DE19946410A1 - Sämaschine mit einer pneumatischen Fördereinrichtung - Google Patents

Abstract

Sämaschine mit einer pneumatischen Fördereinrichtung, die ein an ein Dosierorgan eines Saatgutbehälters anschließenden, mit einem Gebläse beaufschlagten Injektor und eine daran anschließende Steigleitung mit einem an deren oberen Ende angeordneten Verteilerkopf aufweist, der das Saatgut in einzelne zu den Säscharen führenden Säleitungen umlenkt. In der pneumatischen Fördereinrichtung ist eine die Steigbewegung des Saatgutes nutzender Sensor einer Massenstrom-Meßeinrichtung angeordnet, mit deren Hilfe die Gutbeladung des Förderstroms und damit die Aussaatmenge erfaßt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sämaschine mit einer pneumati­ schen Fördereinrichtung, die einen an ein Dosierorgan eines Saatgutbehälters anschließenden, mit einem Gebläse beauf­ schlagten Injektor und eine daran anschließende zentrale Steigleitung mit einem an deren oberen Ende angeordneten Verteilerkopf aufweist, der das Saatgut in einzelne zu den Säscharen führende Säleitungen umlenkt.

Beim Ausbringen von Saatgut auf landwirtschaftlich genutzte Flächen ist es sowohl aus wirtschaftlichen Gründen wie auch aus Ertragsgründen zunehmend bedeutsam, die Aussaatmenge einerseits exakt der Vorgabe auszubringen, andererseits ge­ nau zu dokumentieren. Letzteres gilt insbesondere für Lohnunternehmer und Maschinenringe zur Erstellung der Ab­ rechnung gegenüber dem Auftraggeber.

Mit den bisher gebräuchlichen Eichverfahren in Form von Ab­ drehproben kann zwar das Verhältnis zwischen der Einstel­ lung der Dosierorgane und dem bei dieser Einstellung gege­ benen Massenstrom und damit ein Betriebspunkt ermittelt werden (DE 33 10 224). Veränderungen während des Ausbring­ vorgangs durch Änderung des Rieselverhaltens des auszubrin­ genden Guts, Änderungen an den Dosierorganen, Verstopfungen oder Leerlaufen des Behälters bleiben bei dieser Methode unbemerkt bzw. kann der aufgetretene Fehler nachträglich weder zeitlich noch örtlich zugeordnet werden, so daß die ausgebrachte und die dokumentierte Menge fehlerhaft sind.

Aus der DE 34 14 711 A2 ist eine Maschine zum Ausbringen von Saatgut bekannt, bei der die von dem Dosierorgan ausge­ tragenen Körner auf einen Sensor zur Erfassung der ausge­ tragenen Menge aufprallen. Der Nachteil bei dieser Ausfüh­ rung ist, daß das durch Schwerkraft ausgetragene Saatgut ausschließlich zur Erzielung eines verwertbaren Signals an dem Sensor durch zusätzliche konstruktive und technische Maßnahmen pneumatisch beschleunigt werden muß, wobei Im­ pulskräfte allein aufgrund des pneumatischen Druck im Be­ reich des Sensors durch zusätzliche Schlitze, Löcher od. dgl. eliminiert werden sollen. Anschließend wird das Saat­ gut durch eine Falleitung ausgebracht. Eine solche Ausbil­ dung scheidet bei einer pneumatischen Fördereinrichtung aus, da der pneumatische Druck zur Förderung des Saatgutes aufrechterhalten werden muß.

Es ist ferner bei Mähdreschern bekannt (DE-Z "magazin für agrartechnik/profi-special" 1997, Seite 37-39) zur Er­ tragsmessung im Förderweg des Erntegutes, z. B. in einer Förderschnecke oder an einem Elevator, Sensoren einer Mas­ senstrom-Meßeinrichtung anzuordnen, die als Kraftaufnehmer, elektro-optische oder Gammastrahlen-Sensoren ausgebildet sind. Bei Landmaschinen für die Feldbestellung, insbesondere Sämaschinen, konnte dieser Stand der Technik keine Anregun­ gen geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sämaschine mit einer pneumatischen Fördereinrichtung so auszubilden, daß bei geringem konstruktivem Aufwand und ohne Beeinträch­ tigung der Förderung des Saatguts eine permanente Istwert­ bestimmung des Massenstroms erfolgen kann. In weiterer Aus­ gestaltung sollen Unregelmäßigkeiten in der pneumatischen Förderung Rechnung getragen und eine Dokumentation des Sä­ betriebs ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Sämaschine mit pneumatischer Förderung dadurch gelöst, daß in der pneumatischen För­ dereinrichtung ein die Steigbewegung des Saatgutes nutzen­ der Sensor einer Massenstrommeßeinrichtung angeordnet ist.

Die Anordnung der Massenstrommeßeinrichtung in der pneuma­ tischen Förderstrecke ermöglicht eine Istwertbestimmung der Masse des Saatguts direkt vor dem Eintritt in die Säleitun­ gen, ohne daß die pneumatische Förderung an sich geändert oder beeinträchtigt wird. Auch Meßeinrichtungen, die eine bestimmte Geschwindigkeit des Materials voraussetzen, kön­ nen in der pneumatischen Fördereinrichtung ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen angeordnet werden. Die Förderung des Materials wie auch der pneumatische Förderdruck bleiben durch die Massenstrommeßeinrichtung unbeeinflußt.

In besonders vorteilhafter Ausbildung ist die Massenstrom­ meßeinrichtung im Umlenkbereich des Verteilerkopfs angeord­ net. Bei der Umlenkung des Saatgutes wird dessen kinetische Energie zumindest teilweise in Impulsenergie umgesetzt, die sich durch einen geeigneten Sensor erfassen läßt. Es sind somit keine zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen innerhalb des Strömungswegs zur Erzeugung einer ausreichenden Stoß­ energie notwendig.

Vorzugsweise ist der Sensor in einem senkrechten Strömungs­ kanal des Injektors oder in der Steigleitung angeordnet.

In einer Ausführung weist die Massenstrommeßeinrichtung als Sensor einen Kraftaufnehmer auf, mit dem die auf ihn wir­ kende Kraft der Saatgutströmung, die sich aus dem Förder­ druck und der Stoßkraft der Saatgutkörner zusammensetzt, erfaßt wird.

In einer anderen Ausführung ist der Sensor ein Piezoele­ ment, mit dem die Impulskräfte der im Luftstrom befindli­ chen Partikel in elektrische Impulse umgewandelt werden. Der Einfluß der strömenden Luft auf die Meßeinrichtung läßt sich bei einem solchen Sensor besonders leicht eliminieren.

In einer dritten Ausführung kann der Sensor auch berüh­ rungsfrei arbeiten, um Einflüsse der Strömung innerhalb der pneumatischen Fördereinrichtung auszuschalten.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Massenstrom­ meßeinrichtung aus einer Gamma-Strahlungsquelle und einem Gammastrahlenmeßgerät besteht, das die durch den Massen­ strom verursachte Strahlungsschwächung mißt. In einer al­ ternativen Ausbildung kann der berührungsfrei arbeitende Sensor ein elektro-optischer Sensor sein, mit dem Extinkti­ ons- oder Streulichtmessungen vorgenommen werden können.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die pneumatische Fördereinrichtung Sensoren zur Aufnah­ me strömungstechnischer Daten, wie Förderdruck, Luftge­ schwindigkeit od. dgl. aufweist, wobei diese Messungen ei­ nerseits der Kontrolle der pneumatischen Förderleistung wie auch der Einbeziehung dynamischer Strömungsverhältnisse in das Auswerteergebnis dienen.

Eine weitere bevorzugte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, daß die Massenstrommeßeinrichtung Teil eines Regel­ kreises ist, dem das Dosierorgan bzw. dessen Stellantrieb angehört, und daß der gemessene Ist-Massenstrom als Ein­ gangsgröße zum Einstellen des Dosierorgans auf den Sollmas­ senstrom ( = Fahrgeschwindigkeit x Arbeitsbreite x Soll- Aussaatmenge) dient. Der Sensor dient also nicht nur zur Erfassung des Massenstroms, sondern auch als Regelglied für die Einhaltung des Sollmassenstroms.

Mit Vorteil ist die Massenstrommeßeinrichtung an einen Mi­ kroprozessor angeschlossen, der der Auswertung der aufge­ nommenen Daten und der Steuerung der Dosierorgane dient. Ferner ist der gemessene Ist-Massenstrom einem Dokumentati­ onsspeicher zuführbar um die ausgebrachte Saatgutmenge, ge­ gebenenfalls in Verbindung mit der Position auf dem Feld zu dokumentieren.

Weiter mit Vorteil ist in dem Mikroprozessor zumindest für ein bestimmtes Saatgut eine Kennlinie für das Verhältnis zwischen dem Massenstrom und der Einstellung des Dosieror­ gans hinterlegt. Diese Kennlinie ist mittels des erfaßten Istmassenstroms korrigierbar. Für andere Saatgüter läßt sich die Massenstrom-Kennlinie durch Eingabe eines Korrek­ turfaktors ändern und aufrufen.

In weiterhin vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, daß bei stillgesetztem Dosierorgan die Leerlauflast mittels des Sensors aufnehmbar und zur Nullpunktkorrektur der Massen­ strom-Kennlinie im Mikroprozessor speicherbar ist. Diese Nullpunktkorrektur kann vor Aufnahme der Säarbeit vorgenom­ men werden, vorzugsweise jedoch ist vorgesehen, daß die Leerlauflast bei jeder Unterbrechung des Säbetriebs mittels des Sensors aufnehmbar und speicherbar ist. Dies kann bei­ spielsweise beim Bestellen eines Feldes jeweils im Vorge­ wende oder bei jedem Feldwechsel geschehen.

Da bei einer pneumatischen Förderung Schwankungen in der Luftströmung und im Ist-Massenstrom durch Änderungen der Fahrgeschwindigkeit und der Aussaatmenge nicht auszu­ schließen sind, ist erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, daß die Meßwerte für den Ist-Massenstrom bei sich in vorge­ gebenen Grenzen bewegenden Änderungen der Luftströmungswer­ te und der Aussaatmenge über eine vorgegebene Zeit gemit­ telt werden, und daß die Massenstrom-Kennlinie mit Hilfe des Mittelwertes korrigierbar ist.

Störungen in der Dosierung oder Förderung lassen sich er­ findungsgemäß dadurch einfach signalisieren und entspre­ chende Gegenmaßnahme ergreifen, daß bei spontanen Abwei­ chungen des Ist-Massenstroms außerhalb einer vorgegebenen Schwankungsbreite des Sollwerts eine Alarmfunktion auslös­ bar ist.

Um das Regelverhalten einerseits und Störungen andererseits reproduzierbar zu erfassen, ist in vorteilhafter Ausführung vorgesehen, daß der Massentrom aus der aktualisierten Mas­ senstrom-Kennlinie in Zeitintervallen und hierzu parallele Alarmmeldungen dokumentierbar sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind den anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen zu entnehmen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Säma­ schine mit pneumatischer Fördereinrichtung;

Fig. 2 eine Steigleitung in perspektivischer Dar­ stellung;

Fig. 3 einen Verteilerkopf im Axialschnitt;

Fig. 4 einen alternativ ausgebildeten Verteilerkopf im Axialschnitt;

Fig. 5 bis 7 eine Steigleitung mit verschiedenen Massen­ strommeßeinrichtungen im Axialschnitt und

Fig. 8 eine Steigleitung mit einer Massenstrom­ meßeinrichtung in perspektivischer Ansicht.

Fig. 1 zeigt das Heck eines Traktors 1 sowie eine an dessen Dreipunktgestänge 2 angekoppelte Geräteeinheit 3 mit Boden­ bearbeitungswerkzeugen und einer pneumatischen Sämaschine. Die Bodenbearbeitungswerkzeuge in Form von Kreiseleggen 4 und Krümlern 5 sind in einem Getriebegehäuse 6 gelagert und werden von der Zapfwelle 7 des Traktors 1 angetrieben. Den Bodenbearbeitungswerkzeugen nachlaufend sind Säschare 8 an­ geordnet.

Die pneumatische Sämaschine weist einen das auszubringende Saatgut aufnehmenden, trichterförmigen Saatgutbehälter 9 mit einem Bodenauslauf 10 auf, in dessen Bereich ein nicht gezeigtes Dosierorgan, z. B. ein Zellenrad, zum dosierten Austragen des Saatguts aus dem Saatgutbehälter angeordnet ist. Das Dosierorgan wird über ein Spornrad 12 fahrge­ schwindigkeitsabhängig angetrieben. An das Dosierorgan schließt ein Injektor und daran eine zentrale Steiglei­ tung 13 einer pneumatischen Fördereinrichtung an, die durch ein Gebläse vor dem Injektor mit Druckluft beaufschlagt wird. Durch die Druckluft wird das Saatgut in der Steiglei­ tung 13 nach oben zu einem das obere Ende der Steigleitung abschließenden Verteilerkopf 15 gefördert, an dem zu den Säscharen 8 führende Säleitungen 11 angeschlossen sind, wo­ bei jeder Säschar 8 eine Säleitung 11 zugeordnet ist.

Fig. 2 zeigt den Injektor 16 mit einer Öffnung 17, durch den das Saatgut von dem Dosierorgan zugeführt wird. Die Förderluft wird von unten in den Injektor 17 zugeführt. An den Injektor 16 schließt die Steigleitung 13, die als Well­ rohr mit konstantem Hülldurchmesser ausgebildet ist, an. Den oberen Abschluß der Steigleitung 13 bildet der Vertei­ lerkopf 15 mit den Anschlüssen 18 für die Säleitungen 11.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer an dem Ver­ teilerkopf 15 angeordneten Massenstrommeßeinrichtung in Form einer die Steigleitung 13 bzw. den Verteilerkopf 15 nach oben begrenzenden Kappe 19, die mit einer den Förder­ strom umlenkenden Prallplatte 20 verschlossen ist. In der Kappe 19 ist ein als Kraftaufnehmer ausgebildeter Sensor 21 angeordnet. Der Sensor 21 nimmt die auf die Prallplatte wirkenden Impulskräfte des aufprallenden Saatgutes auf. Er ist über eine Leitung 22 mit einer nicht gezeigten Auswer­ teeinheit in Form eines Mikroprozessors verbunden.

In Fig. 4 ist die Massenstrommeßeinrichtung analog Fig. 3 als oberer Abschluß der Steigleitung 13 ausgebildet. Die Massenstrommeßeinrichtung weist dabei ein Piezoelement 23 auf, das den gesamten Querschnitt der Steigleitung 13 über­ deckt und die Impulskräfte der im Luftstrom mitgeführten Saatgutkörner in elektrische Impulse umwandelt und diese über eine Leitung 24 der nicht gezeigten Auswerteeinheit übermittelt.

Fig. 5 und 6 zeigen die Anordnung einer Massenstrommeßein­ richtung im unteren Abschnitt der Steigleitung 13, das heißt im Bereich des Injektors 16. Die Massenstrommeßein­ richtung weist dabei jeweils einen sich in den Strömungska­ nal des Injektors 16 erstreckenden Kraftaufnehmer auf. Ge­ mäß Fig. 5 besteht der Kraftaufnehmer der Massenstrom­ meßeinrichtung aus einer sich unter einem Winkel in dem Strömungsquerschnitt angestellten Platte 25, die mit einem im Strömungsschatten angeordneten Kraftaufnahmesensor 26 zusammenwirkt. Fig. 6 zeigt eine alternative Ausbildung, bei der der Kraftaufnehmer 27 der Massenstrommeßeinrichtung aus zwei sich von der Seitenwand in den Strömungsquer­ schnitt erstreckenden parallelen Blechstreifen 26a, 26b be­ steht, die nach Art von Dehnungsmeßstreifen arbeiten.

Fig. 7 zeigt wiederum ein im Bereich des Injektors 16 der Steigleitung 13 angeordnetes Piezoelement 28, das sich von der Seitenwand der Förderleitung in den Strömungskanal er­ streckt und die Impulskräfte der Saatgutkörner in elektri­ sche Impulse wandelt und diese zu der nicht dargestellten Auswerteeinheit leitet.

Fig. 8 zeigt eine berührungsfrei arbeitende Massenstrom­ meßeinrichtung im Bereich des Injektors 16 der Steigleitung 13. Die Massenstrommeßeinrichtung weist an der einen Wand des Injektors eine Strahlungsquelle 29 sowie an der gegen­ überliegenden Wand einen Strahlungsdetektor 30 auf. Der Massenstrom wird berührungsfrei, das heißt ohne mechani­ schen Eingriff in die Strömung durch die im Strahlengang befindlichen Partikel bestimmt. Mittels des Detektors kann alternativ das Streuverhalten der Strahlung oder der Grad der Extinktion der Strahlung bestimmt werden und die erhal­ tenen Ergebnisse von der angeschlossenen, nicht dargestell­ ten Auswerteeinheit verarbeitet werden. Bei der Strahlung kann es sich sowohl um Lichtwellen als auch um radioaktive, insbesondere Gamma-Strahlung handeln.

Zusätzlich sind in der pneumatischen Fördereinrichtung nicht gezeigte Sensoren zur Bestimmung der pneumatischen Verhältnisse angeordnet, wobei alternativ oder kumulativ die Gebläsedrehzahl, der Luftdruck vor dem Injektor oder die Luftgeschwindigkeit im Wellrohr erfaßt werden.

Claims (19)

1. Sämaschine mit einer pneumatischen Fördereinrich­ tung (14), die einen an ein Dosierorgan (11) eines Saatgutbehälters (9) anschließenden, mit einem Ge­ bläse beaufschlagten Injektor (16) und eine daran anschließende Steigleitung (13) mit einem an deren oberen Ende angeordneten Verteilerkopf (15) auf­ weist, der das Saatgut in einzelne zu den Säscharen (8) führende Säleitungen (16) umlenkt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der pneumatischen Förderein­ richtung (14) ein die Steigbewegung des Saatgutes nutzender Sensor (21, 23, 26, 27, 28; 29, 30) einer Massenstrommeßeinrichtung angeordnet ist.

2. Sämaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (21, 23) im Umlenkbereich des Ver­ teilerkopfs (15) angeordnet ist.

3. Sämaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (26, 27, 28; 29, 30) in einem senk­ rechten Strömungskanal des Injektors (16) oder in der Steigleitung (13) angeordnet ist.

4. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (21, 23, 26, 27, 28) als Kraftaufnehmer ausgebildet ist.

5. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Piezoele­ ment (23, 28) ist.

6. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (29, 30) be­ rührungsfrei arbeitet.

7. Sämaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenstrommeßeinrichtung aus einer Gamma- Strahlungsquelle (29) und einem Gammastrahlenmeßge­ rät (30) besteht, das die durch den Massenstrom verursachte Strahlungsschwächung mißt.

8. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die pneumatischen För­ dereinrichtung Sensoren zur Aufnahme strömungstech­ nischer Daten, wie Förderdruck, Luftgeschwindig­ keit, Gebläse-Drehzahl oder dergleichen aufweist.

9. Sämaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Massenstrommeßein­ richtung Teil eines Regelkreises ist, dem das Do­ sierorgan bzw. dessen Stellantrieb angehört, und daß der gemessene Ist-Massenstrom als Eingangsgröße zum Einstellen des Dosierorgans auf den Sollmassen­ strom dient.

10. Sämaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenstrommeßeinrichtung an einen Mikro­ prozessor angeschlossen ist.

11. Sämaschine nach einem der Ansprüche 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der gemessene Ist- Massenstrom einem Dokumentationsspeicher zuführbar ist.

12. Sämaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem Mikroprozessor für zumindest ein bestimmtes Saatgut eine Massenstrom- Kennlinie für das Verhältnis zwischen dem Soll- Massenstrom und der Einstellung des Dosierorgans hinterlegt ist und die Kennlinie anhand des gemes­ senen Ist-Massenstroms korrigierbar ist.

13. Sämaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß für andere Saatgüter ein Korrekturfaktor für die Massenstrom-Kennlinie eingebbar und aufruf­ bar ist.

14. Sämaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß bei stillgesetztem Do­ sierorgan die Leerlauflast mittels des Sensors auf­ nehmbar und zur Nullpunktkorrektur der Massenstrom- Kennlinie im Mikroprozessor speicherbar ist.

15. Sämaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Leerlauflast bei jeder Unterbrechung des Säbetriebs mittels des Sensors aufnehmbar und speicherbar ist.

16. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßwerte für den Ist- Massenstrom bei sich in vorgegebenen Grenzen bewe­ genden Änderungen der Luftströmungswerte, der Fahr­ geschwindigkeit und der Aussaatmenge über eine vor­ gegebene Zeit gemittelt werden, und daß die Massen­ strom-Kennlinie mit Hilfe des Mittelwertes korri­ gierbar ist.

17. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß bei spontanen Abweichun­ gen des Ist-Massenstroms außerhalb einer vorgegebe­ nen Schwankungsbreite des Sollwerts eine Alarmfunk­ tion auslösbar ist.

18. Sämaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Massenstrom aus der aktualisierten Massenstrom-Kennlinie in Zeitinter­ vallen und hierzu parallele Alarmmeldungen dokumen­ tierbar sind.

19. Sämaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß der Soll-Massenstrom dokumentierbar ist.