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Die Erfindung betrifft eine Häckselanordnung für einen Feldhäcksler mit einer drehbaren Messertrommel, um deren Umfang Schneidkanten aufweisende Häckselmesser verteilt sind, die mit einer sich parallel zur axialen Richtung der Messertrommel erstreckenden Gegenschneide zusammenwirken.
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Stand der Technik
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Feldhäcksler dienen zur Ernte von ganzen Pflanzen oder ihren Teilen, die im Betrieb mittels eines Erntevorsatzes von einem Feld aufgenommen, durch Vorpresswalzen zusammengedrückt und einer Messertrommel zugeführt werden, deren Häckselmesser die Pflanzen im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide zerschneiden. Im Stand der Technik, vgl.
DE 10 2009 046 808 A1 , ist der von den Häckselmessern der Messertrommel beschriebene Hüllkreis zumindest näherungsweise zylindrisch und wirkt mit einer geraden Gegenschneide zusammen. Eine Schleifeinrichtung bewegt von Zeit zu Zeit einen Schleifstein in axialer Richtung über die Messertrommel, um die Häckselmesser zu schärfen. Die geernteten Pflanzen dienen in der Regel als Viehfutter oder zur Biogaserzeugung.
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Bei Mähdreschern wurde vorgeschlagen (
DE 195 35 175 A1 ), das nach dem Drusch- und Trennprozess verbleibende Stroh mittels eines Strohhäckslers zu zerkleinern, der starr und sich radial erstreckend an einer rotierenden Trommel befestigte Messer mit dreieckig gezackten, hinterschliffenen Schneidkanten umfasst, die mit komplementär geformten, stationären Gegenmessern zusammenwirken. Zusätzlich erfolgt eine Zerteilung quer orientierter Strohstängel mittels feststehender, scharfer und über die Breite des Strohhäckslers verteilter Gegenmesser, die sich in Lücken zwischen benachbarten Messern hinein erstrecken.
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In der
DE 10 2009 028 410 A1 wird ein Mähdrescher beschrieben, der eine Messertrommel zur Zerkleinerung der Erntegutreste aufweist. An der Messertrommel sind radial geschlitzte Messer mit sich axial erstreckenden Schneidkanten befestigt, die mit einer stationären Gegenschneide zusammenwirken. In die Schlitze der Messer erstrecken sich stationäre, über die Breite des Strohhäckslers verteilte Gegenmesser mit scharfen Schneidkanten, die zum Zerkleinern quer orientierter Partikel dienen.
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Aufgabe
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Derzeit wird der mögliche Durchsatz der Feldhäcksler durch die axiale und radiale Abmessung der Messertrommel begrenzt, die jedoch durch die Abmessungen des gesamten Feldhäckslers vorgegeben werden. Die erzielbare Schnittlänge, die insbesondere zur Verwendung des Ernteguts in Biogasanlagen möglichst kurz sein soll, ist durch die Anzahl der über den Umfang der Messertrommel verteilten Häckselmesser vorgegeben und eine nähere Anbringung der Häckselmesser zueinander erweist sich aus konstruktiven Gründen als problematisch. Auch entstehen mitunter – insbesondere bei der Biogaserzeugung unerwünschte- Überlängen des Schnittguts, wenn es nicht in Längsrichtung orientiert geschnitten wird. Es wäre daher wünschenswert, gegenüber dem Stand der Technik den möglichen Durchsatz des Feldhäckslers zu vergrößern und die erzielbare Schnittlänge zu verringern bzw. Überlängen zu vermeiden.
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Ein weiteres Problem liegt in der Geräuschentwicklung beim Häckseln des Ernteguts und auch beim Leerlauf des Feldhäckslers. Hierbei erweisen sich im Winkel zur Gegenschneide angeordnete Schnittkanten der Häckselmesser, die einen ziehenden Schnitt durchführen, als günstiger als parallel zur Gegenschneide ausgerichtete Schnittkanten, die einen hackenden Schnitt mit gegenüber dem ziehenden Schnitt höherer Geräuschentwicklung bewirken. Einer Vergrößerung des Schneidwinkels zwischen der Schnittkante und der Gegenschneide, die eine Geräuschminderung mit sich bringen würde, würde jedoch den Durchsatz begrenzen, denn die Abwurfeigenschaften der Messertrommel verschlechtern sich erfahrungsgemäß mit dem Schneidwinkel. Bei größeren Schneidwinkeln rutscht das Erntegut eher zur Mitte der Messertrommel hin, d.h. in die zwischen in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Häckselmesser gebildeten Taschen, als in Umfangsrichtung in den Auswurfkanal ausgeworfen zu werden.
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Schließlich erweist sich auch die zylindrische Sollform des Hüllkreises der Messertrommel als problematisch herstellbar. Reale Messertrommeln haben eher eine Tonnenform, bedingt durch mechanische Eigenschaften der Schleifeinrichtung, die dazu führen, dass die Schleifkräfte in der Mitte der Messertrommel am kleinsten sind. Diese Tonnenform hat wiederum Schwierigkeiten bei der Einstellung der Gegenschneidenposition und unerwünscht große Abstände zwischen der Gegenschneide und dem Hüllkreis der Messertrommel in den äußeren Bereichen zur Folge.
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Das der Erfindung zu Grunde liegende Problem wird darin gesehen, eine gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik verbesserte Häckselanordnung für einen Feldhäcksler bereitzustellen, welche die beschriebenen Nachteile nicht oder in einem verminderten Maße aufweist.
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Lösung
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Eine Häckselanordnung für einen Feldhäcksler setzt sich aus einer drehbaren Messertrommel in offener oder geschlossener Bauform und einer Gegenschneide zusammen. Um den Umfang der Messertrommel sind Schneidkanten aufweisende Häckselmesser verteilt, die mit der sich in axialer Richtung zur Messertrommel erstreckenden Gegenschneide zusammenwirken. Zumindest ein Teil der Kontur der Schneidkanten schließt einen (von 0° unterschiedlichen) Winkel mit der durch die Drehachse der Messertrommel definierten axialen Richtung ein, sodass die durch die Schneidkanten beschriebene Umhüllende der Messertrommel von einer Zylinderform abweicht. Die Gegenschneide ist komplementär zur Umhüllenden der Messertrommel konturiert und schließt mit der Umhüllenden der Messertrommel einen Schneidspalt mit einer über die Länge der Gegenschneide zumindest näherungsweise konstanten Breite ein.
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Der Schneidspalt zwischen der Gegenschneide und dem Hüllkreis der Messertrommel ist somit nicht gerade, wie im Stand der Technik, sondern weist eine profilierte Kontur auf, die beispielsweise dreieck-, stufen-, sägezahn- oder sinusförmig mit oder ohne dazwischen angeordneten, sich parallel zur Achsrichtung der Messertrommel erstreckenden Abschnitten gestaltet sein kann. Die Gesamtlänge, auf welcher der Schnittvorgang erfolgt, ist gegenüber dem geraden Schneidspalt verlängert. Durch diese Verlängerung des Schneidspalts kann bei gegebenen Abmessungen der Häckselanordnung ein höherer Gutdurchsatz erzielt werden. Die nicht-axiale Anbringung der Schneidkanten ermöglicht auch eine dichtere Besetzung der Messertrommel mit Häckselmessern als bisher, was die Realisierung kürzerer Schnittlängen ermöglicht. Außerdem kann der Schnittwinkel zwischen den Schneidkanten und der Gegenschneide aufgrund des sich erfindungsgemäß auch in radialer Richtung erstreckenden Schneidspalts vergrößert und dadurch die Geräuschentwicklung vermindert werden, ohne dass eine Verschlechterung der Abgabeeigenschaften der Messertrommel zu befürchten wäre.
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Die Häckselmesser können flach und gegenüber dem Radius der Messertrommel gegenüber der beim Häckseln herrschenden Drehrichtung nach vorn oder hinten abgewinkelt sein. Sie können alternativ gegenüber der beim Häckseln herrschenden Drehrichtung nach vorn oder hinten gekrümmt sein.
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Die Häckselmesser sind vorzugsweise an geeigneten Halterungen der Messertrommel oder einem radial profilierten Mantelblech der Häckseltrommel angebracht. Die Häckselmesser könnten auch indirekt durch angeschraubte Klemmkeile oder mit Befestigungsleisten mit dem radial profilierten Mantelblech der Häckseltrommel oder dem Messerhalter verbunden werden.
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Vorzugsweise ist der Messertrommel eine Schleifeinrichtung mit einem komplementär zum Hüllkreis der Messertrommel konturierten Schleifstein zugeordnet, der es ermöglicht, der Messertrommel die gewünschte Form zu geben und dessen mittlerer Bereich bei hinreichend stabiler Dimensionierung nicht, wie derzeit, in radialer Richtung ausweicht. Der Schleifstein kann starr oder um seine sich parallel zur Drehachse der Messertrommel erstreckende Achse drehbar angebracht werden. Im zweiten Fall kann er durch einen zugeordneten Antrieb oder die Drehung der Messertrommel in Drehung versetzbar sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann auch ein in zwei Richtungen beweglicher Schleifstein verwendet werden, der nach Art eines CNC-Fräsers der Kontur der Messertrommel nachgeführt wird und die Schneidkanten sukzessive schleift.
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Ausführungsbeispiel
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In den Zeichnungen sind nachfolgend mehrere, näher beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 einen Feldhäcksler mit einer Häckselanordnung in Seitenansicht und in schematischer Darstellung,
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2 eine vertikale Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Häckselanordnung und einer Schleifeinrichtung,
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3. Draufsichten auf Häckselmesser mit unterschiedlichen Konturen,
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4 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Schleifsteins,
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5 einen schematischen Schnitt durch die Messertrommel der 2 entlang der Linie 5-5,
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6 einen Schnitt durch die Messertrommel der 2 entlang der Linie 6-6,
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7 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform von Häckselmessern in Blickrichtung des Pfeils 7 der 6,
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8 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform von Häckselmessern in Blickrichtung des Pfeils 8 der 6, und
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9 eine vertikale Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der Häckselanordnung und einer Schleifeinrichtung.
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Ein in der 1 gezeigter selbstfahrender Feldhäcksler 10 baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von angetriebenen vorderen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung des Feldhäckslers 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein Erntevorsatz 20 einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20, der in der dargestellten Ausführungsform ein reihenunabhängig arbeitendes Maisgebiss ist, vom Boden aufgenommenes Gut, z. B. Maispflanzen oder dergleichen, wird durch obere Vorpresswalzen 30 und untere Vorpresswalzen 32, die innerhalb eines Einzugsgehäuses 36 angebracht sind, einer Messertrommel 22 zugeführt, um deren Umfang Häckselmesser 38 verteilt sind, die das Erntegut in Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 34 in kleine Stücke häckseln und es einer Fördervorrichtung 24 aufgeben. Die oberen Förderwalzen 30 sind durch Federkraft gegen die unteren Förderwalzen 32 vorgespannt, damit das Erntegut zwischen den Förderwalzen 30, 32 vorverdichtet wird und besser geschnitten werden kann. Eine Schleifeinrichtung 36 dient zum gelegentlichen Schleifen der Häckselmesser 38. Das Gut verlässt den Feldhäcksler 10 zu einem nebenher fahrenden Anhänger über eine in ihrer Position verstellbare Austrageinrichtung 26. Zwischen der Messertrommel 22 und der Fördervorrichtung 24 erstreckt sich eine Konditioniereinrichtung mit zwei Konditionierwalzen 28, 28‘, durch die das zu fördernde Gut der Fördervorrichtung 24 tangential zugeführt wird. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben – wenn nicht anders erwähnt –, wie vorn, hinten, links und rechts auf die Vorwärtsrichtung V des Feldhäckslers 10, die in der 1 von rechts nach links verläuft.
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Die
2 zeigt eine Ansicht der Häckselanordnung mit der Messertrommel
22 und der Gegenschneide
34 sowie der Schleifeinrichtung
36 von vorn. Die Messertrommel
22 umfasst eine mittige, durch einen geeigneten Antrieb in Drehung versetzbare Welle
40, die sich durch die Messertrommel
22 hindurch erstrecken oder als zwei Wellenstummel ausgeführt sein kann, die jeweils eine Stützscheibe
42 tragen. Die Welle
40 trägt über äußere Stützscheiben
42 einen Mantel
44, um dessen Umfang und Längsrichtung Messerhalter
46 verteilt sind (vgl.
6). Eine andere Möglichkeit wäre, den als Blech ausgestalteten Mantel
44 der Messertrommel
22 in radialer Richtung derart zu profilieren, dass er zugleich als Messerhalter fungiert. Für die vorliegende Erfindung ist der mechanische Aufbau der eigentlichen Messertrommel
22 von untergeordneter Bedeutung, sodass es sich auch um eine offene Messertrommel (s.
DE 35 15 393 A1 ) oder eine Messertrommel mit an Stützscheiben angeschraubten Halterungen (
DE 10 2009 046 808 A1 ) handeln könnte. Ferner könnte es sich auch um eine Messertrommel
22 mit am Mantel
44 angeschraubten oder angeschweißten Messerhalter
46 oder eine Messertrommel
22 mit einem als Blech ausgestalteten Mantel
44, der in radialer Richtung eine profilierte Form aufweist handeln, wobei im letztgenannten Fall die Profilform des Messertrommelmantelblechs die Funktion der Messeraufnahme übernimmt und mehrere Häckselmesser
38 haltert.
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Die höckerförmigen Messerhalter 46 sind in der in 6 dargestellten Ausführungsform mit dem Mantel 44 verschweißt. Als Alternative kann auch der Mantel 44 in radialer Richtung profiliert sein, sodass er zugleich als Messerhalter fungiert. Die Messerhalter 46 haltern die Häckselmesser 38, wozu sich Schrauben 48 durch Löcher im Häckselmesser 38 und in den Messerhaltern 46 erstrecken und an der Innenseite der Messerhalter 46 durch Gewindeplatten 50 gehaltert werden, mit denen jeweils zwei Schrauben 48 verschraubt sind. Jeder Messerhalter 46 trägt ein (8) oder zwei (7) mit einer vorlaufenden Schneidkante 52 ausgestattete Häckselmesser 38, die jeweils durch zwei (oder ggf. mehr) Schrauben 48 am Messerhalter 46 fixiert werden. Man könnte auch Messerhalter 46 verwenden, die zwei oder mehr Häckselmesser 38 tragen.
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Anders als bei üblichen Messertrommeln, deren durch die Schneidkanten 52 der Häckselmesser 38 definierte Umhüllenden (näherungsweise) kreiszylindrisch sind, ist die Umhüllende der erfindungsgemäßen Messertrommel 22 in der Ausführungsform nach 2 nicht kreiszylindrisch und im Konkreten mit dreieckförmigen Einbuchtungen ausgestattet, wobei statt der Dreieckform auch sinusförmige oder stufenförmige Einbuchtungen möglich wären. Dazu erstrecken sich die Schneidkanten 52 in einem Winkel α von etwa 45° zur Drehachse der Messertrommel 22, was beispielsweise durch entsprechend geformte Häckselmesser 38 mit einer einzigen Schneidkante 52 (7) oder zwei im Winkel von 90° zueinander angeordneten Schneidkanten 52 (8) erzielt werden kann. Es könnten auch beliebige, andere (von 0° verschiedene) Winkel α und (bei der Ausführungsform nach 8) andere Winkel zwischen zwei Schneidkanten 52 eines Häckselmessers 38 verwendet werden. Die starr, aber abnehmbar am Rahmen 12 des Feldhäckslers 10 befestigte Gegenschneide 34 ist an die Form des Hüllkreises der Messertrommel 22 angepasst und setzt sich somit ebenfalls aus dreieckig geformten Abschnitten zusammen, die jeweils in die Einbuchtung zwischen zwei Schneidkanten 52 eingreifen. Auch die Gegenschneide 34 hat somit Abschnitte, die einen Winkel mit der Drehachse der Messertrommel 22 einschließen. In der Ausführungsform nach 2 ist die Gegenschneide 34 doppelseitig ausgeführt, sodass sie, sobald sie verschlissen ist, aus dem Feldhäcksler 10 ausgebaut, um 180° um ihre orthogonal zu ihrer Längsachse und zur Schneidebene verlaufende Mittelachse gedreht und wieder eingebaut werden kann. Es ist auch denkbar, die Gegenscheide 34 so auszuführen, dass sie nur eine einzige Funktionsseite aufweist. In beiden Fällen kann die Gegenschneide 34 zusätzlich um 180° um ihre orthogonal zu ihrer Längsachse und parallel zur der Schneidebene verlaufende Querachse drehbar sein (oder nicht). Es wäre selbstverständlich auch möglich, sowohl die Konturen der Gegenschneide, der Umhüllenden der Messertrommel 22 als auch des Schleifsteins mit beliebigen, anderen Formen zu versehen.
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Durch die erfindungsgemäße Form des Hüllkreises der Messertrommel 22 und der dazu komplementären Kontur der sich parallel zur Drehachse der Messertrommel 22 erstreckenden Gegenschneide 34 wird eine Verlängerung des zwischen der Gegenschneide 34 und den Schneidkanten 52 definierten Schneidspalts gegenüber den konventionellen Messertrommeln 22 erzielt. Der Schneidspalt ist in der Ausführungsform der 2 somit nicht gerade, sondern zickzackförmig (bzw. bei anderen Ausführungsformen sinusförmig oder stufenförmig oder v-förmig). Dadurch kann der Materialdurchsatz bei gegebenen Abmessungen der Messertrommel 22 vergrößert, bzw. bei gegebenem Materialdurchsatz kann die Messertrommel 22 verkleinert werden. Außerdem können die Schneidwinkel (d.h. die Winkel zwischen den Schneidkanten 52 und der Gegenschneide 34 in axialer Richtung der Gegenschneide 34 betrachtet) gegenüber den konventionellen Messertrommeln vergrößert werden, ohne die Abgabeeigenschaften der Messertrommel 22 nachteilig zu beeinflussen.
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Der Häckselanordnung nach 2 ist außerdem eine Schleifeinrichtung 36 zugeordnet, die einen Schleifstein 54 umfasst, der über seine gesamte Länge wie die Gegenschneide 34 konturiert ist, um die Schneidkanten 52, wenn sie nach längeren Betriebszeiten stumpf geworden sind, wieder nachschleifen zu können. Beim Schleifen wird die Messertrommel 22 vorzugsweise entgegen der beim Häckselbetrieb herrschenden Drehrichtung in Drehung versetzt. Der Schleifstein 54 kann um seine Achse drehfest angebracht werden oder er kann sich um seine Längsachse drehen, die parallel zur Drehachse der Messertrommel 22 verläuft.
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Dazu kann ein separater Antrieb 56 vorgesehen sein, oder die Drehung erfolgt passiv durch die Reibung mit der Messertrommel 22. Weiterhin sind Verstellantriebe 58 vorgesehen, um den Schleifstein 54 in Richtung auf die Messertrommel 22 und von ihr fort bewegen und in die zum Schleifen geeignete Position verbringen zu können. Eine Verstellung des Schleifsteins 54 in axialer Richtung ist nicht vorgesehen, kann allerdings nicht ausgeschlossen werden. Die Gegenschneide 34 kann auch anders als gezeigt, unabhängig von der Position des Schleifsteins 54, am Umfang der Messertrommel 22 an anderer Stelle positioniert sein. Dementsprechend kann auch der Schleifstein 54 am Umfang der Messertrommel 22 unabhängig von der Gegenschneide 34 an anderer Stelle angebracht sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform (4) ist der Schleifstein 54 kürzer als die Messertrommel 22 und mit einem Antrieb 60 ausgestattet, mit dem er sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung gegenüber der Messertrommel 22 bewegbar ist. Er umfasst nur zwei Flanken, die komplementär zu den Schneidkanten 52 zweier benachbarter Häckselmesser 38 geformt sind. Er wird demnach sukzessive über die Breite der Messertrommel 22 jeweils in axialer Richtung einem Tal zwischen zwei Schneidkanten 52 gegenüberliegend positioniert und dann der Messertrommel 22 zugestellt, nach einer Schleifzeit wieder entfernt und zum nächsten Tal verbracht. Diese Vorgänge werden einmal über die Breite der Messertrommel 22 durchgeführt, bis die gesamte Messertrommel 22 geschliffen ist. Anschließend kann der beschriebene Vorgang noch ein- oder mehrmals wiederholt werden.
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Wie in der 3 dargestellt, können die Häckselmesser 38 oder die Messerhalter 46 oder das profilierte Messertrommelmantelblech (und/oder die Häckselmesser-Schneidkanten 52) dreieckförmig sein, oder rund (Bezugszeichen 38a) oder auch sich parallel zur Drehachse der Messertrommel 22 erstreckende Bereiche der Schneidkanten 52a umfassen (Bezugszeichen 38b) oder größere aber auch kleiner Winkel als ca. 45° mit der Drehachse der Messertrommel 22 einschließen (Bezugszeichen 38c) oder im äußeren Bereich etwa wellen- oder kreisförmig und im inneren Bereich dazu gegensinnig gekrümmt sein, d.h. leicht in sich geschwungen sein kann (Bezugszeichen 38g). Dabei sind in der Regel, anders als in der 3 gezeigt, jeweils alle Häckselmesser 38 einer Messertrommel 22 gleichartig ausgeführt.
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Die Orientierung der Häckselmesser 38 in Drehrichtung der Messertrommel 22 kann, wie in der 6 und in der 5 mit dem Bezugszeichen 38 gekennzeichnet, vorlaufend sein, wobei die Häckselmesser 38 in sich flach sind. Es ist auch möglich, sie vorlaufend und in sich gekrümmt auszuführen (Bezugszeichen 38d in 5) oder sie in sich flach und nachlaufend auszuführen (Bezugszeichen 38e in 5) oder sie nachlaufend und in sich gekrümmt auszuführen (Bezugszeichen 38f in 5). Dabei sind in der Regel, anders als in der 5 gezeigt, jeweils alle Häckselmesser 38 einer Messertrommel 22 gleichartig ausgeführt.
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Die 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die Kontur der Schneidkanten 52 und der Gegenschneide 34 sowie des Schleifsteins 54 zinnenförmig gestaltet ist, d.h. mit rechteckigen Vorsprüngen ausgestattet ist. Der Schneidspalt zwischen der Gegenschneide 34 und den Schneidkanten 52 ist demnach mäanderförmig mit rechtwinkligen Ecken. Das Messer kann nicht rein keilförmig, wie in 9 gezeigt, sondern auch v-förmig ausgeführt werden, sodass es die Messerhalter 46 oder das profilierte Messertrommelmantelblech in radialer Richtung umschließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009046808 A1 [0002, 0026]
- DE 19535175 A1 [0003]
- DE 102009028410 A1 [0004]
- DE 3515393 A1 [0026]
