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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Erkennen eines Erntegutstaus und zum Verhindern oder Auflösen einer Verstopfung innerhalb der Förderstrecke des gehäckselten Ernteguts eines selbstfahrenden Feldhäckslers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 1 974 598 B1 ist ein landwirtschaftlicher Mähdrescher mit einem System zur Entdeckung einer Luftstrombedingung, die eine Verstopfung einer Entladevorrichtung an einem Mähdrescher anzeigt, bekannt. Der Mähdrescher weist ein Gehäuse zur Aufnahme eines Trennsystems mit einer Vortriebseinrichtung zum Weitertransport und Lenken der Strömung des Ernterestes in Rückwärtsrichtung entlang eines Strömungspfades in Richtung der hinteren Öffnung des Gehäuses auf. Weiterhin weist das Trennsystem eine rotierende Ernterest-Auswurfvorrichtung benachbart zu der hinteren Öffnung auf, die zugleich in dem Strömungspfad angeordnet ist und die eine Einlassöffnung einschließt, die zum Empfang von zumindest einem Teil der Strömung des Ernterestes bestimmt ist. Die drehbar angetriebene Ernterest-Auswurfvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie den Ernterest aus dem Mähdrescher heraus befördert, wobei diese mit Luftströmungs-Sensoren ausgestattet sind. Der erste Sensor ist als Luftströmungs-Sensor so angeordnet und konfiguriert, dass er den Luftströmungs-Zustand misst, der den Beginn einer Verstopfung der hinteren Öffnung anzeigt. Der zweite Sensor ist als Luftströmungs-Sensor so angeordnet und konfiguriert, dass er benachbart zur Einlassöffnung den Luftströmungs-Zustand misst, der den Beginn einer Verstopfung der Einlassöffnung anzeigt. Diese Sensoren detektieren somit das Strömungs- oder Temperaturverhalten des Luftstromes im Bereich der Entladevorrichtung eines Mähdreschers. Aus der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Strömungsrichtung des Luftstromes oder auf Grund einer Temperaturschwankung im Luftstrom wird darauf geschlossen, dass sich eine Verstopfung innerhalb des Trennsystems der Entladevorrichtung anbahnt. Die von den Luftströmungssensoren detektierten Signale werden einer Steuerung zugeführt, die dem Fahrer in der Fahrerkabine eine sich anbahnende Verstopfung anzeigt. Die Steuerung ist weiterhin in der Lage Maßnahmen einzuleiten, welche der Verstopfung entgegenwirken, wie die Reduzierung der Vorfahrgeschwindigkeit des Mähdreschers oder die Erhöhung der Drehzahl der Ernterest-Vortriebseinrichtung oder die des Rotors der Trennsystems oder die der Spreuverteilereinrichtung.
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Das Steuerungssystem, wie in der
EP 1 974 598 B1 offenbart, ist für die Lösung der Aufgabestellung, wie nachfolgend dargelegt, wegen mangelnder Robustheit in Bezug auf Verschmutzungsanfälligkeit und Zuverlässigkeit im rauen Alltagsbetrieb eines selbstfahrenden Feldhäckslers nicht geeignet.
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Die
EP 2 377 385 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Steuerungseinrichtung zur Feststellung eines sich an einem Arbeitsorgan einer mehrere Arbeitsorgane aufweisenden, selbstfahrenden Erntemaschine ausbildenden Erntegutstaus, dessen Ausbildung durch die Auswertung eines von zumindest einem Sensor erfassten Istwertes eines Parameters bestimmt wird. Dabei weist die Erntemaschine eine Vielzahl von Arbeitsorganen auf, die von mindestens einem Antrieb angetrieben werden, wobei die Arbeitsorgane und der mindestens eine Antrieb durch eine Überlastschutzvorrichtung miteinander gekoppelt sind. Der von wenigstens einem Sensor erfasste Parameter dient der Überwachung des Betriebszustandes eines der Arbeitsorgane der Erntemaschine, der mit mindestens einem Schwellwert für diesen Parameter verglichen wird und der für einen sich ausbildenden Erntegutstau an diesem Arbeitsorgan charakteristisch ist. Der an diesem wenigstens einem Arbeitsorgan erfasste charakteristische Parameter ist die Drehzahl des Arbeitsorganes, welches überwacht wird. Wird dieser erste Schwellwert passiert, welches einen Drehzahlabfall und damit einen sich anbahnenden Erntegutstau signalisiert, wird zunächst zumindest eine den Erntebetrieb der Erntemaschine beeinflussende Einstellung verändert, die zu einer Reduzierung der zu verarbeitenden Erntegutmenge führt, während die Einstellungen des von einem Erntegutstau betroffenen Arbeitsorganes unverändert bleiben. Beim Passieren eines zweiten Schwellwertes für einen Drehzahlabfall wird zumindest eine den Erntebetrieb der Erntemaschine beeinflussende Einstellung verändert, die zu einer Unterbrechung der Zufuhr von Erntegut führt, während die Einstellungen des von einem Erntegutstau betroffenen Arbeitsorganes unverändert bleiben. Bei einem Wiederansteigen der Drehzahl des betroffenen Arbeitsorganes wird die Unterbrechung der Zufuhr von Erntegut aufgehoben, wohingegen bei einem anhaltenden Drehzahlabfall des betroffenen Arbeitsorgans automatisch von seinem Antrieb entkoppelt wird.
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Das Steuerungssystem, wie in der
EP 2 377 385 B1 offenbart, ist für die Lösung der Aufgabestellung, wie nachfolgend dargelegt, nicht geeignet, da dieses darauf beruht, dass ein Drehzahlabfall eingetreten sein muss, um eine Maßnahme zu generieren, einem Erntegutstau entgegen zu wirken. Diese Anwendung bedingt die Zulassung einer steuerungstechnischen Totzeit. Diese Totzeit führt dazu, dass die steuerungstechnischen Maßnahmen zur Verhinderung einer Verstopfung verspätet wirksam werden, so dass der bereits eingetretene Verstopfungsprozess bereits so weit fortgeschritten sein kann, dass die Verstopfung bereits eingetreten ist.
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Die nachfolgend dargelegte Erfindung bezieht sich auf einen selbstfahrenden Feldhäcksler zum Mähen und/oder Aufnehmen von Mais, Grünfutter, oder dergleichen stängeligen Ernteguts, mit einem Einzugs- und Presswalzen aufweisenden Einzugsgehäuse und einer in einem Häckslergehäuse gelagerten umlaufend angetriebenen Häckseltrommel und einem der Häckseltrommel nachgeordneten Förderkanal mit einer Auswurföffnung und einem in dem Förderkanal integrierten umlaufend angetriebenem Wurfbeschleuniger.
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Der Häckseleinrichtung nachgeordnet ist eine Erntegutauswurfeinrichtung, ausgebildet als Förderkanal mit einem Auswurfkrümmer. In diesem integriert ist ein Wurfbeschleuniger, der ein Fördergehäuse mit einem darin gelagerten umlaufend antreibbaren Förderrotor umfasst. Zusätzlich kann in dem Förderkanal meist als auswechselbare Einrichtung ausgebildet eine Konditioniereinrichtung mit angetriebenen Konditionierwalzen eingebaut sein, welche die Körner des Ernteguts aufbrechen.
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Nach dem Aufnehmen des Ernteguts wird dieses den Einzugs- und Vorpresswalzen zugeführt, von diesem zu einem Futterkissen verpresst und der Schneideinrichtung der Häckseleinrichtung zugeführt.
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Die horizontal liegende, quer zur Fahrtrichtung ausgerichtete Antriebswelle der Häckseltrommel ist an ihrem Umfang mit Häckselmessern besetzt und in einem Häckslergehäuse gelagert. Die Häckseltrommel mit den als Förderschaufeln ausgebildeten Häckselmessern übernimmt dabei im angetriebenen Zustand zugleich die Funktion eines Häckslergebläses, welches das gehäckselte Erntegut in den der Häckseltrommel nachgeordneten Förderkanal einbläst.
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Der in dem Förderkanal integrierte Wurfbeschleuniger nimmt das Erntegut auf und überführt dieses in eine höhere Geschwindigkeit. Im weiteren Verlauf des Förderkanals nimmt dieser eine gekrümmte Form derart an, dass das beschleunigte Erntegut als Erntegutstrom der Auswurföffnung in einer überwiegend horizontalen Richtung zugeführt wird. Nach dem das Häckselgut die Austrittsöffnung des Förderkanals verlassen hat, wird dieses in einer freien Flugbahn an den Laderaum eines dem Feldhäcksler zugeordneten Begleitfahrzeugs übergeben.
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Prozessbedingt können sich Verstopfungen innerhalb der Förderstrecke einstellen, welche zu Störungen im laufenden Ernteprozess führen. Derartige Verstopfungen führen dann zu einem Erntegutstau innerhalb der Förderstrecke des geschnittenen Häckselguts. Ursachen dafür können beispielsweise sein: Ansammlung von erdigen Beimischungen im Erntegut hervorgerufen durch den Erdaushub von Maulwürfen, oder verschlissenen Konditionierwalzen, die einen Erntegutstau vor den Konditionierwalzen bis hinein ins Häckslergehäuse verursachen oder das die Auswurföffnung des Auswurfkrümmers zu nah auf die angesammelte Erntegutmenge im Laderaum des Begleitfahrzeugs gerichtet ist.
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Diese Störungen verursachen Unterbrechungen im laufenden Ernteprozess, die dann durch manuelle Eingriffe in den Förderkanal beseitigt werden müssen. Um diese Eingriffe ermöglichen zu können, sind mehrere Wartungsöffnungen, die im laufenden Betrieb mit Wartungsklappen verschlossen sein müssen, sowohl am Häckslergehäuse als auch am Förderkanal und Auswurfkrümmer vorgesehen.
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Diese zu beseitigen, ist zeit- und damit kostenaufwendig. Hinzu kommt, dass eine der häufigsten Unfallursachen in der Landtechnik die Störungsbeseitigung ist, dieses insbesondere dann, wenn Sicherheitshinweise ignoriert werden. Somit sind Störungen dieser Art immer mit der Erhöhung von Unfallrisiken verbunden. Diese Risiken zu minimieren und die Wirtschaftlichkeit eines Häckslers durch Vermeidung dieser Störungen im Erntegutfluss zu verbessern, ist Gegenstand dieser Erfindung.
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Aufgabenstellung
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Hier setzt die Aufgabe der Erfindung an mit dem Ziel, die Ursache dieser Störungen, hervorgerufen durch einen Erntegutstau, zu vermeiden oder falls diese dennoch auftreten, diese so beseitigen zu können, dass manuelle Eingriffe der Bedienungspersonen möglichst nicht erforderlich sind.
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Lösung der Aufgabe
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Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Figurendarstellungen zu entnehmen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zur Vermeidung oder Beseitigung von Verstopfungen innerhalb der Förderstrecke des geschnittenen Häckselguts eines selbstfahrenden Feldhäckslers im laufenden Ernteprozess. Die Förderstrecke des Häckselguts beginnt mit dem Eintritt des Ernteguts an der Gegenschneide der Häckseltrommel und damit mit der Häckseltrommel selbst und endet mit der Auswurföffnung des Förderkanals des Auswurfkrümmers.
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Das Verfahren zur Vermeidung eines Erntegutstaus und infolge dessen die Vermeidung einer Verstopfung innerhalb der Förderstrecke des Häckselguts beruht darauf, dass wenigstens ein in den Förderstrom des Häckselguts injiziertes, strömungsfähiges Medium, vorzugsweise Druckluft, strömungstechnisch überwacht wird.
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Dieses injizierte, strömungsfähige Medium stellt somit einen Nebenstrom zum Förderstrom des Häckselguts dar, dessen Strömungsparameter stellvertretend für die Strömungsparameter innerhalb der Förderstrecke des Fördergutstroms messtechnisch von einer Mess- und Steuereinrichtung sensorisch erfasst und einer Auswerteeinheit der Steuereinrichtung zugeführt werden.
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Die Auswerteeinheit ist in der Lage, basierend auf einen Vergleich wenigstens eines so erfassten Strömungsparameters mit einem hinterlegten Schwellwert zu erkennen, ob der Schwellwert erreicht oder gar überschritten wird, welches auf einen sich anbahnenden Erntegutstau hinweist. Ist dieses gegeben, so kann die Auswerteinheit als Teil der Steuereinrichtung wenigstens einen Steuerbefehl für wenigstens einen Aktor erzeugen, der auf den Betriebszustand des Feldhäckslers derart einwirken kann, dass einem entstehenden Erntegutstau und damit einer Verstopfung innerhalb der Förderstrecke des Häckselguts entgegengewirkt werden kann.
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Die Steuereinrichtung weißt dabei vorzugsweise einen Mikrocontroller auf. Besonders vorteilhaft ist es das gesamte Steuerungssystem in einen Daten-BUS, beispielsweise in einem ISO-Bus einzubinden. Dieses gilt sowohl für die Sensoren als auch für die Aktoren.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, an wenigstens einer Erntegutstau kritischen Stelle des Förderkanals ein strömungsfähiges Medium, vorzugsweise komprimierte Druckluft, durch eine Einlassöffnung in den Förderkanal zu injizieren d. h. einzublasen, wobei einer oder mehrere Strömungsparameter des injizierten Luftstroms vor dem Eintritt in die Förderstrecke des gehäckselten Ernteguts von einem Sensor detektiert wird.
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Es handelt sich bei dieser Messmethode um eine indirekte und berührungslose Messung der Strömungsverhältnisse der Förderstrecke. Dieses beinhaltet den Vorteil einer sehr robusten, verschmutzungsfreien, wartungsarmen und damit zuverlässigen Messmethode, da die Sensoren nicht mit dem eigentlichen Fördergutstrom der Förderstrecke, der aus sehr unterschiedlichen Futtermassen heterogener Zusammensetzung besteht, in Berührung kommen. Das Strömungsmedium, an dem die Messung durchgeführt wird, kann zudem von den Einsatzbedingungen unabhängig durch Filterung und Wasserabscheider verschmutzungsfrei gehalten werden und weist damit konstante physikalische Eigenschaften auf, welches zu zuverlässigen Messergebnissen beiträgt.
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Das Strömungsmedium sorgt gleichzeitig dafür, dass die Einlassöffnung, vorzugsweise ausgebildet als Einlassdüse mit geringem Öffnungsquerschnitt, im laufenden Erntebetrieb stetig freigespült und damit offen gehalten wird, wodurch ebenfalls eine störungsfreie und zuverlässige Messung der Strömungsparameter ermöglicht wird.
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Gleichermaßen kann die Steuereinrichtung bei einer Unterbrechung des Häckselbetriebs im Ernteprozess zur Beseitigung einer bereits eingetretenen Verstopfung innerhalb der Förderstrecke genutzt werden, indem die Wartungsklappe des Häckslergehäuses im laufenden Ernteprozess ohne Zeitverzögerung automatisch geöffnet wird und dass nachrückende Erntegut vorübergehend unterhalb des Feldhäckslers ausgeblasen wird. Dieses verhindert die unnötige Verdichtung des Häckselguts im Staubereich und insbesondere eine Verstopfung des Häckslergehäuses. Der schnelle ohne jegliche Zeitverzögerung ermöglichte Eingriff beinhaltet den Vorteil, dass in jedem Fall eine Verstopfung des Häckslergehäuses vermieden wird, auch dann, wenn bereits ein Erntegutstau oder eine Verstopfung oberhalb und weiter entfernt vom Häckslergehäuse eingetreten ist.
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Die Förderstrecke beginnt somit im Häckslergehäuse selbst, da die mit Häckselmessern bestückte Häckseltrommel zugleich eine fördernde Funktion hat.
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Die Geschwindigkeit des Fördergutstroms und damit die kinetische Energie des Häckselguts werden mittels eines Wurfbeschleunigers auf ein höheres Niveau gebracht, damit das Häckselgut nach dem Verlassen der Auswurföffnung des Auswurfkrümmers eine Flugbahn erreicht, die es ermöglicht, das Häckselgut in den Laderaum eines Begleitfahrzeugs zu fördern. Der Fördergutstrom insgesamt ist eine Mischung aus dem beschleunigten Häckselgut und dem damit einhergehenden Luftstrom.
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Bedingt durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms innerhalb des Förderkanals der Förderstrecke stellt sich ein hoher dynamischer Druck innerhalb der Förderstrecke ein, wobei sich der statische Druck entsprechend den Strömungsverhältnissen automatisch einstellt. Bahnt sich ein Erntegutstau innerhalb der Förderstrecke an, so nimmt der statische Druck darin zu. Dieses hat zur Folge, dass die durch die Einlassöffnung in den Förderstrom eingeblasene Druckluft auf veränderte Strömungsverhältnisse innerhalb der Förderstrecke trifft, wodurch sich auch die Strömungsparameter des injizierten Druckluftstroms auf diese veränderten Bedingungen einstellen. Die Strömungsparameter des injizierten Luftstroms können beispielsweise mittels Differenzdruck-Durchflusswächter oder Strömungssensoren mit entsprechender Auswerteelektronik detektiert werden. Auch ist die sensorische Erfassung dieser Parameter beispielsweise mittels Piezo-Druck- oder Strömungssensoren beispielsweise mit einer embedded Software möglich.
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Mittels einer Auswerteeinheit durch eine logische Verknüpfung wenigstens eines der zuvor genannten detektierten Parameter mit einem vorgegebenen Schwellwert und bei dem Erreichen oder Überschreiten dieses Schwellwerts wird wenigstens ein Ausgangssignal als Steuerbefehl zur Betätigung eines Aktors generiert, welcher einer sich anbahnenden Verstopfung durch einen Erntegutstau innerhalb der Förderstrecke entgegenwirkt.
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Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als Logikbaustein mit einem Mikrocontroller ausgestattet sein oder kann auch Bestandteil der gesamten Steuereinrichtung des Feldhäckslers sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Einlassöffnungen längs der Förderstrecke angeordnet sein, so dass dadurch die Orte der sich anbahnenden Verstopfung frühzeitig lokalisiert werden können.
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Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Sensoren in einem Steuerblock der Druckluftzufuhr angeordnet werden können, welcher zugleich mehrere Einlassöffnungen gleichzeitig mit Druckluft versorgen kann. Dieses beinhaltet den Vorteil, dass die Sensoren außerhalb der Förderstrecke des Häckselguts in einem geschützten verschmutzungsfreien und gut zugänglichen Raum untergebracht sein können.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerung so ausgestaltet, dass die Steuereinrichtung auf den Fahrantrieb einwirken kann, beispielsweise derart, dass die Fahrgeschwindigkeit des Feldhäckslers gemindert oder der Fahrantrieb angehalten werden kann, wenn sich eine Verstopfung anbahnt. Dadurch wird der momentane Massendurchsatz des Häckselguts gemindert, wodurch einem Erntegusstau und in dessen Folge eine Verstopfung entgegen gewirkt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuerung so ausgestaltet sein, dass die Steuereinrichtung den Antrieb der Einzugs- und Presswalzen und gegebenenfalls des Vorsatzgerätes ausschalten kann, so dass die Zuführung des Futterkissens an die Häckseltrommel gestoppt werden kann. Diese schlagartig wirkende Stoppeinrichtung kann analog der Steuerung eines Metalldetektors des Einzugsgehäuses so erfolgen, dass die Antriebe der Einzugs- und Vorpresswalzen schlagartig stillgesetzt werden, wodurch der Häckselgutstrom ebenfalls schlagartig gestoppt wird. Da diese Stoppeinrichtung ohnehin Bestandteil eines selbstfahrenden Feldhäckslers ist kann diese vorteilhafterweise mit in das Steuerungskonzept der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mit einbezogen werden. Dieses schlagartige Stoppen der Erntegutzufuhr kann gleichzeitig mit der zuvor dargelegten automatischen Öffnung der Wartungsklappe erfolgen. Nach der Entleerung des Häckslergehäuses kann dann die Wartungsklappe wieder geschlossen werden und der Förderkanal der Förderstrecke kann dann mit der Häckseltrommel und dem Wurfbeschleuniger wieder frei geblasen werden. Dieses allerdings setzt voraus, dass der zuvor dargelegte automatische Eingriff in die Förderstrecke hervorgerufen durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung schnellstmöglich ohne Totzeitverzögerung erfolgt ist und dass es noch nicht zu einer Verdichtung bzw. Verfestigung der Verstopfung innerhalb der Förderstrecke gekommen ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung selbstlernend so ausgelegt, dass sie die messtechnisch erfassten Daten des sich anbahnenden Verstopfungsprozesses abspeichern kann und dadurch je nach unterschiedlichen Einsatzbedingungen und abgespeicherten Erfahrungen die Muster der sich anbahnenden Erntegutstaus rechtzeitig erkennen und dem Verstopfungsablauf damit noch schneller durch eine der zuvor beschriebenen steuerungstechnischen Maßnahmen entgegen wirken kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, kritische Bereiche des Förderkanals, in denen sich Verstopfungen anbahnen, mit Außenrüttlern auszustatten. Diese erzeugen Vibrationen und damit Schwingungen in der Wandung des Förderkanals und tragen dazu bei, die Bindungskräfte der Adhäsion zwischen dem Häckselgut und der Wandung des Förderkanals zu überwinden.
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Auch diese Maßnahme kann dazu beitragen, eine Verstopfung zu lösen oder gar zu verhindern. Dabei kann die erfindungsgemäße Steuerung die Rüttler im Bedarfsfall aktivieren und nach einer vorgegebenen Zeitspanne automatisch wieder abschalten.
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Die hier aufgezählten vorteilhaften Ausführungsbeispiele der Erfindung erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Weitere steuerungstechnische Möglichkeiten in Verbindung mit der Erfindung insgesamt fallen daher ebenfalls in den Bereich der Erfindung, ohne dass sie an dieser Stelle explizit erwähnt werden.
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Anhand des nachfolgend dargelegten Ausführungsbeispiels und der Figurendarstellungen 1 bis 4 ist die Erfindung in ihren Einzelheiten ausführlicher beschrieben.
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Ausführungsbeispiel
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Die 1 zeigt einen selbstfahrenden Feldhäcksler 1 in bekannter Bauweise mit einem in Fahrtrichtung F vor dem Feldhäcksler 1 angeordneten Vorsatzgerät 2, ausgebildet als Maisgebiss. Dem Vorsatzgerät 2 nachgeordnet ist das Einzugsgehäuse 3 mit den darin gelagerten Einzugs- und Vorpresswalzen 4, denen sich das Häckslergehäuse 5 mit der darin gelagerten Häckseltrommel 6 anschließt. Die Fahrtrichtung F im laufenden Ernteprozess ist durch einen Fahrtrichtungspfeil gekennzeichnet. Dem Häckslergehäuse 5 schließt sich der Förderkanal 12 an, der stromaufwärts in dem Auswurfkrümmer 13 mündet. Das Ende des Auswurfkrümmers 13 mit dem Strahlablenker 15 bildet die Auswurföffnung 16.
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2 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung das freigelegte Häckslergehäuse 5 mit den vorgelagerten symbolisch dargestellten Einzugs- und Vorpresswalzen 4. Die Häckselmesser 7 der Häckseltrommel 6 stehen mit der feststehenden Gegenschneide 8, das Erntegut im laufenden Ernteprozess zerkleinernd, in Eingriff. Das Häckslergehäuse 5 weist bodenseitig eine an diesem in einem Scharniergelenk 10 angelenkte Wartungsklappe 9 auf. Diese verschließt die Wartungsöffnung 14 im laufenden Häckselbetrieb. Im Bedarfsfall zur Beseitigung einer Verstopfung des Häckslergehäuses 5 kann von einem hydraulischen Stellantrieb 11 ausgebildet als Hydraulikzylinder die Wartungsklappe 9 um das Scharniergelenk 10 verschwenkt und damit die Wartungsöffnung 14 geöffnet werden.
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3 zeigt das Häckslergehäuse 5 mit geöffneter Wartungsklappe 9 und offener Wartungsöffnung 14.
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4 zeigt in symbolischer Darstellung die gesamte freigelegte Förderstrecke 17 für das Häckselgut beginnend mit dem Häckslergehäuse 5 und endend mit der Auswurföffnung 16 des Auswurfkrümmers 13 in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung 53.
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Die Förderstrecke 17 beginnt mit dem Häckslergehäuse 5, in dem die Häckseltrommel 6 gelagert ist. Dem schließt sich der Förderkanal 12 mit seiner Auswurföffnung 16 an. Der Förderkanal 12 besteht im Wesentlichen aus einem feststehenden etwa vertikal verlaufenden Teil 19 und einem schwenkbeweglichen überwiegend horizontal verlaufenden Teil 20. In dem etwa vertikal verlaufenden Teil 19 des Förderkanals 12 ist der antreibbare mit Förderschaufeln ausgestattete Wurfbeschleuniger 18 integriert. Der etwa horizontale verlaufende Teil 20 des Förderkanals 12 wird in bekannter Weise durch einen sowohl vertikal als auch horizontal verschwenkbaren Auswurfkrümmer 13 mit dem Strahlablenker 15 gebildet. Der Auswurfkrümmer 13 mit dem Strahlablenker 15 dient dazu, das Häckselgut in den Laderaum eines Begleitfahrzeugs zu lenken.
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Weiterhin verdeutlicht dieses Ausführungsbeispiel in 4 die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 53. Es handelt sich dabei um eine indirekte Messung der Strömungsparameter des Förderstroms innerhalb der Förderstrecke 17. Die Ermittlung der Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 basiert darauf, dass mittels Einlassdüsen 44, 45 Druckluft als Nebenstrom 50 in den Förderstrom der Förderstrecke 17 eingeblasen wird. Die erste Einlassdüse 44 mit ihrer Einlassöffnung 49 befindet sich in dem Teil der Förderstrecke 17 zwischen dem Häckslergehäuse 5 und der Konditioniereinrichtung 48 und die zweite Einlassdüse 45 mit ihrer Einlassöffnung 49 befindet sich in dem Teil der Förderstrecke 17 zwischen der Konditioniereinrichtung 48 und dem Wurfbeschleuniger 18.
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Der momentan eingeblasene Mengenstrom der Druckluft, deren Strömungsgeschwindigkeit und deren statischer und dynamischer Druck an den jeweiligen Einlassdüsen 44, 45 ist abhängig vom momentanen statischen und dynamischen Gegendruck des Luftstroms innerhalb der Förderstrecke 17. Messtechnisch erfasst werden die Strömungsparameter der eingeblasenen Druckluft mit den Sensoren 21, 22, 23, 24 bevor diese durch die jeweiligen Einlassdüsen 44, 45 in den Förderstrom der Förderstrecke 17 einströmt.
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Ausgehend von einer Druckluftquelle 41, ausgebildet beispielsweise als Luftkompressor wird Druckluft über Druckluftleitungen 42, 43 mittels der Einlassdüsen 44, 45 in den Förderkanal 12 bzw. in die Förderstrecke 17 eingeblasen. Die Druckluftleitungen 42, 43 sind an zwei Abgängen an einen Verteilerblock 46 angeschlossen, dessen Eingang mit der Druckluftquelle 41 verbunden ist. Der Luftdurchsatz der von dem Verteilerblock 46 über die Druckluftleitungen 42, 43 eingeblasenen Durchflussmenge wird über die Sensoren 21, 22 und der zugehörige statische Druck über die Sensoren 23, 24 messtechnisch erfasst. Die erfassten Werte werden dann als digitalisierte Strömungsparameter über den Daten-BUS 25 an eine Auswerteeinheit 47 mit einem Mikrocontroller 26 als Eingangsvariable x1, x2, x3, x4 übermittelt.
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Bei den Sensoren 21, 22, 23, 24 handelt es sich beispielsweise um Strömungssensoren mit integriertem Analog-Digital-Wandler und embedded Software, die an einen Daten-BUS 25, beispielsweise einen ISO-Bus angeschlossen sind. Die Sensoren 21, 22, 23, 24 erzeugen somit im laufenden Erntebetrieb ortsgebundene, strömungsabhängige, digitalisierte Ausgangssignale Y1, Y2, Y3, Y4, die über den Daten-BUS 25 dem Mikrocontroller 26, beispielsweise in virtuellen ISO-Bus-Kanälen als Eingangssignale bzw. Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 zugeführt werden.
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Diese Ausgestaltung der messtechnischen Ermittlung der Strömungsparameter beinhaltet den Vorteil, dass sich die Einlassdüsen 44, 45 selbsttätig durch ständiges Durchströmen mit Druckluft sauber halten und damit keine Messwertverfälschung eintreten kann. Ein weiterer Vorteil besteht in der kompakten Bauweise des Verteilerblocks 46 mit den darin eingebetteten Sensoren 21, 22, 23, 24. Ebenso von Vorteil dabei ist, dass der Verteilerblock 46 an einem von dem Förderkanal 12 entfernteren verschmutzungsfreien und geschützteren Ort untergebracht sein kann.
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Die Auswerteeinheit 47 mit ihrem Mikrocontroller 26 beinhaltet einen Datenspeicher 27, in dem eine Software zur Überwachung der momentanen Strömungssituation innerhalb der Förderstrecke 17 hinterlegt ist. Die Software des Mikrocontroller 26 ist so ausgelegt, dass sie während des laufenden Erntebetriebs die von den Sensoren 21, 22, 23, 24 erzeugten Ausgangssignale Y1, Y2, Y3, Y4, welche bei dem Mikrocontroller 26 als Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 eingehen, mit vorgegebenen Schwellwerten S1, S2, S3, S4 vergleicht, die im Datenspeicher 27 hinterlegt sind.
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Der Mikrocontroller 26 vergleicht die ortsabhängigen, sensorspezifischen und entprellten Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 mit den diesen zugeordneten Schwellwerten S1, S2, S3, S4. Überschreitet eine Eingangsvariable x1, x2, x3, x4 den ihr zugeordneten Schwellwert S1, S2, S3, S4 so interpretiert der Mikrocontroller 26 dieses Überschreiten als eine sich ankündigende Verstopfung.
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Das alleinige Auftreten eines einzelnen überschrittenen Schwellwerts S1, S2, S3, S4 durch eine der Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 entspricht der Alarmstufe „geringe” Verstopfungsgefahr.
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Fallen zwei der vier möglichen Überschreitungen von Schwellwerten S1, S2, S3, S4 durch zwei der Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 zeitlich zusammen, so entspricht dieses der Alarmstufe „mittlere” Verstopfungsgefahr.
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Fallen drei der vier möglichen Überschreitungen von Schwellwerten S1, S2, S3, S4 durch drei der Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 zeitlich zusammen, so entspricht dieses der Alarmstufe „hohe” Verstopfungsgefahr.
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Fallen alle möglichen Überschreitungen von Schwellwerten S1, S2, S3, S4 durch die vier Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 zeitlich zusammen, so entspricht dieses der Alarmstufe „höchste” Verstopfungsgefahr. Je nach einer der zuvor dargelegten Konfigurationen des Überschreitens der Schwellwerte S1, S2, S3, S4 werden ein oder mehrere Aktoren 28, 29, 30, 31 zum Gegensteuern von Verstopfungen aktiviert. Die Aktoren 28, 29, 30, 31 stellen Antriebselemente, wie beispielsweise Hydraulikpumpen, Hydraulikmotoren, Hydraulikzylinder, Kupplungselemente und dergleichen dar, die sie im Sinne einer Zu- oder Abschaltung betätigen können. Die Höhe einer Alarmstufe entscheidet darüber, ob eine oder mehrere Steuerbefehle die zur Verfügung stehenden Aktoren 28, 29, 30, 31 aktivieren und damit Maßnahmen zur Gegensteuerung eines Erntegutstaus auslösen.
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Bei der geringsten Alarmstufe, „geringe” Verstopfungsgefahr, wird beispielsweise lediglich ein Rüttelmotor 33 eingeschaltet. Dazu wird ein Ausgangssignal y1 des Mikrocontrollers 26 an die Magnetspule des Wegeventils 32 gesendet und das Wegeventil 32 wird in die Schaltstellung Durchgangsstellung überführt. Dadurch wird der Aktor 28 ausgeführt als Hydraulikmotor 34 des Rüttelmotors 33 von der Hydraulikpumpe 35 mit Drucköl beaufschlagt und in Gang gesetzt.
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Bei der „mittleren” Alarmstufe werden zwei Ausgangssignale y1 und y2 des Mikrocontrollers 26 gesetzt und der Rüttelmotor 33 wie zuvor dargelegt aktiviert. Zusätzlich wird beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Feldhäckslers 1 gemindert. Dazu wird der Aktor 29, d. h. die verstellbare Hydraulikpumpe 37 mit dem Ausgangssignal y2 des Mikrocontrollers 26 so angesteuert, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 37 des Fahrantriebs 51 reduziert wird und damit die Fahrgeschwindigkeit des Feldhäckslers 1 ebenfalls um einen vorgegebenen Betrag reduziert wird. Die Hydraulikpumpe 37 und der Hydraulikmotor 38 des Fahrantriebs 51 liegen in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Durch die Minderung der Fahrgeschwindigkeit verringern sich der Massendurchsatz des Ernteguts und damit der Anteil des Häckselguts im Förderstrom der Förderstrecke 17, so dass dieses einer Verstopfung dann entgegenwirken kann. Sind die Schwellwerte wieder unterschritten, wird die Ausgangssituation und damit der Normalbetrieb automatisch wieder hergestellt.
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Bei der „hohen” Alarmstufe werden drei Ausgangssignale y1, y2 und y3 des Mikrocontrollers 26 gesetzt, der Rüttelmotor 33 wie zuvor dargelegt aktiviert und zusätzlich wird die Fahrgeschwindigkeit des Feldhäckslers 1 wie zuvor dargelegt noch weiter reduziert. Zusätzlich steuert das Ausgangsignal y3 die Magnetspule des Wegeventils 36 an und überführt das Wegeventil 36 in die Durchgangsstellung. Dadurch wird der hydraulische Stellantrieb 11 des Aktors 28 derart betätigt, dass sich die Wartungsklappe 9 öffnet, damit das Häckselgut aus dem Häckslergehäuse 5 kurzzeitig für ein vorgegebenes Zeitintervall durch die Wartungsöffnung 14 auf den Boden unterhalb des Feldhäckslers ausgeworfen wird. Sind die Schwellwerte wieder unterschritten wird die Wartungsklappe 9 wieder geschlossen und die Ausgangssituation Normalbetrieb automatisch wieder hergestellt.
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Bei der „höchsten” Alarmstufe werden beispielsweise die vier Ausgangssignale y1, y2, y3, y4 des Mikrocontrollers 26 gesetzt, welches bedeutet, dass alle Aktoren 28, 29, 30, 31 gleichzeitig angesteuert bzw. aktiviert werden. In dessen Folge wird der Rüttelmotor 33 wie zuvor dargelegt aktiviert, die Fahrgeschwindigkeit des Feldhäckslers 1 auf null reduziert und die Wartungsklappe 9 geöffnet, damit das Häckselgut aus dem Häckslergehäuse 5 auf den Boden unterhalb des Feldhäckslers 1 ausgeworfen wird. Zusätzlich wird der Einzugs- und Presswalzenantrieb 52 der Einzugs- und Vorpresswalzen 4 und alle Antriebe des Vorsatzgerätes 2 abgeschaltet. Dieses bedeutet, dass der Aktor 31 die verstellbare Hydraulikpumpe 39 mit dem Ausgangssignal y4 des Mikrocontrollers 26 so angesteuert wird, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 39 gestoppt, d. h. auf null reduziert wird, wodurch der Hydraulikmotor 40 ebenfalls gestoppt wird und damit die Zufuhr des Ernteguts an die Häckseltrommel 6 unterbrochen wird. Analog wird der Aktor 29, die verstellbare Hydraulikpumpe 39 mit dem Ausgangssignal y2 des Mikrocontrollers 26 so angesteuert, dass das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 37 gestoppt, d. h. auf null reduziert wird, wodurch der Fahrantrieb 51 ausgeschaltet wird. Damit ist der Erntebetrieb unterbrochen und er kann erst nach dem Freiblasen der Förderstrecke 17 wieder fortgesetzt werden. Dazu muss der Fahrer den Erntebetrieb wieder neu starten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Ergebnisse der sensorischen Auswertung der Strömungsparameter und damit die Werte der Eingangsvariablen x1, x2, x3, x4 in der Fahrerkabine 54 am Arbeitsplatz des Fahrers, beispielsweise auf einem Terminal 56 visualisiert werden. Dieses gilt auch für die verschiedenen Alarmstufen, die auch in akustischer Form in der Fahrerkabine 54 dargestellt werden können. Beide Signalarten, sowohl die visuelle als auch die akustische Warnung stellen somit eine Warneinrichtung für eine sich anbahnenden Verstopfung der Förderstrecke 17 dar.
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Weiterhin sieht die Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Fahrer innerhalb der Fahrerkabine 54 die Steuereinrichtung 53 zur Vermeidung oder Auflösung von Verstopfungen wahlweise im Modus „Automatikbetrieb” oder „Handbetrieb” benutzen kann. Im „Automatikbetrieb” werden die Aktionen zum Entgegenwirken einer Verstopfung automatisch ausgeführt. Im „Handbetrieb” müssen die Befehle zur Betätigung der Aktoren 28, 29, 30, 31 manuell aktiviert werden, damit diese ausgeführt werden.
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Die Visulisierung und Bedienung der Steuervorgänge kann mit den üblichen Mitteln, beispielsweise mit einem ISO-Bus Terminal 56 ausgeführt als Touch-Screen oder auf dem Bordcomputer 55 des Feldhäckslers 1 erfolgen. Diese gehören im Regelfall ohnehin zur Standardausrüstung eines selbstfahrenden Feldhäckslers 1 und sind damit Teil eines zentralen Steuerungssystems 58 des Feldhäckslers 1. Insofern bietet es sich an, die erfindungsgemäße Steuereinrichtung 53 in dieses zentrale Steuerungssystem 58 zu integrieren. Dabei kann der Informationsaustausch zwischen dem Bordcomputer 55 und dem Mikrokontroller 26 der Steuereinrichtung dann auch über den zentralen Daten-BUS 57 des zentralen Steuerungssystems 58 erfolgen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die für den aktuellen Ernteprozess erforderlichen Schwellwerte S1, S2, S3, S4 vom Terminal 56 aus variieren und damit den unterschiedlichen Verhältnissen des Ernteguts anpassen. Dabei bleiben die ursprünglich als Ausgangsbasis im Datenspeicher 27 hinterlegten Ausgangsschwellwerte erhalten. Die so variierten Schwellwerte können dann als neue Schwellwertgruppe unter einer neuen Speicheradresse dauerhaft gespeichert werden, so dass diese in einem anderen Ernteeinsatz erneut abrufbar der Steuerung als aktualisierte Referenzwerte vorgegeben werden können. Somit kann die Steuerung auch als selbstlernende Steuereinrichtung 53 auf unterschiedliche Ernteverhältnisse dauerhaft eingestellt werden, indem die Schwellwerte situationsabhängig vom Fahrer vorgegeben werden können.
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Die Möglichkeit des manuellen Eingriffs in das Steuerungssystem ist besonders dann von Vorteil, wenn sich eine Verstopfung bereits eingestellt hat und diese durch gezielten Zugriff auf einzelne oder mehrere Aktoren 28, 29, 30, 31 der Steuereinrichtung 53 beseitigt werden kann.
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Die hier dargelegten Ausführungsbeispiele stehen exemplarisch für weitere nicht näher dargelegte Möglichkeiten der Weiterentwicklung der Steuereinrichtung zur Vermeidung oder Beseitigung von Verstopfungen innerhalb der Förderstrecke 17. So sind die Art der Sensoren, deren Anzahl und die logischen Verknüpfungen der von den Sensoren detektierten Strömungsparameter mit der Befehlsausgabe an die Aktoren keineswegs auf die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Situationen beschränkt. Vielmehr fallen auch weitere an dieser Stelle nicht explizit dargelegte Ausführungsformen und Variationen in den Schutzumfang des hier dargelegten Verfahrens und der damit einhergehenden Steuereinrichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1974598 B1 [0002, 0003]
- EP 2377385 B1 [0004, 0005]
