DE102013202452A1

DE102013202452A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ernten und Zerkleinern von Feldholz

Info

Publication number: DE102013202452A1
Application number: DE201310202452
Authority: DE
Inventors: Siegfried Firus; Adolf Belter; Mirko Lindner; Andre Grosa
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2033-02-15
Also published as: DE102013202452B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ernten und Zerkleinern von Feldholz, aufweisend eine Abtrenn- und Einzugsvorrichtung mit einer Umlaufgeschwindigkeit v1 und einem Anstellwinkel α1, eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordneten Fördereinrichtung mit Fördergeschwindigkeit v2 > v1 und einem Anstellwinkel α2 > α1, eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Strangbildungseinrichtung mit Stopf- und Verdichtungselementen sowie eine unterhalb der Strangbildungseinrichtung angeordnete Zerkleinerungs- und Auswurfvorrichtung. Diese Vorrichtung dient der Ernte und Zerkleinerung von Feldholz, wobei eine bodennahe und horizontale oder nahezu horizontale Abtrennung der in Reihe stehenden Feldholzpflanzen mittels der Abtrennvorrichtung erfolgt, die Stämme oder Stängel mittels der Einzugseinrichtung mit der Umlaufgeschwindigkeit v1 entgegen der Fahrtrichtung eingezogen werden, sich nach einer ersten Übergabe von der Einzugseinrichtung an die entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Fördereinrichtung deren Transport mit einer Fördergeschwindigkeit v2 > v1 anschließt und sie nach einer zweiten Übergabe an eine Strangformungseinrichtung mit der Vorschubgeschwindigkeit v3 in nahezu aufrechter Position zu einem Strang verdichtet werden und dieser Strang in annähernd vertikaler Richtung einer Zerkleinerungs- und Auswurfeinrichtung zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ernte und Zerkleinern von Feldholz, insbesondere für die Ernte auf Kurzumtriebsplantagen.
Stand der Technik
Als Kurzumtriebsplantagen bezeichnet man auf sonst ackerbaulich genutzten Flächen in Reihen angeordnete Baumpflanzungen, insbesondere so genannter schnell wachsender Baumarten, wie Pappel, Weide, Robinie oder Schwarzerle. Diese Baumarten schlagen wieder aus, wenn sie bis auf den Wurzelstock, also auch ebenerdig, abgesägt wurden. Eine einmalige Pflanzung kann daher wiederholt geschnitten und geerntet werden. Die Abstände zwischen den Ernten liegen dabei zwischen drei und sechs Jahren, je nach Einsetzen und Andauern der optimalen Wachstumsphase der jeweiligen Baumart.
Die Ernte dieser Gehölze stellt noch immer eine technologische Herausforderung dar. Gerade bei der weiteren Verwendung des Holzes in der Holzwerkstoff- und Zellstoffindustrie oder der energetischen Verwertung. In diesen nachfolgenden Prozessen wird der Rohstoff Holz häufig in aufgeschlossener sowie homogenisierter Form benötigt. Es hat sich daher etabliert, das Holz – in Form von Stammabschnitten (Rundholz) unterschiedlicher Länge, von Asten mit Zweigen oder von kleinen ganzen Bäumen – in kurze Stücke, sogenannten Hackschnitzel oder Holzhäcksel, zu zerkleinern. Diese Zerkleinerungsprozesse sind in der Regel direkt in den Ernteprozess integriert, um Lagerplatz und Transportkosten zu sparen.
Für die Ernte von Energieholzplantagen werden bislang vorwiegend hochproduktive Maschinen mit Zuführsystemen und Hacktrommeln eingesetzt, wie sie bei der Mais- oder Zuckerrohrernte üblich sind. Wesentliche Elemente solcher Maschine umfassen eine Zuführvorrichtung, häufig bestehend aus Walzen mit profilierten Zylinderflächen oder metallenen Gliederbändern, eine Schneidvorrichtung sowie eine Wurfeinrichtung, die mittels Zentrifugalbeschleunigung das zerkleinerte Material aus dem Bereich der Trommel in Richtung eines Transportfahrzeuges oder Containers befördert.
Beim Ernteprozess mit derartigen Maschinen, insbesondere in Form spezieller Adapter für selbst fahrende Feldhäcksler, werden die dünnen, stehenden Pflanzen von den Maschinen durch eine übliche Schneideinrichtung abgetrennt, über ein Walzensystem in die horizontale Lage gebracht und in die quer liegende Hacktrommel eingezogen. Beim Einsatz solcher Adapter bei Feldholz müssen die abgetrennten Bäume oder Stangen für das Einziehen in die waagerechte Lage gebracht werden. Dabei sind jedoch die noch auf dem Feld stehenden Bäume ein Hindernis, die daher unter großem Zwang in Fahrtrichtung gebogen werden müssen, um den für die Drehung der abgetrennten Bäume in die annähernd horizontale Lage notwendigen Platz zu schaffen. Auch die Drehung der in Schräglage abgetrennten Bäume in die Horizontale ist technisch und zeitlich aufwendig. Um dieses „Umlegen“ der Bäume zu vermeiden, wurden daher bereits Vorrichtungen und Maschinen vorgeschlagen, welche die Bäume in annähernd senkrechter Stellung einer Zerkleinerungsvorrichtung zuführen und zerkleinern.
So wird in der EP 2 301 320 A1 eine Hackeinrichtung und ein Verfahren zur Ernte von Feldholz vorgeschlagen, wobei die Feldholzpflanzen zunächst durch eine bodennahe Sägeeinrichtung abgetrennt, anschließend durch obere und untere Transporthaspeln entgegen der Fahrtrichtung transportiert und schließlich durch mindestens zwei Einzugswalzen einer nachgeordneten Hacktrommel zugeführt werden. Zur Vorverdichtung des Holzes werden die Bäume nach dem Abtrennen durch zwei obere Haspeln zu einem Stauraum transportiert und in diesem durch die nachfolgenden Bäume zu einer vorverdichteten Matte verpresst. Diese vorverdichtete Matte wird anschließend mittels Einzugswalzen der Hacktrommel zugeführt, die aufgrund ihrer zur Horizontalen geneigten Schneidebene während des Einzugs einen horizontalen Weitertransport der Bäume entlang der Schneidlinie und durch die Einzugswalzen bewirkt. Eine allseitige und starke Verdichtung des Holzmaterials in den Einzugswalzen ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich. Weiterhin ist die Zuführrate der Bäume zum verdichteten Strang nur bedingt regelbar.
Auch die EP 0 562 406 B1 offenbart ein Verfahren zur Ernte von Feldholz, wobei die Bäume vom Stock getrennt und unmittelbar danach in senkrechter Position von einer selbst einziehenden Schneidschnecke grob zerkleinert werden. Die Qualität des Hackgutes ist dabei äußerst unbefriedigend und die mögliche Hackleistung unzureichend.
In der DE 10 2010 043 317 A1 wird eine Mäh-Hackvorrichtung zur Ernte großwüchsiger Pflanzen beschrieben. Mit dieser sollen die vom Stock abgetrennten Pflanzen, neben schnell wachsenden Hölzern auch z. B langstängeliger Mais, unmittelbar nach dem Trennschnitt in senkrechter Position von zwei Walzen erfasst und der direkt über der Sägeeinrichtung angeordneten Schneid- oder Häckseleinrichtung zugeführt werden. Das Einzugswalzenpaar besteht dabei aus einer fest am Gehäuse angebrachten sowie einer beweglich und federnd gelagerten Walze. Das eingezogene Holz kann so die Einzugswalzenpaare gegen die Federwirkung der Aufhängung der beweglichen Walze auseinander drücken, wodurch eine Anpassung der Walzen an verschiedenen Stammdicken ermöglicht wird. Die Einzugswalzen dienen somit in erster Linie der Führung des Holzes, eine Verdichtung desselben ist aufgrund der federnden Aufhängung einer der Walzen nur begrenzt möglich. Weiterhin kann die Strangbildung bei dieser Vorrichtung lediglich durch die Fahrtgeschwindigkeit des Erntefahrzeugs gesteuert werden.
Die WO 2007/066161 A1 beschreibt ebenfalls eine Holzfäll- und Häckseleinrichtung, wobei die Bäume bodennah von einer horizontalen Sägeeinrichtung abgetrennt und anschließend durch obere Einzugshaspeln einer Hackeinrichtung zugeführt werden. Gleichzeitig erfolgt eine Führung der Holzstämme durch untere Einzugsschnecken, die an ihrem in Fahrtrichtung hinten gelegenen Ende in Einzugswalzen übergehen. Einzugsschnecken und Einzugswalzen rotieren dabei um eine gemeinsame Rotationsachse und sind gemeinsam angetrieben, bevorzugt über einen hydraulischen Antrieb. Aufgrund der gemeinsamen Ausführung dieser Einzugselemente wird durch die Schnecken kontinuierlich neues Holz zu den Walzen transportiert, wodurch zwischen den Walzen eine horizontale Bewegungskomponente des eingezogenen Holzes resultiert. Gerade bei zweig- und astreichem Holz führt dies zu einer mangelnden Verdichtung und somit zu einer mangelnden Homogenität der anschließend produzierten Hackschnitzel. Durch die kontinuierliche Führung der Bäume vom Abtrennen bis zum Zerkleinern müssen die Geschwindigkeiten der Sägeeinrichtung bzw. die des Erntefahrzeugs an die Vorschubgeschwindigkeit der Zerkleinerungsvorrichtung angepasst werden. Dies ist aus prozesstechnischen Gründen nachteilig.
In der WO 2010/129986 A1 wird eine Baumerntemaschine vorgeschlagen, bei der einer Abtrennvorrichtung eine obere und eine untere Transporthaspel nachgeordnet sind, die das abgetrennte Holz einer Einzugswalzenanordnung zuführen. Durch die Einzugswalzen wird das geerntete Holz anschließend in nahezu vertikaler Position einer Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt und von dieser in Hackschnitzel zerkleinert. Die Einzugswalzen sind dabei als rotierenden Zylinder ausgeführt, die an ihrer Oberfläche Zähne oder Klauen aufweisen. Eine allseitige Verdichtung auch blatt- oder zweigreicheren Ernteholzes zu einem homogenen dichten Strang ist mit diesen Einzugswalzen nicht möglich. Weiterhin muss die Fördergeschwindigkeit der Bäume durch die Haspeln auch hier der Vorschubgeschwindigkeit der Einzugswalzen angepasst werden.
Bei allen vorgenannten Lösungen ist somit ohne eine zusätzliche Entastung bzw. Entlaubung der geernteten Holzpflanzen keine ausreichende Vorverdichtung erzielbar. Das geerntete Feldholz besteht jedoch in aller Regel nicht nur aus schlanken Stängeln, Stangen oder ganzen Bäumen, sondern in erheblichem Umfang, nämlich bis zu 50%, auch aus Blättern, Ästen oder dünnen Zweigen. Um einen erheblichen Verlust an Biomasse durch die Entlaubung zu vermeiden, muss auch dieses Materials vor der Zerkleinerung zu einem dichten Paket oder dichten Strang komprimiert werden, um bei der nachfolgenden Zerkleinerung ein Hackgut ausreichender Homogenität zu erzielen. Eine hohe Verdichtung ist weiterhin erforderlich, um das Material gegen den Widerstand der feineren Bestandteile, bspw. in Form verfilzter Baumkronen und auch gegen die Massenträgheit besser beschleunigen und über die passive, starre Gegenschneide schieben zu können.
Den bekannten Lösungen ist es weiterhin gemein, dass die Fördergeschwindigkeit der Bäume nach dem Abtrennen in etwa der Fahrgeschwindigkeit des Erntefahrzeugs von weniger als 1m/s entspricht. Die Vorschubgeschwindigkeiten der Einzugselemente der nachfolgenden Zerkleinerungsstufe sind in der Regel deutlich höher, um trotz der sehr schnell rotierenden Hacktrommeln oder Schneidscheiben eine ausreichende Hackschnitzellänge zu gewährleisten. Diese durch die Konstruktion der bekannten Lösungen vorbestimmten, schwer anpassbaren Geschwindigkeiten führen an den Einzugselementen der Zerkleinerungsstufe zu einer Vereinzelung der Stämme. Dies steht der Ausbildung eines gleichmäßig vorverdichteten Strangs, insbesondere im Bereich der Baumkronen und somit einer homogenen Hackschnitzelqualität, ebenfalls entgegen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Erntemaschine für Feldholz vorzuschlagen, bei der ohne eine Entlaubung bzw. Entastung der geernteten Holzpflanzen Hackschnitzel ausreichender Homogenität und Qualität erlangt werden. Weiterhin soll ein kontinuierlicher und gleichmäßiger Zerkleinerungsprozess an der Schneideinrichtung erreicht werden, um eine ungleichmäßige Belastung von Schneidwerkezeugen und Antriebsmitteln zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmale des Hauptanspruchs sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Ernte und Zerkleinerung von Feldholz erfolgt zunächst eine Abtrennung von in Reihe stehenden Feldholzpflanzen in Bodennähe und horizontal oder nahezu horizontal. Um ein Aufgleiten der abgetrennten Feldholzpflanzen auf nachgeordnete Mittel zum Weitertransport zu erleichtern, erfolgt der Trennschnitt bevorzugt in Fahrtrichtung abwärts geneigt.
Nach oder bevorzugt schon während des Abtrennens erfolgt ein Einziehen der Stämme oder Stängel. Dabei werden diese gleichzeitig oder bevorzugt noch vor dem Einsetzen oder dem Abschluss des Abtrennens durch eine Einzugseinrichtung mit der Umlaufgeschwindigkeit v₁ erfasst. Dies dient zunächst dem Stützen der Bäume, um ein sauberes Abtrennen zu ermöglichen. Weiterhin wird durch das Einziehen einem elastischen Vorbiegen der Bäume durch das sich nach vorne bewegende Erntefahrzeug vorteilhaft entgegen gewirkt, indem die Einzugselemente die Stämme der Pflanzen ergreifen. Dadurch wird beim Abtrennen der Bäume die Rückfederung der Stämme oder Stängel vorteilhaft vermindert, und so einer Drehbewegung der Stämme in Richtung der Horizontalen entgegengewirkt. Weiterhin vorteilhaft kann die Umlaufgeschwindigkeit der Einzugselemente v₁ entsprechend der Erfordernisse des Einzugsverfahrens, bspw. bestimmt durch die Pflanzabstände der Holzpflanzen, der Rotationsgeschwindigkeiten der Abtrennelemente, der Dicke der Stämme oder Stängel sowie der Fahrtgeschwindigkeit des Erntefahrzeugs, angepasst werden. Besonders vorteilhaft wird so ein Rückrutschen bereits geschnittener Bäume auf die Abtrennelemente und somit ein Doppelschnitt der Holzpflanzen vermieden.
Sobald die Pflanzen von der im Erdboden verbleibenden Wurzel getrennt sind, werden sie durch die Einzugselemente entgegen der Fahrtrichtung zwangsgeführt. Dazu schließt sich an die Oberseite der Abtrennelemente und bevorzugt hinter deren Drehzentrum eine geneigte Ebene an. Durch die Einzugselemente werden die abgetrennten Holzpflanzen auf die unterhalb der Einzugselemente befindliche geneigte Ebene geschoben und entlang dieser entgegen der Fahrrichtung sowie aufwärts transportiert bzw. gefördert.
In einer bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens sind die Abtrenn- und Einzugselemente möglichst nah beieinander angeordnet, um eine gute Führung der Stämme oder Stängel und insbesondere deren sicheres und widerstandsarmes Aufgleiten von den Abtrennelementen auf die Einzugselemente zu gewährleisten. Besonders bevorzugt sind dazu die Einzugselemente als oben- und untenseitig um die Abtrennelemente umlaufende Bänder ausgebildet, die über Walzen mit annähernd horizontaler Rotationsachse geführt werden und an denen annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung abstehende, horizontale Mitnehmerleisten befestigt sind.
Nach dem Einzug erfolgt eine erste Übergabe der abgetrennten Holzpflanzen von der Einzugseinrichtung an eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Fördereinrichtung. Diese transportiert die Stämme oder Stängel mit einer gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit v₁ höheren Fördergeschwindigkeit v₂ weiter. Auf dieser Fördereinrichtung werden die Holzpflanzen in nahezu aufrechter Position entgegen der Fahrtrichtung sowie vertikal aufwärts transportiert. Bevorzugt erfolgt dabei eine Fixierung und Bewegung der Holzpflanzen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, besonders bevorzugt durch umlaufende Bänder, auf denen die Fußenden der Stämme oder Stängel abgestützt und transportiert werden. Ebenso bevorzugt erfolgt die Bewegung der Stämme oder Stängel nur in horizontaler Richtung. Dazu werden bevorzugt Walzen mit annähernd vertikaler Rotationsachse, umlaufende Bänder, mit annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung angebrachten Mitnehmerleisten oder ineinandergreifende Schneckenwendeln verwendet. Werden die Stämme oder Stängel derart in horizontaler Richtung gefördert, ist unterhalb der Fördereinrichtung zusätzlich eine geneigte Ebene angeordnet, auf der die Stämme auch aufwärts zwangsgeführt werden.
Besonders bevorzugt erfolgt eine Förderung der Stamm- oder Fußenden der Holzpflanzen mit mindestens einem, über profilierte Antriebsräder mit horizontaler Rotationsachse geführten, Gurt oder einer ebenso geführten Rollenkette, mit jeweils daran befestigten Querleisten, sowie einer unterhalb und annähernd parallel zu diesem Gurten bzw. dieser Rollenkette angeordneten geneigten Ebene. Aufgrund des deutlichen Abstandes dieser geneigten Stützebene zu den Fördermitteln wird ein sicherer Schub der Fußenden der Holzpflanzen bis zum oberen Ende der Fördereinrichtung sowie zum Stopfen in den bewegten Strang der Strangformungseinrichtung ermöglicht und eine Drehbewegung der Stämme oder Stängel in Richtung der Horizontalen vermieden.
Am oberen Ende der Fördereinrichtung, insbesondere am oberen Ende des umlaufenden Bandes oder der geneigten Ebene erfolgt, ebenfalls in nahezu aufrechter Position, eine zweite Übergabe der Holzpflanzen an eine Strangformungseinrichtung, wo eine Verdichtung der Stämme und/oder Stängel zu einem Strang erfolgt. Diese Strangformungseinrichtung regelt die über die Fördereinrichtung nachfolgenden Bäume zunächst in einen bereits bestehenden Strang ein, verdichtet diesen und befördert ihn in annähernd vertikaler Richtung mit der Vorschubrichtung v₃ abwärts zu einer nachgeordneten Zerkleinerungs- und Auswurfeinrichtung. In dieser werden die Stämme oder Stängel in der Regel durch rotierende Schneidwerkzeuge auf einer Schneidtrommel oder einer Schneidscheibe in Hackschnitzel zerkleinert, gegebenenfalls nachzerkleinert und in einer Auswurfeinrichtung auf Tangentialgeschwindigkeiten beschleunigt, die zum weiteren Auswurf auf eine nachgeordnete Transport- oder Lagereinrichtung ausreichend sind. Die Vorschubgeschwindigkeit v₃ ist dabei in Abhängigkeit der Geschwindigkeiten v₁ und v₂ regelbar und wird insbesondere in Abhängigkeit der Fördergeschwindigkeit v₂ so eingestellt, dass es weder zur Vereinzelung noch zu unerwünschten Stauungen der Stämme oder Stängel am Übergang von Fördereinrichtung zu Strangformungseinrichtung kommt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht die Umlaufgeschwindigkeit der Einzugseinrichtung v₁ annähernd der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs, das die zur Ernte und Zerkleinerung des Feldholzes genutzte Vorrichtung trägt. Dadurch wird vorteilhaft ein besonders gleichmäßiger Einzug der Holzpflanzen in die Erntemaschine erreicht, ohne dass es zu starken Biegungen von Stämmen oder Stängeln der Holzpflanzen während des Abtrennvorgangs kommt. Die Wahl dieser Geschwindigkeit erlaubt somit eine besonders gleichmäßige Ernte der Holzpflanzen, bei der die Dynamik des Abtrennvorgangs der Stämme oder Stängel vorteilhaft reduziert ist. Bevorzugt beträgt die Umlaufgeschwindigkeit v₁ dabei zwischen 80% und 120% und besonders bevorzugt zwischen 90% und 110% der Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird die Umlaufgeschwindigkeit v₁ dabei über einen Feedback-Einrichtung in regelmäßigen Intervallen in den oben beschriebenen Bereichen oder identisch an die Fahrgeschwindigkeit der Erntemaschine angepasst.
Bei Ernte- und Zerkleinerungsverfahren bewegen sich die Erntefahrzeuge mit einem Traktor als Zugmaschine und Antriebsaggregat mit begrenzter Motorleistung und mit Geschwindigkeiten unter 1m/s über die Kurzumtriebsplantagen. In Abhängigkeit vom Pflanzabstand der Holzpflanzen führt dies zu einem niederfrequenten Transport von Stämmen oder Stängeln durch eine mit ähnlich geringer Umlaufgeschwindigkeit betriebene Einzugsvorrichtung. Die nachfolgende Zerkleinerung der Stämmen und Stängel erfolgt in Zerkleinerungsvorrichtungen, die auf rotierenden Schieben oder Trommeln basieren und in denen die Zerkleinerungsenergie durch deren Rotationsbewegung zur Verfügung gestellt wird. Insbesondere zur Zerkleinerung dickerer Stämme sowie zur Bewältigung der dabei auftretenden Drehmomentspitzen sind hohe kinetische Energien erforderlich, die aufgrund der begrenzten Masse von Scheibe oder Trommeln vor allem durch hohe Drehzahlen erreicht werden. Aufgrund der schnellen Drehung der Schneidwerkzeuge sind gewisse Mindestvorschubgeschwindigkeiten des zugeführten Holzes notwendig, um Hackschnitzel einer gewissen Mindestlänge zu erzeugen.
Diese notwendigen Zuführgeschwindigkeiten sind in der Regel höher als die Fahrgeschwindigkeit der Erntefahrzeuge. Bei einem Einzug und ersten Weitertransport der Holzpflanzen bei Fördergeschwindigkeiten ähnlich den Fahrgeschwindigkeiten des Erntefahrzeugs ergibt sich an den Einzugselementen der Zerkleinerungsvorrichtung eine Vereinzelung der Holzpflanzen. Die Zerkleinerung einzelner oder in kleineren Verbünden befindlicher Stämme oder Stängel hat sich jedoch hinsichtlich der Homogenität und Qualität der Hackschnitzel als nachteilig erwiesen. Insbesondere kommt es bei geringen Strangdicken des zugeführten Holzes häufig zu einem Zurückfedern der Stämme an den Schneidwerkzeugen, was eine kontrollierte Zerkleinerung zu homogenen Hackschnitzeln erschwert.
Dies kann vorteilhaft dadurch vermieden werden, dass die Fördergeschwindigkeit v₂ der Fördereinrichtung höher ist als die Umlaufgeschwindigkeit v₁ bzw. die Fahrgeschwindigkeit des Traktors und in etwa der Vorschubgeschwindigkeit v₃ der Strangformungseinrichtung entspricht. Somit kommt es auf der Fördereinrichtung bevorzugt zu einer Beschleunigung der Holzpflanzen gegenüber der zuvor in der Einzugsvorrichtung realisierten Umlaufgeschwindigkeit v₁. Dies führt in der nachfolgenden Strangformungseinrichtung dazu, dass mehr Stämme oder Stängel in einem Strang zusammengefasst werden können. Da sich die Stämme oder Stängel in diesem Strang gegenseitig stabilisieren, ist dieser besser führbar als einzelne oder wenige Holzpflanzen. Vorteilhaft können in den sich relativ schnell bewegenden Strang so nicht nur die Schäfte der abgetrennten Stammenden, sondern auch die Äste und Zweige der Baumkrone fest eingebunden und der Strang somit kontinuierlich geformt werden. Dadurch wird vorteilhaft eine höhere Hackschnitzelqualität erreicht. Bevorzugt beträgt die Fördergeschwindigkeit v₂ dabei zwischen 80% und 120% und besonders bevorzugt zwischen 90% und 110% der Vorschubgeschwindigkeit v₃ der Erntemaschine. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird die Fördergeschwindigkeit v₂ dabei über einen Feedback-Einrichtung in regelmäßigen Intervallen in den oben beschriebenen Bereichen oder identisch an die Vorschubgeschwindigkeit v₃ angepasst. Zudem kann eine Anpassung der Fördergeschwindigkeit v₂ in Abhängigkeit der Einzugsgeschwindigkeit v₁ erfolgen, um einen möglichst sanfte Beschleunigung der Stämme oder Stängel zwischen Einzug und Strangformung zu erzielen. Ebenfalls bevorzugt beträgt die Fördergeschwindigkeit v₂ zwischen 110% und 250% bevorzugt zwischen 140% und 200% der Umlaufgeschwindigkeit v₁.
Die Formung eines Stranges aus den Stämmen und Stängeln der geernteten Holzpflanzen beginnt im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt am oberen Ende der Fördereinrichtung. Dort werden die Holzpflanzen durch ein Stopfelement einer Strangformungseinrichtung, bevorzugt gebildet durch mindestens eine Walze mit profilierter Oberfläche, einem bestehenden Strang zugeführt. Besonders bevorzugt weist die Stopfwalze dazu an ihrer Oberfläche verschieden große Erhebungen auf, die gleichzeitig ein Erfassen der Holzpflanzen sowie ein Eingreifen in den Strang ermöglichen. Somit wird der Strang durch das Walzenprofil zunächst in geringem Maße aufgeweitet und anschließend ein Stamm oder Stängel in den aufgeweiteten Strang eingefügt. Nachfolgende Stämme werden dadurch nicht nur an den Rand des Strangs angefügt, sondern vorteilhaft regelrecht mit diesem verflochten.
Der so zusammengefügte Strang wird durch der Stopfwalze nachgeordnete Verdichtungselemente vertikal abwärts in Richtung der Zerkleinerungsvorrichtung bewegt. Während dieser Abwärtsbewegung wird der Querschnitt des Strangs bevorzugt kontinuierlich oder quasikontinuierlich verkleinert. Dazu sind in der Strangformungseinrichtung Press- und Stützelemente angeordnet, die bevorzugt aus mindestens zwei, sich paarweise gegenüberstehenden Walzen oder sich gegenüberstehenden umlaufenden Förderelementen gebildet sind, deren Abstand sich in Förderrichtung des Strangs verringert. Mit dieser Querschnittsverkleinerung wird dem Umstand Rechnung getragen, dass die geernteten Holzpflanzen nicht nur aus kompakten Stämmen oder Stängeln, sondern zu einem Großteil auch aus Ästen und kleinen Zweigen bestehen. Ein Einzug der Holzpflanzen mittels lediglich zweier sich gegenüberstehenden Einzugswalzen wird einer solchen Strangzusammensetzung häufig nicht gerecht. Mit der bevorzugten kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Verdichtung des Strangs ist dieser jedoch auch bei einer inhomogenen Strangzusammensetzung zu einer dichten Packung kompaktierbar, so dass die zur Zerkleinerung erforderlichen Zug- und Schubkräfte auf den Strang übertragen werden können. Dadurch ist der Strang, ohne das dünne Bestandteile absperren und aus dem Strang herausgezogen werden, in homogene und qualitativ hochwertige Hackschnitzel zerkleinerbar. Für diese Zerkleinerung wird der verdichtete Strang über eine untenseitig an den Stützelementen befestigte Gegenschneide in den Wirkungsbereich einer Zerkleinerungsvorrichtung geführt und von den umlaufenden Messern eines Scheiben- oder Trommelhackers zu Hackschnitzeln zerkleinert.
In einer besonders bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Verdichtung des Strangs weiterhin dadurch erreicht, dass die Presselemente zusätzlich aktiv auf den zu verdichtenden Strang gepresst werden. Dies geschieht bevorzugt durch Federelemente mit einstellbarer Federkraft oder durch hydraulische Mittel über die die Presselemente pendelnd aufgehängt sind.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Ernte und Zerkleinerung von Feldholz. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst dabei eine Abtrenn- und Einzugsvorrichtung mit einer Umlaufgeschwindigkeit v₁ und einem Anstellwinkel α₁, einer entgegen der Fahrtrichtung nachgeordneten Fördereinrichtung mit Fördergeschwindigkeit v₂ > v₁ und einem Anstellwinkel α₂ > α₁, eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Strangbildungseinrichtung mit Stopf- und Verdichtungselementen sowie eine unterhalb der Strangbildungseinrichtung angeordnete Zerkleinerungs- und Auswurfvorrichtung. Bevorzugt weist die Strangbildungseinrichtung eine Vorschubgeschwindigkeit v₃ ≈ v₂ auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Abtrennvorrichtung mindestens ein Abtrennelement in Form von bodennahen und um eine nahezu senkrechte Achse rotierenden Kreisscheibenblättern oder Schneidscheiben auf. In deren unmittelbarer räumlicher Nähe ist weiterhin die Einzugsvorrichtung angeordnet. Diese umfasst bevorzugt mindestens ein Einzugselement in Form eines um eine Walze mit annähernd vertikaler Rotationsachse umlaufenden Bandes mit annähernd senkrecht zur Fahrrichtung abstehenden Mitnehmerstegen. Ebenfalls bevorzugt ist die Ausbildung eines Einzugselements in Form mindestens eines, um eine annähernd vertikale Achse rotierenden Kreisels. Weiterhin bevorzugt können auch Haspeln als Einzugselemente vorgesehen sein. Bevorzugt erlauben diese Einzugselemente sowohl ein Greifen und Halten der Stämme vor und während des Abtrennvorgangs als auch deren Weitertransport. Für Letzteres schließt sich oberhalb an die Abtrennvorrichtung mindestens eine geneigte Ebene an, die entgegen der Fahrtrichtung ansteigt. Diese mindestens eine geneigte Ebene dient der Fixierung der Enden von Stämmen oder Stängeln der Holzpflanzen beim Weitertransport durch die Einzugselemente und ist unterhalb und annähernd parallel zu diesen angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das untere Ende der mindestens einen geneigten Ebene nahe der Rotationsachse der Abtrennelemente angeordnet. Ebenfalls bevorzugt weist die Einzugsvorrichtung statische Führungselemente auf, welche die durch die Einzugselemente geförderten Stämme oder Stängel zwangsführt und stabilisiert.
Besonders bevorzugt sind in Fahrtrichtung vor den Abtrennelementen erste Führungselemente angeordnet, die eine Separation der abzutrennenden Pflanzen sowie eine optimale Hinführung an die einzelnen Abtrennvorrichtungen bewirkt. Dazu sind diese ersten Führungselemente bevorzugt aus zwei Führungsschienen gebildet, die einen entgegen der Fahrtrichtung geöffneten Winkel miteinander einschließen und sich in Fahrtrichtung vorn in einem gemeinsamen Punkt treffen. Dadurch bewirken die Führungselemente vorteilhaft eine Separation dicht stehender Stämme oder Stängel und deren vereinzelte Zuführung zu verschiedenen Abtrennelementen. Somit kann ein Verhaken oder Ineinandergreifen der Pflanzen, was sich unvorteilhaft auf den Abtrennprozess auswirken kann, vermieden werden. Um eine Schädigung oder ein vorzeitiges Abbrechen der Pflanzen aufgrund der ersten Führungselemente zu verhindern, sind diese vorzugsweise federnd gelagert.
Weiterhin bevorzugt weist die Abtrenn- und Einzugsvorrichtung zweite Führungselemente auf, die in Fahrtrichtung etwa in Höhe des Drehzentrums der Abtrennelemente ansetzen. Diese schließen bevorzugt einen in Fahrtrichtung geöffneten Winkel miteinander ein und führen die abgetrennten Stängel oder Stämme vorteilhaft mittig auf der Fördereinrichtung zusammen. Besonders bevorzugt sind auch die zweiten Führungselemente federnd ausgeführt.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Fördereinrichtung mindestens ein, über Walzen mit annähernd horizontaler Rotationsachse geführtes umlaufendes Band aufweist. Dieses Band dient der Aufnahme und Fixierung der unteren Enden der Holzpflanzen in horizontaler und vertikaler Richtung sowie dem aktiven Transport entgegen der Fahrtrichtung und aufwärts. Das Band ist dabei besonders bevorzugt als elastisches Band mit profilierter Oberfläche oder als metallisches Gliederband ausgeführt. Weiterhin bevorzugt weist das Band quer zur Förderrichtung angebrachte Leisten und/oder einen quer zur Förderrichtung trogförmigen Querschnitt auf. Das Band wird dabei mit der Fördergeschwindigkeit v₂ bewegt.
Ebenfalls bevorzugt ist eine Ausführungsform der Fördereinrichtung mit mindestens zwei, über Walzen mit annähernd vertikaler oder horizontaler Rotationsachse geführte Bänder, die annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung abstehende, ineinandergreifende Mitnehmerleisten aufweisen. Dies ermöglicht, ebenso wie eine Ausführung in Form zweier gegenläufiger Schneckenwendeln oder Kreiseln, eine Fixierung sowie einen aktiven Transport der Stämme oder Stängel in horizontaler Richtung. Zur Fixierung der Fußenden der Holzpflanzen ist bei dieser Ausführungsform eine unterhalb der Bänder oder Schneckenwendeln und annähernd parallel zu diesen angeordnete geneigte Ebene vorgesehen. Als Fördergeschwindigkeit v₂ ergibt sich bei den Kreiseln die Tangentialgeschwindigkeit der Kreiselelemente über der geneigten Ebene und für die Haspeln die sich aus der Rotationsgeschwindigkeit und der Ganghöhe bzw. Steigung der Haspeln ergebende an den Stämmen oder Stängeln resultierende Geschwindigkeit.
Die Strangbildungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist bevorzugt mindestens ein Stopfelement, besonders bevorzugt in Form einer um eine annähernd horizontale Achse rotierenden Walze auf. Diese Walze schließt sich besonders bevorzugt an das obere Ende der Fördereinrichtung an und weist eine profilierte Oberfläche auf. Unterhalb des Stopfelements schließen sich Verdichtungselemente in Form von Press- und Stützelementen an, wobei die Press- und Stützelemente einen sich in Förderrichtung des Strangs kontinuierlich oder quasikontinuierlich verkleinernden Abstand aufweisen.
Die Press- und Stützelemente sind wiederum bevorzugt durch jeweils mindestens zwei, sich paarweise gegenüberstehende und um annähernd horizontale Achsen rotierende Walzen gebildet. Dabei ist der Abstand zwischen den Oberflächen und den Drehzentren der unteren Walzen immer geringer als der Abstand der darüber angeordneten und verringert sich also quasikontinuierlich. Besonders bevorzugt weisen die Walzen miteinander kämmende Zähne sowie identische Umfangsgeschwindigkeiten auf. Weiterhin bevorzugt sind die Press- und Stützelemente durch mindestens zwei sich gegenüberstehende, in annähernd vertikale Richtung umlaufende Förderelemente gebildet. Bei den Förderelementen handelt es sich bevorzugt um elastische Bänder mit Profilierung oder metallische Gliederbänder, die um Walzen mit annähernd horizontaler Rotationsachse geführt werden. Dabei verringert sich der Abstand der Oberflächen dieser Förderelemente in Förderrichtung des Strangs kontinuierlich.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Strangformungseinrichtung sind die Stützelemente fest an der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet und die Presselemente pendelnd gelagert an der Vorrichtung angebracht. Dies ermöglicht nicht nur eine Anpassung der Press- und Förderelemente an verschiedene Stamm- und Strangquerschnitte, sondern auch eine zusätzliche Verdichtung des Strangs. Besonders bevorzugt sind die Presselemente dazu über hydraulisch wirkende Mittel oder Federelemente mit einstellbaren Rückfederkräften mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden.
Ebenfalls bevorzugt ist am unteren Ende der Stützelemente eine Gegenschneide befestigt. Vorteilhaft kann der Strang dadurch in kompaktierter Form so dicht wie möglich an die umlaufenden Schneidelemente herangeführt werden.
Um eine stabile und kippsichere Förderung der abgetrennten Holzpflanzen zur Strangformungseinrichtung zur gewährleisten, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt oberhalb der Abtrenn- und Einzugsvorrichtung und/oder der Fördervorrichtung und/oder der Strangbildungseinrichtung eine als Haspel wirkende Leit- und Stützeinrichtung auf. Diese weist zwei in Fahrtrichtung vorn angebrachte passive Leitelemente zur seitlichen Sicherung des Kronenbereiches der zu erntenden Holzpflanzen, einen daran entgegen der Fahrtrichtung anschließenden aktiven Bereich, bestehend aus 2 gegenläufig rotierenden Rohrschneckenwendeln, sowie entgegen der Fahrtrichtung folgend einen Halterahmen auf, in dessen Wirkungsbereich die zur Strangformierung geförderten Holzpflanzen so lange gehalten werden bis sie im Strang eingebunden sind.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erne und Zerkleinerung von Feldholz, wobei sich der Abtrennung und dem Einzug der Feldholzpflanzen, letzteres durch Einzugselemente mit der Umlaufgeschwindigkeit v₁, eine erste Übergabe an und ein Weitertransport der abgetrennten Stämme oder Stängel durch eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Fördereinrichtung mit der Fördergeschwindigkeit v₂ anschließt. Von dieser werden die Stämme oder Stängel an eine Strangformungseinrichtung mit der Vorschubgeschwindigkeit v₃ übergeben und von dieser zu einem Strang geformt, der anschließend kompaktiert und verdichtet wird. Dabei wird die Fördereinrichtung erfindungsgemäß mit einer Fördergeschwindigkeit v₂ betrieben, die höher ist als die Einzugsgeschwindigkeit v₁ und in etwa der Vorschubgeschwindigkeit v₃ der Strangformungseinrichtung entspricht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigen
1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Erntemaschine,
2: eine schematische Draufsicht, ohne Haspel, die Zuordnung der wesentlichen Funktionselemente zeigend,
3: eine schematische Seitenansicht einer zweiten Variante einer Einzugsvorrichtung mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 1,
4: eine schematische Draufsicht auf diese Einzugsvorrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung nach 2,
5: eine schematische Seitenansicht einer dritten Variante einer Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 1,
6: eine schematische Draufsicht auf diese Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung nach 5,
7: eine schematische Seitenansicht einer vierten Variante einer Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 1,
8: eine schematische Draufsicht auf diese Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 7,
9: eine schematische Seitenansicht einer fünften Variante einer Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 1,
10: schematisch die Draufsicht auf diese Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 9,
11: schematisch die Seitenansicht einer sechsten Variante einer Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie in 1,
12: schematisch die Draufsicht auf diese Einzugseinrichtung, mit der Zuordnung zu einer Fördereinrichtung wie 12,
Ausführungsbeispiel 1
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in 1 als schematische Seitenansicht, ohne Rahmen und Antriebselemente und in 2 als die schematische Draufsicht auf die Maschine, ohne Haspel 13, 33, 34, ohne Rahmen und ohne Antriebselemente für die, zur Funktion erforderliche Energieübertragung dargestellt. In dieser Draufsicht ist die Zuordnung zu einem Traktor 32 als Antriebsquelle schematisch dargestellt. Die Maschine wird seitlich auf der einen Seite am Traktor 32 gekoppelt und besitzt auf der gegenüber liegenden Seite die Stützräder 14 und 15.
Die zu erntenden Bäume oder Stangen 1 werden mittels Kreissägescheiben 2 in einem definierten Abstand von 10 bis 20 cm über dem Boden abgetrennt, um dann auf den Sägescheiben 2 abstützend und infolge der Rotation dieser Sägescheiben 2 zur Mitte hin bewegt zu werden. So gelangen diese Bäume oder Stangen 1 in den Bereich eines um Antriebsräder bzw. Walzen mit annähernd waagerechten Rotationsachsen mit der Umlaufgeschwindigkeit v₁ umlaufenden Einzugselementes 3 so dass sie von den, annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung stehenden Mitnehmerleisten 4 erfasst werden und über die geneigte Ebene 5 entgegen der Fahrtrichtung gezogen werden und dadurch gleichzeitig auch angehoben werden. Die Umlaufgeschwindigkeit v₁ der Einzugselemente ist in dabei etwa gleich der Fahrgeschwindigkeit des Traktors 32.
Nach der ersten Phase des Schneidens, Sammelns und Anhebens mittels dieser Einzugseinrichtung 3, 4, 5 werden die abgetrennten Bäume oder Stangen 1 der entgegen der Fahrtrichtung der Erntemaschine nachgeordneten Fördereinrichtung 6, 7 übergeben, die aus mindestens zwei in der vertikalen Ebene umlaufenden Gurten 6 mit daran befestigten Querleisten besteht, die die Fußenden der Holzpflanzen (Bäume oder Stangen) erfassen und über den Boden einer zweiten geneigten Ebene 7 in Form eines flachen Troges mit der Fördergeschwindigkeit v₂ > v₁ schräg nach oben ziehen. Dieser Schrägförderer 6, 7 übergibt am oberen Ende die Holzpflanzen an die Strangformungseinrichtung 8, 9 zur Formierung eines Stranges aus den abgetrennten Bäumen, Stangen 1, Ästen und Zweigen, teilweise auch mit Blättern.
Die Formierung des Stranges erfolgt mit den Walzenpaaren 8 und 9. Während das Stützwalzenpaar 8 starr im Maschinenrahmen gelagert ist, wird das Presswalzenpaar 9 in beweglichen Schwingen gelagert und mittels Federelementen oder Hydraulikzylindern auf den Strang gedrückt. Der so zwischen die beiden Walzenpaare 8, 9 geklemmte Strang wird mit einstellbarer Vorschubgeschwindigkeit v₃ sicher zur rotierenden Hacktrommel 10 geschoben. Nach dieser ersten Zerkleinerungsstufe werden die Hackstücke einer zweiten Trommel 11 zuführt, mit der eine Nachzerkleinerung einzelner, überlanger Hackstücke erfolgt. Die Trommel 11 schleudert die Hackstücke mit einer Leiteinrichtung in Wurfeinrichtung 12, mit der diese Hackstücke auf eine Geschwindigkeit beschleunigt werden, die für eine Beförderung der Hackstücke in ein neben der Erntemaschine fahrendes Sammelfahrzeug 32 ausreichend ist. Die Vorschubgeschwindigkeit v₃ entspricht dabei in etwa der Fördergeschwindigkeit v₂.
Während die Fußenden der Holzpflanzen 1 mit der Fördereinrichtung 6, 7 schräg nach oben gezogen werden, werden die Holzpflanzen 1 von einer Haspel 13, 33, 34, einstellbar auf etwa die Hälfte der jeweiligen Höhe der Holzpflanzen 1, gestützt. Diese Haspel 13, 33, 34 hat einen aktiven Bereich 13 sowie einen in Fahrtrichtung vorlaufenden passiven Leitapparat 33 sowie einen Stützrahmen 34, der nach dem aktiven Bereich 13 vorgesehen ist. Dieser Stützrahmen 34 hält die Holzpflanzen 1 in annähernd senkrechter Position, solange deren Fußenden von der Fördereinrichtung 6, 7 nach oben gezogen und in den Strang eingefügt werden.
Ausführungsbeispiel 2
Eine weitere vorteilhafte Ausführung einer Einzugseinrichtung zeigen die 3 als schematische Seitenansicht und 4 als die dazugehörige Draufsicht. Insbesondere bei einreihig gepflanzten Bäumen genügt eine einzelne Sägescheibe 16 sowie ein nach dem Vorbild in 1 um Antriebsräder bzw. Walzen mit annähernd horizontaler Rotationsachse umlaufender Gurt 17. Dieser schiebt mit etwa senkrecht zur Fahrtrichtung abstehenden Mitnehmerleisten 18 die Holzpflanzen auf die erste schräge Ebene 19 und hebt diese dabei um einen Betrag an, der die Übergabe an die Fördereinrichtung 6, 7, bestehend aus dem umlaufenden Leistenband 6 und der trogförmig geneigten Ebene 7, ermöglicht. Die weitere Förderung, Strangformierung, Zerkleinerung und Übergabe auf ein Sammelfahrzeug erfolgen wie im Ausführungsbeispiel 1.
Ausführungsbeispiel 3
Eine dritte ebenfalls vorteilhafte Ausführung einer Einzugseinrichtung zeigen 5 als schematische Seitenansicht und 6 als die dazugehörige Draufsicht. Über den beiden Sägescheiben 2 sind die Gurte 21 in einer Führungseinrichtung 20 abgestützt und umlaufend angeordnet sowie mit quer abstehenden Mitnehmerleisten 22 ausgestattet. Die Umlaufgeschwindigkeit der Gurte 21 wird der Fahrgeschwindigkeit der Maschine angepasst. Die Fußenden der abgetrennten Holzpflanzen 1 werden von den Mitnehmerleisten 22 erfasst, auf die erste schräge Ebene 5 geschoben und am Ende dieser Ebene an die Fördereinrichtung 6, 7 übergeben. Die weitere Behandlung der Holzpflanzen erfolgt nach dem Vorbild des Ausführungsbeispiels 1.
Ausführungsbeispiel 4
Eine vierte, ebenfalls vorteilhafte Ausführung einer Einzugseinrichtung zeigen 7 als schematische Seitenansicht und 8 als die dazugehörige Draufsicht. Insbesondere bei einreihig gepflanzten Bäumen 1 genügt eine einzelne Sägescheibe 16. Ein, in einer in Fahrtrichtung leicht geneigten Ebene umlaufender Zugelement 23 mit den daran befestigten, quer zur Bewegungsrichtung angebrachten, Mitnehmerleisten 24 erfasst die abgetrennten, sich auf der Sägescheibe 16 abstützenden Holzpflanzen 1 und schiebt diese auf die erste schräge Ebene 25. Am Ende dieser Ebene 25 werden die Holzpflanzen 1 an die Fördereinrichtung 6, 7 übergeben. Die weitere Bearbeitung der Holzpflanzen 1 erfolgt wie im Ausführungsbeispiel 1.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Einzugseinrichtung mit Sägescheibe 16, Mitnehmerband 23 und schräger Ebene 25 um eine vertikale Achse beweglich anzubringen, um bei Steuerungsfehlern der Maschine oder Fahrfehlern des Führers des Traktors 32 eine genaue Zuordnung der Einzugseinrichtung zur Pflanzreihe zu gewährleisten. Dies wird dargestellt durch die gestrichelte Position in 8.
Ausführungsbeispiel 5
Eine weitere ebenfalls vorteilhafte Ausführung einer Einzugseinrichtung zeigen 9 als schematische Seitenansicht und 10 als die dazugehörige Draufsicht. Vorteilhaft ist in dieser Einzugseinrichtung die Drehrichtung der Sägescheiben 26 nach außen gerichtet. So werden die abgetrennten Stammenden der Bäume jeweils nach außen bewegt und gelangen dadurch in den Wirkungsbereich der, in einer in Fahrtrichtung leicht geneigten Ebene umlaufenden Mitnehmerleisten 28, die an dem umlaufenden Zugelement 27 befestigt sind. Die abgetrennten Holzpflanzen werden von den Mitnehmerleisten 28 auf die schräge Ebene 29 geschoben und somit auf die notwendige Höhe befördert, die für die Übergabe an die Fördereinrichtung 6, 7 notwendig ist. Zur Unterstützung der Übergabe eventuell taumelnder Fußenden an die Mitnehmerleisten sind Führungselemente 30 vorgesehen. Die weitere Handhabung der Holzpflanzen über die Zerkleinerungseinrichtung zur Überladung an ein Transportfahrzeug erfolgt wie im Ausführungsbeispiel 1.
Ausführungsbeispiel 6
Eine sechste, ebenfalls vorteilhafte Ausführung einer Einzugseinrichtung zeigen 11 schematisch als Seitenansicht und 12 als die dazugehörige Draufsicht. Diese Ausführung besitzt jeweils rechts und links über den Kreissägescheiben 26 angeordnete Schnecken 31 zur Aufnahme und zum Einziehen der Stammenden der abgetrennten Holzpflanzen 1. Diese Schnecken 31 schieben die Stammenden auf die schräge Ebene 29 bis zum Ende dieser Ebene 29 und zur Übergabe an die Fördereinrichtung 6, 7. Zur Unterstützung der Übergabe eventuell taumelnder Fußenden an die Schnecken sind Führungselemente 30 vorgesehen. Die weitere Manipulation der Holzpflanzen erfolgt wie im Ausführungsbeispiel 1.
Die Schnecken 31 weisen vorteilhaft zur Mitte der Längsausdehnung hin kleiner werdende Durchmesser der Schneckenwendeln 31 auf, um danach in Förderrichtung wieder größer zu werden. Die Neigung der Rotationsachse der Schnecken 31 entspricht etwa der Neigung der geneigten Ebene 29.
Bezugszeichenliste

1: Bäume
2: Kreissäge
3: Einzugselement
4: Mitnehmerleiste
5: erste geneigte Ebene
6: Zugelement
7: zweite geneigte Ebene
8: Stützwalzen
9: Presswalzen
10: Hacktrommel
11: Trommel
12: Wurfeinrichtung
13: Haspel
14: Stützrad
15: Stützrad
16: Sägescheibe
17: Zugelement
18: Mitnehmerleiste
19: erste geneigte Ebene
20: Führungseinrichtung (?)
21: Zugelement
22: Mitnehmerleisten
23: Zugelement
24: Mitnehmerleiste
25: erste geneigte Ebene
26: Sägescheibe
27: Zugelement
28: Mitnehmerleiste
29: erste geneigte Ebene
30: Führungselemente
31: Schneckenwendeln
32: Traktor
33: Umlaufgeschwindigkeit v₁
34: Fördergeschwindigkeit v₂
35: Vorschubgeschwindigkeit v₃

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2301320 A1 [0006]
EP 0562406 B1 [0007]
DE 102010043317 A1 [0008]
WO 2007/066161 A1 [0009]
WO 2010/129986 A1 [0010]

Claims

Verfahren zum Ernten und Zerkleinern von Feldholz, wobei – eine bodennahe und horizontale oder nahezu horizontale Abtrennung der in Reihe stehenden Feldholzpflanzen mittels einer Abtrennvorrichtung erfolgt, – die Stämme oder Stängel mittels einer Einzugseinrichtung mit der Umlaufgeschwindigkeit v₁ entgegen der Fahrtrichtung eingezogen werden, – sich nach einer ersten Übergabe von der Einzugseinrichtung an eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Fördereinrichtung deren Transport mit einer Fördergeschwindigkeit v₂ > v₁ anschließt und – sie nach einer zweiten Übergabe an eine Strangformungseinrichtung mit der Vorschubgeschwindigkeit v₃ in nahezu aufrechter Position zu einem Strang verdichtet werden und – dieser Strang in annähernd vertikaler Richtung einer Zerkleinerungs- und Auswurfeinrichtung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufgeschwindigkeit v₁ zwischen 80% und 120% der Fahrtgeschwindigkeit v₂ eines die Vorrichtung zur Ernte und Zerkleinerung tragenden Fahrzeugs entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördergeschwindigkeit v₂ zwischen 80% und 120% der Vorschubgeschwindigkeit v₃ der Strangformungseinrichtung entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Feldholzpflanzen am oberen Ende der Fördereinrichtung durch ein Stopfelement dem Strang zugeführt und – durch nachgeordnete Verdichtungselemente annähernd vertikal abwärts bewegt werden, – wobei der Querschnitt des Strangs kontinuierlich oder quasikontinuierlich verkleinert wird und – der so verdichtete Strang über eine untenseitig an den Stützelementen angeordneten Gegenschneide in den Wirkungsbereich einer Zerkleinerungs-vorrichtung geführt und dort zu Hackschnitzeln zerkleinert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang durch die hydraulisch oder mit Federkraft auf den Strang gedrückten Presselemente zusätzlich kompaktiert und verdichtet wird.
Vorrichtung zum Ernten und Zerkleinern von Feldholz, aufweisend – eine Abtrenn- und Einzugsvorrichtung mit einer Umlaufgeschwindigkeit v₁ und einem Anstellwinkel α₁, – einer entgegen der Fahrtrichtung nachgeordneten Fördereinrichtung mit Fördergeschwindigkeit v₂ > v₁ und einem Anstellwinkel α₂ > α₁, – eine entgegen der Fahrtrichtung nachgeordnete Strangbildungseinrichtung mit Stopf- und Verdichtungselementen sowie – eine unterhalb der Strangbildungseinrichtung angeordnete Zerkleinerungs- und Auswurfvorrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangbildungseinrichtung eine Vorschubgeschwindigkeit v₃ ≈ v₂ aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die – Abtrennvorrichtung mindestens ein Abtrennelement in Form von bodennahen und um eine nahezu senkrechte Achse rotierenden Kreisscheibenblättern oder Schneidscheiben, – die Einzugsvorrichtung mindestens ein Einzugselement in Form eines umlaufenden Bandes mit annähernd senkrecht zur Fahrrichtung abstehenden Mitnehmerstegen oder eines um eine annähernd vertikale Achse rotierenden Kreisels sowie – mindestens eine zwischen den Einzugselementen und den Abtrennelementen angeordnete und annähernd parallel zu den Einzugselementen ausgerichtete, erste geneigte Ebene aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung – mindestens ein, über Walzen mit annähernd horizontaler Rotationsachse geführtes umlaufendes Band in Form eines elastischen Bands mit profilierter Oberfläche oder eines metallischen Gliederbandes oder – mindestens zwei gegenläufige Schneckenwendeln oder Kreiseln mit annähernd vertikaler Rotationsachse sowie einer unterhalb und annähernd parallel zu diesen angeordneten zweiten geneigten Ebene aufweist oder – mindestens zwei, über profilierte Antriebsräder geführte Gurte und daran befestigten, annähernd senkrecht zur Fahrtrichtung stehende Querleisten sowie eine unterhalb und annähernd parallel zu diesen angeordnete, zweite geneigte Ebene aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strangbildungseinrichtung – mindestens ein Stopfelement in Form einer, um eine annähernd horizontale Achse rotierenden, sich an das obere Ende der Fördereinrichtung anschließenden Walze sowie – mindestens zwei Verdichtungselemente in Form von Press- und Stützelementen mit sich in Förderrichtung des Strangs kontinuierlich oder quasikontinuierlich verkleinerndem Abstand aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die Press- und Stützelemente durch jeweils mindestens zwei, sich paarweise gegenüberstehende und um annähernd horizontale Achsen rotierende Walzen oder – durch mindestens zwei sich gegenüberstehende, in annähernd vertikale Ebene umlaufende Förderelemente gebildet sind, – wobei die Stützelemente fest und die Presselemente pendelnd gelagert an der Vorrichtung angebracht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente mit hydraulischen Mitteln oder Federelementen mit einstellbaren Rückfederkräften verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Abtrenn- und Einzugsvorrichtung und/oder der Fördervorrichtung und/oder der Strangbildungseinrichtung weitere Transporteinrichtungen angeordnet sind.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.