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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Windsichter zum Trennen eines körnigen Gutes von leichteren Beimischungen,
- – wobei der Windsichter eine Reinigungskammer aufweist, der das körnige Gut einschließlich der leichteren Beimischungen sowie ein mittels eines Gebläses erzeugter Luftstrom zugeführt werden,
- – wobei das körnige Gut in der Reinigungskammer mittels des Luftstroms zum Großteil von den leichteren Beimischungen getrennt wird und über einen Nutzkanal aus der Reinigungskammer austritt,
- – wobei die leichteren Beimischungen und der verbleibende Teil des körnigen Gutes über einen Abluftkanal von der Reinigungskammer in eine Abscheidekammer überführt werden,
- – wobei die leichteren Beimischungen und der verbleibende Teil des körnigen Gutes in der Abscheidekammer aus dem Luftstrom entfernt werden, so dass sie schwerkraftbedingt am unteren Ende der Abscheidekammer aus der Abscheidekammer austreten.
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Allein in Deutschland werden Jahr für Jahr ca. 50 Millionen Tonnen Getreide produziert. Aufgrund von lebensmittelrechtlichen Vorschriften müssen Landwirte, der Getreidehandel sowie die Getreide- und Futtermühlen dafür Sorge tragen, dass aus dem Rohstoff Getreide ausschließlich hygienisch einwandfreie Lebensmittel bzw. Futtermittel hergestellt werden. Insbesondere sind Landwirte, Getreidehandel und Mühlen gesetzlich verpflichtet, Getreide sowohl bei der Einlagerung als auch bei der Auslagerung einem intensiven Reinigungsprozess zu unterziehen, bei dem Strohanteile, Spelzen, Unkrautsamen, Bruchkörner und auch Partikel tierischen Ursprungs und tierische Exkremente abgetrennt werden.
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Das Abtrennen der oben genannten Fremdstoffe bzw. allgemein leichterer Beimischungen zu einem körnigen Gut – erfolgt oftmals mittels sogenannter Windsichter. Bei einem Windsichter wird Luft von unten nach oben durch eine Reinigungskammer geführt. Die Geschwindigkeit der Luft ist derart bestimmt, dass sie größer ist als die Schwebegeschwindigkeit der leichteren Beimischungen zu dem körnigen Gut, so dass die leichteren Beimischungen von der Luftströmung nach oben mitgenommen werden. Die Geschwindigkeit der Luftströmung ist hingegen zugleich derart bestimmt, dass sie kleiner ist als die Schwebegeschwindigkeit des körnigen Gutes. Das körnige Gut fällt daher nach unten.
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Die Trennungsgüte muss sehr gut sein. Denn anderenfalls würde das über den Nutzkanal aus der Reinigungskammer austretende körnige Gut weiterhin Verunreinigungen aufweisen. Andererseits sollte die Luftströmung derart bemessen sein, dass möglichst wenig körniges Gut vom Luftstrom mitgenommen wird. Allein beispielsweise bei einem Durchsatz von 10 Tonnen pro Stunde und einem Anteil an Getreidekörnern (bezogen auf die Gesamtanzahl von Getreidekörnern) von 1% in der Abluft beträgt der Verlust an Getreide 100 Kilogramm pro Stunde.
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Im Stand der Technik sind Windsichter in der Regel für ein ganz bestimmtes Getreide ausgelegt und werden in einem statischen Zustand betrieben. Diese Vorgehensweise weist verschiedene Nachteile auf.
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So treten beispielsweise auch beim Windsichten nur einer einzigen Getreideart durch Schwankungen des Gutdurchsatzes, des Feuchtegehaltes des Getreides, der Körner einschließlich der Körnergröße usw. immer wieder Betriebszustände auf, die im statischen Betrieb nur in unbefriedigendem Maße beherrschbar sind.
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Weiterhin ist es zum Umstellen auf eine andere Getreideart in der Regel erforderlich, die Luftströmung zu variieren. Dies geschieht im Stand der Technik (theoretisch) durch manuelles Verstellen einer Luftklappe, beispielsweise im Zu- oder Abluftstrom. Die Einstellung der Luftklappe ist jedoch oftmals nur sehr umständlich möglich und darüber hinaus nur sehr ungenau. In der Praxis wird die Luftklappe daher nicht verstellt, so dass der jeweilige Windsichter nur mit einer einzigen Getreideart betrieben werden kann. Eine geregelte Verstellung des Luftstroms im laufenden Betrieb ist nicht üblich.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Windsichter früher in der Regel auf einen Durchsatz von maximal ca. 20 Tonnen pro Stunde ausgelegt waren und bei einer derartigen Auslegung mehr oder minder befriedigend arbeiteten. In jüngerer Zeit werden jedoch größere Windsichter gebaut, bei denen ein Durchsatz von teilweise bis zu 100 Tonnen pro Stunde angestrebt wird. Bei diesen großen Windsichtern funktionieren die Vorgehensweisen des Standes der Technik nur noch in unbefriedigendem Ausmaß.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Windsichter zu schaffen, mittels dessen die Nachteile des Standes der Technik behoben werden. Insbesondere soll der erfindungsgemäße Windsichter mit einer hohen Trenngüte betreibbar sein, für verschiedene Arten von körnigem Gut verwendbar sein und auch bei einer großen Dimensionierung mit entsprechend hohem Durchsatz gut arbeiten können und die Sichtungsqualität kontinuierlich nachregeln.
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Die Aufgabe wird durch einen Windsichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Windsichters sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 9.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen Windsichter der eingangs genannten Art dadurch auszugestalten,
- – dass unterhalb der Abscheidekammer ein Kornsensor angeordnet ist, der ein Sensorsignal generiert, das für die Menge an auf den Kornsensor auftreffendem körnigem Gut charakteristisch ist,
- – dass anhand des Sensorsignals eine den Luftstrom beeinflussende Einrichtung im Sinne einer Minimierung des auf den Kornsensor auftreffenden körnigen Gutes angesteuert wird und
- – dass zwischen dem unteren Ende der Abscheidekammer und dem Kornsensor ein Querluftstrom generiert wird, mittels dessen die am unteren Ende der Abscheidekammer aus der Abscheidekammer austretenden leichteren Beimischungen, nicht aber das am unteren Ende der Abscheidekammer aus der Abscheidekammer austretende körnige Gut zumindest teilweise seitlich weggeblasen werden, so dass sie nicht auf den Kornsensor treffen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Windsichters ist zwischen dem Querluftstrom und dem Kornsensor ein Trichter angeordnet, mittels dessen das am unteren Ende der Abscheidekammer aus der Abscheidekammer austretende körnige Gut auf seinem Weg zum Kornsensor auf einen kleineren Querschnitt als zuvor konzentriert wird.
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Aufgrund des Vorhandenseins des Querluftstroms trifft im Wesentlichen auf den Kornsensor nur noch körniges Gut, nicht aber leichtere Beimischungen des körnigen Gutes. Es ist daher möglich, das auf den Kornsensor auftreffende körnige Gut der Reinigungskammer oder dem über den Nutzkanal aus der Reinigungskammer austretenden körnigen Gut zuzuführen. Alternativ ist selbstverständlich eine separate Verwertung möglich.
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Die Einrichtung, mittels derer der Luftstrom beeinflusst wird, kann nach Bedarf bestimmt sein. So ist es im einfachsten Fall beispielsweise möglich, eine einfache Luftklappe zu betätigen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass eine Luftklappe stark nichtlinear wirkt. Als Alternative bietet sich an, Leitschaufeln oder Leitbleche zu verstellen. Diese Maßnahme kann in Einzelfällen – insbesondere wenn es nicht nur auf den absoluten Luftstrom, sondern auch auf Luftverwirbelungen ankommt – von Vorteil sein. Derzeit ist bevorzugt, dass die den Luftstrom beeinflussende Einrichtung ein drehzahlveränderlicher Antrieb des Gebläses ist.
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Die Bauform der Reinigungskammer kann nach Bedarf gewählt sein.
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Im Stand der Technik weist die Reinigungskammer oftmals bodenseitig eine Verteilerscheibe auf, die drehbar gelagert ist. Im Stand der Technik weist die Verteilerscheibe keinen eigenen Antrieb auf. Sie wird dadurch in Rotation versetzt, dass körniges Gut (einschließlich seiner leichteren Beimischungen) der Reinigungskammer in geeigneter Richtung zugeführt wird, so dass das auf die Verteilerscheibe auftreffende körnige Gut auf die Verteilerscheibe einen Drehimpuls ausübt. Erfindungsgemäß ist hingegen vorzugsweise vorgesehen, dass die Verteilerscheibe mittels eines elektrischen Scheibenantriebs rotiert wird.
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Die Bauform der Abscheidekammer kann ebenfalls nach Bedarf bestimmt sein. Insbesondere kann die Abscheidekammer als Zyklonabscheider in Tangentialbauweise ausgebildet sein.
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Das körnige Gut kann nach Bedarf bestimmt sein. Vorzugsweise handelt es sich um Getreide.
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Auch die Dimensionierung des Windsichters kann nach Bedarf bestimmt sein. Vorzugsweise ist der Windsichter derart dimensioniert, dass ihm pro Stunde mindestens 50 Tonnen, vorzugsweise mindestens 100 Tonnen, Getreide zuführbar sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der einzigen Figur. Es zeigt die einzige
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Figur einen erfindungsgemäßen Windsichter.
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Gemäß der Figur weist ein Windsichter eine Reinigungskammer 1 auf. Der Reinigungskammer 1 wird über einen Zuführkanal 2 ein körniges Gut 3 zugeführt, das durch leichtere Beimischungen verunreinigt ist. Die leichteren Beimischungen sind in der Figur nicht dargestellt. Bei dem körnigen Gut 3 handelt es sich oftmals um Getreide. Die Beimischungen können – insbesondere im Falle eines Getreides – oftmals pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein. Insbesondere kann es sich um Strohanteile, Spelzen, Unkrautsamen, tote Insekten oder Exkremente von Nagern sowie um Vogelfedern handeln.
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Der Reinigungskammer 1 wird weiterhin ein Luftstrom 4 zugeführt, der mittels eines Gebläses 5 erzeugt wird. Gemäß der Figur ist das Gebläse 5 in Strömungsrichtung der Luft gesehen ausgangsseitig der Reinigungskammer 1 angeordnet. Diese Ausgestaltung ist üblich und wird vorzugsweise auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergriffen. Das Gebläse 5 könnten jedoch alternativ an anderer Stelle angeordnet sein.
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Der Windsichter dient dem Trennen (= der Reinigung) des körnigen Gutes 3 von seinen leichteren Beimischungen. Dies wird durch den Luftstrom 4 bewirkt, der die Reinigungskammer 1 von unten nach oben durchströmt. Insbesondere weist das körnige Gut 3 selbst eine höhere Schwebegeschwindigkeit auf als die leichteren Beimischungen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes 4 wird daher derart eingestellt, dass sie kleiner als die Schwebegeschwindigkeit des körnigen Gutes 3, aber größer als die Schwebegeschwindigkeit der leichteren Beimischungen ist. Dadurch wird das körnige Gut 3 in der Reinigungskammer 1 von den leichteren Beimischungen getrennt, so dass das körnige Gut 3 über einen Nutzkanal 6 aus der Reinigungskammer 1 austreten kann. Die leichteren Beimischungen hingegen werden über einen Abluftkanal 7 von der Reinigungskammer 1 in eine Abscheidekammer 8 überführt.
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In der Abscheidekammer 8 werden die leichteren Beimischungen aus dem Luftstrom 4 entfernt, so dass sie schwerkraftbedingt am unteren Ende 9 der Abscheidekammer 8 aus der Abscheidekammer 8 austreten. Am oberen Ende 10 der Abscheidekammer 8 entweicht der Luftstrom 4, der nunmehr nur noch staubbeladen ist, aus der Abscheidekammer 8.
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Soweit bisher beschrieben, ist der Windsichter so aufgebaut, wie dies auch im Stand der Technik allgemein üblich ist. Details zur Ausgestaltung der Reinigungskammer 1 und der Abscheidekammer 8 sowie zur Erzeugung und Lenkung des Luftstroms 4 sind daher nicht erforderlich.
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In der Praxis enthält der von der Reinigungskammer 1 über den Abluftkanal 7 in die Abscheidekammer 8 überführte Luftstrom 4 nicht nur die leichten Beimischungen, sondern auch einen geringen Teil des körnigen Gutes 3. In der Regel beträgt der Anteil des körnigen Gutes 3 in der Abscheidekammer 8 etwa 1% bis 3%. 97% bis 99% des körnigen Gutes 3 treten also über den Nutzkanal 6 aus der Reinigungskammer 1 aus.
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Auch der (geringe) Teil des körnigen Gutes 3, der in die Abscheidekammer 8 gelangt, wird in der Abscheidekammmer 8 aus dem Luftstrom 4 entfernt. Auch dieser Teil des körnigen Gutes 3 tritt daher – ebenso wie die leichteren Beimischungen – am unteren Ende 9 der Abscheidekammer 8 aus der Abscheidekammer 8 aus.
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Der Windsichter muss derart betrieben werden, dass einerseits ein möglichst kleiner Anteil des körnigen Gutes 3 in die Abscheidekammer 8 gelangt, also ein möglichst großer Anteil des körnigen Gutes 3 über den Nutzkanal 6 aus der Reinigungskammer 1 austritt. Andererseits dürfen keine (bzw. zumindest nur so gut wie keine) der leichteren Beimischungen über den Nutzkanal 6 aus der Reinigungskammer 1 austreten. Der Luftstrom 4 in der Reinigungskammer 1 muss daher genau eingestellt werden.
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Um ein Maß für die Qualität des in der Reinigungskammer 1 erfolgenden Trennvorgangs zu erhalten, ist unterhalb der Abscheidekammer 8 ein Kornsensor 11 angeordnet. Der Kornsensor 11 kann beispielsweise als piezoelektrischer Sensor ausgebildet sein. Es sind jedoch alternative Ausgestaltungen ebenso möglich. Der Kornsensor 11 generiert ein Sensorsignal S, das für die Menge an körnigem Gut 3 charakteristisch ist, das auf den Kornsensor 11 auftrifft. Das Sensorsignal S wird einer Steuereinrichtung 12 zugeführt. Die Steuereinrichtung 12 ermittelt durch Vergleich des Sensorsignals S mit einem geeigneten Sollwert S* ein Steuersignal U, mit dem die Steuereinrichtung 12 eine Einrichtung 13 ansteuert, die ihrerseits wiederum den Luftstrom 4 beeinflusst.
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Die Steuereinrichtung 12 ermittelt das Steuersignal U kontinuierlich. Sie ermittelt das Steuersignal U insbesondere derart, dass die Menge an auf den Kornsensor 11 auftreffenden körnigen Gutes 3 minimiert wird.
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Die Einrichtung 13 kann nach Bedarf bestimmt sein. Beispielsweise kann es sich um eine Einrichtung zum Verstellen von Luftschaufeln oder Leitblechen handeln. Vorzugsweise ist die Einrichtung 13 entsprechend der Darstellung in der Figur als drehzahlveränderlicher Antrieb des Gebläses 5 ausgebildet. In diesem Fall kann das Steuersignal U insbesondere mit einer Solldrehzahl für den Antrieb korrespondieren.
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Nach Möglichkeit sollte auf den Kornsensor 11 ausschließlich das körnige Gut 3 auftreffen, das in die Abscheidekammer 8 überführt wird. Die leichteren Beimischungen hingegen sollten vorzugsweise nicht auf den Kornsensor 11 gelangen. Um dies zu erreichen, wird zwischen dem unteren Ende 9 der Abscheidekammer 8 und dem Kornsensor 11 ein Querluftstrom 14 generiert. Der Querluftstrom 14 ist derart bemessen, dass mittels des Querluftstroms 14 die am unteren Ende 9 der Abscheidekammer 8 aus der Abscheidekammer 8 austretenden leichteren Beimischungen möglichst vollständig, zumindest aber zu einem wesentlichen Teil seitlich weggeblasen werden. Die seitlich weggeblasenen leichteren Beimischungen treffen daher nicht auf den Kornsensor 11. Der Querluftstrom 14 ist aber nicht so stark, dass auch das am unteren Ende 9 aus der Abscheidekammer 8 austretende körnige Gut 3 seitlich weggeblasen wird. Das entsprechende körnige Gut 3 trifft also weiterhin auf den Kornsensor 11.
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Das obenstehend erläuterte Grundprinzip der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Art ausgestaltet werden. Auch diese Ausgestaltungen werden nachfolgend in Verbindung mit der Figur erläutert. Es ist möglich, die Ausgestaltungen in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren.
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Beispielsweise kann zwischen dem Querluftstrom 14 und dem Kornsensor 11 ein Trichter 15 angeordnet sein. Mittels des Trichters 15 wird das körnige Gut 3, das am unteren Ende 9 der Abscheidekammer 8 aus der Abscheidekammer 8 austritt, auf seinem Weg zum Kornsensor 11 auf einen kleineren Querschnitt als zuvor konzentriert. Dadurch ergibt sich eine höhere Sensitivität und damit verbesserte Messgenauigkeit des Kornsensors 11. Ferner kann der Kornsensor 11 kleiner dimensioniert werden.
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Wenn die Trenngüte im Querluftstrom 14 gut genug ist, ist es möglich, dass das auf den Kornsensor 11 auftreffende körnige Gut 3 demjenigen körnigen Gut 3 zugeführt wird, das über den Nutzkanal 6 aus der Reinigungskammer 1 austritt. Alternativ ist es möglich, das auf den Kornsensor 11 auftreffende körnige Gut 3 – insbesondere über den Zuführkanal 2 – wieder der Reinigungskammer 1 zuzuführen („zweite Chance”). Ebenso ist es möglich, das entsprechende körnige Gut 3 anderweitig zu verwerten. Die drei Alternativen sind in der Figur nicht mit eingezeichnet.
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Die Reinigungskammer 1 und Abscheidekammer 8 können nach Bedarf ausgebildet sein. Insbesondere kann die Abscheidekammer 8 entsprechend der Darstellung der Figur als Zyklonabscheider in Tangentialbauweise ausgebildet sein.
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Die Reinigungskammer 1 weist in der Regel bodenseitig eine Verteilerscheibe 16 auf. Es ist möglich, dass der Verteilerscheibe 16 ein elektrischer Antrieb 17 zugeordnet ist, mittels dessen die Verteilerscheibe 16 rotiert wird. Der elektrische Antrieb 17 zum Rotieren der Verteilerscheibe 16 ist selbstverständlich ein anderer Antrieb als der elektrische Antrieb für das Gebläse 5. Der elektrische Antrieb 17 zum Rotieren der Verteilerscheibe 16 ist daher zur sprachlichen Unterscheidung als Scheibenantrieb 17 bezeichnet. Der Scheibenantrieb 17 kann als drehzahlveränderlicher elektrischer Antrieb ausgebildet sein. Zwingend ist dies jedoch nicht erforderlich.
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Der erfindungsgemäße Windsichter kann nach Bedarf dimensioniert sein. Er kann beispielsweise auf einen Durchsatz dimensioniert sein, der 5 Tonnen bis 10 Tonnen pro Stunde beträgt. Vorzugsweise ist der Durchsatz jedoch größer und beträgt insbesondere mehr als 20 Tonnen pro Stunde. Der Durchsatz kann sogar mehr als 50 Tonnen pro Stunde betragen, beispielsweise 50 Tonnen bis 100 Tonnen pro Stunde. Auch noch größere Durchsätze sind möglich.
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Der erfindungsgemäße Windsichter weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist er einfach und kostengünstig realisierbar und arbeitet darüber hinaus zuverlässig. Dies gilt insbesondere bei einer im Betrieb stationären Anordnung des Windsichters, also bei einer Anordnung auf dem Boden im Gegensatz zu einer Anordnung in einem fahrenden Fahrzeug. Auch fahrbare Ausgestaltungen sind jedoch möglich, insbesondere sogar solche Ausgestaltungen, bei denen das Fahrzeug während des Betriebs des Windsichters fährt.
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Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reinigungskammer
- 2
- Zuführkanal
- 3
- körniges Gut
- 4
- Luftstrom
- 5
- Gebläse
- 6
- Nutzkanal
- 7
- Abluftkanal
- 8
- Abscheidekammer
- 9
- unteres Ende
- 10
- oberes Ende
- 11
- Kornsensor
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Einrichtung
- 14
- Querluftstrom
- 15
- Trichter
- 16
- Verteilerscheibe
- 17
- Scheibenantrieb
- S
- Sensorsignal
- S*
- Sollwert
- U
- Steuersignal
