzt, dass sich in der Schließstellung des Steuerventils 6 eingangsseitig von dem Steuerventil 6 ein Staudruck aufbaut, der höher ist als der ausgangsseitige Druck, woraus eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft resultiert. Hingegen erfolgt die Schließbewegung grundsätzlich gegen den Druck des Fluids. Möglich ist aber, dass die Druckdifferenz zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite in der Öffnungsstellung infolge des in der Öffnungsstellung ermöglichten Druckausgleiches zumindest gemindert ist, sodass eine von dem Druck des Fluid erzeugte Kraft, welche der Schließbewegung entgegengesetzt ist, zumindest reduziert ist.
Möglich ist, dass für die Erkennung, ob die Agrarspritzen-Ventileinheit 1 ordnungsgemäß arbeitet und insbesondere keine Verstopfung derselben vorliegt, ein besonderer Testbetrieb des Aktuators 7 erfolgt. Beispielsweise kann gezielt eine Öffnung der Agrarspritzen-Ventileinheit 1 und eine anschließende Schließung der Agrarspritzen-Ventileinheit 1 ausgesteuert werden, wobei dann die Ströme oder Spannungen zur Auswertung, insbesondere zur Erkennung einer möglichen Verstopfung, herangezogen werden. In den Fig. 7 bis 9 ist unter a) der Verlauf 67 der elektrischen Beaufschlagung 62 in Form des Stroms 63 über der Zeit 69 dargestellt, während unter b) der Verlauf 71 der elektrischen Beaufschlagung 62 in Form der Spannung 70 über der Zeit 69 dargestellt ist.
Die in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Verläufe 67, 71 zwischen den Zeitpunkten t1 und t6 betreffen die Erzeugung einer Haltespannung 72 für eine Schließung des Haftmagneten 8 zu einem Zeitpunkt t1 aus einer Öffnungsstellung des Haftmagneten 8, die Verringerung des Luftspalts des Haftmagneten 8 ab einem Zeitpunkt t2, das Erreichen der Schließstellung zu einem Zeitpunkt t3, das Detektieren, das die Schließstellung erreicht ist zu einem Zeitpunkt t4, die Reduzierung der Spannung 70 auf 0 zu einem Zeitpunkt t5 zur erneuten Öffnung des Haftmagneten 8 und das Erreichen der Öffnungsstellung und u. U. auch Aufrechterhalten derselben bis zu einem Zeitpunkt t6. Hierbei gelten die dargestellten Verläufe zwischen den Zeitpunkten t1 und t6 beispielsweise während einer Pulsweitenmodulation, sodass an den Zeitpunkt t6 unmittelbar wieder ein erneuter Abschnitt entsprechend dem dargestellten Verlauf zwischen den Zeitpunkten t1 und t6 anschließt und durch die Wahl des Zeitpunkts t5 der Duty-Cycle vorgegeben wird. Möglich ist aber auch, dass vor dem Zeitpunkt t1 und/oder nach dem Zeitpunkt t6 der Haftmagnet 8 und das Steuerventil 6 in der Öffnungsstellung verbleiben, sodass eine individuelle Aussteuerung zur Herbeiführung der Schließstellung und auch Bemessung der Zeitspanne der Aufrechterhaltu ng der Schließstellung erfolgen kann. Beispielsweise kann gemäß den Verläufen nach den Fig. 7 bis 9 auch eine temporäre Schließung des Haftmagneten 8 und des Steuerventils 6 zu Testzwecken erfolgen, die einmalig oder auch wiederholt oder turnusgemäß herbeigeführt werden kann, um beispielsweise eine Verstopfung des Steuerventils 6 (und/oder der stromaufwärts und/oder stromabwärts angeordneten Strömungsquerschnitte) zu detektieren.
In Fig. 7 ist der Anstieg des Stroms 63 ab dem Zeitpunkt t1 von 0 zu erkennen. Während zunächst der Strom 63 linear ansteigt, führt die Verringerung des Spaltes zu einer Verringerung der Stei gung des Anstiegs des Stroms, bis ein Maximum erreicht ist. Hieran anschließend fällt der Strom 63 mit der Annäherung an die Schließstellung ab, bis zum Zeitpunkt t3 ein Schwellwert 73 des
Stroms 63 erreicht ist. Da ab dem Zeitpunkt t3 der Spalt des Haftmagneten 8 geschlossen ist, steigt hieran anschließend der Verlauf 67d des Stroms 63 wieder linear bis zu einem asymp- totischen Annähern an einen Sättigungswert an. Wird zum Zeitpunkt t5 zur Herbeiführung der Öffnungsstellung des Steuerventils 6 die Spannung 70 wieder auf 0 reduziert, fällt zunächst der Verlauf 67d des Strom 63 linear ab. Mit Auslösung der Bewegung des Haftmagneten 8 ändert sich die Steigung des Abfalls des Stroms 63 geringfügig und nähert sich dann asymptotisch an den Strom Null an.
Fig. 8 zeigt, dass in dem Zeitraum zwischen t3 und t5 die Schließstellung des Haftmagneten 8 und damit des Steuerventils 6 auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn abweichend zu Fig. 7 in diesem Zeitraum die Spannung 70 nicht bei der Haltespannung 72 gehalten wird, sondern die Spannung 70 zwischen der Haltespannung 72, die ein Maximum bildet, und einer Spannung von Null, die damit ein Minimum bildet oszillierend mit konstanter Frequenz hin- und hergeschaltet wird, woraus das in Fig. 8b dargestellte Rechtecksignal in der Zeitspanne zwischen t4 und t5 resultiert.
Zunächst wird von einer Steuerlogik einer Steuereinheit zu einem Zeitpunkt t4 ermittelt, dass der Haftmagnet 8 und das Steuerventil 6 die Schließstellung erreicht haben. Im Idealfall ist t4 identisch mit t3, wobei aber für die Auswertung und die Signalverarbeitung durch die Steuer- einheit unter Umständen auch eine kleine Zeitspanne zwischen t3 und t4 erforderlich ist. Mit dem Erkennen zum Zeitpunkt t4, dass die Schließstellung erreicht wird, löst die Steuerlogik der Steuer- einheit das oszillierende Hin- und Herschalten der Spannung 70 aus. Die Reduzierung der Spannung 70 auf Null führt nicht unmittelbar zu einer Reduzierung des Stroms 63 gemäß dem Verlauf 67e. Vielmehr reduziert sich der Strom 63 mit einer verhältnismäßig kleinen Steigung, wofür die Ursache das in der Spule 13 mit dem Kern 14 des Haftmagneten 8 indizierte Gegenfeld sein kann. Die Frequenz der oszillierenden Hin- und Herschaltung der Spannung 70 ist dabei so bemessen, dass die sich aus den elektromagnetischen Größen des Haftmagneten 8 ergebende Steigung des Stroms 63 innerhalb der Abschaltdauer der Spannung zur Folge hat, dass der Strom 63 lediglich einen minimalen Strom 74 erreicht und nicht unterschreitet. Dieser minimale Strom
74 reicht (gerade noch) aus, um den Haftmagneten 8 und das Steuerventil 6 in der Schließ- stellung zu halten. Die rechtzeitige Erzeugung der Haltespannung 72 mit dem Erreichen des minimalen Stroms 74 führt dann dazu, dass der Strom 63 entsprechend dem Verlauf 67e wieder ansteigt. Dieser Anstieg erfolgt dann bis zu einem maximalen Strom 75. Mit dem Erreichen des maximalen Stroms 75 fällt dann die Spannung 70 gemäß dem Verlauf 71 e wieder auf Null und der Vorgang kann sich dann mehrmals wiederholen. Das gemäß Fig. 8 eingesetzte Verfahren zur oszillierenden Reduzierung der Spannung 70 führt zu einer Verringerung der elektrischen Leis- tungsaufnahme des Steuerventils 6 in der Schließstellung desselben.
Fig. 9 zeigt die Erzeugung eines Testsignals, um ermitteln zu können, ob das Steuerventil 6 (und/oder eine Ausbringdüse oder eine Sekundärleitung) verstopft ist. Hierzu wird, wie zuvor er- läutert, zum Zeitpunkt t1 die Spannung 70 auf die Haltespannung 72 erhöht. Bis zum Zeitpunkt t4 entspricht der Verlauf 67f des Stroms 63 dem Verlauf 67e des Stroms 63 gemäß Fig. 8 und der Verlauf 71 f der Spannung 70 entspricht dem Verlauf 71 e der Spannung 70 gemäß Fig. 8. Wird aber zum Zeitpunkt t4 erkannt, dass die Schließstellung des Haftmagneten 8 und des Steuerventils 6 erreicht ist (oder für die Zeitspanne t3 bis t4 aufrechterhalten worden ist), wird sofort wieder die Spannung 70 gemäß dem Verlauf 71 f auf Null reduziert, sodass sofort wieder die Öffnungsstellung herbei geführt wird und somit die Schließstellung des Steuerventils 6 so kurz wie möglich gehalten ist. Im theoretischen Idealfall wird der Spalt des Haftmagneten 8 für eine gegen Null gehende Zeitspanne geschlossen, sodass nahezu ununterbrochen Fluid aus dem Steuerventil 6 ausgebracht werden kann. Ziel der derart erzeugten Testsignals ist dann die Auswertung des Verlaufs 67f des Stroms 63 nach dem Zeitpunkt t4. Wie zuvor hinsichtlich des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 beschrieben worden ist, bildet sich für den mit durch- gezogener Linie dargestellten Verlauf 67f mit nicht oder nur gering verstopften Steuerventil 6 ein Wendepunkt des Verlaufs 67f und/oder ein Maximum aus, während für den gestrichelt dargestellten Verlauf 67f dieser Wendepunkt oder das Maximum nicht mehr vorhanden sind. Der Betrag des Maximums und/oder das Ausmaß eines Wendepunktes kann somit dahingehend ausgewertet werden, ob eine Verstopfung vorliegt.
Ein Testsignal gemäß Fig. 9 kann turnusgemäß oder lediglich temporär ausschließlich zu diesen Testzwecken erzeugt werden. Möglich ist aber auch, dass die in Fig. 9 dargestellten Verläufe 67f, 71 f zwischen den Zeitpunkten t1 und t6 Bestandteil eines pulsweitenmodulierten Signals sind, sodass ein Signal für die Auswertung verwendet werden kann, welches ohnehin in Folge der Pulsweitenmodulation zur Verfügung steht und nicht eine zusätzliche, an sich nicht erforderliche Schließung des Steuerventils 6 für die Überwachung der Verstopfung erforderlich ist.
Für die Erzeugung des Testsignals wird vorzugsweise die Zeitspanne der Schließung t1 bis t3 bzw. t1 bis t4 so kurz wie möglich gewählt, wobei diese vorzugsweise kleiner als 100msec, kleiner ist als 50 msec oder sogar kleiner ist als 45 msec.
BEZUGSZEICHENLISTE Agrarspritzen-Ventileinheit
Agrarspritzen-Ventileinrichtung
Primärleitung
Sekundärleitung
Überströmventil
Steuerventil
Aktuator
Haftmagnet
Anker
Ventilstößel
Topfmagnet
Aufnahmekörper
Spule
Kern
Durchlass
Kabel, Stecker
Öffnungsfeder
Gehäuse
Gehäuseteil
Gehäuseteil
Überwurfmutter
Innenraum
Anschluss, Durchlass
Gehäuseeinsatz
Gehäuseeinsatzteil
Gehäuseeinsatzteil
Ringbund
Führung
Bohrung
zylindrischer Fortsatz
Durchgangsbohrung
Führung Dichtelement
Dichtelement
Kanal
Bohrung
Ringraum
Bohrung
Führung
Überströmventil-Ventilkörper
Dichtelement
Ringkanal
Ventilsitzkörper
Überströmventil-Ventilsitz
Steuerventil-Ventilsitz
Führung
Dichtelement
Schließfeder
Ringraum
Bohrung
Bohrung
Steuerventil-Ventilkörper
Ventilteller
Dichtelement
Dichtelement
Dichtelement
Dichtelement
Ringfläche
Befestigungsschraube
Durchgangsausnehmung
Steuereinheit
elektrische Beaufschlagung Strom
Periodendauer
ON-Phase
OFF-Phase Verlauf
Maximum Zeit
Spannung Verlauf
Haltespannung Schwellwert minimaler Strom maximaler Strom

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) mit einer Primärleitung (3) und einer Sekundärleitung (4) und einem zwischen der Primärleitung (3) und der Sekundärleitung (4) angeordneten elektronisch gesteuerten Steuerventil (6), dessen Ventilstellung über einen Haftmagneten (8) aufrecht erhalten und/oder verändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihenschaltung zu dem elektronisch gesteuerten Steuerventil (6) ein passives Überströmventil (5) zwischen der Primärleitung (3) und der Sekundärleitung (4) angeordnet ist.
2. Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elektronisch gesteuerte Steuerventil (6) ohne elektrische Beaufschlagung des Haftmagneten (8) seine Öffnungsstellung einnimmt.
3. Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Primärleitung (3) in einer Schließstellung des Überströmventils (5) auf eine kleinere Ventilfläche wirkt als in einer Öffnungsstellung des Überströmventils (5).
4. Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a) das elektronisch gesteuerte Steuerventil (6) einen Steuerventil-Ventilkörper (52)aufweist, b) das Überströmventil (5) einen Überströmventil-Ventilkörper (40) aufweist und
c) ein gemeinsamer Ventilsitzkörper (43) sowohl den Steuerventil-Ventilsitz (45) des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6), an dem der Steuerventil-Ventilkörper (52) in der Schließstellung des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6) zu Anlage kommt, als auch den Überströmventil-Ventilsitz (44) des Überströmventils (5), a n d e m d e r Überströmventil-Ventilkörper (40) in der Schließstellung des Überströmventils (5) zu Anlage kommt, ausbildet.
5. Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (5) und das elektronisch gesteuerte Steuerventil (6) radial ineinander geschachtelt sind.
6. Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Überströmventil (5) einen Überströmventil-Ventilkörper (40) aufweist, der eine Durchgangsausnehmung (60) aufweist, wobei ein Kanal (35) zwischen dem Überströmventil (5) und dem elektronisch gesteuerten Steuerventil (6) und/oder ein Bauelement des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6) sich zu mindest teilweise du rch d ie Durchgangsausnehmung (60) erstrecken/erstreckt.
7. Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (18) mit einem Innenraum (22) vorhanden sind, wobei a) der oder ein Überströmventil-Ventilkörper (40),
b) der oder ein Steuerventil-Ventilkörper (52) und
b) der oder mindestens ein Ventilsitzkörper (43), der den Überströmventil-Ventilsitz und/oder den Steuerventil-Ventilsitz bildet,
separat von dem Gehäuse (18) ausgebildet sind und im Innenraum (22) des Gehäuses (18) angeordnet sind.
8. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) mit einer Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (61 ) mit Steuerlogik vorhanden ist, welche aus der elektrischen Beaufschlagung des Haftmagneten (8) mindestens eine Kenngröße ermittelt wird, die mit einem Durchfluss und/oder einem Ausmaß einer Verstopfung
a) der Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ),
b) der Sekundärleitung (4) und/oder
c) einer Ausbringdüse
zumindest korreliert.
9. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik so ausgebildet ist, dass der Haftmagnet (8) mittels einer Pulsweitenmodulation elektrisch beaufschlagt wird und die Kenngröße auf Grundlage der elektrischen Beaufschlagung ermittelt wird.
10. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik so ausgebildet ist, dass die Kenngröße auf Grundlage der elektrischen Beaufschlagung a) während der OFF-Phase (66) der Pulsweitenmodulation oder der Schließbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6) oder
b) während der ON-Phase (66) der Pulsweitenmodulation oder der Öffnungsbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6)
ermittelt wird.
1 1. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik so ausgebildet ist, dass die Kenngröße aus einem lokalen Maximum (68) der elektrischen Beaufschlagung
a) während der OFF-Phase (66) der Pulsweitenmodulation oder der Schließbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6) oder
b) während der ON-Phase (66) der Pulsweitenmodulation oder der Öffnungsbewegung des elektronisch gesteuerten Steuerventils (6)
ermittelt wird.
12. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik so ausgebildet ist, dass die Kenngröße für mehrere Zyklen der Pulsweitenmodulation ermittelt wird und aus einer Veränderung der Kenngröße auf eine Veränderung des Durchflusses und/oder eines Ausmaßes einer Verstopfung geschlossen wird.
13. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Agrarspritzen-Ventileinheiten (1 ) vorhanden sind, welchen jeweils einer Ausbringdüse zugeordnet sind, wobei die Agrarspritzen-Ventileinheiten (1 ) mit zugeordneten Ausbringdüsen an einem Sprühbalken gehalten sind und über eine Pumpe mit einem auszubringenden Fluid versorgt werden, und mindestens eine elektronische Steuereinheit (61 ) vorhanden ist, welche mindestens eine zugeordnete Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) ansteuert.
14. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit mit Steuerlogik vorhanden ist oder die Steuereinheit (61 ) Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik
a) während eines Dauerbetriebs der Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ) oder für einen Test- oder Referenzbetrieb in einer Öffnungsstellung sowohl des Steuerventils (6) als auch des passiven Überströmventils (5) das Steuerventil (6) temporär oder wiederholt in eine Schließstellung steuert und b) eine elektrische Beaufschlagung (62) des Haftmagneten (8) ermittelt wird, die dann für die Ermittlung eines Durchfluss und/oder eines Ausmaßes einer Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ), der Sekundärleitung (4) und/oder einer Ausbringdüse berücksichtigt wird.
15. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit mehrere Agrarspritzen-Ventileinheiten (1 ) ansteuert und die Steuerlogik die Steuerventile (6) der Agrarspritzen-Ventileinheiten (1 ) zeitlich versetzt zu Test- oder Referenzzwecken in eine Schließstellung steuert.
16. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit mit Steuerlogik vorhanden ist oder die Steuereinheit (61 ) Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik
a) in einem Referenzbetrieb das Steuerventil (6) in eine Schließstellung steuert, b) die während des Referenzbetriebs erfasste elektrische Beaufschlagung (62) des Haftmagneten (8) als Referenzbeaufschlagung speichert,
c) in einem Testbetrieb das Steuerventil (6) in eine Schließstellung steuert und
d) ein Ausmaß einer Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ), der Sekundärleitung (4) und/oder einer Ausbringdüse ermittelt wird d u rch ei n en Ve rg l ei ch d e r Referenzbeaufschlagung mit der während des Testbetriebs erfassten elektrischen Beaufschlagung.
17. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzbetrieb für unterschiedliche in der Primärleitung anliegende Drücke durchgeführt wird und mehrere druckabhängige Referenzbeaufschlagungen gespeichert werden und ein Ausmaß einer Verstopfung der Agrarspritzen-Ventileinheit (1 ), der Sekundärleitung (4) und/oder einer Ausbringdüse ermittelt wird durch einen Vergleich der Referenzbeaufschlagung für den Druck, der während des Testbetriebs in der Primärleitung angelegen hat, mit der während des Testbetriebs erfassten elektrischen Beaufschlagung.
18. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit mit Steuerlogik vorhanden ist oder die Steuereinheit (61 ) Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik in einer Schließstellung des Steuerventils (6) die elektrische Beaufschlagung, insbesondere oszillierend zwischen einem Maximum und einem Minimum, variiert.
19. Agrarspritzen-Ventileinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit mit Steuerlogik vorhanden ist oder die Steuereinheit (61 ) Steuerlogik aufweist, wobei die Steuerlogik
a) bei einer Überführung des Steuerventils (6) von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung den Verlauf des Stroms (63), mit dem der Haftmagnet (8) beaufschlagt wird, überwacht, und
b) der Zeitpunkt des Erreichens der Schließstellung des Steuerventils (6) aus dem Verlauf des Stroms (63), mit dem der Haftmagnet (8) beaufschlagt wird, ermittelt wird, indem eine Verringerung des Stroms (63) auf oder unter einen Schwellwert (73) detektiert wird und/oder ein anschließender Anstieg des Stroms (63) detektiert wird und/oder ein Wendepunkt des sich verringernden Stroms (63) detektiert wird und/oder eine Unstetigkeit des sich verringernden Stroms (63) detektiert wird.
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