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Die Erfindung betrifft eine Entrindungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Entrindungsvorrichtungen werden in der Holzwirtschaft eingesetzt und sind in verschiedenen Ausführungen, insbesondere als automatische Entrindungsmaschinen bekannt, siehe hierzu
DE 60118214 T2 ,
DE 2240921 C3 ,
DE 2506514 A1 ,
DE 3923196 A1 und
US 4122877 A . Sowohl für mobile als auch für stationäre Anwendungen werden solche Vorrichtungen häufig mit einem ringförmigen Lochrotor ausgeführt. Der Lochrotor weist einen hinreichend großen Innendurchmesser auf, um einen Baumstamm in Längsrichtung durch den Lochrotor hindurch zu fördern. Ein für eine Entrindung vorgesehener Baumstamm bewegt sich dabei geradlinig entlang seiner Längsachse meist ohne Eigendrehung durch eine entsprechend große Öffnung des Lochrotors. Der z. B. kreisringförmige Lochrotor dreht sich um seine Drehachse und kann sich zugleich um einen Baumstamm drehen. Dabei führt der Lochrotor Schabmesser am Umfang des Baumstammes entlang, um die Rinde von einem Baumstamm zu entfernen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass sich ein Lochrotor entsprechend konstruieren lässt, um eine Unwucht während Drehbewegungen des Rotors zu vermeiden. Allerdings erschwert die Drehbewegung die Kontrolle beweglicher Werkzeuge. Dies wird im Allgemeinen dadurch gelöst, dass die Werkzeuge bzw. Werkzeugführungen mit elastischen Kraftspeichern vorgespannt werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Entrindungsvorrichtung bereitzustellen, die sich vergleichsweise flexibler und effizienter einsetzen lasst.
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Diese Aufgabe wird durch eine Entrindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen vorgestellt.
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Die Erfindung geht von einer Entrindungsvorrichtung mit einem an einem Rahmen drehbar gelagerten Lochrotor aus, der eine um eine Drehachse des Lochrotors ausgedehnte Ausnehmung zum Durchreichen von Baumstämmen aufweist und der mit einem Antrieb in eine in einem Baumstamm umkreisende Bewegung versetzt werden kann. Am Lochrotor sind Schabmesser angebracht, die radial unterschiedliche Positionen versetzbar sind. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Lochrotor hydraulische Einstellmittel aufweist, mit denen Positionen und/oder Kräfte mindestens eines Schabmessers einstellbar sind, und dass Steuermittel vorgesehen sind, um die Position und/oder die Kraft des mindestens eines Schabmessers bei sich drehendem Lochrotor frei, z. B. unabhängig von einer Baumstammgeometrie, vorgeben zu können. Dies bietet den Vorteil, dass für eine Änderung einer Position der Schabmesser bzw. einer Kraft zum Anlegen der Schabmesser an einen Baumstamm der Lochrotor nicht angehalten werden muss. Dadurch fallen vergleichsweise weniger Unterbrechungen an, so dass sich mit einer erfindungsgemäßen Entrindungsvorrichtung vorteilhaft Bearbeitungszeiten und Energieaufwand verringern lassen.
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Dabei werden hier unter hydraulischen Einstellmitteln beispielsweise Kolbenantriebe oder auch Turbinen verstanden. Unter Steuermittel werden hier z. B. Ventile, Pumpen aber auch Druckspeicher und Tankbehälter verstanden.
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Vorzugsweise sind Energieübertragungsmittel zwischen dem Rahmen und dem Lochrotor vorgesehen, wobei insbesondere elektrische Kontaktmittel und, besonders bevorzugt, Kontaktbahnen und Stromabnehmer, z. B. Kontaktbürsten, eingesetzt werden. Vorteilhafterweise umschliessen wenigstens zwei Kontaktbahnen die Ausnehmung des Lochrotors vollständig, um dadurch z. B. eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten. Aufgrund der Vielzahl elektrisch ansteuerbarer Steuermittel, kann eine hydraulische Steuerung der am Lochrotor angebrachten Schabwerkzeuge vergleichsweise leicht an gegebene Einsatzbedingungen, z. B. Baumarten, anpassen.
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Vorzugsweise werden alle beweglichen Schabmesser hydraulisch einstellbar ausgeführt. Dadurch kann eine bessere Gleichmäßigkeit der Bearbeitung sowohl an einem einzelnen Baumstamm also auch über mehrere Baumstämme hinweg erreicht werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass Signalübertragungsmittel an Rahmen oder am Lochrotor vorgesehen sind, mit denen Signale vom Rahmen zum Lochrotor und/oder umgekehrt übertragbar sind. Vorzugsweise sind die Signalübertragungsmittel elektrische und/oder elektronische Signalübertragungsmittel. Diese können z. B. ebenfalls mittels Schleifkontakten ausgeführt sein aber auch z. B. auf Funkübertragung basieren.
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Ebenso ist es bevorzugt, dass hydraulischen Einstellmittel eine elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe umfassen. Dabei stehen vorteilhaft verschiedene elektrische Antriebstechniken für unterschiedliche Steuerungskonzepte und insbesondere Regelungen zur Verfügung.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Hydraulikpumpe über ein elektrisch betätigbares Ventil an hydraulische Stellzylinder angeschlossen ist. Dies ermöglicht vergleichsweise schnelle Steuerungsvorgänge.
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Des weiteren ist es bevorzugt, dass die hydraulischen Einstellmittel eine Druckmesseinrichtung umfassen. Dabei ergibt sich insbesondere mit elektrischen bzw. elektronischen Druckmesseinrichtungen die Möglichkeit, am Lochrotor eine elektrische bzw. elektronische Regelung zu verwirklichen. Dadurch lässt sich eine hydraulische Ansteuerung insbesondere der Schabmesser bzw. mechanischer Elemente, die sie führen, vergleichsweise besser automatisiert auslegen und bietet zudem den Vorteil, Daten bezüglich des Zustands einer Steuerung für die Schabmesser in einer vergleichsweise leicht übertragbaren und auswertbaren Form bereitzustellen.
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Vorteilhafterweise bilden die am Lochrotor angebrachten hydraulischen Einstellmittel, insbesondere zusammen mit den Steuermitteln, ein geschlossenes und insbesondere ein in sich abgeschlossenes hydraulisches System. Dadurch verringert sich die Gefahr von Leckverlusten an Anschlüssen und an Durch- bzw. Zuführungen infolge von Abdichtungsproblemen an Systemübergängen, z. B. zwischen dem Lochrotor und dem Rahmen der Vorrichtung.
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Vorteilhafterweise umfassen die Steuermittel einen Blasentank, wobei der Blasentank dazu vorgesehen ist, bei einem entspannenden Stellvorgang Hydraulikflüssigkeit bei einem vergleichsweise geringen Überdruck aufzunehmen. Der Blasentank bietet ein vorteilhaft schnell befüllbares, luftdichtes Aufnahmevolumen, das einen hinreichenden Druck bereitstellen kann, um beispielsweise eine erneute Förderung der Hydraulikflüssigkeit über eine vergleichsweise kleine Pumpe zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist die Hydraulikpumpe in einem Leitungsabschnitt zwischen dem Blasentank und dem Stellzylinder angeschlossen. Dadurch kann ein Druck im Blasentank, insbesondere bei vergleichsweise größerem Füllstand die Förderleistung der Hydraulikpumpe vorteilhaft unterstützen.
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Zudem ist vorzugsweise das Regelventil, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, in einem Leitungsabschnitt zwischen dem Blasentank und dem Stellzylinder angeschlossen. Durch plötzliche Bewegungen der Schabmesser können Kolbenbewegungen in hydraulischen Stellzylindern plötzliche Druckerhöhungen hervorrufen und gegebenenfalls große Mengen Hydraulikflüssigkeit in ein Hydrauliksystem zurückfördern. Mit einem Regelventil, das bei erreichen eines vorgegebenen Überdrucks Hydrauliköl in den Blasentank entweichen lässt, sind vorteilhaft Schäden an den hydraulischen Einstellmitteln vermeidbar.
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Darüber hinaus sind hydraulische Druckspeicher am Lochrotor über einen Vollkreis gleichmäßig verteilt angebracht. Insbesondere, wenn die Druckspeicher bei gleichem Druck ein übereinstimmendes Fassungsvolumen für Hydraulikflüssigkeit besitzen und durch Anschluss an eine gemeinsame Leitung miteinander in Verbindung stehen, ergibt sich bei vergleichsweise hohen Drücken ein Massenausgleich, der z. B. durch Gewichtskraft der Hydraulikflüssigkeit kaum gestört wird.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Hydraulikzylinder Differentialzylinder sind. Diese bieten den Vorteil, dass ihre Stellkraft auch bei Änderungen der Stellposition im wesentlichen konstant bleibt.
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Ausführungsbeispiel
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen:
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1a schematische Frontansicht einer Werkzeugseite einer erfindungsgemäßen Entrindungsvorrichtung mit Lochrotor,
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1b schematische Seitenansicht einer Schwenkarms mit Stellzylinder der Entrindungsvorrichtung,
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2 schematische Seitenansicht der Entrindungsvorrichtung,
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3a schematische Aufsicht auf einen horizontalen Schnitt durch die Entrindungsvorrichtung,
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3b schematische Rückansicht auf die Entrindungsvorrichtung,
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4 schematische Darstellung des hydraulischen Systems.
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Die 1a–4 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entrindungsmaschine 1. In 1a ist eine Frontseite bzw. Werkzeugseite einer erfindungsgemäßen Entrindungsmaschine 1 dargestellt. An einem Rahmen 2 ist ein Lochrotor 3 drehbar gelagert. Ein Antriebsmotor 4 ist oberhalb des Rahmens angebracht. Der Antriebsmotor 4 (vgl. 2) ist dazu vorgesehen, über einen Treibriemen (nicht gezeigt) den Lochrotor 3 zu Drehbewegungen in Richtung des Pfeils A anzutreiben. Am Lochrotor 3 sind beispielsweise fünf Schwenkarme 5 für Schabmesser (hier nicht erkennbar) vorzugsweise in gleichmässigen Abständen um eine Öffnung des Lochrotors angebracht, die mit Drehlagern 7 und Schwenkwellen 6 drehbar im Lochrotor 3 gelagert sind.
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Die 1b zeigt eine Anordnung eines Schwenkarms 5 mit einem Stellzylinder 9 ohne Darstellung des Lochrotors 3 (1a). Während der Schwenkarm 5 an einem Ende an einer Schwenkwelle 6 befestigt ist, ist an einem entgegengesetzt liegenden Ende des Schwenkarms 5 ein Schabmesser 14 angebracht. Der Schwenkarm 5 hat eine gekrümmte Form, wodurch das Schabmesser 14 bei einer Entrindung vergleichsweise günstiger an einem Baumstamm 35 angreifen kann. Gegenüber dem Schwenkarm 5 ist an der Schwenkwelle 6 axial versetzt ein Schwenkhebel 8 starr befestigt. Über ein Gelenk 13 ist der Schwenkhebel mit einem Kolben 11 eines Stellzylinders 9 verbunden. Der Kolben steckt verschiebbar in einem Zylinder 10, der ein weiteres Gelenk 12 für eine Anbringung am Lochrotor 3 aufweist. Durch Druckbeaufschlagung über eine Hydraulikflüssigkeit lässt sich der Kolben 11 im Zylinder 10 ein- und ausfahren, so dass sich über den Schwenkhebel 8 die Schwenkwelle 6 drehen und der Schwenkarm 5 mit dem Schabmesser 14 verschwenken lässt, wenn das Gelenk 12 des Zylinders 10 und die Schwenkwelle 6 an festen Positionen am Lochrotor 3 gelagert sind.
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In 2 ist die gleiche Entrindungsmaschine 1 in seitlicher Ansicht dargestellt.
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Die 3a und 3b zeigen weitere Ansichten des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Entrindungsmaschine 1. Dabei ist in der schematischen Schnittdarstellung der 3a erkennbar, dass am Lochrotor 3 ein mehrpoliger Kontaktring 16 angebracht ist. Am Rahmen 2 ist ein entsprechender mehrpoliger Stromabnehmer 17 vorzugsweise beweglich angebracht. Dies bietet den Vorteil, dass der Stromabnehmer 17 bei Erschütterungen nachgeführt und gegebenenfalls nur zeitweise in eine am Kontaktring 16 anliegende Stellung gebracht werden kann. Dadurch lassen sich Steuermittel am Lochrotor 3 während Drehbewegungen fortlaufend und/oder bei Bedarf mit elektrischer Energie versorgen und Signale, z. B. zum Messen oder Steuern, vom und zum Lochrotor übermitteln. Durch eine bedarfsweise Strom- und/oder Signalübertragung, sind der Kontaktring 16 und der Stromabnehmer 17 einem geringeren Verschleiß ausgesetzt und erzeugen zudem weniger Reibungsverluste beim Antrieb des Lochrotors 3 durch den Motor 4.
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Die 3b zeigt eine Rückseite der Entrindungsmaschine 1, die an der Position des Abnehmers 17 geöffnet ist. Im Entrindungseinsatz können der Abnehmer 17 sowie der Kontaktring 16 von Elementen des Rahmens und des Lochrotors vollkommen verdeckt und geschützt sein. Auch das Drehlager 15 des Lochrotors 3 ist innerhalb des Rahmens 2 untergebracht.
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Die 4 zeigt einen Schalt- und Verbindungsplan einer hydraulischen Anlage 22 des Lochrotors 3. Als hydraulische Einstellelemente sind fünf vorzugsweise gleichartige Stellzylinder 9 angeschlossen, die vorzugsweise als Differenzialzylinder mit jeweils zwei Anschlüssen ausgeführt sind. Alle Stellzylinder 9 sind in gleicher Weise angeschlossen, wobei alle Anschlüsse für Kolbenstirnseiten an einer gemeinsame Leitung 23a und alle Anschlüsse für Kolbenstangenseiten der Stellzylinder 9 an einer gemeinsame Leitung 23b angeschlossen sind.
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Die beiden Leitungen 23a, 23b sind an verschiedene Anschlüsse eines 4/2-Wegeventils 24 angeschlossen. Die gezeigte Schaltstellung des 4/2-Wegeventils zeigt die Schaltstellung des 4/2-Wegeventils im Entrindungsbetrieb. Dabei sind an jedem Stellzylinder 9 beide Anschlüsse mit dem gleichen Druck beaufschlagt, so dass sich die Stellkraft nur aus dem wirksamen Druck in der Hydraulikflüssigkeit und dem Flächenverhältnis der entgegengesetzten Kolbenflächen ergibt. Insbesondere wenn alle Stellzylinder 9 das gleiche Kolbenflächenverhältnis aufweisen, können die Schabmesser 14 an allen Schwenkarmen 5 mit gleichen Kräften Rinde von einem Baumstamm 35 abtragen, so dass Baumstämme an allen Seiten vorteilhaft gleichmäßig bearbeitbar sind.
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Ein Druckanschluss des 4/2-Wegeventils 24 ist über eine Leitung 23c mit fünf Druckspeichern 27 verbunden. Im Entrindungsbetrieb ist ein Anschluss zum Druckabbau am 4/2-wegeventil 24 gesperrt. Der Druck in den Stellzylindern 9 wird im Wesentlichen durch die fünf Druckspeicher 27 aufrecht erhalten. Wenn im Zuge eines Entrindungsbetriebs die Schwenkarme 5 ein- und ausschwenken, ermöglichen die gemeinsamen Anschlussleitungen 23a und 23b, dass die in den verschiedenen Stellzylindern bewegten Mengen einer Hydraulikflüssigkeit zwischen den entsprechenden Anschlüssen der Stellzylinder 9 untereinander austauschen und ausgleichen. So können z. B. Bewegungen der Schwenkarme 5, die z. B. durch eine nicht exakt konzentrische Ausrichtung eines in Bearbeitung befindlichen Stamms zu einer Drehachse des Lochrotors 3, im wesentlichen durch Flüssigkeitsbewegungen über die gemeinsamen Leitungen ausgeglichen werden, so dass hierdurch verursachte Druckschwankungen vorteilhaft nur teilweise in der Leitung 23c wirksam sind.
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Auch wenn sich Schwenkbewegungen der fünf Schenkarme 5 und damit der mechanisch an sie gekoppelten fünf Stellzylinder sich nicht gegenseitig kompensieren können, z. B. im Fall einer Verdickung an einem Baumstamm, kann durch die Verwendung von Differenzialzylindern als Stellzylinder 9 und deren Anschluss über die Leitungen 23a und 23b sowie durch die Verbindung dieser beiden Leitungen 23a, 23b über das 4/2-Wegeventil 24 ein Volumen- und Druckausgleich zwischen den beiden Druckbereichen der Leitungen 23a und 23b stattfinden, so dass der von den Druckspeichern 27 bereitgestellte Druck auch in einem solchen Fall kaum beeinflussbar ist. Indem das 4/2-Wegeventil 24 in der gezeigten Stellung immer einen Druckausgleich zwischen den Leitungen 23a und 23b ermöglicht, bleibt auch bei gleichsinnigen Bewegungen an allen Stellzylindern 9 die Andruckkraft an den Schabmessern 14 vorteilhaft konstant.
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Um beispielsweise eine Andruckkraft an den Schabmessern 14 zu erhöhen, ist mit der Leitung 23d eine Hydraulikpumpe 25 mit einem elektrischen Antrieb 25a an die Leitung 23c und somit an den Hochdruckbereich der hydraulischen Anlage 22 angeschlossen. Durch eine Leitung 23g ist die Hydraulikpumpe 25 mit dem Flüssigkeitsreservoir eines Blasentanks 28 verbunden, aus dem sie Hydraulikflüssigkeit zur Druckerhöhung in die Leitung 23c fördern kann. Um Drücke in der Leitung 23c mit möglichst wenig Betrieb der Hydraulikpumpe 25 aufrecht zu erhalten, ist in der Leitung 23d ein Rückschlagventil 30 eingebaut. Das Rückschlagventil 30 ermöglicht insbesondere, dass die Stromversorgung des Antriebs 25a der Hydraulikpumpe 25 zeitweise unterbrochen werden kann, z. B. indem der Stromabnehmer 17 vom Kontaktring 16 getrennt wird. Für Überprüfungen des Drucks in der Leitung 23c ist in der Leitung 23d ein Drucksensor 26 angeordnet, der ein Unterschreiten eines vorgegebenen Druckes feststellen und bei Aktivierung der Hydraulikpumpe 25 ein Erreichen eines vorgegeben Druckes signalisieren kann. In einer nicht gezeigten Ausführung der Erfindung ist ein Drucksensor 26 vorzugsweise unmittelbar an die Leitung 23c angeschlossen, um vorteilhaft Drücke, die unmittelbar auf die Schabmesser 14, wirken überwachen zu können.
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Der Vorteil des Blasentanks 28 besteht zum einen darin, dass der Blasentank 28 schon mit einer relativ geringen Menge Hydraulikflüssigkeit einen vergleichsweise schwachen Druck aufweist, der den Betrieb der Hydraulikpumpe 25 unterstützen kann. Ebenso wichtig ist der Vorteil, dass mit einem durch den Blasentank 28 bereitgestellten Flüssigkeitsreservoir Lufteinschlüsse in die hydraulische Anlage 22 vermeidbar sind. Dadurch können Schäden an der hydraulischen Anlage 22 durch Kavitation bei hohen Flüssigkeitsströmungen verringert oder ganz vermieden werden.
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Um schädliche Überdrücke in der Leitung 23c zu vermeiden, ist die Leitung 23c über die Leitung 23e mit dem Blasentank 28 verbunden. Dabei ist in die Leitung 23e ein Druckbegrenzungsventil 29 eingebaut, das bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes Hydraulikflüssigkeit zum Blasentank 28 abfließen lässt.
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In einem zweiten Schaltzustand des 4/2-Wegeventils 24 sind die Volumen der Stellzylinder 9, die den Kolben 11 in ausgefahrene Stellungen drängen, über eine Leitung 23f mit dem Blasentank 28 verbunden. Dagegen liegt nun an den einziehenden Anschlüssen der Leitung 23b bei diesem zweiten Schaltzustand ein hoher Druck an. Dadurch herrscht an den Kolben 11 der Stellzylinder 9 ein vergleichsweise hoher Druckunterschied, so dass die Kolben 11 recht schnell einfahren können und die Schabmesser 14 entsprechend schnell mit den Schwenkarmen 5 aus einem Bearbeitungsbereich des Lochrotors 3 entfernbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entrindungsmaschine
- 2
- Rahmen
- 3
- Lochrotor
- 4
- Antriebsmotor
- 5
- Schwenkarm
- 6
- Schwenkwelle
- 7
- Drehlager
- 8
- Stellhebel
- 9
- Stellzylinder
- 10
- Zylinder
- 11
- Kolben
- 12
- Gelenk
- 13
- Gelenk
- 14
- Schabmesser
- 15
- Rotorlager
- 15a
- Lagerschale
- 15b
- Lagerschale
- 16
- Kontaktring
- 17
- Abnehmer
- 22
- Hydraulische Anlage
- 23a
- Leitung
- 23b
- Leitung
- 23c
- Leitung
- 23d
- Leitung
- 23e
- Leitung
- 23f
- Leitung
- 23g
- Leitung
- 24
- 4/2-Wegeventil
- 25
- Hydraulikpumpe
- 25a
- Pumpenmotor
- 26
- Drucksensor
- 27
- Druckspeicher
- 28
- Blasentank
- 29
- Druckregelventil
- 30
- Rückschlagventil
- 35
- Baumstamm
