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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Zerkleinern von landwirtschaftlichem Erntegut
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist
aus
EP 0 843 959 A1 bekannt.
Sie ist u.a. für
die Zerkleinerung von Futterpflanzenmaterial für die Silofuttererzeugung einsetzbar.
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Um einen guten Luftabschluss für die bei
der Silage stattfindenden Gärprozesse
zu erreichen, muss das von der Vorrichtung zerkleinerte Futtermaterial
verdichtet werden. Dies geschieht z.B., indem das Material in einen
Flachsilo geladen und dann mehrmals mit einem Schlepper überfahren
wird. Ein Parameter, der die Verdichtbarkeit des Materials maßgeblich
beeinflusst, ist dessen Feuchtegehalts. Je trockener das Material
ist, umso schwieriger ist es, es zu verdichten. Um bei trockenem
Material eine befriedigende Verdichtbarkeit zu erreichen, muss es
feiner zerkleinert werden als feuchtes.
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Es wäre zwar denkbar, das Erntegut
unabhängig
von seinem Feuchtegehalt so fein zu zerkleinern, dass sich auch
dann eine befriedigende Verdichtbarkeit ergibt, wenn das Material
trocken ist. Eine solche Vorgehensweise ist aber zum einen unwirtschaftlich,
weil Energie vergeudet wird, wenn feiner als nötig zerkleinert wird, zum anderen
beeinträchtigt
eine zu feine Zerkleinerung bei feuchtem Material dessen Handhabbarkeit.
Außerdem
ist die Verwertung des aus dem Erntegut enthaltenem Futtermaterial
durch Tiere beeinträchtigt,
wenn eine Teilchengröße von ca.
8 bis 12 mm unterschritten wird.
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Um gleichzeitig gute Silageeigenschaften des
zerkleinerten Ernteguts zu erreichen und eine übermäßige Zerkleinerung zu vermeiden,
wäre es
im Prinzip denkbar, von zu verarbeitendem Pflanzenmaterial zunächst eine
Probe vom Feld zu nehmen, diese zu häckseln und auf ihre Verdichtbarkeit
zu untersuchen, und anschließend
mit einer anhand der Untersuchungsergebnisse festgelegten Häcksellänge das
Feld abzuernten. Abgesehen davon, dass ein solches Vorgehen einen
prohibitiven Zeitaufwand erfordern würde, führt es letztlich auch nicht
mit Gewissheit zum Ziel, weil sich zwischen Probennahme und Aberntung
der Feuchtegehalt des Pflanzenmaterials bereits wieder geändert haben
kann und weil durch Bodeneigenschaften bedingte Fluktuation des Feuchtegehalts
auf dem Feld nicht berücksichtigt werden
können.
Letztlich bleibt mit der gegenwärtigen
Technik nur die Möglichkeit,
in Anbetracht des Pflanzenmaterials, wie es auf dem Feld steht,
eine vermutlich geeignete Häcksellänge abzuschätzen, das
Material einzubringen, zu zerkleinern und darauf zu vertrauen, dass
es sich hinterher in geeigneter Weise verdichten lassen wird. Diese
Abschätzung
erfordert ein hohes Maß an
Erfahrung, und, wenn sie im Laufe des Ernte- und Zerkleinerungsvorgangs
angepasst werden muss, auch die ständige Aufmerksamkeit der die
Vorrichtung bedienenden Person.
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Aufgabe der Erfindung ist, diesem
Nachteil abzuhelfen und eine Vorrichtung zum Zerkleinern von landwirtschaftlichem
Erntegut zu schaffen, die zuverlässig
die Erzeugung von reproduzierbar verdichtbarem Häckselgut für die Silage ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Durch Erfassen eines mit der
Verdichtbarkeit des Ernteguts verknüpften Parameters während des
Häckselvorgangs
ist eine zeitnahe Regelung der Häckselteilchengröße realisierbar,
die ein fertiges Häckselgut mit
gleichbleibender Verdichtbarkeit ergibt.
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Ein wichtiger, mit der Verdichtbarkeit
des Ernteguts zusammenhängender
Parameter ist dessen Feuchtegehalt, so dass als Sensor zweckmäßigerweise
ein Feuchtesensor vorgesehen wird. Ein weiterer Parameter ist selbstverständlich die
Art des Ernteguts. Diese ist in gewissem Umfang automatisch erfassbar,
da für
die Ernte unterschiedlicher Arten von Futterpflanzen unterschiedliche
Typen vom Sammelwerkzeug zur Verfügung stehen. Ein Sensor, der
ausgelegt ist, um den Typ des an die erfindungsgemäße Vorrichtung
montierten Sammelwerkzeugs zu erfassen, erlaubt daher ein Rückschluss
auf die Art des zu verarbeitenden Ernteguts und infolgedessen eine
automatische Anpassung der Häckselteilchengröße an die
Art des Erntegutes.
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Die Erfassung des Parameters sowie
die Regelung der Teilchengröße anhand
des erfassten Parameterwerts können
kontinuierlich oder in vorgegebenen Zeitabständen statt finden.
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Ergänzend zur automatischen Steuerung
der Häckselteilchengröße ist vorzugsweise
auch die Möglichkeit
der manuellen Steuerung durch einen Benutzer vorgesehen, wobei in
diesem Fall sinnvollerweise eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen
des erfassten Parameterwerts vorgesehen ist, die dem Benutzer die
Auswahl einer geeigneten Häckselteilchengröße erleichtert.
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Wenn der erfasste Parameter eine
quantitative Größe wie eben
der Feuchtegehalt ist, so ist es außerdem zweckmäßig, wenn
ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem erfassten Wert des Parameters
und der von der Steuereinrichtung anhand des Parameterwerts eingestellten
Teilchengröße durch
einen Benutzer veränderbar
ist. So kann lokalen Faktoren des Klimas und des Bodens Rechnung getragen
werden, die das Wachstum der Futterpflanzen beeinflussen.
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Bei einem Zerkleinerungswerkzeug
mit beweglichen, insbesondere rotierenden Messern kann die Steuereinrichtung
die Häckselteilchengröße beeinflussen
durch Einstellen der Geschwindigkeit der Messer anhand des erfassten
Parameters. Eine andere Möglichkeit
ist, anhand des erfassten Parameters die Fördergeschwindigkeit von Fördereinrichtungen
zu regeln, die das zu zerkleinernde Erntegut den Messern zuführen.
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Üblicherweise
verfügen
herkömmliche
Feldhäcksler über eine
auf das zerkleinerte Erntegut wirkende Fördereinrichtung, auch als Nachbeschleuniger
bezeichnet, die das Auswerfen des Ernteguts aus der Vorrichtung
unterstützt.
Auch deren Förderleistung
bzw. -geschwindigkeit kann zweckmäßigerweise anhand des erfassten
Parameters geregelt werden. So ist es insbesondere zweckmäßig, die
Leistung dieser Fördereinrichtung
umso höher
zu regeln, je höher
der erfasste Feuchtigkeitsgehalt ist. So wird einerseits bei sehr
trockenem Erntegut verhindert, dass dieses versehentlich über einen
Sammelbehälter
hinausgeschleudert wird, während
bei hohem Feuchtigkeitsgehalt eine hohe Förderleistung hilft, zu verhindern,
dass das evtl. klebrige Häckselmaterial sich
im Förderkanal
absetzt und diesen verstopft.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels
mit Bezug auf die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines selbstfahrenden Feldhäckslers,
an dem die Erfindung verwirklicht ist;
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2 einen
schematischen Schnitt durch den Förderkanal des Feldhäckslers;
und
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3 ein
Beispiel einer Anzeigeeinrichtung, die einem Benutzer die spezifische
Optimierung der Häckselteilchengröße gestattet.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines selbstfahrenden Feldhäckslers 1 als
Beispiel für
eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Der Feldhäcksler 1 ist
ausgestattet mit einem Fahrwerk 4, einem Fahrzeugrahmen 6,
einem vorn am Fahrzeugrahmen 6 montierten Aufnahmevorsatz 8,
der zum Aufnehmen von Erntegut vom Boden und zum Einspeisen des
Materials in einen Förderkanal
dient, sowie einem Häckselwerk 10,
einem Nachbeschleuniger 12 und einem Auswurfkrümmer 14,
die nacheinander an dem Förderkanal
angeordnet sind, und einem Motor 16 zum Antrieb des Fahrwerks 4 sowie der
beweglichen Teile des Aufnahmevorsatzes 8, des Häckselwerks 10 und
des Nachbeschleunigers 12.
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Der Aufnahmevorsatz 8 des
Feldhäckslers 1 ist
austauschbar. In 1 ist
der Aufnahmevorsatz ein Maisgebiss. An seiner Stelle können andere
Typen von Vorsatz, z.B. zum Mähen
stehender Grünpflanzen
oder zum Aufsammeln von in Schwaden liegendem Heu, montiert werden.
Ein Sensor 18 zum Erfassen des Typs des montierten Vorsatzes
ist an einer geeigneten Kupplungsstelle zwischen dem Feldhäcksler 1 und
dem Vorsatz 8 montiert.
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Des Weiteren ist ein Feuchtigkeitssensor
20 zum
Erfassen des Feuchtigkeitsgehaltes des Ernteguts vorgesehen. Der
Feuchtigkeitssensor
20 ist beim hier gezeigten Beispiel
am Auswurfkrümmer
14 angebracht.
Er könnte
auch an anderer Stelle des Förderkanals
angebracht sein, vorzugsweise allerdings im hinter dem Hächselwerk
liegenden Teil, wo er den zerkleinerten Erntegutstrom überwachen kann.
Dieser Feuchtigkeitssensor
20 basiert z.B. auf dem in
EP 0 843 959 A1 beschriebenen
Prinzip der Messung der Mikrowellenabsorption.
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Beide Sensoren 18, 20 sind
mit einer Steuerschaltung 22 verbunden, an die auch eine
Anzeige 24 in der Fahrerkanzel des Feldhäckslers 1 angeschlossen
ist.
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2 zeigt
detaillierter den Aufbau des Förderkanals,
auf dem das Erntegut den Feldhäcksler 1 durchläuft. Als
Aufnahmevorsatz 8 ist in dieser Figur anstelle des Maisgebisses
ein Aufnehmer oder Pickup für
Heu gezeigt, dessen rotierende Rechen lose am Boden liegendes Heu
aufnehmen und Querförderschnecken 26 zuführen. Die
zwei auf einer gleichen Achse rotierenden, spiegelbildlichen Querförderschnecken 26 führen das
vom Aufnahmevorsatz 8 auf einer Breite von je nach Art
des Vorsatzes bis zu mehreren Metern gesammelte Erntegut auf die Breite
der sich anschließenden
Teile des Förderkanals
zusammen. Einzugs- und Vorpresswalzen 28 verdichten das
Erntegut und führen
es mit einer zu ihrer Drehzahl ω proportionalen
Geschwindigkeit v einer Häckseltrommel 30 zu.
Diese ist mit einer zweiten Drehzahl Ω angetrieben und trägt eine
Vielzahl von rotierenden Messern, die das Erntegut jeweils in Höhe eines
Gegenhalters 32 abschneiden und weiterfördern. Die dabei resultierende
Häckselteilchengröße ist abhängig von
den Drehzahlen ω, Ω, dem Umfang
der Walzen 28 und der Zahl der Messer der Häckseltrommel 30.
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Das auf diese Weise zerkleinerte
Erntegut erreicht zwei Konditionierwalzen 34, die zum Aufschlagen
von evtl. im Erntegut enthaltenen Körnern, insbesondere von Maiskörnern, dienen.
Wenn das Erntegut frei von aufzuschlagenden Körnern ist, können die
Konditionierwalzen 34 fehlen oder aus dem Förderkanal
herausgestellt sein.
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Der im Anschluss an die Konditionierwalzen 34 platzierte
Nachbeschleuniger 12 hat eine Mehrzahl von rotierenden
Schaufeln 36, die das zerkleinerte Erntegut durch unmittelbaren
Kontakt sowie durch eine von ihnen erzeugte Luftströmung in
den Auswurfkrümmer 14 hinein
beschleunigen.
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Auf dem Weg durch den Auswurfkrümmer 14 passiert
das Erntegut den Feuchtigkeitssensor 20, der einen Feuchtigkeitsmesswert
an die Steuerschaltung 22 liefert. Die Steuerschaltung 22 kann
z.B. als Mikroprozessor ausgebildet sein, der programmiert ist,
um anhand des vom Feuchtigkeitssensor 20 gemeldeten Feuchtigkeitswerts
und der Art des Ernteguts, die sich aus dem vom Typ-Sensor 18 erfassten Typ
des Aufnahmevorsatzes 8 ergibt, eine Häcksellänge für das Erntegut auszuwählen. Die
Auswahl kann durch Berechnen des Wertes einer Funktion mit dem gemessenen
Feuchtigkeitswert als quantitatives Argument und dem Typ des Vorsatzes
als qualitatives Argument erfolgen, auch die Verwendung einer in
einem Speicher der Steuerschaltung 22 abgelegten Nachschlagetabelle
kommt in Betracht. Die ausgewählte
Teilchengröße gibt
ein Verhältnis
zwischen der Fördergeschwindigkeit
v des Ernteguts an den Einzugs- und Vorpresswalzen 28 zur
Drehgeschwindigkeit Ω der
Häckseltrommel 30 vor.
Wenigstens einer dieser beiden Parameter ist durch die Steuerschaltung 22 regelbar,
um die Häckselteilchengröße gemäß der vorgegebenen
Funktion an die gemessene Feuchtigkeit anzupassen.
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Die Steuerung der Häckselteilchengröße erfolgt
zwar anhand eines Messwerts, der an bereits gehäckseltem Material gewonnen
ist, doch ist dies nicht weiter störend, da davon ausgegangen
werden kann, dass der Feuchtigkeitsgehalt des geernteten Materials
sich während
des Erntevorgangs nur langsam ändert,
so dass sich der Feuchtigkeitsgehalt des Materials, an dem die Messung
stattfindet, nicht wesentlich von dem des Materials unterscheidet,
das sich zum gleichen Zeitpunkt im Häckselwerk 10 befindet.
Selbstverständlich
wäre es
auch denkbar, den Feuchtigkeitsgehalt des Ernteguts noch vor dessen Eintritt
in das Häckselwerk
zu messen, doch hat die hier gewählte
Anord nung des Feuchtigkeitssensors 20 den Vorteil, dass
aufgrund der Häckselung
der Gutstrom, an dem die Messung durchgeführt wird, relativ homogen ist
und daher eine zuverlässigere
Messung erlaubt, als dies vor dem Häckselwerk 10 möglich wäre.
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Die Steuerschaltung 22 nutzt
den vom Feuchtigkeitssensor 20 gelieferten Messwert ferner, um
die Förderleistung
des Nachbeschleunigers 12 zu regeln. Dessen Förderleistung,
insbesondere die von ihm im Auswurfkrümmer 14 erzeugte Strömungsgeschwindigkeit
der Luft, sollte nämlich
zweckmäßigerweise
mit dem Feuchtigkeitsgehalt des Ernteguts variieren. Wenn es sich
bei dem Erntegut um gut ausgetrocknetes Heu handelt, genügt eine
niedrige Strömungsgeschwindigkeit
im Auswurfkrümmer 14,
um das gehäckselte
Heu auf den Ladebereich eines von dem Feldhäcksler gezogenen oder neben
ihm fahrenden Transportfahrzeugs auszugeben; eine unangepasst hohe
Strömungsgeschwindigkeit
würde hingegen
dazu führen,
dass ein Großteil
des Heus über den
Ladebereich hinausfliegt und verloren geht. Umgekehrt ist bei feuchtem
und damit relativ schwerem Erntegut eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erforderlich,
damit das Erntegut von dem Luftstrom durch den Auswurfkrümmer 14 ausgetragen
wird, ohne stellenweise steckenzubleiben, zu verklumpen und den
Auswurfkrümmer
im Laufe der Zeit zu verstopfen. Diese Regelung kann stattfinden,
indem die Steuerschaltung 22 die Drehgeschwindigkeit des Nachbeschleunigers 12 mit
steigendem gemessenem Feuchtigkeitsgehalt hochregelt, oder in dem
sie den Nachbeschleuniger 12 je nach Feuchtigkeitsgehalt
aus seitlicher Richtung, quer zu seiner Drehachse, mehr oder weniger
tief in den Förderkanal
hineinfährt.
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Der Funktionszusammenhang, nach dem
die Steuerschaltung 22 die Häcksellänge und die Leistung des Nachbeschleunigers 36 feuchtigkeitsabhängig regelt,
kann vom Hersteller des Feldhäckslers 1 vorgegeben
werden. Dabei können
herstellerseitige Vorgaben allerdings nur allgemeine Richtwerte
darstellen, die für
den einzelnen Anwender nicht notwendigerweise optimal angepasst
sind. Grundsätzlich
ist es für
den Anwender wünschenswert,
dass nicht kürzer
gehäckselt
wird, als unbedingt nötig,
weil dies Treibstoffkosten spart. Was aber eine nötige Häcksellänge ist,
kann je nach Art der Erntepflanzen, bei einer einzelnen Pflanzenart
evtl. sogar in Abhängigkeit
von ihren Wachstumsbedingungen variieren, und auch die Möglichkeiten,
das Häckselgut
anschließend
zu verdichten, sind von Bedeutung. So kann ein Benutzer, der ein
extrem schweres Fahrzeug zum Verdichten zur Verfügung hat, gröberes Häckselgut verwenden
als einer, der nur ein leichtes Fahrzeug zur Verfügung hat.
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Um dem Benutzer die Möglichkeit
zu geben, die Häcksellänge entsprechend
seinen persönlichen Randbedingungen
zu optimieren, ist die in 3 dargestellte
Anzeige 24 vorgesehen. Diese weist ein numerisches Anzeigefeld 38 jeweils
für den
aktuell vom Feuchtigkeitssensor 20 gemessenen Feuchtigkeitswert
und die von der Steuerschaltung 22 anhand dieses Messwerts
ausgewählte
und eingestellte Häcksellänge sowie
ein grafisches Anzeigefeld 40 auf, das den von der Steuerschaltung 22 verwendeten
Funktionszusammenhang zwischen Feuchtigkeit und Häcksellänge darstellt.
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3 zeigt
die Anzeigefelder 38, 40 nebeneinander, doch kann
auch ein einzelnes Anzeigefeld vorgesehen sein, um nach Wahl des
Benutzers entweder die numerische oder die grafische Information anzuzeigen.
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Im hier betrachteten einfachsten
Fall ist der Funktionszusammenhang zwischen Feuchtigkeit und Häcksellänge linear.
In diesem Falle gibt es drei Punkte 41 des in dem Feld 40 angezeigten
Graphen, einen äußersten
linken Punkt, einen mittigen Punkt und einen äußersten rechten Punkt, die
der Benutzer mit Hilfe von Rechts-Links-Wähltasten 42 auswählt und
anschließend
mit Hilfe von Auf-Ab-Tasten 44 verändern kann. Wenn einer der äußeren Punkte
ausgewählt
ist, ist mit Hilfe der Auf-Ab-Tasten 44 dieser Punkt veränderbar,
nicht aber der gegenüberliegende;
ist der mittlere Punkt ausgewählt,
so wird mit Hilfe der Auf-Ab-Tasten 44 der
gesamte Verlauf der Kurve verschoben. So kann ein Benutzer auf einfache
Weise die Abhängigkeit
der Häcksellänge von
dem Feuchtigkeitsgehalt des Ernteguts variieren, wenn er z.B. feststellt,
dass die Häcksellänge für trockenes Erntegut
geeignet, für
feuchtes aber zu groß oder
zu klein ist, oder er kann die Häcksellänge insgesamt gröber oder
feiner einstellen, wenn die vorgegebene Länge generell zu groß oder zu
klein ist.
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- 1
- Feldhäcksler
- 4
- Fahrwerk
- 6
- Fahrzeugrahmen
- 8
- Aufnahmevorsatz
- 10
- Häckselwerk
- 12
- Nachbeschleuniger
- 14
- Auswurfkrümmung
- 16
- Motor
- 18
- (Typ-)Sensor
- 20
- Feuchtigkeitssensor
- 22
- Steuerschaltung
- 24
- Anzeige
- 26
- Querförderschnecken
- 28
- Einzugs-
und Vorpresswalzen
- 30
- Häckseltrommel
- 32
- Gegenhalter
- 34
- Konditionierwalzen
- 36
- Nachbeschleuniger
- 38
- numerisches
Anzeigefeld
- 40
- graphisches
Anzeigefeld
- 42
- Rechts-Links-Wähltasten
- 44
- Auf-Ab-Tasten