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Die Erfindung ist auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Walzen von insbesondere Ackerböden o. dgl. Nutzflächen gerichtet. Die Vorrichtung ist in Form einer so genannten Packerwalze für die Anwendung an unterschiedlichen Bodenbearbeitungsgeräten geeignet, wobei jeweils der erfindungsgemäße Verfahrensablauf genutzt wird.
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Im Zusammenhang mit unterschiedlichen Bodenbearbeitungsgeräten ist die Anwendung von Vorrichtungen zum Walzen seit langem bekannt. In
DE 43 35 734 A1 ist eine Stütz- und Rückverfestigungseinrichtung gezeigt, wobei die Walze aus einzelnen Stegen gebildet ist, über denen ein elastischer Hüllzylinder so angeordnet ist, dass in der Auflagezone der Hüllzylinder zwischen den benachbarten Stegen einfedern kann. Eine ähnliche Konstruktion zeigt
DE 20 2007 009 692 U1 , wobei ein die Packerwalze bildender Walzenkörper mindestens einen Schlauchkörper aufweist, der als Laufflächen ausgebildete Vorsprünge aufweist. Der Schlauchkörper nutzt dabei eine faltenbalgartige Ausgestaltung, wobei im Walzenkörper parallel zur Drehachse verlaufende Profilstäbe vorgesehen sind. Damit soll die Auflockerung der zu bearbeitenden Bodenschichten verbessert werden.
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Bei einer Packerwalze gemäß
DE 296 08 373 U1 ist die Walze mit einem Grundkörper versehen, der sowohl eine erste als auch eine zweite, jeweils aus einem elastischen Material bestehende Schicht aufweist, die durch einen radial symmetrischen Abstand voneinander beabstandet sind. In diesen Abstand sind jeweilige Abstandshalter eingebracht. Eine Konstruktion mit einer Mantelfläche ist auch in
DE 19 22 313 vorgesehen, wobei diese Konstruktion des Außenmantels ein Anhaften von Erde vermeiden soll.
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Bei einem Konstrukt gemäß
US 3,339,643 A wird eine Packerwalze vorgeschlagen, bei der mehrere ringförmige elastische Elemente nebeneinander auf einer metallischen Grundwalze montiert sind. Dieses Konzept realisiert auch eine Konstruktion gemäß
FR 2347863 A . Auch die Bodenwalze gemäß
DE 36 31 462 A1 weist nebeneinander angeordnete Gummireifen auf, mit denen eine Bodenwalze für eine Drillmaschine gebildet wird.
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Bei einer Ackerwalze gemäß
EP 0 379 672 A1 wird ein Traggerüst von einem als elastischer Mantel ausgebildeten Walzenkörper umgeben, wobei der Mantel zumindest in einem Teilbereich seiner Länge in radialer Richtung verformbar ausgebildet ist und das Traggerüst mit im Wesentlichen ringförmigen Stützelementen zur seitlichen und/oder radialen Abstützung versehen ist. Damit wird eine radiale Ringwulst realisiert, so dass Spannungsspitzen oder Knicke vermieden werden sollen, um Beschädigungen des Mantels und eine Verkürzung dessen Lebensdauer zu vermeiden. Außerdem ist vorgesehen, dass bei dieser Ackerwalze eine weitgehende Selbstreinigung des Mantelsystems erfolgen kann.
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Bei einer Bodenbefestigungswalze gemäß
EP 0 091 878 wird eine Konstruktion gezeigt, wobei im Innenraum eines äußeren Mantels ein flexibles und elastisches Erdabstoßungsorgan angeordnet wird. Bei Bodenkontakt wird dieses Erdabstoßungsorgan zumindest teilweise deformiert, so dass nach dem Kontakt des Erdabstoßungsorgans mit dem Boden eine Rückdeformierung von Teilbereichen erreicht wird. Insbesondere ist das Erdabstoßungsorgan dabei als ein Schlauch ausgebildet.
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Die Ausnutzung von mehreren ring- bzw. reifenförmigen Segmenten im Bereich einer komplexen Packerwalze ist auch Gegenstand einer Konstruktion gemäß
US 8,491,451 B2 . Dabei weisen die Ringsegmente einen Federhohlraum auf, über dem sich gewölbeartig ein Profil erstreckt, das Rückfedereigenschaften aufweist. Eine derartige Gewölbestruktur mit gleichmäßigen Wanddicken im Bereich der Profilwandungen ist auch in
EP 3 075 220 A1 vorgeschlagen. Auch in
EP 2 730 155 A1 ist eine derartige reifenartige Konstruktion vorgesehen, wobei das jeweilige Stützgewölbe in seitlichen Wandbereichen eine Einformung aufweist, so dass definierte Walkzonen bei der Belastung in der Auflageposition vorgegeben werden. Diese Wulstprofile arbeiten mit nebengeordneten Profilringen zusammen, deren Ausgangsdurchmesser mit einem geringen Maß vorgegeben ist.
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Aus
DE 20 2014 106 031 U1 ist eine Packerwalze bekannt, die ähnlich
DE 296 08 373 U1 eine offene Struktur aufweist. Dabei soll ein Selbstreinigungseffekt dadurch erreicht werden, dass längslaufende Leisten durch Federelemente radial nach außen gedrückt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Walzen von Ackerböden zu schaffen, die im Bereich einer vergleichsweise einfach aufgebauten Konstruktion des Außenmantels eine Verbesserung des Selbstreinigungseffektes ermöglichen, wobei insgesamt eine verschleißarme Verfahrensführung mit erhöhter Reinigungsqualität erreicht wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, wobei eine Verfahrensführung gemäß dem Anspruch 19 vorgesehen ist. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 18 bzw. 20 bis 22.
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Die Vorrichtung zum Walzen von Ackerböden ist mit einer auf diesen abrollbaren Ackerwalze versehen, wobei deren Packwalzenkörper einen speziellen Außenmantel aufweist. Dieser kann unter Wirkung einer in elastisch verformbaren Profilbereichen erfolgenden Rückfederung weitgehend selbsttätig von anhaftenden Teilen gesäubert werden.
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Um eine Verbesserung dieses Selbstreinigungseffektes zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ackerwalze während ihrer bodenseitigen Auflagephase beim Abrollvorgang auf zumindest einem in den elastischen Außenmantel integrierten Auflageprofilring abgestützt wird. Die in dieser Bearbeitungsphase wirksamen Auflagebelastungen werden mittels des „formstabilen“ Auflageprofilrings zielgerichtet so verteilt, dass über den Umfang des Außenmantels verteilte Druck-, Zug- und/oder Schubkräfte eine exzentrische Verlagerung des Auflageprofilrings aus seiner - in unbelastetem Zustand in Bezug zur Rollachse definierten - Zentrumslage heraus bewirken. Daraus resultiert bei den Rollbewegungen der erfindungsgemäßen Struktur ein im elastischen Material des Außenmantels erzeugter Wechsel von Druck-, Zug- und/oder Schubbelastungszonen. Diese durch eine Einstellung der Bearbeitungsparameter an der Vorrichtung beeinflussbaren Bedingungen werden nunmehr für einen permanenten und überraschend effektiven Reinigungsvorgang ausgenutzt. Es hat sich gezeigt, dass mit dem als integrierter „Walksteuerring“ wirkenden Auflageprofilring die abrollende Ackerwalze auch bei komplizierten Bodenbedingungen selbsttätig von Anhaftungen sauber gehalten wird.
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Mit dieser auf einer Umfangs-Walk-Struktur basierenden Verfahrensführung und den variabel vorgebbaren Einstellparametern im Bereich der in Richtung des Ackerbodens positionierbaren Vorrichtung wird erreicht, dass an dem Außenmantel mittels der exzentrischen Verlagerung zumindest seines mantelintegrierten Auflageprofilrings erstmalig - im Unterschied zum bekannten Walken nur in den Auflagezonen - ein vollumfängliches Umfangswalken wirksam ist. Damit wird eine signifikante Verbesserung der Selbstreinigungswirkung an Profilen mit der erfindungsgemäßen Strukturierung erreicht. Eine Grundlage für diese Verfahrensführung wird dadurch gebildet, dass der Außenmantel im Bereich des eine selbsttragende Walkstruktur bildenden Auflageprofilrings einer radial „mitlaufenden“ Exzenterverlagerung ausgesetzt wird und diese mit den Zug-Druck-Schub-Wechselbelastungen beim Abrollvorgang den verbesserten Reinigungseffekt an dem profilierten Außenmantel auslöst.
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Dieses erfindungsgemäße Umfangswalken wird dabei mittels jeweiliger Einstellungen von Auflagebedingungen des Systems gezielt eingesetzt, wobei maschinenseitige Stellparameter die kompakt-elastischen Packwalzenkörper so beeinflussen können, dass variierbare Intensitäten des Reinigungseffektes vorgegeben werden und mit geringem Aufwand eine Anpassung an unterschiedliche Bodenstrukturen beim Walzvorgang erreichbar ist. Diese Anpassungen an spezifische Bedingungen kann durch Auswahl und Optimierung des Walzenmaterials, Anpassung der Durchmesserdifferenzen von Auflageprofilring und Stützprofilringen und/oder deren variable Steifigkeiten erreicht werden.
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Dabei hat ein praktischer Vergleich mit dem Stand der Technik - hier: nachteilige Klebeeigenschaften aufweisendes Keilringwalzen zur Bildung von streifenweise verdichteten Bodenstrukturen - gezeigt, dass das erfindungsgemäße System bei verminderter Bodenanhaftung ebenfalls die für das nachfolgende Einbringen von Saatgut vorteilhaften „streifenartigen Längslockerungszonen“ ausbilden kann.
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Entsprechend der vorgesehenen Verfahrensführung mit Selbstreinigungs-Walken ist die konstruktive Gestaltung des Packwalzenkörpers auf die spezifische Strukturierung des Außenmantels gerichtet. Dieser ist erfindungsgemäß mit zumindest einer einen Auflageprofilring aufweisenden Walkstruktur versehen. Innerhalb dieser Struktur ist an diesen Auflageprofilring beidseits in axialer Richtung jeweils ein radial umlaufender Federwandteil angeformt. Diese Federwandteile ihrerseits gehen jeweils axial endseitig in einen jeweiligen Stützprofilring über.
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Im Bereich dieser Stützprofilringe ist die Walkstruktur vorzugsweise mit zumindest einem radial innen liegenden sowie zur Rollachse des Packwalzenkörpers hin abstützbaren Trägerteil verbindbar. Damit wird zwischen den beiden endseitigen Stützprofilringen und dem „mittleren“ Auflageprofilring über die Federwandteile ein weitgehend „frei verlagerbares“ Walksystem aufgebaut, mit dem eine - mit Blick auf die bekannten einfachen „Reifensysteme“ - verbesserte Selbstreinigung realisiert werden kann.
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Dieses Walksystem zeichnet sich dadurch aus, dass der Auflageprofilring in der aufliegenden Rollphase zumindest bereichsweise radial verlagerbar ist. Insbesondere sind die Komponenten er Walkstruktur so aufeinander abgestimmt, dass der Auflageprofilring vollumfänglich als Ringteil „verlagert“ werden kann. Dabei sind auch Deformationen der Ringkontur nach Art eines „elliptischen“ Ringes denkbar.
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Die Walkstruktur ist dabei so konzipiert, dass der Auflageprofilring einen Durchmesser aufweist, der größer ist als die insbesondere jeweils gleich großen Durchmesser der nebengeordneten Stützprofilringe. Von essentieller Bedeutung für diese neue Mehr-Ring-Walkstruktur ist dabei die optimierbare Ausbildung des zumindest einen Auflageprofilrings. Dieser ist in Umfangsrichtung mit einer - inneren oder äußeren - Spannstruktur versehen, derart, dass der Auflageprofilring in Umfangsrichtung als ein ausgesteifter Teilbereich wirken kann. Damit wird erreicht, dass zumindest der Auflageprofilring in der aufliegenden Rollphase eine zumindest bereichsweise über die Mantelumfangsfläche überstehende Exzenterlage in Bezug auf die Rollachse des Systems einnehmen kann. Diese Exzenterlage bewirkt innerhalb der profilierten elastischen Walkstruktur eine vollumfängliche Zug-Druck-Schub-Wechselbelastung mit Verformung von Wandungsteilen des Außenmantels, so dass dieser permanent von anhaftenden Teilen gesäubert werden kann. In dieser Phase einer „Achsverschiebung“ sind auch Überlagerungen von Zug-, Druck- und/oder Schubkräften in der elastischen Struktur wirksam.
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In vorteilhafter Ausführung ist die Spannstruktur des Auflageprofilrings von einem in dessen Ringkontur integrierbaren Spannelement in Form eines metallischen Ringkörpers gebildet. Damit ist die Steifigkeit dieses Ringkörpers variabel vorgebbar, so dass die jeweiligen Kontaktarten des Systems auf dem Ackerboden an die jeweilige Walzaufgabe anpassbar sind.
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Die konstruktive Umsetzung dieser Strukturen sieht vor, dass die aus dem Auflageprofilring, den beiden zu diesem symmetrischen Federwandteilen und den beiden Stützprofilringen gebildete Walkstruktur als eine radiale Funktionseinheit an einem Ringsegment zum Walzen-Aufbau vorgesehen ist. Ausgehend von dieser an sich bekannten Ausbildung derartiger Packwalzenkörper ist vorgesehen, dass mehrere der erfindungsgemäßen Ringsegmente axial aneinandergereiht werden und damit eine Ackerwalze mit mehreren Arbeitszonen gebildet wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Funktionseinheiten mittels der beiden endseitigen Stützprofilringe unmittelbar auf dem vorzugsweise als ein Profilrohr ausgebildeten zentralen Trägerteil festgelegt werden. Dabei wird erreicht, dass mit den Stützprofilringen jeweilige endseitige Haltebereiche zwischen den Ringsegmenten definiert sind und hier eine insbesondere formschlüssige Verbindung aufgebaut wird.
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Die innere Struktur dieses Systems sieht vor, dass in axialer Richtung zwischen den beiden Haltebereichen der Funktionseinheit ein Deformationsfreiraum zum innen liegenden Trägerteil hin gebildet ist. Dazu ist das variabel ausführbare Trägerteil so geformt, dass zur radialen Innenseite der umlaufenden Funktionseinheit - aus den beiden Stützprofilringen und dem zentralen Auflageprofilring - hin jeweilige, eine Walkarbeitszone begrenzende Auflageprofilflächen im Bereich des Trägerteils nutzbar werden.
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Die weitere Querschnittskonturierung der Funktionseinheit sieht vor, dass ausgehend von den mit gleichem Durchmesser versehenen beiden Stützprofilringen die diesen zugeordneten Federwandteile entgegengesetzt spitzwinklig zum zentralen Auflageprofilring hin ausrichtbar sind und damit innenseitig ein kegelstumpfförmiger Deformationsfreiraum definiert ist. Dabei ergibt sich, dass die den beiden Federwandteilen im Bereich des Deformationsfreiraums jeweils gegenüberliegenden Auflageprofilflächen einen muldenartigen Teilbereich und zwischenliegende Formerhöhung aufweisen, so dass ein profiliertes Gegenlager für die walkenden Wandzonen gebildet ist.
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Zur Erzielung gleichmäßiger Verlagerungs- und Reinigungsbedingungen mittels des zentralen Auflageprofilrings ist vorgesehen, dass die mit diesem als elastische Funktionseinheit konzipierte Walkstruktur ausgehend von einer radialen Längsmittelebene des Auflageprofilrings zu den beiden Stützprofilringen hin weitgehend symmetrisch ausgebildet wird und die zwischen liegenden Federwandteile vorzugsweise jeweils gleichmäßige Wandstärke aufweisen. Daraus resultiert, dass bei einem Punktkontakt des Systems auf dem Ackerboden - mit entsprechender Auflagekraft - der Auflageprofilring und die beiden Stützprofilringe gleichebenig aufliegen können.
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Die axiale Querschnittsgestaltung des Systems zeigt auch, dass der Auflageprofilring im Bereich des als metallischer Ringkörper ausgebildeten Spannelements eine äußere Auflagewulst bildet. In deren Bereich können auch weitere Formstrukturen an die Walkstruktur angeformt sein.
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Der Verbindungsaufbau der Walkstruktur zum Trägerteil hin sieht vor, dass die beiden von den Stützprofilringen gebildeten und axial endseitigen Haltebereiche jeweils an einem zentralen Profilrohr in ein als Verbindungsprofil vorgesehenes Gegenlager einrastbar sind. Dabei ergibt sich, dass zur Aneinanderreihung der mit dem Profilrohr verbundenen Ringsegmente jeweilige Axialverbinder vorgesehen werden. Diese Axialverbinder der paarweise zusammenwirkenden Stützprofilringe werden vorzugsweise in Form eines jeweiligen Profilansatzes ausgebildet, der den jeweils benachbarten Haltebereich übergreift.
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Eine zweite Ausführung der Vorrichtung mit erfindungsgemäßer selbstreinigender Walkstruktur sieht die Anwendung eines weitgehend „einstückigen“ Walzenkörpers vor. Dabei ist ein System aufgebaut, bei dem die aus dem Anlageprofilring, den beiden zu diesem symmetrischen Federwandteilen und den beiden Stützprofilringen gebildete Mehr-Ring-Walkstruktur an einem einstückigen Außenmantel geformt wird.
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Eine effiziente Roll- und Auflagebreite dieses - im Unterschied zu der aus mehreren Elementen bestehenden ersten Ausführung - im Bereich des Außenmantels einstückigen Walzenkörpers wird dadurch erreicht, dass sich mehrere aneinandergereihte Teil-Walkstrukturen in axialer Richtung wiederholen und zu einer Ackerwalze mit mehreren gleichförmig profilierten Arbeitszonen zusammengefasst sind. Damit weist die einstückige Ackerwalze in Richtung ihrer zentralen Rollachse eine Abfolge von als Funktionseinheit zusammenwirkenden Profilen auf, so dass damit ein nach Art einer Schlauchtrommel ausgebildetes System nutzbar wird.
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Die vorteilhafte Ausbildung dieser Schlauchtrommel sieht vor, dass ausgehend von der zentral in dieser verlaufenden Rollachse ein Spannverbinder zum einstückigen Außenmantel hin gerichtet ist, so dass mit diesem Spannverbinder die Walkbewegungen beeinflussbar sind. Insbesondere ist bei diesem System eine Verbindung zum Auflageprofilring hin hergestellt.
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Die bereits vorstehend dargestellten Vorteile der Auflageprofilring-Stützprofilring-Kombination ergeben sich auch bei dieser zweiten Ausführung der einstückigen Schlauchtrommel mit analogen Wirkungen. In jedem Fall wird eine Packerwalze realisiert, die ohne zusätzlichen Abstreifer o. dgl. Hilfsbaugruppen sauber bleibt. Durch eine permanente Zwangs-Walk-Bewegung ist ein Verkleben der Walzen vermieden. Damit ist eine Vorrichtung zum Walzen realisiert, die im Vergleich mit bekannten Systemen einen geringeren Zugkraftbedarf aufweist, einfacher zu warten ist und insgesamt eine Erweiterung des Einsatzbereiches derartiger Walzen ermöglicht.
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Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Packwalzenkörper im Zusammenhang mit einer entsprechenden Vorrichtung und dem Ablauf des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens beschrieben. Dazu werden die nachfolgend aufgelisteten Darstellungen genutzt. In diesen ist gezeigt:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Walzen von Ackerböden an einer landwirtschaftlichen Zugmaschine,
- 2 eine perspektivische Gesamtansicht einer abrollbaren Ackerwalze,
- 3 eine Explosivdarstellung der die Ackerwalze bildenden Packwalzenkörper im Bereich einer zentralen Rollachse,
- 4a bis
4c eine Schnittdarstellung eines Packwalzenkörpers, bestehend aus mehreren axial verbundenen Ringsegmenten in unterschiedlichen Belastungs- und Deformationsstellungen,
- 5 eine Stirnansicht eines Packwalzenkörpers in „einstückiger“ Ausführung,
- 6 eine Schnittdarstellung des Packwalzenkörpers gemäß 5,
- 7 eine Schnittdarstellung ähnlich 6 mit einer bodenseitigen Auflage eines Profilbereiches,
- 8a und
8b vergrößerte Ausschnittsdarstellungen des Außenmantels im Bereich eines Auflageprofilrings mit integriertem Spannelement,
- 9 und
10 jeweilige Stirnansichten eines Ringsegmentes ähnlich 4a,
- 11 eine Schnittdarstellung ähnlich 4a mit geändertem Trägerteil für das Ringsegment,
- 12 eine geschnittene Seitenansicht der Walkstruktur mit punktueller Auflage, und
- 13 eine Schnittdarstellung ähnlich 12 mit Linienkontakt im Bereich der Walkstruktur.
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In 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Walzen von insbesondere Ackerböden o. dgl. Nutzflächen dargestellt. Diese Vorrichtung 1 ist mit zumindest einer auf dem Boden 2 abrollbaren Ackerwalze 3 versehen, die ihrerseits zumindest einen eine zentrale Rollachse 4 definierenden Packwalzenkörper 5 aufweist. Die Vorrichtung 1 ist dabei an einem in Fahrtrichtung F beweglichen Zugfahrzeug in Form eines Schleppers o. dgl. so gehalten, dass im Bereich des Packwalzenkörpers 5 eine mit einem Pfeil 6 verdeutlichte Rollphase auf dem Boden 2 aktivierbar ist.
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Der „reifenartige“ Walzenkörper 5 ist in den Übersichtsdarstellungen gemäß 2 und Fig. 3 näher veranschaulicht, wobei ein zu der als Stützachse wirksamen Rollachse 4 einen Ringhohlraum 7 ausbildender sowie in aufliegender Rollphase 6 zumindest bereichsweise elastisch umformbarer Außenmantel 8 deutlich wird. Derartige Außenmantel sind allgemein bekannt, wobei in deren Bereich unter Wirkung einer Rückfederung von elastisch verformbaren Profilbereichen an diesen anhaftende Teile durch einen Selbstreinigungseffekt lösbar sind.
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Das vorbeschriebene System mit der Ackerwalze 5 sieht einen praktischen Einsatz in Form einer Nachlaufwalze zur Bodenbearbeitung vor (1). Dabei sind auch Anwendungen zur Tiefenführung, Rückverfestigung, Bodenkrümelung und Lastabstützung zusätzlicher Aggregate denkbar. Aus der Zusammenschau von 2 und 3 wird der bevorzugte modulare Aufbau des Packwalzenkörpers 5 deutlich, wobei dieser prinzipiell aus jeweiligen, an Haltestangen 9 und 10 befindlichen Endplatten 11, 12 aufgebaut ist. Ausgehend von diesen Endplatten 11, 12 sind in Richtung der zentralen Rollachse 4 parallel zu dieser verlaufende Zugstangen 13 vorgesehen, die jeweilige felgenartige Kernelemente in Form von Trägerteilen 14 durchgreifen. Auf diesen eine Reihenanordnung bildenden Trägerteilen 14 sind elastische Mantelringe 15 so festlegbar, dass diese Elementeanordnung die in 2 in Montagestellung dargestellte Ackerwalze 3 bilden.
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Das erfindungsgemäß verbesserte System einer Vorrichtung zum Walzen von Ackerböden sieht einen verbesserten Packwalzenkörper 5 vor, dessen prinzipieller Aufbau aus den Schnittdarstellungen gemäß 6 und 11 deutlich wird. Dabei ist gezeigt, dass der Außenmantel 8 mit zumindest einer einen in der aufliegenden Rollphase 6 (Fig. 4b und 7) radial verlagerbaren Auflageprofilring 16 aufweisenden Walkstruktur W versehen ist. Diese auch als Exzentrizität mit Blick auf die Rollachse 4 definierbare radiale Verlagerung des Auflageprofilrings 16 ist in 12 mit einer Exzentrizität E bezeichnet.
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Um diese sich vollumfänglich über den Außenumfang des Packwalzenkörpers 5 verteilende „Exzentrizität“ des Auflageprofilrings 16 als effiziente Walkstruktur W zu nutzen, ist vorgesehen, dass an den Auflageprofilring 16 beidseits in axialer Richtung jeweils ein radial umlaufender Federwandteil 17 und 18 angeformt ist. Damit ist die Profilierung des erfindungsgemäßen Mantelrings - ähnlich dem Mantelring 15 in 2 - so definiert, dass damit das erfinderische Grundprinzip gezeigt wird. In zweckmäßiger Ausführung sind die Federwandteile 17, 18 ihrerseits jeweils axial endseitig zu einem Stützprofilring 19, 20 geführt, so dass ein kompakter Mantelring aufgebaut wird. Aus den Schnittdarstellungen gemäß 4a bis 4c wird deutlich, dass die jeweiligen Stützprofilringe 19, 20 mit dem zumindest einen radial innen liegenden sowie zur Rollachse 4 hin abgestützten Trägerteil 14' verbindbar sind.
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Aus den Prinzipdarstellungen gemäß Fig. 4a, 6 und 11 wird deutlich, dass der Auflageprofilring 16 einen Ringdurchmesser RD aufweist, der größer ist als die insbesondere jeweils gleich großen Durchmesser SD der Stützprofilringe 19, 20.
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Ausgehend von einem prinzipiell elastisch umformbaren Außenmantel 8 sieht die Gestaltung des Auflageprofilrings 16 vor, dass dieser mit einer in Umfangsrichtung eine aussteifende Wirkung erzielenden Spannstruktur ST geformt wird. Denkbar ist dabei, dass der Auflageprofilring 16 im Vergleich mit den nebengeordneten Profilbereichen eine Zone geringerer Elastizität (bzw. höherer Steifigkeit) so definiert, dass der Auflageprofilring 16 unter weitgehender Beibehaltung seiner Ringstruktur mit gleichem Durchmesser an den angrenzenden Federwandteilen 17, 18 elastisch geführt wird und „unverformt“ die vorbeschriebene Exzenterlage E (12, 7) einnehmen kann.
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Damit wird deutlich, dass in der Abfolge einer aus 4a, 4b und 4c ersichtlichen Rollphase der Auflageprofilring 16 eine Exzenterlage in Bezug auf die als Längsachse dargestellte Rollachse 4 einnehmen kann. Aus den vergrößerten Darstellungen in Fig. 8a und 8b sind unterschiedliche Konturgestaltungen des Auflageprofilrings 16 ersichtlich, wobei dieser insbesondere eine innere Spannstruktur ST in Form eines als metallischer Ringkörper 21 ausgebildeten Spannelementes aufweisen kann.
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Die konstruktive Umsetzung des erfindungsgemäßen Außenmantels 8 sieht vor, dass die aus dem Auflageprofilring 16, den beiden zu diesem symmetrischen Federwandteilen 17, 18 und den beiden Stützprofilringen 19, 20 gebildete Walkstruktur W als radiale Funktionseinheit 22 an einem Ringsegment RS vorgesehen ist. Ausgehend von diesem profilierten Grundelement ergibt sich, dass mehrere dieser axial aneinandergereihten Ringsegmente RS eine Ackerwalze 3 mit mehreren Arbeitszonen der erfindungsgemäßen Art bilden.
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Dieses Konzept der Funktionseinheit 22 (Fig. 4a, 11) geht davon aus, dass diese mittels der beiden endseitigen Stützprofilringe 19, 20 unmittelbar auf dem als ein Profilrohr ausgebildeten zentralen Trägerteil 14' festlegbar ist. Dabei ergibt sich auch, dass jeweilige endseitige Haltebereiche 23, 24 zwischen den benachbarten Ringsegmenten RS definierbar sind.
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Aus den axialen Schnittdarstellungen wird deutlich, dass in axialer Richtung zwischen den beiden Haltebereichen 23, 24 der jeweiligen Funktionseinheit 22 ein Deformationsfreiraum 25, 26 zum Trägerteil 14' hin besteht. Mit dieser Ausbildung der Deformationsfreiräume 25, 26 wird deutlich, dass gleichzeitig das Trägerteil 14' zur radialen Innenseite 27 der Funktionseinheit 22 hin mit eine Walkarbeitszone begrenzenden Auflageprofilflächen 28, 29 wirken kann. Diese Querschnittsgestaltung wird in den Darstellungen gemäß 4a bis 4c deutlich, wobei eine Wirkung als radiale „Gegenlager“ im Bereich der Auflageprofilflächen 28, 29 deutlich wird.
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Ausgehend von den mit gleichem Durchmesser SD versehenen beiden Stützprofilringen 19, 20 ist vorgesehen, dass die diesen zugeordneten Federwandteile 17, 18 entgegengesetzt spitzwinklig verlaufend zum zentralen Auflageprofilring 16 hin ausrichtbar sind. In 4a wird der dabei gebildete Deformationsfreiraum 25, 26 zu den beiden Auflageprofilflächen 28, 29 hin deutlich. Insbesondere ist vorgesehen, dass die den beiden Federwandteilen 17, 18 im Bereich des Deformationsfreiraums 25, 26 gegenüberliegenden Auflageprofilflächen 28, 29 zwei muldenartige Teilbereiche mit zwischenliegender Formerhöhung 30 aufweisen. Damit wird eine Struktur deutlich, bei der die als elastische Funktionseinheit 22 konzipierte Walkstruktur W - ausgehend von einer radialen Längsmittelebene 31 des Auflageprofilrings 16 - in axialer Richtung weitgehend symmetrisch ausgebildet ist.
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Die spezielle Profilierung des Auflageprofilrings 16 im Bereich der als metallischer Ringkörper 21 ausgebildeten Spannstruktur ST wird in Fig. 8a und 8b deutlich, wobei hier jeweilige, unterschiedlich profilierte Ausführungen einer Auflagewulst 32, 32' deutlich werden. Dabei können die Außenumfänge der Auflagewulst 32 auch mit den aus den Seitenansichten gemäß 9 und 10 ersichtlichen Zusatzprofilen 33, 33' versehen sein. Auch im Bereich der Stützprofilringe 19 bzw. 20 ist eine Zusatzprofilierung 34 denkbar.
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Eine spezifische Gestaltung der Haltebereiche 23, 24 der jeweiligen Funktionseinheiten 22 wird in 4c deutlich. Dabei ist vorgesehen, dass die beiden von den Stützprofilringen 19, 20 gebildeten und axial endseitigen Haltebereiche 23, 24 jeweils an dem zentralen Profilrohr 14' in ein als Verbindungsprofil vorgesehenes Gegenlager 35 einrastbar sind. Dabei ergibt sich, dass zur Aneinanderreihung der mit dem Profilrohr 14' verbundenen Ringsegmente RS, RS', RS" jeweilige Axialverbinder vorgesehen sind. Als Axialverbinder der paarweise zusammenwirkenden Stützprofilringe 19, 20 ist ein den jeweils benachbarten Haltebereich 23, 24 übergreifender Profilansatz 36, 36' vorgesehen.
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Aus den Darstellungen gemäß 6, 7 und 11 wird eine zweite Ausführung des erfindungsgemäßen Systems deutlich. Hier ist die aus dem Auflageprofilring 16, den beiden zu diesem symmetrischen Federwandteilen 17, 18 und den beiden Stützprofilringen 19, 20 gebildete Walkstruktur W' an einem einstückigen Außenmantel 8' angeformt. Ähnlich den aneinandergereihten Ringsegmenten RS (4a) wird bei diesem einstückigen Außenmantel 8' mit mehreren, sich wiederholend in axialer Richtung aneinanderreihenden Teil-Walkstrukturen eine Ackerwalze 3 mit gleichförmig profilierten Arbeitszonen gebildet.
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Damit wird deutlich, dass diese Ackerwalze 3 eine einstückige Abfolge von als Funktionseinheit 22' zusammenwirkenden Profilen aufweist und damit ein nach Art einer Schlauchtrommel SR ausgebildetes System nutzbar ist. Dabei wird deutlich, dass in dieser Schlauchtrommel SR eine zentrale Rollachse 4' vorgesehen ist, wobei von dieser aus jeweilige, die Walkbewegung beeinflussende und zu den Auflageprofilringen 16 hin gerichtete Spannverbinder 37 als die Trägerteile 14' vorgesehen sind. Diese Spannverbinder 37 sind bei der Ausführung gemäß 6 als speichenartige Elemente (5) vorgesehen. Der Spannverbinder 37 ist dabei in Form eines Seiles, eines Bandes, einer Feder o. dgl. Bauteile denkbar. Insbesondere ist als Spannverbinder 37 eine vorgespannte Zugfeder vorgesehen, so dass damit beim Überrollen von erhöhten Bodenstrukturen oder als Längsrillen verlaufenden Bodenbereichen die Walkstruktur W optimal wirksam bleibt.
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Bei der Ausführung gemäß 11 sind als Spannverbinder 37 jeweilige Scheibenringe 38 mit den hinterschnittenen Haltebereichen 23', 24' vorgesehen. Diese Bereiche 38 sind dabei vorzugsweise mit einer elastischen Struktur versehen, so dass eine optimale Verbindung zwischen der Rollachse 4 und der Walkstruktur W mit Auflageprofilring 16 besteht.
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In der zweiten Ausführung gemäß 7 ist ein System gezeigt, bei der ein „selbsttragendes Walksystem“ gebildet ist und die Rollachse 4" lediglich die geometrische Mitte der Schlauchtrommel ST definiert. Die bereits im Zusammenhang mit den Detaildarstellungen gemäß 8a und 8b beschriebene Ausführung des „ausgesteiften“ Auflageprofilrings 16 wird hier in einer praktischen Auflagesituation auf einer Bodenstruktur 2' deutlich. Dabei sind jeweilige randseitige Auflageprofilringe 16' in ihrer Breite B weitgehend unbeeinflusst, und durch die erfindungsgemäße exzentrische Verlagerung des mittleren Auflageprofilrings 16" wird auch dessen geometrische Veränderung im Bereich von W' deutlich.
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Aus einer Zusammenschau der Belastungssituationen in Fig. 4a bis 4c und der Querschnitte in 12 und 13 wird die erfindungsgemäße Verfahrensführung bei der Selbstreinigung der Ackerwalze 3 deutlich. Die Ackerwalze 3 wird während ihrer bodenseitigen Auflagephase (12) beim Abrollvorgang 6 zumindest auf einem Auflageprofilring 16 des elastischen Außenmantels 8 so abgestützt, dass die dabei aufgebrachten Druckkräfte als über den Umfang des Außenmantels 8 verteilbare „innere“ Zugkräfte eine exzentrische Verlagerung E des Auflageprofilrings 16 aus seiner Zentrumslage bei 4 bewirken und damit ein im Material des Außenmantels 8 erzeugter Wechsel von Druck-, Zug- und/oder Schubbelastungszonen F, D, SB (12) für einen permanenten Reinigungseffekt genutzt wird. In 12 ist eine „Anfangsbetastung“ an der erfindungsgemäßen Ackerwalze 3 bei deren Auflage auf dem Boden 2 dargestellt.
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Eine weitere Steigerung der Druckkraft F führt zu der in 13 ersichtlichen flächigen Auflage mit maximaler Nutzung der Exzentrizität des Auflageprofilrings 16 und teilweisen weiteren Deformation (Pfeil D) im Bereich der gesamten Funktionseinheit 22. Dabei wird erreicht, dass an dem Außenmantel 8 mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensführung und Systemeinstellung erstmals - mit einer exzentrischen Verlagerung E - ein vollumfängliches Umfangswalken ausgelöst wird und damit ein innovatives Grundkonzept beim Walzen von Ackerböden umgesetzt ist.
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Diese Verfahrensführung wird im Wesentlichen dadurch effizient, dass der Außenmantel 8 im Bereich seiner weitgehend selbsttragenden Walkstruktur W, W' einer einstellbaren Exzenterverlagerung ausgesetzt werden kann und damit beim Abrollvorgang 6 der beabsichtigte Reinigungseffekt ausgelöst wird und variabel beeinflusst werden kann. Mittels der gezielten Einstellung und/oder Vorauswahl jeweiliger Auflagebedingungen (1) kann das Umfangswalken gezielt an variierbare Intensitäten der Reinigung so angepasst werden, dass unterschiedliche Verfahrensparameter während eines Arbeitsablaufs realisierbar sind und eine optimale Anpassung an variierende Bodenbedingungen erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4335734 A1 [0002]
- DE 202007009692 U1 [0002]
- DE 29608373 U1 [0003, 0008]
- DE 1922313 [0003]
- US 3339643 A [0004]
- FR 2347863 A [0004]
- DE 3631462 A1 [0004]
- EP 0379672 A1 [0005]
- EP 0091878 [0006]
- US 8491451 B2 [0007]
- EP 3075220 A1 [0007]
- EP 2730155 A1 [0007]
- DE 202014106031 U1 [0008]
