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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Trennvorrichtung für
Erntegut, insbesondere zur Trennung eines aus Hackfrüchten und
Beimengungen bestehenden Gemisches, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Trennvorrichtungen für Erntegut
weisen jeweilige angetriebene Sternradwalzen mit einer Reihenanordnung
von die Trennwirkung erzeugenden Sternrädern auf, deren Ausbildung
aus
DE 197 49 485.4
A1 prinzipiell bekannt ist. Die Sternräder bestehen dabei aus einem
Formkörper
aus Kunststoff o. dgl., der einen Nabenteil und eine zentrale Durchführungsöffnung aufweist,
in die eine die Sternräder
in Reihenanordnung aufnehmende Antriebswelle einführbar ist.
Umfangsseitig ist das Sternrad ausgehend vom Nabenteil mit einer
Anzahl von etwa sternförmig
vorspringenden, insbesondere flexiblen Fingern versehen, mit denen
das Erntegut bzw. die Beimengungen erfaßt werden. Diese bekannten
Sternräder
sind nur für
trockene und weitgehend feinkörnige
Böden einsetzbar,
da bei einer Zuführung
von feuchten Gemischen die Freiräume
zwischen den Fingern und die Abstandsspalte in Richtung der Reihenanordnung
zu Verklebungen neigen und damit die Sternräder nach kurzer Betriebszeit
in ihrer Wirkung nachteilig beeinträchtigt sind.
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Die Erfindung befaßt sich
mit dem Problem, eine Trennvorrichtung mit Sternrädern zu
schaffen, die mit geringem technischem Aufwand auch für den Einsatz
von Gemischen mit schweren, feuchten Bestandteilen geeignet sind
und dabei zusätzlich
zur Längsförderung
eine Verlagerung des Erntegutes auf einer aufwärts gerichteten Förderebene
ermöglichen.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Sternrad
mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer
Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 16 verwiesen.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Trennvorrichtung
weist Sternräder
auf, deren flexible Finger in Umfangsrichtung des Sternrades zumindest eine
einwärts
gerichtete Mitnahmemulde ausbilden. In dieser können der Sternradwalze zugeführte Hackfrüchte erfaßt und in
Drehrichtung des Sternrades mitgenommen werden, so daß dabei
Teile des Erntegutes an den die Mitnahmemulde begrenzenden flexiblen
Fingern zur Anlage gelangt. Diese Finger werden dabei zumindest
bereichsweise elastisch verformt und weisen damit während der
Drehung des Sternrades zumindest phasenweise eine elastische Vorspannung
auf.
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Im Moment der Weitergabe des Erntegutes, insbesondere
von Kartoffeln, wird diese jeweils einzeln aus ihrer Mitnahmemulde
herausgeführt
und als aus dem Gemisch getrenntes Einzelteil verlagert. Ein auf
einer nebengeordneten Sternradwalze befindliches Sternrad kann in
einer ihrer Mitnahmemulden das Erntegut einzeln übernehmen und weiterfördern. Während dieser
Trenn- und Übergabephase
wird dem Erntegut durch den elastisch verformten Finger eine zusätzliche
Schubbewegung durch dessen Rückverformung
vermittelt, so daß die
nebengeordnete Sternradwalze im Übergabebereich
auch eine im Höhenabstand
verlaufende Drehachse aufweisen kann. Damit ist eine schräge Förderebene
gebildet, auf der das Erntegut in der Trennvorrichtung aufsteigend
verlagerbar ist.
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Die die Mitnahmemulde begrenzenden
elastischen Finger werden durch das anliegende Erntegut entgegen
der Drehrichtung des Sternrades bei gleichzeitiger Wirkung der Drehbeschleunigung
und der Gewichtskraft der Hackfrucht elastisch verformt, so daß in der
Phase der Weitergabe des Erntegutes eine federelastische Rückverformung
des Fingers erfolgt. Dieser kann dabei so weit verlagert werden, daß die in
Ruhelage vom Finger eingenommene Ausgangsstellung zur anderen Seite
hin überschritten wird
und erst danach der Finger in seine Ruhelage einschwingt. Damit
wird den elastischen Fingern insgesamt eine um dessen Ausgangsstellung
pendelnde Bewegung vermittelt, die aus den beiden in der Phase der
Verformung zur Mitnahmemulde und in der Phase der Rückfederung
ausgeführten
Teilbewegungen gebildet ist. Mit dieser Bewegung der Finger werden
gleichzeitig Verschmutzungsteile in den Spaltbereichen zwischen
den Fingern erfaßt,
so daß insbesondere
zu Verklebungen neigende Teile in Abhängigkeit von den Umlaufgeschwindigkeiten
besser aus dem Sternrad herausgeschleudert werden und an diesen
Sternrädern
ein intensiver Selbstreinigungseffekt feststellbar ist. Damit sind
die erfindungsgemäßen Sternräder insbesondere
für eine Trennung
von Gemischen mit feuchten Beimengungen geeignet und damit versehene
Trennvorrichtungen in ihrem Einsatzbereich vorteilhaft erweitert.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte
Wirkungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der
Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele
von Sternrädern
erfindungsgemäßer Ausbildung
schematisch näher
veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Trennvorrichtung für Erntegut mit mehreren auf
parallelen Sternradwalzen angeordneten Sternrädern,
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2 eine
Einzeldarstellung eines Sternrades mit einer auf dessen Finger aufliegenden
Hackfrucht,
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3 eine
Prinzipdarstellung ähnlich 2 mit einem unterschiedlich
lange Finger aufweisenden Sternrad in einer zweiten Ausführung,
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4 eine
Seitenansicht des Sternrades gemäß 3,
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5 eine
Perspektivdarstellung des Sternrades gemäß 3,
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6 eine
Perspektivdarstellung ähnlich 3 mit dem Sternrad in einer
dritten Ausführungsform,
und
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7 eine
Prinzipdarstellung von zwei Sternräder ähnlich 5 aufweisenden Sternradwalzen in paralleler
Einbaulage.
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In 1 ist
eine insgesamt mit 1 bezeichnete Trennvorrichtung dargestellt, auf
der ein insbesondere aus Hackfrüchten 2 und
Beimengungen E bestehendes Gemisch G in einer Förderrichtung A auf einer als
Siebband 3 ausgebildeten Förderanlage zugeführt wird. Über den
Bereich einer Zupfwalze 4 hinweg wird das Gemisch G einer
Anordnung von mehreren Sternradwalzen 5 in Form eines sogenannten Sternmoduls
zugeführt.
Mittels der gleichsinnig in Drehrichtung B umlaufenden Sternradwalzen 5 erfolgt
in diesem Modul eine Trennung des Gemisches G, wobei die Beimengungen
in Form von Steinen, Erde, Kluten u. dgl. in einer Auswurfrichtung
C nach unten verlagert werden und danach ein verbleibender Gemischteil
mit überwiegend
Hackfrüchten 2' über eine
zweite Zupfwalze 6 und Transportwalzen 7 ausgefördert wird.
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Die Sternradwalzen 5 weisen
jeweilige auf einer Antriebswelle 8 (7) eine Reihenanordnung bildende Sternräder 9 (2) auf, die ausgehend von
ihrem auf der Antriebswelle 8 abgestützten Nabenteil 10 eine
Anzahl von flexiblen Fingern 11 aufweisen, mit denen das
gemäß 1 von oben zugeförderte Gemisch
G erfaßt
und unter gleichzeitiger Trennung der Hackfrucht 2 von
den Beimengungen E weitergeleitet wird.
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Die vergrößerte Einzeldarstellung gemäß 2 zeigt eine erste Ausführung eines
der erfindungsgemäßen Sternräder 9,
wobei anhand des Fingers 11' die
Ausbildung einer vom äußeren Umfangskreis
U des Sternrades 9 einwärts
gerichteten Mitnahmemulde 12 deutlich wird. Diese Mitnahmemulde 12 ist
in einfachster Ausführung
des Sternrades dadurch erreicht, daß die in Form einer Kartoffel
zugeführte
Hackfrucht 2 auf dem zumindest bereichsweise aus elastischem
Material bestehenden Finger 11' aufliegt und dieser unter Wirkung
einer Gewichtskraft N aus seiner mit einer Strich-Punkt-Linie dargestellten
Ausgangsstellung durch eine elastische Verformung entgegen der Drehrichtung
B verlagert wird.
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Die so gebildete Mitnahmemulde 12 erstreckt
sich im wesentlichen zwischen den beiden zum Finger 11' benachbarten
Fingern 11'' und 11''', wobei
in dieser Ausführungsform
des Sternrades 9 gemäß 2 jeder der dargestellten
Finger 11 nach Drehung in die obere Übernahmestellung (1) durch die aufliegende
Hackfrucht 2 elastisch verformbar ist. Damit wird auf dem
Sternrad 9 die Mitnahmemulde 12 bei sich drehendem
Sternrad 9 jeweils durch im oberen Bereich aufliegende
Hackfrüchte 2 neu
gebildet und diese werden aus dem Gemisch G getrennt.
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Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen
Verformbarkeit im Bereich des Sternrades 9 wird erreicht,
daß die
einzelne Hackfrucht 2 so auf dem elastisch verformbaren
Finger 11 aufliegt, daß im
Moment der Weitergabe (Hackfrucht 2', 1)
diesem Teil 2' eine
Schubbewegung durch den sich rückverlagernden
Finger 11' vermittelt
und damit auch eine Höhenverlagerung
der Hackfrucht 2' in
einer Schubrichtung S (2)
möglich
wird. Ausgehend von dieser erfindungsgemäßen Mitnahmewirkung durch die jeweilige
Mulde 12 kann der aus mehreren Sternradwalzen 5 bestehende
Trennmodul so konzipiert werden, daß dieser im Bereich der jeweils
parallele Antriebswellen 8 aufweisenden Sternradwalzen 5 (1) eine Förderebene
D mit einer schräg
nach oben gerichteten Neigung F aufweist.
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In der vorbeschriebenen Phase des
Ausförderns
der jeweiligen Hackfrucht 2 aus der sich erfindungsgemäß formenden
Mitnahmemulde 12 wird der Finger 11' aus seiner durch die Gewichtskraft
H der Hackfrucht 2 vorgespannten Lage (2, 3) rückfedernd
bis über
die mittlere Ausgangsstellung (Strich-Punkt-Linie; 2) hinausgehend verlagert, so daß beidseits
des um die mittlere Ausgangsstellung "pendelnden" Fingers 11' befindliche Spaltbereiche 13, 13' abwechselnd
erweitert und verengt werden. Mit dieser Pendelbewegung werden in
den Spalten 13, 13' befindliche
Verschmutzungsteile gelöst, unter
Wirkung des sich drehenden Sternrades 9 beschleunigt und
können
so radial aus diesen Spaltbereichen 13 herausgeschleudert
werden.
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Dieser Selbstreinigungseffekt sämtlicher Sternräder 9 tritt
bei den erfindungsgemäß ausgebildeten
Fingern 11 überraschenderweise
auch dann auf, wenn das zugeführte
Gemisch G aus bisher eine optimale Trennung behindernden feuchten
Beimengungen E und zum Verkleben neigenden Bestandteilen besteht.
Derartige Sternräder-Module
mit ihren Mitnahmemulden 12 bildenden Fingern 11 können damit
auch bei feuchten Böden
zur Ernte von Hackfrüchten 2,
beispielsweise in Kar toffelerntemaschinen, eingesetzt werden, wobei
ebenso denkbar ist, die Sternräder 9 auf
stationären
Trennvorrichtungen 1 einzusetzen und auf diesen witterungsbedingt
einen hohen Feuchtegrad aufweisende Gemische G zu verarbeiten.
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Zur Bildung der Mitnahmemulden 12 ist
auch denkbar, daß das
Sternrad 9 in Drehrichtung B abwechselnd einen zumindest
durch die aufliegende Hackfrucht 2 elastisch verlagerbaren
Finger 11 und einen durch dieses im wesentlichen unverformbarer Finger
aufweist (nicht näher
dargestellt). Die Größe der jeweiligen
Aufnahmemulde 12 bzw. deren Aufnahmekontur ist im wesentlichen
dadurch beeinflußt, welchen
Spaltabstand N die in Umfangsrichtung benachbarten Finger 11'' und 11''' zu
dem Finger 11' im Bereich
der jeweiligen Spaltbereiche 13 aufweisen. In zweckmäßiger Ausführung sind
in Umfangsrichtung zwölf
in gleichem Bogenabstand angeordnete Finger 11 (2; 3; 6)
vorgesehen.
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Entsprechend der Federsteife der
elastischen Finger 11, einer diesen durch die Hackfrucht 2 vermittelbaren
Gewichtskraft H und der durch die Drehbewegung B erzeugten Beschleunigung
können die
Größe und Kontur
der Ausformung der jeweiligen Mitnahmemulde 12 anwendungsspezifisch
vorausberechnend und weitgehend unterschiedlich bemessen werden.
Die Finger 11 (bzw. 14, 3) weisen in ihrer Längsrichtung eine bogenförmig verlaufende Kontur
auf, die sich zum Umfangskreis U hin verjüngt. Damit ist eine bevorzugte
Deformationsrichtung vorgegeben (2,
aufliegende Kartoffel 2) und der Finger 11' ist bis auf
einen Spaltabstand N' zu dem
in Drehrichtung B nachgeordneten Finger 11''' hin verlagerbar.
Denkbar ist dabei auch, daß der
Finger 11' durch
die Belastung N an dem Finger 11''' anliegt (nicht dargestellt).
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Die im Querschnitt kreisförmigen oder
rechteckigen Finger 11 sind in ihrem Verhältnis von
Länge U' zu Durchmesser Q
(2) entsprechend der
Härte-
bzw. Elasti zitätswerte
des Fingermaterials so bemessen, daß beispielsweise lange schlanke
Finger aus einem härteren
Material geformt sind als kurze Finger, die aus vergleichsweise
weichem Material bestehen können.
Eine weitere Optimierung ist durch die Form der Finger möglich, um
den Selbstreinigungseffekt im Bereich der Spalte N; N' zu verbessern.
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In 3 ist
eine zweite Ausführungsform
des Sternrades 9' dargestellt,
wobei dessen jeweilige Mitnahmemulde 12' von zwei diese begrenzenden langen
Fingern 14 und zumindest einem zwischen diesen vorgesehenen,
radial verkürzten
Finger 14' gebildet
ist. Auch bei dieser Ausführung
des Sternrades 9' ist
in Umfangsrichtung des Sternrades 9' eine gerade Anzahl von Fingern
vorgesehen, so daß jeweils
ein kurzer Finger 14' einen
der Aufnahmeräume 12' für eine Hackfrucht 2 vorgibt
und bei einer Umdrehung des Sternrades 9' in Umfangsrichtung sechs derartige
Mitnahmemulden 12' wirksam
werden. In 6 ist eine
dritte Ausführung
des Sternrades 9'' dargestellt,
das zwischen den langen Fingern 14 jeweils zwei kurze,
insbesondere gleichlange Finger 14' aufweist, mit denen eine entsprechend
erweiterte Mitnahmemulde 12'' gebildet ist.
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Bei dem Sternrad 9' gemäß 3 ist die Mitnahmemulde 12' durch die beiden
unterschiedlich langen Finger 14 und 14' so vorgeformt,
daß die
in Anlagestellung gelangende Hackfrucht 2 definiert durch
den kurzen (sich nur unwesentlich verformenden) Finger 14' abgestützt ist
und durch die Drehung B des Sternrades 9' eine elastische Verformung des die
Mitnahmemulde 12' begrenzenden
langen Fingers 14'' erfolgen kann,
so daß dieser
entgegen der Drehrichtung B eine Deformation aufweist. In dieser Anlagestellung
der Hackfrucht 2 wird diese auf einer geführten Bahn
weiterbewegt und gelangt danach entsprechend der anhand von 2 und 1 beschriebenen Bewegungsfolge auf die
nebengeordneten Sternräder
bzw. zur Auslaßseite
A'.
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In 4 ist
das Sternrad 9' in
einer Seitenansicht dargestellt, wobei deutlich wird, daß einer
der Finger als ein über
den äußeren Umfangskreis
U der Finger 11 bzw. 14 und 14' vorstehender
Putzfinger 15 ausgebildet ist, dessen Wirkung anhand der
in 7 dargestellten Sternräder 9 im
Sternmodul mit den parallelen Sternradwalzen 5 deutlich
wird. Der Putzfinger 15 greift ersichtlich in die durch
einen Abstand T bestimmte Abstandsspalte der aneinandergereihten Sternräder 9 ein.
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Diese Draufsicht gemäß 7 zeigt zwei mit parallelen
Achsen M angeordnete Sternradwalzen 5 mit den Sternrädern 9' gemäß 5 in ihrer Einbaulage. Der
Achsabstand der beiden Mittellängsachsen M
ist dabei so gewählt,
daß die
beiden Reihungen der Sternräder 9 in
ihren im wesentlichen durch die Breite der Nabenteile 10 bestimmten
Axialabstandsmaßen
den jeweiligen Abstand T bilden und hier die Sternräder 9' kämmend ineinandergreifen.
In Zusammenschau mit der in 1 dargestellten
Eingriffslage ergibt sich damit die vorbeschriebene Mitnahme der Hackfrucht 2 beim
Drehen der Baugruppen in Pfeilrichtung B, wobei eine Hackfrucht 2 in
axialer Richtung der Sternradwalzen 5 auch gleichzeitig
an zwei Fingern der Reihenanordnung von Sternrädern 9' anliegen kann und damit durch
die elastische Verformung an zwei Sternrädern (nicht dargestellt) eine
axial erweiterte Mitnahmemulde 12, 12', 12'' wirksam ist.
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In 7 sind
die Sternräder 9 durch
den Abstand der Achsen M als im Spalt T kämmende Baugruppe dargestellt,
wobei ebenso denkbar ist, die Sternräder auf Lücke versetzt oder gegenüberliegend
anzuordnen (nicht dargestellt), so daß die einzelnen Sternräder in axialer
Richtung der Achsen M verstellt und die dabei erzeugten Spaltabstände auf wechselnde
Arbeitsbedingungen eingestellt werden können.
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Die elastisch verformbaren Finger 11 bzw. 14 der
Sternräder 9, 9', 9'' sind zusätzlich zu ihrer die Mitnahmemulde 12, 12', 12'' bildenden Verformbarkeit in Richtung
ihrer Drehebene K (7)
so ausgebildet, daß die
Finger 11 bzw. 14 auch spitzwinklig zur Drehebene K in
einer Auslenkungsrichtung P verlagerbar sind. Für die Einleitung dieser Auslenkbewegung
P sind die Finger 9' an
ihrem freien Ende jeweils mit einer im wesentlichen senkrecht zur
Drehebene K abnagenden Anlagewulst 17 (5) versehen, mit der eine im wesentlichen
punktuelle Anlage an dem Putzfinger 15 erreicht werden
kann (7) und damit in
einem Punkt X mittels des Erweiterungsteils 15' des Putzfingers 15 jeweils
kurze Querbewegungen in den jeweiligen Finger 11 bzw. 14 ausgelöst werden.
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Durch unterschiedliche Drehzahlen
der jeweiligen Sternradwalzen 5 wird erreicht, daß in Umfangsrichtung
je Umdrehung ständig
wechselnde Finger 11, 14 der miteinander kämmenden
Sternräder 9, 9' den dargestellten
Impuls zur Auslenkung P erhalten. Damit wird in diesem System zusätzlich eine
dynamische Verwindung und Rückfederung
der Finger so erzeugt, daß sowohl
im Spaltbereich zwischen den Fingern 11, 14 der
Sternräder 9, 9', 9'' als auch in deren Spaltbereichen
T in der kämmenden Einbaulage
der vorbeschriebene Selbstreinigungseffekt überraschend effizient erreicht
wird und auch bei Bearbeitung von feuchte, klebrige Bodenstrukturen und
Beimengungsmaterialien enthaltenen Gemischen G ein Verkleben des
Sternmoduls verhindert ist.