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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Förderung
von Schüttgut,
insbesondere der Landwirtschaft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Derartige Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen
werden in der Landwirtschaft zur Förderung hochwertiger Schüttgüter, wie
beispielsweise Getreide oder Mineraldünger, insbesondere in der Getreidewirtschaft
verwendet.
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Die klassische Erntezeit für Mähdruschfrüchte hat
sich von fast zwei Monaten auf nur noch wenige Wochen reduziert.
Dies konnte mit leistungsgesteigerten Erntemaschinen realisiert
werden, die dadurch aber auch kostenintensiver wurden. Somit ist jede
Minute Stillstand in dem Ernteablauf mit hohen finanzielle Einbußen verbunden.
Es werden entsprechend große
Anstrengungen unternommen, die Erntezeit weiter abzukürzen bzw.
voll zu nutzen.
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Um Stillstandszeiten der Mähdrescher
zu vermeiden, werden deren Vorratsbehälter während des Dreschens in einen
parallel mitfahrenden ackertauglichen traktorgezogenen Spezialanhänger entleert.
Diese Überladewagen
fahren dann zum Feldrand und entleeren ihrerseits das Getreide in
auf der Straße
bereitstehende großvolumige,
nicht ackertaugliche Transportfahrzeuge. Dabei werden Umladezeiten
von etwa 2 Minuten für
einen Behälterinhalt von
20 m3 erreicht.
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Die Überladewagen bestehen im wesentlichen
aus einem prismatischen Aufnahmebehälter und einer ein- oder zweiteiligen
Entleerungseinrichtung, die beide auf einem einachsigen Fahrgestell aufgebaut
sind. Das Fahrgestell ist als ein Rahmen ausgeführt, an dem eine durchgehende
Achse mit einem rechten und einem linken Laufrad auf den Rahmenaußenseiten
befestigt ist und der eine Deichsel aufweist, die auf das Anhängen an
eine Zugmaschine, meist einen Traktor ausgelegt ist. Die Laufräder sind
entsprechend auf das Befahren von unbefestigtem Untergrund angepasst.
Der Aufnahmebehälter ist
prismenförmig
ausgeführt.
Die Bodenwand des Aufnahmebehälters
läuft dabei über die
gesamte Länge
des Aufnahmebehälters
trichterförmig
auf die Fahrzeuglängsachse
zu. Ein erster Teil der Entleerungseinrichtung ist als eine innere
Förderschnecke (Zuführungsschnecke)
innerhalb und im unteren Bereich des Aufnahmebehälters angeordnet und entsprechend
der Fahrzeuglängsachse
ausgerichtet. Im Bereich der vorderen Stirnwand des Aufnahmebehälters ist
die innere Förderschnecke
mit einer äußeren Förderschnecke
(Austragschnecke) gekoppelt, die einen zweiten Teil der Entleerungseinrichtung
bildet. Die äußere Förderschnecke
ist in einer rohrförmigen Einhausung
angeordnet und weist schräg
nach oben und ein freies Ende auf. Die Länge des zweiten Teils der Entleerungseinrichtung
ist entsprechend auf das Überladen
auf ein großvolumiges
Transportfahrzeug ausgelegt. Durch eine Drehbewegung mit konstanter oder
variabler Umdrehungszahl, sowohl der inneren als auch der äußeren Förderschnecke
wird im Aufnahmebehälter
befindliches Getreide in Richtung der sich drehenden Förderschnecke,
bedingt durch deren Durchmesser und Anstellwinkel der Schnecke gefördert.
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Überladewagen
mit hoher Förderleistung
besitzen auf Grund des großen
Schneckendurchmessers ein entsprechend hohes Eigengewicht. Das Eigengewicht
und das Gewicht des aufzunehmenden Getreides bilden dabei Grenzen,
innerhalb derer ein sinnvoller Einsatz auf dem Feld noch möglich ist.
Je größer und
schwerer derartige Überladewagen
ausgeführt
werden, desto schwieriger lassen sie sich über Felder transportieren,
besonders im beladenen Zustand. Deshalb lassen sich herkömmliche Überladewagen
in ihrer Leistung kaum noch steigern. Die Förderleistung ist aber nicht
nur durch den Schneckendurchmesser und damit dem Gewicht der Förderschnecke
begrenzt, sondern auch durch deren Drehzahl. Eine Erhöhung der
Drehzahl der Förderschnecke
zieht eine höhere
Belastung des zu fördernden
Getreides nach sich und kann bis zur Zerstörung von Getreidekörnern an
der Schnecke führen.
Damit sind qualitätsbedingte
Ernteverluste vorhersehbar. Zudem ist der konstruktive und fertigungstechnische
Aufwand entspre chend hoch, um einen vibrationsarmen Lauf der schweren
Förderschnecken
zu gewährleisten.
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Die Überladewagen werden nicht nur
in der Ernte eingesetzt, sondern auch bei Aussaat und Düngung zur
Befüllung
der entsprechenden Maschinen, welche alle einen recht kleinen Vorratsbehälter aufweisen.
Bei der Befüllung
mit Düngemittel
und Saatgut kommt es noch mehr auf ein beschädigungsfreies Entleeren des
Umladewagens an.
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Andere Förderverfahren werden in der
Landwirtschaft gleichfalls eingesetzt.
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Bekannt ist das Verfahren der Wurfförderung.
Bei der Wurfförderung
wird das Schüttgut
entweder axial oder radial einer sich in einem Gehäuse drehenden
Trommel zugeführt.
Das Schüttgut
wird von Wurfschaufeln der Trommel erfasst und zu einem Auswurfschacht
befördert,
der tangential am Gehäuse
angebracht ist. Die bekanntesten Vorrichtungen im Bereich der Landwirtschaft,
die sich des Verfahrens der Wurfförderung bedienen, sind Schneidtrommel-Häcksler,
Stallstreuverteiler oder Wurfdüngevorrichtungen.
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Derartige Verfahren und Vorrichtungen
können
bisher nur für
minderwertiges Schüttgut
verwendet werden, weil auf Grund der hohen mechanischen Belastung,
die sowohl durch die schlagartige Erfassung von den Wurfschaufeln
als auch durch die wirkende Zentrifugalkraft qualitätsmindernde
Wirkungen eintreten. Deshalb sind derartige Vorrichtungen besonders
für hochwertiges
Getreide ungeeignet. Die Qualitätseinbußen am Getreide
würden
zu hohen Ernteverlusten führen.
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Bekannt sind auch Bandschleudern.
Die Bandschleudern bestehen aus einem kurzen, schnelllaufenden horizontalen
Förderband.
Das Förderband
wird von oben beschickt, das Schüttgut
entsprechend der Bandgeschwindigkeit beschleunigt und am Ende des
Bandes abgeworfen. Derartige Vorrichtungen werden in Getreideverarbeitungsbetrieben
eingesetzt.
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Auf Grund der nur geringen Länge solcher Bänder und
der typischerweise begrenzten Breite, weisen die Bandschleudern
nur eine geringe Förderleistung
auf. Auch deren hnrizontale Lage, die nur bedingte Neigungsverstellmöglichkeiten
bietet, ist nachteilig. Deshalb sind solche Bandschleudern für einen
universellen Einsatz, beispielsweise in Erntemaschinen ungeeignet.
Die notwendige Steigerung der Förderleistung
wäre über parallel
angeordnete Bänder
realisierbar, damit wäre
aber deren Flexibilität
stark eingeschränkt.
Zudem bieten derartige Bänder
wenig Schutz gegen äußere Umwelteinflüsse. Die
Einhausung der Bandschleuder verteuert eine solche Vorrichtung noch.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zu Grunde, ein gattungsmäßiges Verfahren
und eine entsprechende Vorrichtung zu entwickeln, bei dem unter
Verwendung einer leichten und zugleich robusten, gleichermaßen einfachen
wie energiesparenden Vorrichtung eine hohe Förderleistung des Schüttgutes
gewährleistet
ist.
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Diese Aufgabe wird verfahrensseitig
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4. Vorrichtungsseitig wird
die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst und zweckmäßig durch die
Unteranspruche 6 bis 9 ausgestaltet.
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Das erfindungsmäßige Verfahren und die entsprechende
Vorrichtung beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik.
Die Abführeinrichtung
ist konstruktiv einfach und kostengünstig. Die Ahführeinrichtung
weist eine kurze Antriebswelle mit einer einfachen Schleuderscheibe
auf, auf der Wurfschaufeln angebracht sind. An das Schleudergehäuse schließt ein Auswurfschacht
an, der das Gewicht der Vorrichtung entscheidend minimiert. Das von
den Wurfschaufeln erfasste Schüttgut
wird innerhalb der Abführeinrichtung
in Rotation versetzt und auf eine solche Geschwindigkeit beschleunigt,
die dem Schüttgut über eine
vorbestimmte Entfernung eine freie Flugbahn ermöglicht.
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Verfahrensseitig ist dabei von Vorteil,
wenn das Schüttgut
im Bereich der Rotationsachse an die Abführeinrichtung übergeben
wird, weil die achsnahe Zuführung
einen sanften Übergang
in die Beschleunigungsphase ermöglicht.
Während
der weiteren Umdrehung wird das Schüttgut sanft beschleunigt und
durch den Auswurfschacht entsprechend ausgeworfen. Dabei wird das
Getreide während
der gesamten Förderung
nur gleitend bewegt, ohne dass das Getreide schlagenden Kontakten
ausgesetzt wäre. Nur
durch eine solch schonende Behandlung ist es möglich, hochwertige Schüttgüter unter
Beibehaltung des hohen Qualitätsstandards
verbunden mit einer hohen Fürderleistung
zu fördern.
Verfahrensseitig ist weiterhin von Vorteil, wenn das Schüttgut zwischen der
beginnenden Rotation und der freien Flugbahn etwa während einer
halben Umdrehung in der Abführeinrichtung
an diesem freien Flug gehindert wird, weil das Schüttgut dadurch
eine entsprechend große Geschwindigkeit
erhält,
die zur Zurücklegung
einer entsprechend notwendigen Entfernung dient. Gleichfalls vorteilhaft
ist, dass die Übergabestelle
zu der Abführeinrichtung
solange gesperrt bleibt, bis in der Abführeinrichtung eine Rotationsgeschwindigkeit aufgebaut
ist, die entsprechend auf die ungehemmte Wurfbewegung des Schüttgutes
hin zu der auslassenden Öffnung
der Abführeinrichtung
abgestimmt ist, weil dadurch in der Phase des Anlaufs der Vorrichtung
Verstopfungen des Auswurfschachtes vermieden werden.
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Vorrichtungsseitig ist es von Vorteil,
wenn die Schüttgut
einlassende Verbindungsöffnung
axial zu der Antriebswelle angeordnet ist, weil dadurch das Schüttgut in
die in Rotation befindlichen Wurfschaufeln hineingleiten, ohne einem
schlagenden Kontakt zu erfahren. Dadurch wird die Beibehaltung der
Qualität
des zu fördernden
Schüttgutes
erreicht. Vorrichtungsseitig ist es weiterhin von Vorteil, wenn
die Schüttgut
auslassenden Öffnung
als ein langgestreckter, innen hohler Auswurfschacht ausgeführt ist,
der absatzfrei an das Gehäuse
anschließt
und rechtwinklig und ansteigend zu der Fördereinrichtung ausgerichtet
ist, weil dadurch in einfacher Weise die Förderstrecke für das Schüttgut vorgegeben
ist. Zudem ist der hohle Auswurfschacht leicht und dadurch einfach
einstellbar. Es ist gleichfalls vorteilhaft, wenn die Scheibe auf
der der Verbindungsöffnung
gegenüberliegenden
Seite angeordnet ist, weil dadurch ein Rückstau zwischen der Fördereinrichtung
und den Wurfschaufeln der Abführeinrichtung
vermieden wird. Es ist von Vorteil, wenn die Verbindungsöffnung mittels
eines vertikal verschieb baren Absperrschiebers sperrbar ist, weil
dadurch ein optimales Hochfahren der Vorrichtung unter Vermeidung
einer Verstopfung der Abführeinrichtung
und ihres Auswurfschachtes sichergestellt ist.
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Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Überladewagens
von vorn,
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2 eine
schematische Darstellung des Überladewagens
aus 1 in einer Seitenansicht.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Förderung
von Getreide und ähnlich
hochwertigem Schüttgut
soll beispielhaft anhand eines Überladewagens
dargestellt werden. Dabei steht es dem Fachmann frei, die technische
Lehre auf entsprechende Anwendungsfälle zu übertragen. Der Überladewagen besteht
gemäß 1 und 2 aus einem einachsigen Fahrgestell 1,
auf dem sowohl ein prismatischer Aufnahmebehälter 2 für Mähdruschfrüchte und
eine Entleerungseinrichtung aufgebaut sind. Die Entleerungsvorrichtung
ist zweiteilig und weist eine innerhalb des Aufnahmebehälters 2 angeordnete
Fördereinrichtung 3 und
eine mit der Fördereinrichtung 3 verbundene,
jedoch außerhalb
des Aufnahmebehälters 2 angeordnete
Abführeinrichtung 4 auf.
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Das Fahrgestell 1 besitzt
einen Rahmen 5, der im hinteren Bereich eine durchgehende
Radachse 6 und im vorderen Bereich eine Deichsel 7 aufweist.
Die Radachse 6 trägt
auf beiden Außenseiten des
Rahmens 5 je ein Laufrad 8, 8'. Die Laufräder 8, 8' sind
in ihrer Dimensionierung auf das befahren unbefestigter Untergrunde
ausgelegt. Die Deichsel 7 ist auf das Anhängen an
eine nicht dargestellte Zugmaschine, beispielsweise einen Traktor
entsprechend abgestimmt.
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Der Aufnahmebehälter 2 ist prismenförmig ausgeführt. Der
Aufnahmebehälter 2 weist
neben zwei Seitenwänden 9, 9' und
zwei Stirnwänden 10, 10' eine
Bodenwand 11 auf, die über
ihre gesamte Länge
trichterförmig
auf die Längsachse
des Überladewagens
zuläuft.
Sowohl die Seitenwände 9, 9',
die Stirnwände 10, 10' als
auch die Bodenwand 11 sind als geschlossene Wände ausgeführt und
bestehen aus einem Blechmaterial. Eine den Aufnahmebehälter 2 abdeckende
Wand ist in Form einer nicht dargestellten Plane als Schutz vor
Umwelteinflüssen
vorgesehen.
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Die Fördereinrichtung 3 ist
als eine Förderschnecke 12 ausgeführt, die
in dem trichterförmigen Bereich
der Bodenwand 11 in dem Aufnahmebehälter 2 längs der
Fahrzeugachse angeordnet ist und sich über die gesamte Länge des
Aufnahmebehälters 2 erstreckt.
Die Fürderschnecke 12 ist
in beiden Stirnwänden 10, 10' mittels
nicht dargestellter Lagerungen drehbar gelagert. Die Förderschnecke l2 weist
einen auf eine entsprechende Förderleistung abgestimmten
Durchmesser und Steigung ihrer Schnecke auf.
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In der deichselseitigen vorderen
Stirnwand 10 weist diese entsprechend des Durchmessers
der Förderschnecke 12 und
axial zu dieser ausgerichtet eine Verbindungsöffnung 13 zu der Abführeinrichtung 4 auf.
Die Verbindungsöffnung 13 ist
mittels eines vertikal verschiebbaren Absperrschiebers 14 verschließbar ausgeführt. Der
Absperrschieber 14 ist innerhalb des Aufnahmebehälters 2 an
der vorderen Stirnwand 10 anliegend und oberhalb der Verbindungsüffnung 13 angeordnet.
Der Absperrschieber 14 besitzt eine mittige Aussparung 15,
die auf den Durchmesser der Förderschnecke 12 abgestimmt
ist, so dass der Absperrschieber 14 die Verbindungsöffnung 13 verschließen kann,
trotz der sich in Drehung befindlichen Förderschnecke 12.
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Die Abführeinrichtung 4 besitzt
ein trommelförmiges
Gehäuse 16 mit
einer axialen Einlassöffnung,
die deckungsgleich der Verbindungsöffnung 13 in der Stirnwand 10 des
Aufnahmebehälters 2 entspricht.
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Zudem weist die Abführeinrichtung 4 eine Antriebswelle 17 auf,
die mit der die Förderschnecke 12 fluchtet,
aufnahmebehälterseitig
drehfest mit dieser verbunden ist und deichselseitig einen Antriebszapfen 18 aufweist.
Dabei ist der Antriebszapfen 18 auf die Ein- und die Antriebswelle 17 auf
die Weiterleitung eines entsprechenden Drehmomentes der nicht dargestellten
Zugmaschine abgestimmt. Die Antriebswelle 17 ist in dem
Gehäuse 16 mittels
nicht dargestellter Lagerungen drehbar gelagert.
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Auf der Antriebswelle 17 befindet
sich eine drehfest mit dieser verbundene Scheibe 19. Die Scheibe 19 ist
radial ausgerichtet und befindet sich auf der dem Verbindungs öffnung 13 abgewandten Seite
auf der Antriebswelle 17 innerhalb des Gehäuses 16 der
Abführeinrichtung 4.
Auf einem Teilkreis der Scheibe 19 sind acht axial ausgerichtete
Wurfschaufeln 20 angeordnet. Jeweils zwei benachbarte Wurfschaufeln 20 bilden
dabei gemeinsam mit dem entsprechenden Bereich der Scheibe 19 zwischen den
Wurfschaufeln 20 einen in Drehrichtung der Antriebswelle 17 offenen
Hohlraum. Antriebswellenseitig weisen die Wurfschaufeln 20 eine
von der Verbindungsöffnung 13 hin
zu der Scheibe 19 abnehmende Schräge auf. Die Wurfschaufeln 20 bestehen
aus einem Edelstahlblech. Dem Fachmann steht es dabei frei, für die Wurfschaufeln 20 andere
Materialien, wie beispielsweise bruchfesten Kunststoff einzusetzen.
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Die Abführeinrichtung 4 besitzt
zur Abführung
des Getreides eine auslassende Öffnung,
die in Form eines Auswurfschachtes 21 ausgeführt ist.
Der Auswurfschacht 21 ist prismatisch ausgeführt und schließt tangential
an das trommelförmige
Gehäuse 16 der
Abführeinrichtung 4 in
einem Punkt senkrecht oberhalb der Antriebswelle 17 an,
so dass sich zwischen Gehäuse 16 und
Auswurfschacht 21 ein absatzfreier Übergang ergibt. Die Länge des
Auswurfschachtes 21 richtet sich dabei nach der zu überbrückenden
Förderstrecke
aus. Der Auswurfschacht 21 besitzt dabei innen eine glatte
Oberfläche
und besteht aus einem Metallblech. Anstelle der prismatischen Form
für den
Auswurfschacht 21 kann der Fachmann auch einen röhrenförmigen Schacht
aus alternativen Maiterialien vorsehen.
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Die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Fürderung
von Getreide und ähnlich hochwertigem
Schüttgut,
insbesondere der Landwirtschaft soll nun anhand einer Funktionsbeschreibung erläutert werden.
Dazu ist der Überladewagen
mit Getreide angefüllt,
der Absperrschieber 14 sperrt die Verbindungsöffnung 13 und
der Auswurfschacht 21 mündet
in einen Aufnahmebehälter
eines nicht dargestellten großvolumigen
Transportfahrzeuges.
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Von einem nicht dargestellten Bediener
wird über
den Antriebszapfen 18 ein entsprechendes Drehmoment der
nicht dargestellten Zugmaschine in die Antriebswelle 17 eingeleitet.
Dadurch rotieren einerseits die Wurfschaufeln 20 über die
Verbindung mit der Scheibe 19 und andererseits beginnt
die Förderschnecke 12 mit
der Förderung
von Getreide gegen die versperrte Verbindungsöffnung 13 in Richtung
der Abführeinrichtung 4.
Gleichzeitig wird von dem nicht dargestellten Bediener in entsprechender Weise
der Absperrschieber 14 betätigt. Dadurch wird die Verbindungsöffnung 13 zwischen
Aufnahmebehälter 2 und
Abführeinrichtung 4 freigegeben.
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Das Getreide wird üblicherweise
von der Förderschnecke 12 durch
den Verbindungsöffnung 13 hindurch
in das Gehäuse 16 der
Abführeinrichtung 4 gefördert. Das
Getreide gleitet auf Grund der Schwerkraft in eine der rotierenden
Wurfschaufeln 20 ein. Innerhalb der Wurfschaufel 20 wird
das Getreide dann auf Grund der wirkenden Zentrifugalkraft in Richtung
der Scheibe 19 radial nach außen gedrückt. Während einer etwa halben Umdrehung
der Wurfschaufel 20 wird das Getreide einerseits entsprechend
der Rotationsgeschwindigkeit der Wurfschaufel 20 beschleunigt
und andererseits werden die Getreidekörner von der Wandung des Gehäuses 16 in ihrer
radialen Bewegungsrichtung gehemmt. Erst im Bereich des Auswurfschachtes 21 wird
das Getreide von den Wurfschaufeln 20 freigegeben und bewegt sich
mit der Geschwindigkeit der Wurfschaufeln 20 durch den
Auswurfschacht 21. Dabei nimmt die kinetische Energie des
Getreides während
der Bewegung ab, so dass das Getreide ohne große Energieumwandlung in dem
Transportbehälter
des nicht dargestellten großvolumigen
Transportfahrzeuges zu liegen kommt.
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Die Förderleistung kann dabei vom
Bediener über
die Drehzahl der Antriebswelle 17 gesteuert werden. Gleichfalls
kann vom Bediener die Förderung
unterbrochen werden, indem entweder der Antrieb an der Antriebswelle 17 abgestellt
oder die Verbindungsöffnung 13 mittels
des Absperrschiebers 14 geschlossen wird.
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- 1
- Fahrgestell
- 2
- Aufnahmebehälter
- 3
- Fördereinrichtung
- 4
- Abführeinrichtung
- 5
- Rahmen
- 6
- Radachse
- 7
- Deichsel
- 8,
8'
- Laufrad
- 9,
9'
- Seitenwand
des Aufnahmebehälters
- 10,
10'
- Stirnwand
des Aufnahmebehälters
- 11
- Bodenwand
des Aufnahmebehälters
- 12
- Förderschnecke
- 13
- Verbindungsüffnung
- 14
- Absperrschieber
- 15
- Aussparung
des Absperrschiebers
- 16
- Gehäuse der
Abführeinrichtung
- 17
- Antriebswelle
- 18
- Antriebszapfen
- 19
- Scheibe
- 20
- Wurfschaufel
- 21
- Auswurfschacht