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Die Erfindung betrifft einen Biomassehäcksler, der einen Aufnahmebehälter für die Aufnahme von Biomasse, einen Häcksler zum Häckseln der aufgelösten Biomasse und eine Transporteinrichtung im Aufnahmebehälter zum Transportieren der Biomasse in einer Transportrichtung aufweist.
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Ein solcher Biomassehäcksler ist aus der
DE 298 07 636 U1 bekannt.
DE 298 07 636 U1 offenbart einen Annahmehäcksler zum Zuführen von Biomasse in einem Reaktorbehälter einer Vorrichtung zur biologischen Aufbereitung organischer Stoffe in Biomasse. Der Annahmehäcksler weist eine auf einem Fahrgestell aufgebaute Förderbandanlage zum Transportieren der Biomasse auf. Ferner ist eine Stahlblechwanne vorgesehen, in deren Sumpf ein Gummiförderband mit Mitnehmern zum Transportieren der Biomasse angeordnet ist. Das Förderband wird über Umlenkrolle und eine an einem oberen Ende befestigten Antriebswelle mittels Getriebemotor angetrieben. An dem oberen Ende der Stahlblechwanne befindet sich eine, mit einem Elektromotor als Antrieb versehene Häckslermesserwelle. Diese dient der Zerkleinerung und Vermischung der Biomasse mit eventuellen Zusatzstoffen. Zwei Auswurftrichter am oberen Ende der Stahlblechwanne dienen der verlustfreien und sauberen Zuführung der gehäckselten Biomasse.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Biomasse, auch solche, die in Ballenform gepresst ist, möglichst effizient aufzulösen und zu zerkleinern.
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Die Aufgabe wird durch einen Biomassehäcksler gelöst, der einen Aufnahmebehälter für die Aufnahme von Biomasse, einen Häcksler zum Häckseln der aufgelösten Biomasse und eine Transporteinrichtung im Aufnahmebehälter zum Transportieren der Biomasse in einer Transportrichtung aufweist. Ferner weist der Biomassehäcksler in Transportrichtung vor dem Häcksler eine Auflöseeinrichtung zum Auflösen der Biomasse auf.
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Die Transporteinrichtung dient dazu, die Biomasse innerhalb des Aufnahmebehälters in Richtung zur Auflöseeinrichtung zu transportieren. Bei der Transporteinrichtung kann es sich zum Beispiel um ein Transportband im Bereich eines Bodens des Aufnahmebehälters handeln.
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Die separat vom Häcksler vorgesehene Auflöseeinrichtung hat den Vorteil, dass die durch Lagerung zusammengepressten einzelnen Bestandteile der Biomasse vor dem Häckselvorgang zunächst voneinander getrennt werden, also aufgelöst werden, ohne dass die Bestandteile der Biomasse wesentlich zerkleinert werden. Die Auflöseeinrichtung dient hauptsächlich dazu, die zusammengepressten Bestandteile der Biomasse, zum Beispiel die einzelnen Strohhalme, voneinander zu lösen. Somit können dem Biomassehäcksler zum Beispiel gepresste Strohballen zugeführt werden, die durch die Auflöseeinrichtung aufgelöst werden. Erst nach dem Auflösen der Biomasse in die einzelnen Bestandteile werden diese im Häcksler gehäckselt. Dem Häcksler werden somit lose Bestandteile zugeführt, wodurch das Häckselergebnis deutlich verbessert wird. Insbesondere ist die Gleichmäßigkeit der gehäckselten Biomasse deutlich verbessert im Vergleich zu Lösungen, bei denen zumindest teilweise gepresste Biomasse dem Häcksler unaufgelöst zugeführt wird.
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Vorzugsweise umfasst die Auflöseeinrichtung mindestens eine quer zur Transportrichtung angeordnete, rotierend angetriebene Auflösetrommel. Diese kann horizontal angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine Auflösetrommel auf dem Umfang angeordnete Schneid-, Schlag- oder Transportwerkzeuge auf, mit denen die einzelnen Bestandteile der Biomasse aufgelöst werden können und voneinander getrennt werden.
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Vorzugsweise sind zwei vertikal übereinander angeordnete Auflösetrommeln vorgesehen, wobei die Auflösetrommeln jeweils um eine horizontal angeordnete Drehachse drehbar angetrieben sind.
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Der Biomassehäcksler kann in einem Ausführungsbeispiel ferner in Transportrichtung zwischen der Auflöseeinrichtung und dem Häcksler eine Fördereinrichtung aufweisen, die zum Zuführen der aufgelösten Biomasse zum Häcksler dient.
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Die Fördereinrichtung kann mindestens eine quer zur Transportrichtung angeordnete, rotierend angetriebene Fördertrommel aufweisen, die vorzugsweise horizontal angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine Fördertrommel auf dem Umfang angeordnete Schneid-, Schlag- oder Transportwerkzeuge auf. Diese dienen jedoch im Wesentlichen nicht dem Zerkleinern der Biomasse, sondern vornehmlich dem Ergreifen der Biomasse, um diese weiter fördern zu können.
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Alternativ oder zusätzlich zu der zumindest einen Fördertrommel kann die Fördereinrichtung mindestens eine, vorzugsweise längs zur Transportrichtung angeordnete, rotierend angetriebene Förderschnecke aufweisen.
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In einem Ausführungsbeispiel weist der Häcksler ein Gehäuse mit mindestens einem Einlass und mindestens einem Auslass für Biomasse auf. In dem Gehäuse ist mindestens eine Häckseltrommel angeordnet, die um eine vertikale oder relativ zu einer Vertikalen geneigten Trommelachsen drehbar aufgenommen ist und die in Richtung der Trommelachse nach oben konisch verjüngend ausgebildet ist. An der mindestens einen Häckseltrommel sind Häckselmesser über den Umfang und über die Höhe der mindestens einen Häckseltrommel verteilt angeordnet. Das Gehäuse ist hierbei zumindest teilweise an die mindestens eine Häckseltrommel angepasst vertikal noch oben verjüngend ausgebildet.
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Durch die Anpassung des Gehäuses an die sich verjüngende Form (Konusform) der Häckseltrommeln wird eine hohe Häckselwirkung erzielt, insbesondere wenn in diesen Bereichen des Gehäuses Gegenmesser angeordnet sind, die mit den Häckselmessern der Häckseltrommel zusammenwirken.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Einlass derart gestaltet ist, dass das Häckselgut (Biomasse) bezogen auf die Höhe der mindestens einen Häckseltrommel zumindest einer Mehrzahl der Häckselmesser zugeführt wird.
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Im Bereich des Einlasses ist die Gestaltung des Gehäuses an eine optimale Zuführung des Häckselgutes (aufgelöste Biomasse) angepasst, d.h. dass das Häckselgut über die gesamte Höhe, bezogen auf die Häckselmesser, der Häckseltrommel zugeführt wird und somit das Häckselgut gleichmäßig über alle Häckselmesser verteilt wird. Das Häckselgut muss nicht zwingend über die gesamte Höhe der Häckseltrommel zugeführt werden, sondern nur über den Bereich, in dem Häckselmesser vorgesehen sind, also über die gesamte Höhe, bezogen auf die Häckselmesser. Hierdurch wird eine gleichmäßige Häckselwirkung erzielt. Ferner wird bei Auslässen, die sich, bezogen auf die Höhe der mindestens einen Häckseltrommel, über alle Häckselmesser erstreckt, eine gleichmäßige Verteilung des Häckselguts erzielt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die tangentiale Auswurfrichtung des Häckselgutes über die Höhe der Häckseltrommel unterschiedlich ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Häckseltrommeln vorgesehen, die im Gehäuse drehbar angeordnet sind. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, dass zwei separate Häckselvorrichtungen vorgesehen sind, die gemeinsam betrieben werden und ggf. sogar über einen gemeinsamen Antrieb angetrieben werden.
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Sofern die beiden Häckseltrommeln in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, kann eine Trennwand zwischen den beiden Häckseltrommeln im Gehäuse vorgesehen sein, wobei vorzugsweise die Trennwand zur Verteilung des Häckselgutstroms auf die beiden Häckseltrommeln verstellbar ist.
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Hierbei kann der Einlass derart gestaltet sein, dass er beide Häckseltrommeln übergreift, d.h., dass beide Häckseltrommeln vom selben ursprünglichen Häckselgutstrom beschickt werden. Die Häckseltrommeln sind zudem gegensinnig drehend angetrieben, wenn das Häckselgut auf beide Häckseltrommeln verteilt wird.
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Je Häckseltrommel kann ein Auslass vorgesehen sein. Eine gute Verteilung des Häckselgutes wird dadurch erreicht, dass sich der mindestens eine Auslass bezogen auf die Höhe der zumindest einen Häckseltrommel über alle Häckselmesser erstreckt.
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Vorzugsweise befinden sich der mindestens eine Einlass und der mindestens eine Auslass auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses.
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Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die mindestens eine Häckseltrommel einen Trommelkörper aufweist, an dessen Außenfläche die Häckselmesser, vorzugsweise über Messerhalter, die auf dem Trommelkörper angeordnet sind, befestigt sind. Die Häckselmesser können dabei starr und unbeweglich am Trommelkörper befestigt sein. Sie können aber auch jeweils parallel zur Trommelachse schwenkbar am Trommelkörper in der Art eines Schlegels befestig sein.
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Um eine möglichst hohe Stabilität des Trommelkörpers zu erzielen, kann dieser ein polygonales Querschnittsprofil aufweisen. Vorteilhafterweise ist das Querschnittsprofil in Form eines gleichmäßigen Polygons, z.B. in Form eines Hexagons, gestaltet. Im Längsschnitt weist der Trommelkörper somit ein dreieckförmiges oder trapezförmiges Profil auf. Im Gegensatz zu einer Konusform oder einer Gestaltung des Trommelkörpers in Form eines Konusstumpfes mit rundem Querschnittsprofil, ergeben sich ebene Teilflächen über den Umfang, die an Kanten aneinanderstoßen. Durch diese Kanten ergibt sich eine höhere Stabilität als bei einem runden Querschnitt, wobei selbstverständlich der Einsatz eines Trommelkörpers mit rundem Querschnitt nicht ausgeschlossen ist. Die Polygonform hat zudem den Vorteil, dass sich die Herstellung einfach gestaltet. Der Trommelkörper kann durch eine oder mehrere Bleche hergestellt werden, die in die entsprechende Form umgeformt (gekantet) werden, wobei bei mehreren Blechen diese anschließend miteinander entlang von Kanten verschweißt werden können.
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Die Häckselmesser können über Messerhalter an dem Trommelkörper befestigt werden, wobei die Messerhalter an den Kanten des Trommelkörpers, die sich aufgrund des polygonalen Querschnittprofils ergeben, angeordnet sind. Die Messerhalter können aus einem sich horizontal angeordneten Blech gefertigt sein, wobei durch die Anordnung auf der Kante die Messerhalter sich in Umfangsrichtung gegen zwei aneinandergrenzende Teilflächen abstützen. Dies führt zu einer erheblichen Stabilitätserhöhung.
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Die Häckselmesser zweier benachbarter Kanten können in Richtung der Trommelachse versetzt zueinander angeordnet sein, d.h. auf unterschiedlichen Höhen bzw. horizontalen Ebenen angeordnet sein.
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Alternativ kann die Häckseltrommel eine Welle umfassen, an der die radial verlaufenden und von der Welle vorstehenden Häckselmesser angeordnet sind. Die Häckselmesser können hierbei an einem zur Welle hin offenen und an dieser montierten Tragrahmen befestig sein.
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In dem Gehäuse können Gegenmesser vorgesehen sein, die mit den Häckselmessern der mindestens einen Häckseltrommel kämmend angeordnet sind. Das Häckselgut wird somit zwischen Häckselmesser und Gegenmesser zerkleinert. Hierbei ist das Gehäuse insbesondere in dem Bereich der Gegenmesser nach oben hin verjüngend ausgebildet und verläuft möglichst parallel zum Längsprofil der Häckseltrommel.
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Die Gegenmesser können verstellbar am Gehäuse angeordnet sein, vorzugsweise gemeinsam über einen Gegenmesserhalter, an dem die Gegenmesser befestigt sind und der verstellbar am Gehäuse befestigt ist. Somit lässt sich der Grad der Überlappung in axialer Richtung gesehen zwischen den Gegenmessern und den Häckselmessern variieren. Die Gegenmesser können vorzugsweise auch vollständig aus dem Gehäuse verstellt werden, so dass der Schnitt des Häckselgutes alleine durch die rotierenden Häckselmesser erzielt wird. Zum Verstellen der Gegenmesser können im Gehäuse Schlitze vorgesehen sein, durch die die Gegenmesser in das Innere des Gehäuses eingesteckt werden können.
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Um hinsichtlich der Häckselcharakteristik, wie z.B. der Häcksellänge, und der Auswurfgeschwindigkeit möglichst flexibel zu steuern, können bei einer beispielhaften Ausführungsform für jede vorgesehene Häckseltrommel ein separater Antriebsmotor vorgesehen sein. Die Drehzahlen der Häckseltrommeln können durch die separaten Antriebsmotoren separat voneinander einzustellen. Bei den Antriebsmotoren handelt es sich vorzugsweise um hydraulische oder elektrische Motoren.
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Separate Antriebsmotoren lassen sich in einem Ausführungsbeispiel besonders kompakt in das Gehäuse und/oder in die Häckseltrommeln integrieren, wobei die Antriebmotoren zumindest teilweise in der jeweiligen Häckseltrommel angeordnet sind.
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Um eine möglichst gute Auswurfcharakteristik, insbesondere Breitenverteilung, des Häckselgutes zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Auslass eine Auslassöffnung aufweist, die in mehrere ineinander übergehende Teilauslassöffnungen aufgeteilt ist, wobei die Teilauslassöffnungen übereinander und, bezogen auf die Trommelachse der mindestens einen Häckseltrommel, in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Somit wird je nach Höhe das Häckselgut in unterschiedliche Richtungen ausgeworfen, was zu einer großen und gleichmäßigen Breitenverteilung führt.
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Jeder Teilauslassöffnung kann ein einstellbares Leitblech zur Einstellung der seitlichen Auswurfrichtung des Häckselguts zugeordnet sein. Die Leitbleche können hierbei zur festen Einstellung der Breite und der Richtung des Auswurfs manuell einstellbar sein. Es ist jedoch auch eine automatische Einstellung über Aktuatoren, wie z.B. Stellmotoren, denkbar.
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Zum Antreiben der Häckselvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Häckseltrommel über eine um eine horizontal angeordnete Antriebsachse drehend antreibbare Antriebswelle angetrieben ist. Vorzugsweise sind bei dieser Bauart zwei Häckseltrommeln vorgesehen, die im Gehäuse drehbar angeordnet sind, wobei die beiden Häckseltrommeln gemeinsam von der Antriebswelle angetrieben sind. Für den gemeinsamen Antrieb beider Häckseltrommeln sind Winkelgetriebe vorgesehen, über die die horizontale Drehbewegung der Antriebswelle in vertikale Drehbewegungen der Häckseltrommeln überführt werden können.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Hierin zeigt
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1 eine perspektivische Darstellung eines Biomassehäckslers,
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2 eine erste perspektivische Darstellung des Biomassehäckslers,
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3 eine zweite perspektivische Darstellung des Biomassehäckslers und
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4 einen Querschnitt des Biomassehäcksler durch den Häcksler.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Biomassehäckslers mit einem Aufnahmebehälter 1. Der Aufnahmebehälter 1 definiert eine Längsachse L und weist einen Boden 2, eine linke Seitenwand 3, eine rechte Seitenwand 4 sowie eine Rückwand 5 auf. Der Boden ist durch eine Transporteinrichtung in Form eines Transportbandes 6 gebildet, welches als Endlosband ausgebildet ist und dazu dient, Biomasse in einer Transportrichtung T parallel zur Längsachse L innerhalb des Aufnahmebehälters 1 zu bewegen.
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An einer der Rückwand 5 abgewandten Seite des Aufnahmebehälters 1 ist ein Häcksler 7 zum Häckseln von Biomasse vorgesehen. Zwischen der Rückwand 5 und dem Häcksler 7 ist eine Auflöseeinrichtung 8 vorgesehen, die dazu dient, Biomasse, insbesondere wenn diese verpresst ist, aufzulösen und zu zerkleinern. In 1 ist als Biomasse ein Heuballen in Form eines Rundballens 9 dargestellt, der sich auf einer vom Häcksler 7 abgewandten Seite der Auflöseeinrichtung 8 befindet. Mittels des Transportbandes 6 wird der Rundballen 9 zur Auflöseeinrichtung 8 befördert. Die Auflöseeinrichtung 8 dient dazu, den Rundballen 9 aufzulösen, das heißt, die einzelnen Strohhalme voneinander weitestgehend zu trennen, ohne die Strohhalme wesentlich zu zerkleinern. Das Transportband 6 fördert die aufgelöste Biomasse, das heißt, das Material des aufgelösten Rundballens 9, weiter in Richtung zum Häcksler 7, wo die Biomasse gehäckselt wird. Dies bedeutet, dass die einzelnen Strohhalme im vorliegenden Fall kleingehäckselt und ausgestoßen werden.
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Die Auflöseeinrichtung 8 weist eine untere Auflösetrommel 10 und eine obere Auflösetrommel 11 auf, die vertikal übereinander angeordnet sind und jeweils um horizontal angeordnete und quer zur Längsachse L ausgerichtete Drehachsen D drehbar angetrieben sind. Die Auflösetrommeln 10, 11 weisen jeweils auf ihren Umfang verteilt angeordnete Schlagwerkzeuge 12 auf, die dazu dienen, die Biomasse, insbesondere in Form von Ballen, zu ergreifen und aufzulösen.
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An dem der Rückwand 5 abgewandten Ende des Aufnahmebehälters 1 ist zwischen der Auflöseeinrichtung 8 und dem Häcksler 7 ein fester Rahmen 13 an dem Aufnahmebehälter 1 befestigt. In diesem ist eine in 1 nicht dargestellte und später erläuterte Fördereinrichtung zum weiteren Fördern der aufgelösten Biomasse angeordnet. An dem festen Rahmen 13 ist ein Klapprahmen 17 schwenkbar befestigt, wobei der Klapprahmen 17 um eine Schwenkachse S schwenkbar ist. An dem Klapprahmen 17 ist der Häcksler 7 befestigt.
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Die 2 bis 4 zeigen den Biomassehäcksler in zwei verschiedenen perspektivischen Seitenansichten und einen Querschnitt des Biomassehäcksler durch den Häcksler 7. Zunächst ist zu erkennen, dass in diesem Fall der Aufnahmebehälter 1 Bestandteil eines Transportanhängers mit Rädern 22 ist.
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An dem festen Rahmen 13 ist eine Fördereinrichtung mit mehreren Förderschnecken 14 drehbar befestigt, wobei die Förderschnecken 14 jeweils um Drehachsen parallel zur Längsachse L drehbar angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass sie aufgelöste Biomasse in Richtung zum Häcksler transportieren. Darüber hinaus ist eine Fördertrommel 15 mit auf dem Umfang angeordneten Schlagwerkzeugen 16 drehbar am festen Rahmen 13 befestigt. Die Fördertrommel 15 ist um eine horizontale Drehachse quer zur Längsachse L drehend angetrieben.
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An dem festen Rahmen 13 ist ferner ein Verteilergetriebe 18 vorgesehen, welches von einer Längsantriebswelle 19 angetrieben ist. An dem Verteilergetriebe 18 ist ein Kupplungselement 20 vorgesehen, welches mit einem Kupplungselement 21 des Häckslers 7 koppelbar ist, wenn der Klapprahmen 17 in eine an den festen Rahmen 13 herangeschwenkte Position geklappt ist.
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Der Häcksler 7 weist ein Gehäuse 23 auf, welches fest mit dem Klapprahmen 17 verbunden ist. Das Gehäuse 23 hat einen Einlass 24, über den Biomasse in den Häcksler 7 eingebracht werden kann. Auf einer vom Einlass 24 abgewandten Seite weist das Gehäuse 23 zwei Auslässe 25, 26 auf. Die Auslässe 25, 26 haben jeweils eine Auslassöffnung 30 aufweist, die in zwei ineinander übergehende Teilauslassöffnungen 31, 32 aufgeteilt ist, wobei die Teilauslassöffnungen 31, 32 übereinander und, bezogen auf die Trommelachsen T1, T2 der Häckseltrommel 27, 28, in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
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In dem Gehäuse 23 sind zwei Häckseltrommeln 27, 28 um Trommelachsen T1, T2 drehbar angetrieben. Die Trommelachsen T1, T2 sind vertikal ausgerichtet und in Transportrichtung T nebeneinander versetzt angeordnet. Auf den Umfang verteilt sind Häckselmesser 29 auf den Häckseltrommeln 27, 28 befestigt. Die Häckseltrommeln 27, 28 sind derart konisch ausgebildet, dass sie sich nach oben hin verjüngen. Das Gehäuse 23 ist an die Form der Häckseltrommeln 27, 28 im Wesentlichen angepasst und verjüngt sich demnach ebenfalls im Bereich der Häckseltrommeln 27, 28 vertikal nach oben hin.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aufnahmebehälter
- 2
- Boden
- 3
- linke Seitenwand
- 4
- rechte Seitenwand
- 5
- Rückwand
- 6
- Transportband
- 7
- Häcksler
- 8
- Auflöseeinrichtung
- 9
- Rundballen
- 10
- untere Auflösetrommel
- 11
- obere Auflösetrommel
- 12
- Schlagwerkzeug
- 13
- fester Rahmen
- 14
- Förderschnecke
- 15
- Fördertrommel
- 16
- Schlagwerkzeug
- 17
- Klapprahmen
- 18
- Verteilergetriebe
- 19
- Längsantriebswelle
- 20
- Kupplungselement
- 21
- Kupplungselement
- 22
- Rad
- 23
- Gehäuse
- 24
- Einlass
- 25
- Auslass
- 26
- Auslass
- 27
- Häckseltrommel
- 28
- Häckseltrommel
- 29
- Häckselmesser
- 30
- Auslassöffnung
- 31
- Teilauslassöffnung
- 32
- Teilauslassöffnung
- D
- Drehachse
- L
- Längsachse
- T
- Transportrichtung
- T1, T2
- Trommelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 29807636 U1 [0002, 0002]
