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Die
Erfindung betrifft ein Häckselaggregat
für eine
selbstfahrende Erntemaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Die
Häckselaggregate
von Feldhäckslern, insbesondere
die der selbstfahrenden Erntemaschinen, sind auf grund stetig anwachsender
Leistungsanforderungen, hervorgerufen durch größere Arbeitsbreiten der Maisgebisse
oder Pick-up's,
und damit notwendigerweise auch in Verbindung mit größeren Leistungen
der Antriebsmotore, hohen Anforderungen, hinsichtlich der auf die
Arbeitsorgane einwirkenden Kräfte
und Drehmomente, unterworfen. Hinzu kommt, dass die Betriebsbedingungen
häufig
abrupten Änderungen
unterworfen sind. Derartige abrupte Änderungen können verursacht werden durch einen
diskontinuierlichen Gutfluss, welcher durch das Häckselaggregat
hindurchgeht. Auch gibt es diesbezüglich erhebliche Unterschiede
von Futterart zu Futterart, zum Beispiel der Wechsel von Mais zu
Grünfutter,
welches ebenfalls zu wechselnden und unterschiedlichen Einsatzbedingungen
führt.
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Der
Konstruktive Aufbau derartiger Häckselaggregate
muss diesen Bedingungen anforderungsgerecht nachkommen. Aus diesem
Grunde sind Häckselaggregate
so aufgebaut, dass der Einzugsspalt zwischen den Einzugswalzen und
der Pressspalt zwischen den Presswalzen unterschiedlich groß eingestellt
sein kann. Dieses kommt der Forderung nach unterschiedlichen Massendurchsatzströmen im laufenden
Häckselbetrieb
bei möglichst
konstanter Schnittlänge
des Häckselgutes
nach.
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Die
Schnittlänge
des Häckselgutes
wiederum ist abhängig
von der Drehzahl der mit Messern besetzten Häckseltrommel und auch von der
Zuführgeschwindigkeit
des Gutstroms, welcher den Einzugs- und Pressspalt der vorgelagerten
Einzugs- und Presswalzen des Einzugsgehäuses passieren muss. Daher
ist es üblich,
sowohl die Drehzahl der Häckseltrommel,
als auch die Einzugsgeschwindigkeit des Gutstroms, den unterschiedlichen
Betriebsbedingungen anzupassen.
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Ungeachtet
derartiger Verstellmöglichkeiten ist
der Einzugs- und Pressvorgang des Gutstroms momentanen hochdynamischen
Veränderungen ausgesetzt,
so dass die Einzugs- und Pressorgane, welche als Einzugs- und Presswalzen
ausgebildet sind und die in dem der Häckseltrommel vorgelagerten
Einzugsgehäuse
gelagert sind, sich fortlaufend auf momentane Änderungen der Spaltweiten zwischen
der jeweiligen Ober- und Unterwalze einstellen müssen. Diesem Umstand wird in
bekannter weise dadurch Rechnung getragen, dass die Oberwalzen der
Einzugs- und Pressorgane möglichst
unabhängig voneinander,
momentan gegenüber
ihrer Unterwalze als Gegenspieler eine Lageveränderung durchführen können, d.h.
momentan ihre Spaltweite ändern
können.
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Da
diese Walzen dem Wesen nach massebehaftet sind, ist eine derartige
momentane Anpassung stets mit Beschleunigungskräften einhergehend, die als
Lagerreaktionen in den Lagern der Walzen selber und in den Gehäusewänden abgestützt werden
müssen,
die aber auch teils durchschlagen auf die Antriebs-Führungs- und Verstelleleniente
der Oberwalzen. Je abrupter derartige Beschleunigungsvorgänge ablaufen,
desto größer die
momentane Beschleunigung und desto größer die momentanen Beschleunigungskräfte.
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Es
ist daher auch bekannt, derartige Beschleunigungsvorgänge, welche
auf die verstellbaren Walzen, und zumeist sind dieses die Oberwalzen, einwirken,
zu bedämpfen.
Dieses dient einerseits dem Kappen von Beschleunigungsspitzen aber
andererseits auch der Verbesserung der Laufruhe des Häckselaggregates
insgesamt. Dazu werden beispielsweise auch ölhydraulische Stoßdämpfer eingesetzt.
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Bedingt
durch die rauen Einsatzbedingungen, hervorgerufen durch Schmutz
und mechanische Einwirkungen, ist die Lebensdauer derartiger ölhydraulischer
Stoßdämpfer abnutzungsbedingt
begrenzt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, durch einfache bauliche Maßnahmen
die Lebensdauer derartiger ölhydraulischer
Stoßdämpfer zu
vergrößern, mit
dem Ziel, die Störanfälligkeit
herabzusetzen und damit gleichzeitig auch die Wartungsintervalle
zu vergrößern, welches
insgesamt einen Beitrag zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit
derartiger Häckselaggregate
liefern soll.
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Gelöst wird
die Aufgabe der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des
unabhängigen Anspruchs
1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung
und den Figurendarstellungen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist ein ölhydraulischer Stoßdämpfer des
Häckselaggregats
mit einer Druckluftzufuhr und einer Druckluftvorlage ausgestattet, welche
einen Überdruck
in einem begrenzenden Raum oberhalb des Austritts der Kolbenstange schafft.
Dabei ist der Raum gegenüber
der freien Atmosphäre
längs und
umlaufend zu dem Kolben aufnehmenden Zylinderrohr mittel eines umlaufenden Spaltes
offen, so dass sich eine kontinuierliche Luftspülung für den besagten Raum oberhalb
der aus dem Zylinderrohr austretenden Kolbenstange ergibt.
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Diese
beinhaltet den Vorteil, dass eindringende Schmutzpartikel durch
die ausströmende Druckluft
von der Kolbenstange und der Kolbenstangendichtung ferngehalten
werden. Ein weiterer Vorteil stellt sich auch dadurch ein, dass
die ausströmende
Druckluft, welche das Zylinderohr umspült, die Abfuhr der Wärmeenergie,
die zwangsläufig
durch die Bedämpfung
im Inneren des Stoßdämpfers entsteht, durch
Wärmeabfuhr
durch Konvektion beschleunigt.
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Der
Effekt des Wärmeabtransportes
kann noch dadurch verbessert werden, indem die Druckluft noch zuvor
einem gezielten Kühlprozess
unterworfen wird.
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Beide
Effekte, Abweisung von Schmutzpartikeln und die Abfuhr der Wärmeenergie
durch Konvektion führen
zu einer nachhaltigen Verbesserung der Lebensdauer eines derartigen ölhydraulischen Stoßdämpfers in
der Arbeitsumgebung eines Häckselaggregates
eines Feldhäckslers,
wodurch die Erfindung einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung
der Wirtschaftlichkeit eines Feldhäckslers seiner Gattung liefert.
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Die
Erfindung ist insofern auch von besonderer Bedeutung, da die zur
Verfügung
stehenden Bauräume
für die
Ausgestaltung eines selbstfahrenden Feldhäckslers außerordentlich begrenzt sind.
Dieses erklärt
sich einerseits durch die begrenzte Transportbreite eines Feldhäckslers
zur Teilnahme am öffentlichen
Straßenverkehr,
so dass die maximale Breite des Häckselaggregates durch den Abstand
zwischen den Vorderrädern
des Trägerfahrzeugs
vorgegeben ist und andererseits dadurch, dass die Vielzahl der ein
Häckselaggregat
umfassenden Bauelemente diesen Raum gänzlich in Anspruch nehmen.
Somit können
alternativ auch vergleichbare Stoßdampfer in kleinerer Ausführung Anwendung
finden.
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Am
Beispiel eines vereinfacht dargestellten Häckselaggregats ist die Erfindung
nachfolgend näher
dargestellt und erläutert.
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Dabei
zeigen
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1 ein vereinfacht dargestelltes
Häckselaggregat
in einer Seitenansicht mit minimal eingestelltem Einzugs- und Pressspalt.
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2 ein vereinfacht dargestelltes
Häckselaggregat
in einer Seitenansicht mit etwa maximal eingestelltem Einzugs- und
Pressspalt.
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3 einen vergrößert dargestellten
Ausschnitt aus 1
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4 einen vergrößert dargestellten
Ausschnitt aus 2
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In 1 ist ein vereinfacht dargestelltes Häckselaggregat 1 in
einer Seitenansicht mit minimal eingestellter Einzugsspaltweite 18 und
minimal eingestellter Pressspaltweite 19 dargestellt. In
dem Häckslergehäuse 2 ist
die Antriebswelle 9 mit der mit Häckslermessern bestückten Häckseltrommel 7 in den
Seitenwänden
dreh- und antreibbar gelagert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Häckseltrommel 7 lediglich
durch ihre Außenkontur
als Hüllkreis
dargestellt. Die Gegenschneide 8 ist ebenfalls an den Seitenwänden des
Häckslergehäuses 2 abgestützt. Häckselaggregate 1 dieser
Art sind dabei gleichzeitig als Häckslergebläse ausgebildet, so dass der
zu häckselnde
Gutstrom, der durch den Einzugsspalt im Eingang E in bekannter weise
in das Häckslergehäuse eintritt,
nach dem Passieren der Häckseltrommel
das Häckselaggregat
durch den Ausgang A, ebenfalls in bekannter weise wieder verlässt.
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Im
vorderen und offenen Einzugsbereich E des Häckslergehäuses 2 befinden sich
die untere Einzugswalze 3 und obere Einzugswalze 4,
welche den Einzugsspalt mit seiner Einzugsspaltweite 18, 18' definieren.
Zwischen den Einzugswalzen 3 und 4 und der Häckseltrommel 7 befinden
sich die untere Presswalze 5 und obere Presswalze 6,
die den Pressspalt mit seiner Pressspaltweite 19, 19' definieren.
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Die
untere Einzugswalze 4 und die untere Presswalze 5 sind
fest in den Lagern 10 und 11 der seitlichen Gehäusewände des
Häckslergehäuses 2 eingebunden,
wohin gegen die obere Einzugswalze 4 und die obere Presswalze 6 in
den Lagern 12 und 13 in festgelegtem Abstand zueinander,
jedoch schwenkbeweglich, in einer beidseitig außerhalb des Häckslergehäuses 2 in
je einer Lagerschwinge 15 gelagert sind. Die Schwenkbeweglichkeit
bezieht sich dabei zum einen auf eine mögliche Schwenkbewegung um die
Achse des Lagers 13 und anderseits auch um eine weitere
Schwenkbeweglichkeit um die Schwenkachse des Anschlagspunktes 21 der
Einfachschwinge 14, wobei die Einfachschwinge 14 beidseits
des Häckslergehäuses 2 außerhalb
der Seitenwände 29 fest
an diesen drehbar gelagert ist. Einfachschwinge 14 und
Lagerschwinge 15 sind gleichzeitig in dem Lager 13 schwenkbeweglich
zueinander gekoppelt.
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Die
Lagerschwinge 15 ist mittels einer Zugfeder 16,
die zum einen in dem Anschlagpunkt 23 am Häckslergehäuses 2 und
zum anderen im Anschlagpunkt 24 an der Lagerschwinge 15 selbst
befestigt ist, mit einem Drehmoment um die Achse des Lagers 13,
aber auch mit einem Drehmoment um die Schwenkachse des Anschlagpunktes 21 beaufschlagt.
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Ebenfalls
im Anschlagpunkt 21 ist ein ölhydraulischer Stoßdämpfer 17 drehbeweglich
um diesen angeschlagen, wobei dieser am anderen Ende in dem Anschlagpunkt 22 drehbeweglich
mit der Lagerschwinge 15 angeschlagen und verbunden ist.
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Die
Drehrichtungen der rotierend angetriebenen Einzugswalzen 3, 4 bzw.
Presswalzen 5 und 6, sowie die der Häckseltrommel 7,
sind durch Drehrichtungspfeile gekennzeichnet.
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In 2 ist analog 1 die gleiche Situation
dargestellt, nunmehr aber mit etwa maximalen Spaltweiten, d.h. maximaler
Einzugsspaltweite 18' und
maximaler Pressspaltweite 19'.
Dieses entspricht einer Situation im laufenden Häckselbetrieb, bei dem der durch
den Einzugsspalt der Eingangsseite E eintretende Gutstrom des noch
zu häckselnden Futters
infolge seiner teils durch die Einzugswalzen 3, 4 bzw.
Presswalzen 5, 6 verdichteten Masse, Aktionskräfte auf
die Einzugswalzen 3, 4 bzw. Presswalzen 5, 6 ausübt, welche
als Reaktionskräfte
auf die Zugfeder 16 bzw. den Anschlagpunkt 21 am
Häckslergehäuse 2 abgestützt werden.
Dabei erfährt
die Zugfeder 16 entsprechend den momentanen Gegebenheiten
eine Verlängerung
gegenüber
der in 1 dargestellten
Situation, welches auch eine Vergrößerung der Vorspann- bzw. Reaktionskräfte bedeutet, wie
weiter oben angesprochen.
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In 3 und 4 sind die wesentlichen Elemente der 1 bzw. 2 zur besseren Verdeutlichung vergrößert dargestellt.
Um den Gelenkpunkt im Lager 13 sind zwei Anschläge, ein
oberer Anschlag 25 und ein unterer Anschlag 26 als
fester Bestandteil der Lagerschwinge 15 angeordnet. Diese Anschläge 25, 26 umschließen die
Einfachschwinge 14 derart, dass diese zwar Schwenkbewegungen
um die Drehachse des Lagers 13 zulassen, jedoch eben nur
im Rahmen dessen, was die Lage der Anschläge zulassen. Somit können die
obere Einzugswalze 4 und die obere Presswalze 6,
solange der Anschlag 25 an der Einfachschwinge 14 anliegt,
nur gemeinsam nach oben, dem laufenden Gutstrom durch seine verdrängende Wirkung
verursachenden Aktionskraft folgend, ausweichen. Die sich der Bewegungsrichtung
entgegenstellende Reaktionskraft ist somit maßgeblich bestimmt durch die
Federkräfte
der Zugfedern und durch die durch die Beschleunigungskräfte infolge
der Massenträgheit
der Einzugs- und Presswalzen.
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Dem
Vorgang der Gutstromförderung
werden somit Schwingungsvorgänge überlagert,
die um Resonanzkatastrophen zu vermeiden, bedämpft werden. Bedämpft werden
diese Beschleunigungsvorgänge
von einem ölhydraulischen
Stoßdämpfer 17, wobei
diese Bedämpfung
bekanntlich auf Reibung beruht.
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Sollte
sich nunmehr die Situation einstellen, dass bei angehobenen Presswalzen
der Gutstrom in seiner Masse momentan rückläufig ist, hingegen die Presswalzen
noch kein rückläufiges absenken
erlauben, so kann die vorgelagerte obere Einzugswalze bereits eine
abwärtsgerichtete
Schwenkbewegung um die Achse des Lagers 13 ausführen innerhalb
der Grenzen, die der untere Anschlag 26 zulässt. Die
Folge dieser Ausgestaltung der Anbringung des Stoßdämpfer ist,
dass sowohl die aufwärtsgerichteten,
als auch die abwärtsgerichteten
und teilweise entkoppelten Bewegungsvorgänge beider Oberwalzen 4 und 6, von
der bedämpfenden
Wirkung des Stoßdämpfers erfasst
werden.
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Dabei
sind diese ölhydraulischen
Stoßdämpfer auch
sandiger, staubbelasteter mit abrasiven Sandkörnern angereicherter Atmosphäre sowohl
trockener als auch in nasser Umgebung ausgesetzt. Um die abrasiven
Bestandteile von der aus dem Stossdämpfer austretenden Kolbenstange
und insbesondere von deren Abdichtung gegenüber dem Gehäuseteil, der Kolbenstangendichtung
fernzuhalten, wird bekanntermaßen
die Kolbenstange von einer Schutzglocke umgeben, die somit eine
schützende und
schmutzabweisende Wirkung besitzt. Dabei zeigt sich jedoch, dass
durch die ständige
Pulsation und der Relativbewegung zwischen dem Zylinderteil und
der Kolbenstange und dem daran befestigten Glockenteil sich auch
Unterdruck in dem Raum unter der Schutzglocke einstellt, der die
Schmutzpartikel gerade durch den momentanen Unterdruck ansaugt. Derartige
Schmutzpartikel sammeln sich dann in diesem Raum unterhalb der Schutzglocke
und führen
zu vorzeitigem Verschleiß der
Kolbenstangendichtung.
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Bedingt
insbesondere durch die Wirkung von Adhäsionskräften können sie den eigentlich von
der Schutzglocke umhüllten
Raum nun nicht mehr verlassen.
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Erfindungsgemäß sind derartige
Stoßdämpfer 17 in
dieser Einsatzumgebung mit einer Druckluftvorlage, welche durch
einen fortlaufend eintretende Luftstrom 27 erzeugt wird,
ausgestattet. Dabei wird dem Kolbenstangenraum 30 unterhalb
der Schutzglocke 32 während
des Betriebs ständig
Druckluft zugeführt,
wobei die Druckluft dort einen Überdruck
gegenüber
der Umgebungsatmosphäre
außerhalb
des Kolbenstangenraums 30 erzeugt.
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Dabei
ist die Menge des eintretenden Luftstroms 27 der Druckluftzufuhr
so bemessen, dass dabei eine nach außen gerichtete Druckluftströmung entsteht,
die über
den Ringspalt 34, der koaxial zur Längsachse 36 zwischen
der Schutzglocke 32 und dem Zylinderteil des Dämpfungszylinders 33 ausgebildet
ist, ständig
ausströmt.
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Dieser
austretende Luftstrom 28 ist somit der Bewegungsrichtung
eindringender Schmutzpartikel entgegengerichtet und verhindert das
Eindringen dieser in den Kolbenstangenraum 30 und damit
den vorzeitigen Verschleiß der
Kolbenstange 31 und der Kolbenstangendichtung 35.
Gleichzeitig wird durch die ständig
abströmende
Druckluft in Form des austretenden Luftstroms 28 auch gerade
der Bereich der Kolbenstangendichtung 35 einem Wärmeabtransport durch
Konvektion ausgesetzt, welches gerade zur Herabsetzung der Betriebstemperatur
im Kolbenstangenraum 30 beiträgt.
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Dazu
kann in besonders vorteilhafter weise die Druckluft auch gegenüber der
atmosphärischen Umgebung,
beispielsweise durch eine Kühleinrichtung
an Bord des Feldhäckslers
herunter gekühlt werden,
welches den Wärmeabtransport
durch eine größere Temperaturdifferenz
zwischen der druckbeaufschlagten Druckluftvorlage und den zu kühlenden Flächen unterhalb
der Schutzglocke des Stoßdämpfers noch
zusätzlich
begünstigt,
und welches den Einsatz kleiner bauender ölhydraulischer Stoßdämpfer zulässt.
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- 1
- Häckselaggregat
- 2
- Häckslergehäuse
- 3
- untere
Einzugswalze
- 4
- obere
Einzugswalze
- 5
- untere
Presswalze
- 6
- obere
Presswalze
- 7
- Häckseltrommel
- 8
- Gegenschneide
- 9
- Antriebswelle
- 10
- Lager
- 11
- Lager
- 12
- Lager
- 13
- Lager
- 14
- Einfachschwinge
- 15
- Lagerschwinge
- 16
- Zugfeder
- 17
- Stoßdämpfer
- 18,
18'
- Einzugsspaltweite
- 19,
19'
- Pressspaltweite
- 20
- Druckluftanschluss
- 21
- Anschlagpunkt
- 22
- Anschlagpunkt
- 23
- Anschlagpunkt
- 24
- Anschlagpunkt
- 25
- oberer
Anschlag
- 26
- unterer
Anschlag
- 27
- eintretender
Luftstrom
- 28
- austretender
Luftstrom
- 29
- Seitenwand
- 30
- Kolbenstangenraum
- 31
- Kolbenstange
- 32
- Schutzglocke
- 33
- Dämpfungszylinder
- 34
- Austrittsöffnung
- 35
- Kolbenstangendichtung
- 36
- Längsachse
- A
- Ausgang
- E
- Einzugsbereich