Düngemitteldosierung mit elektrisch betätigten Ventilen

Elektrisch betätigte Ventile für die Düngemitteldosierung bieten eine präzise Kontrolle über die Zufuhr lebenswichtiger Nährstoffe für Pflanzen. Ein Düngemitteldosiersystem kann die Menge des auf Felder aufgebrachten Düngers kontrollieren, das Pflanzenwachstum verbessern und Abfall sowie Umweltauswirkungen minimieren. Allerdings entstehen Herausforderungen durch die korrosive Natur von Düngemitteln und den Verschleiß an Ventilen. Darüber hinaus sind verschiedene Ventile für die Düngemitteldosierung geeignet, was die Bedeutung der Auswahl des richtigen Ventils und Ventilmaterials betont, um Langlebigkeit, Funktionalität und Wirtschaftlichkeit in landwirtschaftlichen Anwendungen sicherzustellen.

Inhaltsübersicht

• Dünger & Korrosion
• Materialien für elektrische Ventile
• Elektrisch betätigte Ventile für die Düngemitteldosierung
• Dichtungsmaterialien

Dünger & Korrosion

Düngemittelausrüstungen stehen häufig vor Korrosionsproblemen aufgrund der Eigenschaften der Düngemittel. Diese Substanzen reagieren oft mit Metallen und führen zur Bildung von Verbindungen wie Ammoniak oder Schwefelwasserstoff. Lösungen, die saure Düngemittel mit Chlorid enthalten, insbesondere solche mit einem pH-Wert unter 3,5, sind äußerst korrosiv. Flüssige Düngemittel auf der Basis von Stickstoff, wie Ammoniumnitrat und Harnstoff, reagieren langsam mit Stahl, wobei die Reaktionsrate an geschweißten Verbindungen, Bolzen und Löchern zunimmt. Im Gegensatz dazu sind phosphatbasierte Lösungen wie Ammoniumphosphat weniger aggressiv. Sie können eine schützende Phosphatschicht erzeugen, die das Metall vor weiterer Reaktion mit stickstoffbasierten Lösungen schützt.

Selbst unter trockenen Lagerbedingungen können Düngemittel Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen und korrosiv werden. Korrosionstests zeigen, dass Kohlenstoffstahl anfällig für stickstoffbasierte Düngemittel ist. Im Gegensatz dazu weisen Aluminium, Chrom und Chrom-Nickel-Edelstahl eine Resistenz auf. Unter diesen zeichnen sich Chrom-Nickel-Edelstähle durch ihre Widerstandsfähigkeit in gemischten Düngemittellösungen aus. Verzinkter Stahl kann einen gewissen Schutz vor Korrosion bieten.

Zur Abschirmung können Inhibitoren wie Thiourea, Ammoniumthiocyanat und Z-Mercaptobenzothiazol zu Düngemitteln hinzugefügt werden, um Baustahl vor Ammoniumnitrat oder Ammoniak zu schützen. Polysulfate wie Natriumpolyphosphat und dibasisches Ammoniumphosphat können für wässrige Ammoniumnitrat-, Ammonium- und Harnstofflösungen verwendet werden.

Materialien für elektrische Ventile

Die folgenden Materialien eignen sich am besten zur Aufbewahrung und Handhabung von Düngemitteln, basierend auf Korrosionsbeständigkeit und allgemeinen chemischen Eigenschaften, geordnet nach Präferenz:

1. 304 und 316 Edelstähle
2. Aluminium
3. Kohlenstoffstahl
4. PVC
5. Messing

Edelstahl

Edelstähle, insbesondere 304 und 316, werden aufgrund ihrer Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, leichten Reinigung und Abriebfestigkeit häufig zur Handhabung von Flüssigdüngern verwendet. Der Nickelgehalt verleiht Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit, während das Chrom eine dünne Oxidschicht bildet, die die Oberfläche vor Korrosion schützt. Edelstahlventile sind jedoch anfällig für Spannungsrisskorrosion.

Aluminium

Aluminium und seine Legierungen sind im Allgemeinen korrosionsbeständig, da sie eine schützende Oxidschicht auf der Metalloberfläche bilden. Sie bieten jedoch eine geringe Beständigkeit gegen Chemikalien, die diese Schicht angreifen können. Sie sind anfällig für Angriffe durch Säuren und alkalische Lösungen, insbesondere in Gegenwart von Chloriden, wo sie Korrosionsrisse aufweisen können. Sie bieten die beste Korrosionsbeständigkeit im pH-Bereich von 4,5 bis 7,0.

Kohlenstoffstahl

Kohlenstoffstahl ist normalerweise für die Handhabung von gasförmigem Ammoniak geeignet, ist jedoch anfällig für Säuren und saure Düngemittel. Trotz der Verfügbarkeit vieler Typen mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt und Eigenschaften weist er eine begrenzte Korrosionsbeständigkeit gegenüber Düngemittellösungen auf.

PVC

Kunststoffe wie PVC sind korrosionsfrei und werden in kostengünstigen Anwendungen eingesetzt, was sie für die Handhabung korrosiver Düngemittellösungen geeignet macht. Sie haben jedoch eine begrenzte Beständigkeit gegenüber Temperatur, Druck und Abrieb.

Messing

Messing bietet eine moderate Festigkeit und Zähigkeit, weist jedoch eine geringe Korrosionsbeständigkeit gegenüber Flüssigdüngemittellösungen auf, die aus Ammoniumnitrat und Ammoniumphosphat bestehen.

Andere Legierungen

Andere Legierungen wie Monel, Hastelloy, Inconel und Legierungen aus Tantal, Zirkonium, Titan und Nickel bieten eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, werden jedoch aufgrund sehr hoher Kosten nicht häufig in der Düngemittelhandhabung eingesetzt.

Elektrisch betätigte Ventile für die Düngemitteldosierung

• Nadelventile:
  • Werden zur präzisen Durchflussregelung von Düngemitteln in Bewässerungssysteme eingesetzt.
  • Sind häufig in Tropfbewässerungssystemen zu finden, um die Rate der Nährstoffzufuhr fein abzustimmen.
  • Werden in Rohren mit kleinem Durchmesser eingesetzt, um die niedrigen Durchflussraten zu steuern, die für eine genaue Düngung erforderlich sind.
  • Sind nicht für hohe Durchflussraten geeignet.
  • Erfahren Sie mehr in unserem Übersichtsartikel zu Nadelventilen.
• Elektrische Kugelventile:
  • Sind geeignet für schnelles und zuverlässiges Abschalten oder Aktivieren im Düngungssystem, um eine rechtzeitige Verteilung von Nährstoffen sicherzustellen.
  • Werden häufig in größeren Systemen eingesetzt, in denen die präzise Kontrolle des Hochvolumen-Düngemittelflusses erforderlich ist.
  • Das robuste Design eines Dosierkugelventils ermöglicht einen langfristigen Betrieb mit minimalem Wartungsaufwand und macht sie zu einer langlebigen Wahl für raue Düngungsumgebungen.
  • Weitere Informationen zu automatisch betätigten Kugelventilen finden Sie in unserem Leitfaden zu pneumatischen und elektrischen Kugelventilen.

• Globusventile:
  • Dienen als Drosselventile zur Steuerung des Durchflusses und Drucks von Düngemitteln im System.
  • Werden in größeren Düngungssystemen eingesetzt, in denen variable Durchflussraten erforderlich sind.
  • Bieten bessere Abschaltmöglichkeiten als einige andere Ventiltypen und sind daher geeignet, den Düngemittelfluss zu stoppen und zu starten.
  • Lesen Sie unseren Übersichtsartikel zu Globusventilen, um mehr zu erfahren.

• Winkelsitzventile:
  • Sind ideal für die Ein-/Aus-Steuerung des Flüssigkeitsflusses bei hohen Drücken.
  • Ihr schräges Design erleichtert den Durchfluss von viskosen Düngemitteln mit minimalem Druckabfall.
  • Werden häufig dort eingesetzt, wo der Platz begrenzt ist, aufgrund ihres kompakten Designs und der Möglichkeit, in engen Bereichen installiert zu werden.
  • Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel zu Winkelsitzventilen.

• Solenoidventile:
  • 2-Wege-Solenoidventile steuern den Start und Stopp des Düngemittelflusses elektronisch und ermöglichen automatisierte Düngungszyklen.
  • 3-Wege-Solenoidventile können den Fluss zwischen verschiedenen Pfaden im System umleiten, was komplexere Düngungspläne und die Mischung verschiedener Nährstoffe ermöglicht.
  • Sind integraler Bestandteil automatisierter Düngungssysteme, die auf Zeitgebern oder Sensorsignalen reagieren, um eine präzise Nährstoffanwendung sicherzustellen.
  • Erfahren Sie mehr in unserem Übersichtsartikel zu Solenoidventilen.

• Druckregelventile:
  • Regulieren den Druck im Düngungssystem auf optimale Werte für eine effiziente Nährstoffzufuhr.
  • Passen sich automatisch an, um einen festgelegten Druck aufrechtzuerhalten, was konstante Durchflussraten gewährleistet und Schäden am System aufgrund von Druckschwankungen verhindert.
  • Sind unerlässlich, um das Gleichgewicht zwischen verschiedenen Teilen des Düngungssystems aufrechtzuerhalten, insbesondere wenn unterschiedliche Durchflussraten und Drücke für verschiedene Pflanzen oder Wachstumsstadien erforderlich sind.
  • Es gibt verschiedene Arten von Druckregelventilen, erfahren Sie mehr über die Typen in den folgenden Artikeln:
  • Drucksicherheitsventil vs. Druckentlastungsventil
  • Druckregler

Dichtungsmaterialien

Verschiedene Dichtungen werden in Düngemitteldosierungsventilen verwendet, wie:

• PTFE (Polytetrafluorethylen): Allgemein bekannt als Teflon, PTFE-Dichtungen:
  • Sind nicht reaktiv
  • Sind im Vergleich zu allen Kunststoffen am chemisch stabilsten
  • Besitzen ausgezeichnete thermische und elektrische Isolationseigenschaften
• NBR (BUNA-N): NBR-Dichtungen:
  • Besitzen eine gute Beständigkeit gegen Wasser und Hydraulikflüssigkeiten
  • Weisen eine gute Zug- und Druckfestigkeit auf
  • Bieten eine hohe Abriebfestigkeit
• EPDM (Ethyl-Propylen): EPDM-Dichtungen:
  • Bieten sehr gute chemische Beständigkeit gegen verschiedene Säuren und schwache alkalische Lösungen
  • Weisen eine gute Abrieb-, Reiß- und Hitzebeständigkeit auf
  • Können verschiedenen Witterungsbedingungen standhalten
  • Besitzen eine geringe Beständigkeit gegen konzentrierte Säuren und starke alkalische Lösungen
• FKM: Popular als Viton bekannt, FKM-Dichtungen:
  • Sind chemisch kompatibel mit verschiedenen Konzentrationslösungen
  • Sind für den Einsatz über einen weiten Temperaturbereich geeignet
  • Können mit verschiedenen Mineralsäuren und Salzlösungen verwendet werden
  • Besitzen eine hohe Hitzebeständigkeit