Düsen für Pflanzenschutzgeräte Nozzles for Plant Protection Sprayers

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1 Beitrag aus der Festschrift Jahre Landesanstalt für Pflanzenschutz Stuttgart 50 Jahre integrierter Pflanzenschutz Baden-Württemberg 1955 LANDESANSTALT FÜR PFLANZENSCHUTZ

2 2 SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN Nozzles for Plant Protection Sprayers Bei der Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln mit Pflanzenschutzgeräten haben die Düsen eine entscheidende Bedeutung. Neben der Zerstäubung der Spritzflüssigkeit erledigen sie auch Dosierungs- und Verteilungsaufgaben und sorgen für den Transport der produzierten Spritztröpfchen zu den Zielflächen, um dort den gewünschten Spritzbelag zu erzeugen. Abb. 1: Innenleben von Dralldüse Vario, Umschaltschleierdüse und S-Düse In früherer Zeit wurden die Düsen hauptsächlich als Drall- oder Pralldüsen hergestellt. Sie wurden unter Bezeichnungen wie Dralldüse Vario, Merkurdüse, Eicheldüse, Niro-Düse, Regula-Düse, Spiraldüse, Tangentialdüse, S-Düse oder Umschaltschleierdüse eingesetzt und hatten meist ein bemerkenswertes Innenleben, das durch spanabhebende Bearbeitung entstanden ist (Abb. 1). Hierfür war Messing ein geeigneter Werkstoff, der allerdings nur wenig verschleißfest ist. Deshalb wurden die kritischen Teile schnell aus verschleißfesterem Material hergestellt. Anders als heute hatten die Düsen auch oft eine Abstellfunktion, eine Strahlwinkelverstellung oder einen variablen Düsenausstoß. Mit der Verbreitung von Feldspritzgeräten hielten die Schlitzdüsen Einzug in die Pflanzenschutz-Gerätetechnik. Bei Feldspritzen haben sie sich als Flachstrahldüsen nunmehr bereits seit Jahrzehnten durchgesetzt und im Praxiseinsatz millionenfach bewährt. Mit Spritzwinkeln von 110 bis 120 erreichen sie beim üblichen Abstand der Düsen am Spritzgestänge von 50 cm und einem Abstand von ebenfalls 50 cm zur Zielfläche eine sehr gute Querverteilung. Im Laufe der Entwicklung standen zunächst Kriterien wie Tropfenspektrum, Bedeckungsgrad oder

3 3 Belagsstruktur im Mittelpunkt von Forschung und Entwicklung, jetzt ist es die Forderung nach möglichst geringer Abdrift, die die Düsenentwicklung beeinflusst. Dem Praktiker steht heute eine so große Auswahl von verschiedenen Düsentypen und größen zur Verfügung, dass es fast unmöglich ist, diese alle darzustellen. Aus diesem Grund beschränkt sich diese Zusammenstellung auf das Angebot derjenigen Firmen, deren Produkte hier am meisten verbreitet sind. Standard-, Universal- oder Mehrbereichs-Flachstrahldüsen Flachstrahldüsen werden heute aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Manche Typen bestehen zwar nach wie vor aus Messing wie z. B. die in Abb. 2 zu sehenden Düsen TeeJet 110 LP. Oft sind es jedoch die Typen und Größen, von denen nur geringe Stückzahlen benötigt werden oder bei denen nur kurze Einsatzzeiten erreicht werden. Abb. 2: Flachstrahldüsen TeeJet bis Messing in LP-Ausführung Aktuelles Material für Düsen ist Kunststoff. Bei großen Stückzahlen lohnt sich die Anfertigung der Formen, so dass die Düsen sehr kostengünstig hergestellt werden können. Die Verschleißfestigkeit übertrifft die von Messing deutlich. Ein besonderer Vorteil ist die Möglichkeit, die Düsen entsprechend ihrer Größe farblich zu kennzeichnen, wie dies bei den Flachstrahldüsen TeeJet TP in Abb. 3 erfolgt ist. Die Vorgaben hierzu liefert die Norm ISO 10625, die mittlerweile von den meisten Düsenherstellern beachtet wird. Auch die früher aus Vollmaterial hergestellten Düsen aus verschleißfestem Edelstahl werden jetzt in der Regel mit einer farbigen Kunststoffummantelung versehen. Abb. 3: Flachstrahldüsen TeeJet TP bis VP Die aktuellen Flachstrahldüsen, oft als Universal- oder Mehrbereichsflachstrahldüsen bezeichnet, sind eine Weiterentwicklung bzw. Kombination der früheren Standarddüsen und der LP-Düsen (Low Pressure) für einen Druckbereich in Flächenkulturen zwischen 1 und 5 bar. Die in Abb. 4 gezeigten Düsen des Typs TeeJet XR werden als einfache Düsenmundstücke zum Einsetzen in Bajonettkappen oder zur Befestigung mittels Überwurfmuttern jeweils kunststoffummantelt in Keramik oder Edelstahl hergestellt. Zunehmende Bedeutung erlangt jedoch

4 4 SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN die Lösung, das Mundstück direkt in die Bajonettkappe zu integrieren, wie dies bei der Serie TeeJet XRC für Vollkunststoff, Edelstahl oder Keramik der Fall ist. Einige Düsengrößen werden auch mit 80 Spritzwinkel hergestellt. Abb. 4: Flachstrahldüsen TeeJet XR bis VK XR bis VS XRC bis VK/VS/VP Die gleiche Entwicklung zeigt sich bei den Flachstrahldüsen von Agrotop (Abb. 5) des Typs TIPCAP TCP in Vollkunststoff mit einer sehr breiten Düsenpalette von bis oder den Keramikdüsen mit Kunststoffkappe TCC (015 bis 08). Neben den abgebildeten Düsenmundstücken aus Keramik API gibt es auch die Ausführungen APE mit Spritzwinkeln von 110 und 80 bzw. APG mit Spritzwinkeln von 20, 40 und 60 (nach Albuz-Farbschema gekennzeichnet) sowie die Düsen SprayMax aus Kunststoff. Die weit verbreiteten Düsenmundstücke LU von Lechler werden nach Abb. 6 jeweils in der Größenpalette von 01 bis 08 aus Kunststoff, Edelstahl oder Keramik hergestellt. Auch die LU-Düsen sind mit einem Spritzwinkel von 90 erhältlich. Die kleineren Spritzwinkel sind jedoch für Feldspritzgeräte in der Regel nicht empfehlenswert, da bei einer Gestängehöhe von 50 cm die Verteilgenauigkeit meist schlecht ist und bei größerer Gestängehöhe die Abdrift ansteigt.

5 5 Abb. 5: Flachstrahldüsen Agrotop API bis TCP bis TCC bis Abb. 6: Flachstrahldüsen Lechler LU bis POM LU bis S LU bis C Antidrift-Düsen Die Tendenz zur Verringerung des Wasseraufwandes und zu den hierzu erforderlichen kleinen Düsenmundstücken, führte zur Entwicklung der Antidrift-Düsen, die von fast allen Düsenherstellern unter verschiedenen Bezeichnungen (z. B. Albuz ADI, Lechler AD, Teejet DG) angeboten werden. Merkmal der sonst weitgehend mit den Universaldüsen bauglei-

6 6 SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN chen Düsen ist ein Vorzerstäuber, der durch Veränderung der Druck- und Strömungsverhältnisse innerhalb der Düse dafür sorgt, dass die Zerstäubung an der größeren Austrittsöffnung bedeutend großtropfiger erfolgt. Dadurch wird im Vergleich zur entsprechenden Universaldüse die Abdrift in etwa halbiert. Abb. 7: Antidriftdüsen Lechler AD bis POM und C Die Antidriftdüsen sind nur in den gängigen Größen, wie z. B. bei Lechler entsprechend Abb. 7 und wenigen Werkstoffen angeboten. Wie TeeJet (Abb. 8) hat auch Lechler Antidriftdüsen mit kleinerem Spritzwinkel (90 ) im Programm. Diese werden bevorzugt bei Sprühgeräten für Raumkulturen eingesetzt. Abb. 8: Antidriftdüsen TeeJet DG bis VP und DG bis VS Injektordüsen Bei den Injektordüsen fließt die Spritzflüssigkeit nach einer Dosierbohrung durch einen Injektor und reißt dort Luft aus einer oder zwei seitlichen Bohrungen mit. Nach dem Injektor wird diese Luft mit der Spritzflüssigkeit sehr fein vermischt und das Gemisch durch das Düsenmundstück verteilt. Dieses hat eine im Vergleich zu Standarddüsen deutlich größere Austrittsöffnung, so dass unterschiedlich große Partikel mit geringem Kleintropfenanteil entstehen, die wenig windanfällig sind. Abhängig von den Eigenschaften des in der Flüssigkeit enthaltenen Pflanzenschutzmittels können auch große Partikel mit Lufteinschlüssen entstehen, die beim Auftreffen auf der Pflanze zerplatzen und zu besseren Spritzbelägen verlaufen. Unter der Bezeichnung TurboDrop bietet Agrotop Injektordüsen in einer Vielzahl von Bauformen, Größen, Materialien und Zerstäubungscharakteristiken an. Die Serie Universal (Abb. 9) kann mit fast jeder beliebigen Düsenbefestigung (Bajonettkappe mit Rundloch, Überwurfmutter) kombiniert werden. Neben Düsenmundstücken mit 110 gibt es auch Mundstücke aus Keramik mit 20, 40, 60 und 80 Spritzwinkel. Diese Düsen haben ihren Verwendungsbereich insbesondere bei Sprühgeräten für Raumkulturen wie z. B. Obst- oder Hopfenbau und erreichen dort eine deutliche Verringerung der Abdrift. Der modulare Aufbau ermöglicht aber auch den Einbau beliebiger anderer Düsenmundstücke, so dass Doppelflachstrahl-, Weitwinkelflachstrahl-, Excenterflachstrahl- oder Hohlkegeldüsen entste-

7 7 hen. Bei der Baureihe Standard bildet der Injektor mit einer Standardbajonettkappe eine Einheit, während das Düsenmundstück variabel bleibt. Bei der Ausführung TDXL letztlich bildet auch das Düsenmundstück aus Kunststoff mit seiner Bajonettkappe zur Befestigung am Injektorteil eine Einheit. Abb. 9: Injektor-Flachstrahldüsen Agrotop TD bis Universal TD bis Standard TDXL bis Die Injektor-Flachstrahldüsen Lechler ID (Abb. 10) werden in den gängigen Größen sowohl in Kunststoff als in kunststoffummantelter Keramik hergestellt. Die Keramikdüsen mit 90 Spritzwinkel werden bevorzugt in Sprühgeräten zur Verminderung der Abdrift eingesetzt. Die Baureihe wird ergänzt durch die Düsen IDN und IDN , die wegen des niedrigeren nutzbaren Spritzdruckes ein nochmals gröberes Tropfenspektrum erzeugen sowie durch die Schrägstrahldüsen IS (02 bis 06), die bei Feldspritzgeräten als Randdüsen eingesetzt werden können. Dadurch wird eine randscharfe Begrenzung der behandelten Fläche erzielt.

8 8 SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN Abb. 10: Injektor-Flachstrahldüsen Lechler ID bis POM ID bis C ID bis C Die Flachstrahl-Injektordüsen AI in 8 Größen von TeeJet sind zur Montage mittels Überwurfmuttern oder in Bajonettkappen vorgesehen und bestehen aus Edelstahl mit farbiger Kunststoffummantelung (Abb. 11). In der Ausführung AIC bilden sie eine Einheit mit der Bajonettkappe, wobei die Materialien Kunststoff, Edelstahl und Keramik Verwendung finden. Je nach Material steht eine unterschiedliche Größenpalette zur Verfügung. Die Injektordüsen AVI von Albuz bestehen aus kunststoffummantelter Keramik und werden neben den in Abb. 12 gezeigten Düsen mit 80 Spritzwinkel auch mit 110 (Größen 015 bis 10) sowie als Injektor-Excenter-Flachstrahldüsen (02 bis 04) hergestellt. Mit 80 Spritzwinkel werden diese Düsen wiederum bevorzugt in Raumkulturen zur Verringerung der Abdrift eingesetzt

9 9 Abb. 11: Injektor-Flachstrahldüsen TeeJet AI bis AIC bis VS AIC bis VP AIC bis VK Abb. 12: Injektor-Flachstrahldüsen Albuz AVI bis 80 04

10 10 SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN Sowohl die Düsen Agrotop AirMix (Abb. 13) als auch die Lechler IDK (Abb. 14) sind sehr kompakte und kostengünstige Injektordüsen, die ausschließlich aus Kunststoff hergestellt werden. Mit der zur Verfügung stehenden Auswahl an Düsengrößen können Wassermengen zwischen 100 und 600 l/ha ausgebracht werden. Die AirMix gibt es auch als Niederdruck-Injektor-Excenterdüse (AirMix OC) zur Verwendung als Randdüse sowie als Niederdruck-Injektor-Hohlkegeldüse (AirMix HC) für unterschiedliche Anwendungen. Abb. 13: Injektor-Flachstrahldüsen Agrotop AirMix bis Abb. 14: Injektor-Flachstrahldüsen Lechler IDK bis Zweistoffdüsen Zweistoffdüsen arbeiten ebenfalls mit den Medien Flüssigkeit und Luft. Im Gegensatz zu den Injektordüsen wird bei diesen die Luft unter Druck zugeführt. Durch unterschiedlichen Luftdruck kann die Tropfengröße variiert werden. Dies ermöglicht eine grobtropfige Applikation auch bei sehr geringem Wasseraufwand. Nachteilig sind der höhere technische Aufwand und die damit verbundenen Kosten. Pralldüsen Pralldüsen, auch Weitwinkel-Flachstrahldüsen oder Zungendüsen genannt, sind bislang wenig verbreitet obwohl sie durch die geringe Verstopfungsanfälligkeit vorteilhaft sein können. Die Flüssigkeit wird durch eine runde Bohrung auf eine Prallfläche geleitet, wo sie umgelenkt und zu einem Flachstrahl aufgefächert wird. Bei sehr niedrigen Spritzdrücken arbeiten diese Düsen recht grobtropfg und somit abdriftarm. Durch den besonders großen Spritzwinkel ergibt sich beim Einsatz in Feldspritzgeräten eine hervorragende Querverteilung. Von großem Nachteil ist, wie bei den in Abb. 15 gezeigten Zungendüsen Lechler FT und den Pralldüsen anderer Hersteller, dass sie beim Einbau in vorhandene Düsenstöcke nicht nach unten spritzen, sondern nach vorn oder hinten. Die Düsenstöcke müssen deshalb, um nach unten zu spritzen, um 90 gedreht werden.

11 11 Abb. 15: Zungendüsen Lechler FT bis VP Dieser Nachteil wird bei der Weitwinkel-Flachstrahldüse Turbo Teejet (TT) vermieden. Hier ist die Prallfläche so angeordnet, dass der Spritzstrahl in einem Winkel von etwa 15 zur Senkrechten austritt. Die Düsengrößen von 01 bis 08 (Abb. 16) ermöglichen einen breiten Einsatzbereich. Abb. 16: Pralldüsen Turbo TeeJet TT bis Bei den Injektor-Pralldüsen TurboTeeJet TTI wurden die TT-Düsen mit einem Luftinjektor kombiniert. Dies hat zur Folge, dass bei diesen Düsen ein extrem grobes Tropfenspektrum entsteht. Abb. 17: Injektor-Pralldüsen TeeJet TTI bis Hohlkegeldüsen Im Vergleich zu den Flachstrahldüsen erzeugen Hohlkegeldüsen kleinere und damit viel abdriftanfälligere Tropfen. Bei der Ausbringung von Herbiziden dürfen deshalb Hohlkegeldüsen auf keinen Fall eingesetzt werden. Beim Einbau in die Gestänge von Feldspritzgeräten mit 50 cm Düsenabstand wird zudem in den meisten Fällen die geforderte und im Rahmen der Pflanzenschutz-Gerätekontrolle gemessene Querverteilung nicht erreicht. Domäne

12 12 SCHMIDT, KLAUS; HIPP, GOTTFRIED; DELIMANN, JOHANN der Hohlkegeldüsen ist deshalb schon seit langem der Einsatz in den Sprühgeräten für Raumkulturen, bei denen der Gebläseluftstrom den Transport der kleinen Tropfen zu den Zielflächen und zudem das Eindringen in die teilweise sehr dichten Kulturen unterstützt. Hohlkegel- aber auch Vollkegeldüsen (Dralldüsen) waren lange Zeit Kombinationen von Düsenplättchen aus Stahl oder Keramik mit einer Bohrung in Verbindung mit einem Drallkörper. Die heutigen Düsen sind fertige Einheiten aus kunststoffummantelter Keramik, die zur Reinigung zerlegbar sind. Sehr weit verbreitet und praktisch Standard sind die Düsen Albuz ATR, die nicht numerisch sondern nach wie vor entsprechend dem Albuz- Farbschema von weiß bis blau gekennzeichnet sind. Abb. 18: Hohlkegeldüsen Albuz ATR weiß bis blau Demgegenüber sind die Hohlkegeldüsen Lechler TR in Abb. 19 und die TeeJet TXB in Abb. 20 entsprechend ihrem Ausstoß nach Norm farbcodiert. Die Düsen TXB gibt es auch als TXA, die einen schmaleren Bund zur Befestigung haben. Grobtropfige Injektor-Hohlkegeldüsen sind die Lechler ITR (Abb. 21), die in 3 Größen hergestellt werden und die TurboDrop TDHC sowie die TurboDrop TD-ATR von Agrotop. Abb. 19: Hohlkegeldüsen Lechler TR C bis C Abb. 20: Hohlkegeldüsen TeeJet TXB VK bis VK

13 13 Abb. 21: Injektor-Hohlkegeldüsen Lechler ITR bis Neben den dargestellten Düsen gibt es viele weitere Bauformen, die für spezielle Einsatzgebiete vorgesehen sind. Bandspritzdüsen haben, entgegen den normalen Flachstrahldüsen, eine fast rechteckige Einzelverteilung, so dass die Spritzflüssigkeit in dem mit der Düse behandelten Band sehr gut verteilt wird. Doppelflachstrahldüsen haben zwei Spritzfächer, von denen einer in Fahrtrichtung nach vorn und einer nach hinten gerichtet ist, so dass die Rundumanlagerung der Spritzflüssigkeit z. B. an Ähren oder die Durchdringung eines Bestandes verbessert wird. Dasselbe soll mit Doppeldüsenköpfen, wie in Abb. 22 zu sehen, erreicht werden. Diese Doppeldüsenköpfe können mit beliebigen, z. B. nach vorn und hinten auch unterschiedlichen, Düsen bestückt werden. Abb. 22: Doppeldüsenkopf Zu allen Produkten bieten die Düsenhersteller umfangreiches und hervorragendes Informationsmaterial sowie Beratung an, so dass es dem Praktiker ermöglicht wird, aus der Vielzahl von Möglichkeiten die für ihn passende Lösung auszuwählen.