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Die Erfindung betrifft eine Kartoffelerntemaschine, die eine das aufgenommene Erntegut von Kluten, Steinen, Kraut o. dgl. mitgeförderten Beimengungen lösende Trennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.
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Für Maschinen und Anlagen zur Hackfruchtbe- und verarbeitung, insbesondere Kartoffelerntemaschinen, sind unterschiedliche Verfahrensvarianten bekannt. Insbesondere zum Trennen von Kartoffeln o. dgl. Erntegut aus einem aufgenommenen Bodengemisch mit Kluten, Steinen, ähnlichen Festkörpern sowie fasrigen Beimengungen werden unterschiedliche Konzepte von mechanischen Trennvorrichtungen mit Bändern und Sieben eingesetzt (
Firmenprospekt, Grimme Landmaschinenfabrik GmbH & Co. KG, Damme; "Produktprogramm", GEN. 00283, 08/13/5000; Erntetechnik, S. 14 bis 23).
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Bei einer Lösung gemäß
DE 10 2012 016 057 A1 wird zur Beeinflussung des mittels einer Kartoffelerntemaschine aufgenommenen Gemisches zusätzlich ein Luftstrom genutzt, der im Bereich eines Rückhalteelementes auf die von einem Förderer über eine Fallstufe verlagerten Trenngüter einwirkt. Dieser Luftstrom wird auf das im Bereich des Rückhalteelementes aufgelockert vorliegende Gemisch geleitet, so dass im Bereich eines fluidischen Trennbettes eine in entgegengesetzt verlaufende Förderrichtungen aktivierte Weiterleitung von Erntegut und Festkörpern unterstützt wird.
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Die Erfindung befasst sich mit dem Problem, die mit einer fluidischen Trennvorrichtung versehene Kartoffelerntemaschine so zu gestalten, dass die vor der eigentlichen Trennphase des Erntegutes und der Festkörper erforderliche Gemischzuführung an die unmittelbar nachfolgende Trennkonstruktion optimal angepasst ist, dabei das Gemisch eine sortiergerechte Auflockerung erfährt und damit der auf dem Rückhalteelement erfolgende Sortiervorgang mit einer Verringerung von Sortierfehlern möglich ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Kartoffelerntemaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 21.
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Eine Kartoffelerntemaschine oder eine Aufbereitungsmaschine für Hackfrüchte mit einer das Erntegut von Beimengungen trennenden Trennvorrichtung ist aus der
DE 10 2012 016 057 A1 bekannt. Dabei wird das in einem Erdgemisch aufgenommene Erntegut gemeinsam mit Festkörpern entlang einer Förderstrecke verlagert und gelangt dann auf einem Rückhalteelement zu der vorgesehenen Trenn- und Sortierphase, wobei diese mittels eines zusätzlichen Luftstromes beeinflussbar ist.
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Zur Verbesserung dieses Trennvorgangs im Bereich des Rückhalteelementes sieht das erfindungsgemäße Konzept vor, dass bereits der herangeförderte Förderstrom des aufgenommenen Boden-Erntegut-Gemisches nunmehr so geführt wird, dass durch eine gezielte Zwangsverteilung der Gemischkomponenten eine nachfolgend ungewollte ”Übereinanderlage” von verdichtet heranströmenden Gemischstrukturen auf dem Rückhalteelement weitgehend vermieden wird.
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Diese konzeptionelle Verbesserung sieht vor, dass das mit der Fördereinrichtung zugeführte Gemisch im Bereich einer speziellen Walzen-Führungs-Einheit so geleitet werden kann, dass auch kompakte Gemischzonen des zugeführten Förderstromes zwangsweise aufgeteilt werden. Dabei wird durch eine optimierbare Querverteilung eine vergleichsweise breite Front des in die Fall-Phase übergehenden Förderstromes gebildet, wobei dieser über nahezu die gesamte Breite des Rückhalteelementes gleichmäßig verteilt ist. Auf diesem kann dieses lose verteilte und dabei einer zusätzlichen ”Vorsäuberung” ausgesetzte Gemisch effizient weiterverarbeitet werden.
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Mit der Walzen-Führungs-Einheit wird gewährleistet, dass die Einzelteile des Gemisches bereits in einer lockeren Verteilung vorliegen und der nach der Fall-Phase einsetzende Trennvorgang durch entsprechende Rüttelbewegungen des Rückhalteelementes und die Wirkung des in das Gemisch eingeleiteten Luftstromes eine optimale Trennung von Erntegut und Festkörpern bewirkt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorbeschriebenen Querverteilung des Gemisches sieht vor, dass im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit auch zusätzlich jeweilige Verteilungs-, Zerteilungs- und/oder Sortierphasen dem eigentlichen Transportvorgang überlagert ausführbar sind. Ausgehend von einfachen Transportwalzen ist das System dadurch verbessert, dass mehrere, an variierende Zusammensetzungen von Gemischen – die entsprechend der zu bearbeitenden Bodenstruktur mit Kluten, Steinen o. dgl. Beimengungen besetzt sein können – anpassbare sowie einzeln oder kombiniert auf diese einwirkende Walzentypen verwendet werden.
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Das konstruktiv angepasste Umfeld der maschinenintegrierten Gemischförderung sieht im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit die vorteilhafte Nutzung zumindest eines zusätzlichen Sammelraumes für Trenngut vor. Im Bereich dieses variabel vorgebbaren Sammelraumes werden die mit den unterschiedlichen Walzentypen aus dem Gemisch entnommenen Beimengungen aufgenommen und können in konstruktiv angepasste Richtungen aus der Maschine abgeführt werden. Entsprechend der Anordnung der Walzen-Führungs-Einheit im Gesamtkonzept der Maschine und der Trennvorrichtung ist auch denkbar, durch entsprechende Abteilelemente mehrere Sammelräume auszubilden.
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Es hat sich gezeigt, dass der zumindest eine Sammelraum vorteilhaft unterhalb der Walzen-Führungs-Einheit so angeordnet wird, dass die aus dem Bearbeitungsbereich der oben liegenden Walzen ausgeförderten Beimengungen unter Schwerkraftwirkung als Trenngut erfasst werden. Dabei kann das Trenngut ggf. auch sortiert und/oder in die gezielt vorgebbaren Richtungen aus dem jeweiligen Sammelraum zu zumindest einer Öffnung hin abgeleitet werden. Durch entsprechende Zusatzelemente im Bereich des Sammelraumes können hier feinere Bestandteile wie Sand und Krümelstrukturen von groben Strukturen wie Kluten oder kleinen Steinen bereits vorgetrennt und auch sortiert abgeleitet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung im Bereich des Sammelraumes sieht vor, dass das Trenngut im Bereich eines Trichters aufgenommen werden kann. Dabei sind zur Komplettierung des Abtransportvorgangs jeweilige, das Trenngut aufnehmende und ableitende Förderer denkbar. In zweckmäßiger Ausführung sind in dem einen Sammelraum zwei in entgegengesetzte Richtungen wirkende Querförderer vorgesehen, so dass das abgesiebte Trenngut seitlich neben die Maschine ausgeleitet werden kann.
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Mit dem Konzept der Walzen-Führungs-Einheit wird eine dem Rückhalteelement vorgelagerte Trennstrecke definiert, die neben der Zerkleinerung und Vorsortierung eine optimale Querverteilung der verbleibenden Teile in Form des Erntegutes und der groben Festkörper ermöglicht. Damit wird deutlich, dass das in der Fall-Phase auf das Rückhalteelement gelangende Gemisch im Wesentlichen nur noch aus dem Erntegut und von diesem zu trennenden Steinen besteht.
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Es hat sich gezeigt, dass im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit als variabel einsetzbare Walzentypen nahezu sämtliche am Markt verfügbare Konstruktionen verwendbar und miteinander kombinierbar sind. Dies betrifft insbesondere die Anwendung von Segmentwalzen, Glattwalzen, Sternwalzen und/oder Spiralwalzen im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit. Die in Förderrichtung des Gemisches im Wesentlichen durch eine variable Anzahl der aufeinanderfolgenden Walzentypen definiert veränderbare Länge der Walzen-Führungs-Einheit kann dabei an die jeweiligen Erntebedingungen bzw. die zu bearbeitende Bodenstruktur angepasst werden. Es hat sich gezeigt, dass dabei eine variable Vielzahl von Walzen kombiniert werden kann, wobei insbesondere Ausführungen der Förderstrecke mit zwei bis zehn, vorzugsweise fünf, Walzen im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit denkbar sind. Diese Walzen-Führungs-Einheiten können dabei auch als jeweils insgesamt auswechselbare Baugruppen ausgebildet sein.
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Weitgehend variabel ist das Zusammenspiel der einzeln austauschbaren Walzen zu bewerten, wobei die insbesondere bodenspezifischen Kombinationen von Walzentypen in der jeweils zumindest einen Walzen-Führungs-Einheit zusammengefasst sind. Der Förder- und Bearbeitungsvorgang im Bereich der kompakt herangeförderten Gemischbestandteile kann auch dadurch beeinflusst werden, dass Walzentypen unterschiedlichen Durchmessers kombiniert sind. Damit wird insbesondere eine ”wellenförmige” Förderstruktur mit muldenförmigen Reinigungszonen geschaffen.
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Neben diesen geometrischen Bedingungen im Bereich der Förderstrecke sind auch die Parameter des jeweiligen Walzen-Antriebs variabel, wobei insbesondere mit variabel vorgebbaren Drehrichtungen entsprechende Antriebsbewegungen der Walzentypen auf deren abrasiv und reinigend wirksame Oberflächenstruktur optimal abgestimmt werden. Insbesondere sind dabei übliche und in ihrer Wirkung getestete Kombinationen von Walzentypen vorgesehen, wobei diese abwechselnd im und entgegen dem Uhrzeigersinn antreibbar sind.
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Eine weitere Abstimmung der Walzen-Führungs-Einheit wird dadurch vorgenommen, dass die Walzentypen mit variierbaren Drehzahlen so angetrieben werden, dass mittels wechselnder Förderimpulse auf das Gemisch dessen einzelne Bestandteile optimal bearbeitbar, säuberbar und weiterleitbar sind. Durch eine Einstellbarkeit der Walzentypen zueinander, beispielsweise durch die Einstellung unterschiedlicher Spaltabstände, kann die Siebwirkung des Systems weiter optimiert werden. Die konstruktive Umsetzung dieses Wirkmechanismus kann durch eine Einstellbarkeit der Walzentypen in vertikaler und/oder horizontaler Richtung erreicht werden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Förderwalzen veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer den Stand der Technik bildenden Trennvorrichtung,
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2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer die Trennvorrichtung enthaltenden Kartoffelerntemaschine,
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3 eine perspektivische Ausschnittsdarstellung der Kartoffelerntemaschine gemäß 2 im Bereich einer das zugeförderte Gemisch aufnehmenden Trennvorrichtung mit einer Walzen-Führungs-Einheit im Bereich vor einer Fallstufe,
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4 eine Perspektivdarstellung ähnlich 3 mit einer fünf Walzentypen im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit aufweisenden Konstruktion,
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5 eine Ausführung ähnlich 4 mit einer Variation im Bereich der Walzentypen,
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6 eine Perspektivdarstellung ähnlich 3 mit einer vier Walzentypen aufweisenden Walzen-Führungs-Einheit,
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7 eine Perspektivdarstellung ähnlich 3 ohne Gemischteile auf den Walzentypen,
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8 eine Perspektivdarstellung der Walzen-Führungs-Einheit mit vier gleichen Walzentypen und einer Glattwalze,
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9 eine Perspektivdarstellung ähnlich 6 mit nur einer Glattwalze und drei Segment- und Spiralwalzen,
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10 eine Seitenansicht ähnlich 2 mit einem trichterförmigen Sammelraum unterhalb der Walzen-Führungs-Einheit,
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11 eine Darstellung ähnlich 10 mit einem Förderer im Bereich des Sammelraumes, und
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12 eine teilweise geschnittene Perspektivdarstellung der Maschine im Bereich der Trennvorrichtung ähnlich 11.
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In 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte, insgesamt mit 1 bezeichnete Trennvorrichtung dargestellt, die gemäß Darstellung in 2 in eine Kartoffelerntemaschine A integriert ist. In jedem Fall ist diese Trennvorrichtung 1 zum Trennen von Kartoffeln o. dgl. Erntegut E aus einem Gemisch G mit Kluten, Steinen und ähnlichen Festkörpern F vorgesehen. Dabei wird das Gemisch G als ein Förderstrom 4 mittels einer insgesamt mit 2 bezeichneten Fördereinrichtung aus einem nicht näher dargestellten Aufnahmebereich der Maschine A heraus zugeführt. Dieser Förderstrecke folgend, gelangt das Gemisch G in den Bereich einer Fallstufe 3 (1), von der aus das sich zunehmend lockernde Gemisch G auf ein Rückhalteelement 5 im Bereich der Trennvorrichtung 1 bewegt wird. In diesem Bereich erfolgt die eigentliche ”Sortierung” der wesentlichen Komponenten des Gemisches G, wobei das Erntegut E' und die Festkörper F' in einer jeweiligen, im Wesentlichen entgegengesetzt verlaufenden Förderrichtung getrennt weitergeleitet werden. Diese Trennphase wird durch den mittels eines externen Gebläses (nicht dargestellt) erzeugten Luftstrom L unterstützt.
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Das erfindungsgemäße Konzept einer verbesserten Trennvorrichtung 1 geht unter weitgehend praktischen Gesichtspunkten davon aus, dass beim Einsatz der Trennvorrichtung 1 auf einer Maschine A das Trennergebnis durch eine Optimierung der Bedingungen im Bereich des zuführenden Förderstromes 4 verbessert werden kann. Dabei hat es sich gezeigt, dass der dem Rückhalteelement 5 zuführbare Förderstrom 4 im vorderen Bereich der Fördereinrichtung 2 (3) mittels zumindest einer Walzen-Führungs-Einheit WF erfasst und gezielt zu verlagern ist. Damit können die ”Eingangsparameter” im Bereich vor der Trennvorrichtung 1 so angepasst werden, dass auch bei schwierigen Erntebedingungen, beispielsweise bei schweren klutenreichen Böden, eine zusätzliche Vorverteilung erfolgt. In dieser Phase kann der Gutstrom gleichzeitig von weiteren Beimengungen befreit werden.
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Es hat sich gezeigt, dass die Effektivität des nachfolgenden Trenn- und Sortierprozesses effizient verbessert werden kann, wenn für den als kompaktes Gemisch G zugeführten Förderstrom 4 im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit WF zumindest bereichsweise eine Querverteilung in Pfeilrichtung 6, 6' eingeleitet wird.
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Die Realisierung des Systems an einem Prototyp erbrachte den Nachweis, dass dem Gemisch G zumindest in Phasen seiner Querverteilung 6, 6' auf der Walzen-Führungs-Einheit WF zusätzlich jeweilige Verteilungs-, Zerteilungs- und/oder Sortierphasen überlagert werden können. Ausgehend von der Perspektivdarstellung gemäß 3 zeigen die Ausführungsbeispiele gemäß 4 bis 9 konstruktive Gestaltungsvarianten, wobei im Bereich der jeweiligen Walzen-Führungs-Einheit WF mehrere, an variierende Zusammensetzungen von Gemischen G anpassbare sowie einzeln oder kombiniert auf dieses wirkende Walzentypen vorgesehen sind. Es hat sich gezeigt, dass die Walzentypen in weitgehend beliebiger Kombination eine jeweilige Walzen-Führungs-Einheit WF bilden können.
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Aus den vorgenannten Darstellungen wird deutlich, dass im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit WF als variabel einsetzbare Walzentypen insbesondere jeweilige Segmentwalzen 7, Glattwalzen 8, Sternwalzen 9 und/oder Spiralwalzen 10 vorgesehen sind. Entlang der eine Förderlänge TL (4) definierenden Walzen-Führungs-Einheit WF kann eine weitgehend variable Anzahl von Walzentypen vorgesehen sein. Denkbar ist dabei, ausgehend von zwei Walzen bis zu zehn, vorzugsweise fünf, der Walzen anzuordnen und durch deren optimale Aufteilung die Verteilung des Gemisches G in Querrichtung 6, 6' zu verbessern. Denkbar sind auch Konzepte mit mehr als zehn Walzentypen. Entsprechend den Bodenverhältnissen werden auch die walzenspezifischen Trenn-, Sortier- und Ausscheideparameter, z. B. die abrasive Wirkung der Walzen, auf das Trenngut F' abgestimmt.
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Ausgehend von den variablen Gestaltungen der Walzen-Führungs-Einheiten WF wird in den Darstellungen gemäß 4 bis 9 deutlich, dass hier Walzentypen unterschiedlichen Durchmessers D, D' kombiniert sind. Ebenso ist vorgesehen, dass die jeweiligen Walzentypen der Walzen-Führungs-Einheit WF mit variierbaren Drehrichtungen antreibbar sind, wobei jeweilige Bewegungen im oder entgegen dem Uhrzeigersinn eingestellt werden. Ebenso ist vorgesehen, dass die Walzentypen auch kombiniert gleichlaufend und/oder gegenlaufend auf das Gemisch G einwirken können.
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Eine weitere – nicht näher dargestellte – Ausführung sieht vor, dass die Walzentypen im Bereich ihres Antriebes so steuerbar sind, dass die Oberflächen der Walzen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit entsprechend der variierenden Drehzahl auf das Gemisch einwirken können. Ebenso ist vorgesehen, dass die Walzentypen in ihrer Einbaulage zueinander einstellbar ausgeführt sein können. Dabei kann das entsprechende Spaltmaß zwischen den Walzen variiert werden, um den Abtransport von Trenngut F' zu regeln. Diese Variation kann auch dadurch realisiert werden, dass die Walzen wahlweise vertikal und/oder horizontal zueinander verstellt werden.
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Die vorbeschriebenen Optimierungen der Walzenkombinationen und deren jeweilige Verstellmöglichkeiten sind insbesondere darauf abgestellt, dass die Walzen-Führungs-Einheit WF zusätzlich zu der beschriebenen Verteilfunktion auch eine ”Vorsortierung” des Trenngutes vornehmen kann. Neben der Querverteilung 6, 6' und dem schonenden Transport des Erntegutes E sieht die Kombination der Walzentypen variabel nutzbare Reinigungsfunktionen vor. Dabei sind entsprechend den aktiven Walzenkonturen kleine flache Steine aus dem Gemisch G vortrennbar, es kann ein Absieben von Erde erfolgen, aufliegende Kluten werden gebrochen, und auch krautige Beimengungen können aus dem Gemisch G durch Zupfen herausgelöst werden.
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Ausgehend von diesen entsprechend den Bodenstrukturen variablen Ausgestaltungen der Wirkstrecke TL ist hier eine vorteilhafte Erweiterung des Maschinenkonzeptes vorgesehen, derart, dass im Bereich der Walzen-Führungs-Einheit WF zumindest ein Sammelraum R in das Maschinen- und Transportsystem integriert wird.
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Im Bereich dieses Sammelraumes R wird entsprechend den wirksamen Walzentypen aus dem Gemisch entnommenes Trenngut in Form von Kraut, Kluten, Erdpartikeln, Steinen und dgl. Beimengungen aufgenommen und nachfolgend gezielt abgeleitet.
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Ausgehend von der funktionalen Verteilfunktion der Walzen-Führungs-Einheit WF ist denkbar, in deren Bereich auch mehrere Sammelräume anzuordnen, wobei auch ein Zusammenwirken mit dem Luftstrom L der nachgeordneten Trenneinheit 1 denkbar ist. Damit sind konstruktive Gestaltungen mit Anordnungen denkbar, bei denen einer oder mehrere der Sammelräume R wahlweise unterhalb und/oder oberhalb der Walzen-Führungs-Einheit WF angeordnet werden.
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Aus der Zusammenschau von 2 mit den Darstellungen in 10 bis 12 wird deutlich, dass der zumindest eine Sammelraum R insbesondere unterhalb der Walzen-Führungs-Einheit WF vorgesehen ist. In 10 ist die Verlagerung von Trenngut 11 in den Bereich des Sammelraumes R dargestellt. Dieses Trenngut 11 wird zu zumindest einer bodenseitigen Öffnung 12 hin verlagert und kann dann über eine nicht näher dargestellte Führungszone aus dem System ausgeleitet werden. Dabei ist dieser Bereich des Sammelraumes R nach Art eines Trichters T mit entsprechenden Leitblechen 13, 14 versehen. Ebenso ist denkbar, hier mehrere trichterartige Teilräume (nicht dargestellt) anzuordnen.
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Eine weitere Ausführung dieses verbesserten Systems mit variabel nutzbarem Sammelraum R ist in 11 und 12 gezeigt. Hier ist im Sammelraum R ein das Trenngut 11 aufnehmender und gezielt ableitender Förderer 15 vorgesehen. Denkbar ist dabei, dass im Sammelraum R auch zwei oder mehr nicht näher dargestellte Querförderer vorgesehen sind, die beispielsweise eine Abförderung in entgegengesetzte Richtungen 16, 16' (12) bewirken. Ebenso ist denkbar, dass eine Kombination von Trichter(n) T und Querförderer(n) 15 in den Sammelraum R integriert wird.
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Mit dem vorbeschriebenen System der Walzen-Führungs-Einheiten WF kann erreicht werden, dass am Ende dieser vorgelagerten Trennstrecke TL das zum Rückhalteelement 5 fallende Gemisch G' (Fallstufe 3, 3) im Wesentlichen nur noch aus dem Erntegut E und wenigen, von diesem zu trennenden Steinen F besteht; diese können dann in der – mit Luft L beaufschlagten – Rüttelzone des Rückhalteelementes 5 weitgehend vollständig getrennt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012016057 A1 [0003, 0006]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Firmenprospekt, Grimme Landmaschinenfabrik GmbH & Co. KG, Damme; ”Produktprogramm”, GEN. 00283, 08/13/5000; Erntetechnik, S. 14 bis 23 [0002]
