-
w w v n
-
=orricntmg zum Trennen von Kartoffeln und Steinen Die erfindung betrifft
ine\ein- bis mehrstufige Trennanlage, aie aus einem Gummifingerband 7 mit Abweisbürste
1 e besteht, nd die Gegenstande aufgrund ihres aus ihrem uriterschied ichen spezifischen
Gewicht resultierenden Einsinkverhaltens zwischen die Gummifinger trennt. Im Gegensatz
zu der herkömmlic en Tren= nung, die auf dem statischen Sinsinkverhalten der Gegenstände
basiert, wird bei d ser Erfindung das dynamische Einsinkverhal= ten der Gegenstände
ausgenutzt, indem seitliche, am besten hori= zontal gerichtete Kraftstöße entweder
mit Hilfe von exakt defi= nierten Schüttelimpulsen oder durch elastisch nachgebende
wender= stände, die von oben in das Erntegut hineingreifen, auf die We-,ischgtbestandteile
ausgeübt werden.
-
Eine weitere Neuerung besteht darin, daß die Gegenstände nicht wie
bisher zur Seite hin abgewiesen werden, wodurch eine Komponente der abweisenden
Kraft gegen den Strom gerichtet ist, sondern nach vorne in Richtung des Stroms.
Diese Funktion übernimmt eine einzige am Abgabeende etwa über der Umlenkrolle des
Gummifingerbandes angebrachte höhen- und drehzahlverstellbare rotierende Bürstenwalze
10. Ihre einzige Aufgabe besteht darin, die Gegenstände vom Gummifingerband weg
zu beschleunigen. Auf diese Weise vom Band weggebürstet fliegen Kartoffeln und Steine
unterschiedlich weit und können durch eine Trennkante 11 separiert werden. Die dritte
Neuerung ist die zweifache Trennkante 19 und 20, mit deren Hilfe die Gemischgutbestandteile
nach der ersten Stufe so separiert werden können, daß zu gleicher Zeit schwere Steine
und große Kartoffeln effektiv beimengungsfrei vorabgeschieden werden können. Damit
gelangt das verbleibende Restgut mit einem geringeren Belastungsgrad auf das Gummifingerband
der zweiten Trennstufe, um dort spezifisch nachgetrennt werden zu können.
-
Zur Beimengungsabscheidung in der Kartoffelernte sind elektronische
und mechanische Trenneinrichtungen bekannt und im Einsatz. Die elektronischen Verfahren
basieren auf der Ausnutzung von Röntgenstrahlen, paramagnetischen Eigenschaften
der Gemischbestandteile, oder der unterschiedlichen Klangerzeugung beim Auftreffen
auf eine Mikrofonplatte. Bei den mechanischen Verfahren handelt es sich vornehmlich
um Abwandlungen des Systems,das ein Gummifingertransportband mit rotierenden Abweisbürsten
kombiniert. Dabei gelangt das Erntegemisch auf ein mit Gummifingern besetztes Transportband.
Die Steine biegen aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichtes die Gummifinger
stärker auseinander als die Kartoffeln und sinken somit zwischen ihnen hinein. Die
Kartoffeln dagegen werden in einer mehr oder
weniger stabilen Lage
auf den Gummifingerspitzen getragen. Sie gelangen schließlich zur Abweisvorrichtung,
die in der Regel aus rotierenden Bürstenwalzen oder umlaufenden BUrstenSändern,
die am Abgabeende des Gummifingerbandes schräg bzw. quer über die gesamte Breite
des Gummifingerbandes angeordnet sind, und alles, was von den Gummifingern getragen
wird, insbesondere die Mehrzahl der Kartoffeln, zur Seite hin vom Band bürsten.
Alles, was zwischen die Gummifinger eingesunken ist, läuft geradeaus weiter unter
der.Abweisvorrichtung hindurch. Dazu gehören die meisten im Erntegemisch befindlichen
Steine. Am Ende des Bandes gelangen sie auf den Acker zurück, wohingegen die Kartoffeln
über ein seitlich neben dem Gummifingerband herlaufendes Förderband in den Bunker
befördert werden.
-
Zur Bewältigung hoher Durchsätze sind mehrstufige mechanische Trennanlagen
im Einsatz, die aus meist zwei hintereinander angeordneten Bändern bestehen. Dabei
werden mit Hilfe von rotierenden Bürstenwalzen entweder nur Kartoffeln oder nur
Steine auf der ersten Stufe vorabgeschieden, wohingegen es Abweisbürstenbänder erlauben
sollen, dicke Kartoffeln und schwere Steine gleichzeitig abzuweisen, was jedoch
in der Praxis nur schwer gelingt. Das verbleibende Mischgut gelangt auf das Gummifingerband
der zweiten Stufe, wo es, der die Trennung störenden Gegenstände bereits bereinigt,
effektiver nachsepariert werden kann.
-
Die elektronischen Trennanlagen haben den Vorteil, daß sie bei Leitgütegraden
von über 90% eine manuelle Nachtrennung überflüssig machen. Dafür weisen sie folgende
Nachteile auf, die ihren Einsatz letztendlich unwirtschaftlich erscheinen lassen:
1. Ihre hohen Anschaffungskosten von 40 bis 80.000 DM. Ein Wirtschaftlichkeitsvergleich
ergab, daß aus diesem Grund bei Anbauflächen bis zu 40 ha und einem Steinanteil
von um die 100 % mechanische Aggregate vorzuziehen sind, obwohl bei ihnen 3-4 zusätzliche
Lesepersonen zur manuellen Nachtrennung notwendig sind. Wirtschaftliche Verfahren,
die ohne zusätzliche Lesepersonen auskommen, müßten nach ihren Anschaffungskosten
unter der Grenze von 30.000 DM liegen. Die Weiterentwicklung von elektronischen
Trennanlagen :onrt sich deswegen nicht, zumal die Anschaffungskosten dadurch eher
zunehmen als abnehmen. Hinzukommt, daß die bisherigen mechanischen Verfahren alles
andere als ausgereift sind und somit noch ein beachtl iches Potential an Verbesserungen
aufweisen.
-
2. Abnehmende Trennleistung bei Durchsätzen von über 1000 Knollen
pro Min., weshalb sie für mehrreihige Vollernter nicht in Betracht kommen. Der erfindungsgemäße
Vorteil besteht gegenüber den elektronischen Seperatoren darin, daß sich bei Anschaffungskosten
zwischen 5 und 10.000 DM auch bei höheren Durchsätzen hohe Trennleistungen ergeben,
wodurch Verlesepersonen eingespart werden können. Die Aussicht erscheint begründet,
daß sich soviel Lesepersonen einsparen lassen, daß sogar der Einsatz von mehrreihigen
Sammelrodern in versteinten Gebieten, die z.Zt. ca. 80 % der bundesdeutschen Kartoffelanbauflächen
ausmachen, möglich wird.
-
Die bisher im Einsatz befindlichen mechanischen Seperatoren haben
folgende Nachteile, denen entsprechende erfindungsgemäße Vorteile gegenüberstehen:
1. Rückstau bildet sich an der Abweisvorrichtung, da gegen den Strom abgewiesen
wird, was soviel bedeutet, daß das vom Aufgabeende her nachgelieferte Rodegut auf
dem Gummifingerband sich vor der Abweisbürste mit dem zur Seite hin abgewiesenen
Gemischbestandteilen Uberschneidet. So erhöht sich gerade dort, wo es der Leitgüte
am meisten abträglich ist, die Belastung um etwa das Anderhalbfache. Das hat Dei
hohen Durchsätzen eine verminderte Trenngenauigkeit zur Folge.
-
Erfindngsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß am Abgabeende
die Beschleunigungsbürste nicht gegen den Gutstrom, sondern mit dem Gutstrom in
Laufrichtung des Gummifingerbandes abweist; und zwar Kartoffeln und Steine in dieselbe
Richtung. Der Trenneffekt beruht in diesem Fall anders als bei dem herkömmlichen
System auf Grund unterschiedlicher Wurfweiten von Kartoffeln und Steinen, induziert
durch jeweils unterschiedliche Einsinktiefen auf dem Gummifingerband.
-
Die Steine werden, da sie von den Gummifingern stärker zurückgehalten
werden, weniger weit durch die Beschleunigungsbürste abgeworfen als die Kartoffeln.
Die Trennkanten, die die Wurfbahnen von Kartoffeln und Steinen voneinander abtrennen,
sind mit Hilfe eines geeigneten Materials abzupolstern, um Beschädigungen von Kartoffeln,
die etwaige gegen sie treffen, zu verhindern. Hinter der Trennkante gleiten die
Kartoffeln im schrägen Winkel auf geneigte Ableitbleche auf, die sie auf die entsprechenden
Förderbänder weitergeben. Die Beschädigungsgefahr erscheint nicht höher als beim
herkömmlichen System, zum einen da auch dort die Kartoffeln mit nicht geringer
Energie
vom Band geschleudert werden, und zum anderen die zur Seite abgewiesenen Kartoffeln,
bevor sie die seitliche Abgrenzung erreicht haben, durch den Schub gegen den Gutstrom,
wobei sie mehrmals an die Abweisbürste zurückprallen, der Reibung an naqhkommenden
Kartoffeln und den scharfkantigen Steinen ausgesetzt sind. Das entfällt bei der
Neuerung. Bei Prüfungsstandversuchen stand das neue Abweissystem dem herkömmlichen
System bei 100% Steingehalt und bis zu sechsfachen Durchsatzleistungen in der Leitgüte
nicht nach. Da bqi letzteren die Leitgütegrade schon bei einem Zweifachen des vom
KTBL empfohlenen Wertes von 1000 Knollen/Minute stark abfallen, ist damit die Oberlegenheit
des neuen Abweissystems erwiesen.
-
2. Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Systems der Abweisung zur
Seite hin besteht darin, daß bei mehrstufigen Systemen unmöglich Kartoffeln und
Steine in der ersten Stufe gleichzeitig vor,geschieden werden können. Je nach Ausführung
können entweder nur schwere Steine oder nur große Kartoffeln aus dem Gemisch, das
der zweiten Stufe zur Nach- bzw. Haupttrennung zugeführt wird, sauber herausgeholt
werden. Beides wäre jedoch sinnvoll, um die Haupttrennung in der zweiten Stufe zu
entlasten.
-
Erfindungsgemäß kommt diesem Nachteil die doppelte Trennkante im Auffangbereich
der ersten Trennstufe entgegen. Grafik 2 zeigt die durch Prüf standversuche ermittelte
Auftrefferdichte-Verteilungen von Kartoffeln und Steinen in Abhängigkeit von der
Entfernung zur Abweisbürste bei dem neuen System. Es wird deutlich, daß in geringen
Entfernungen zur Abweisbürste ein Bereich existiert, in dem nur Steine und keine
Kartoffeln landen. Ferner treffen in einem weiten Bereich nur Kartoffeln auf und
keine Steine. In einem Bereich mittlerer Entfernungen gehen sowohl Kartoffeln als
auch Steine herunter, wobei der Kartoffelanteil mit größerer Entfernung zur Bürstenwalze
hin zunimmt. Zwei Trennkanten trennen den Auffangbereich in der folgenden Weise
auf: - Die erste Trennkante grenzt den Bereich, in dem nur Steine niedergehen, gegen
den Oberlappungsbereich ab. Damit ist es möglich, einen Teil der Steine proximal
dieser Trennkante ohne Verluste an Kartoffeln im vorab auf den Acker zurückzuleiten
oder einem Steinsammet kasten zuzuführen. Das Mischgut von verbleibenden Kartoffeln
und Steinen im Oberlappungsbereich gelangt auf das Gummifingerband der zweiten Stufe.
-
- die zweite Trennkante grenzt den Bereich des Mischgutes gegen den
weiter entfernt liegenden Bereich, in dem nur Kartoffeln landen, ab.
-
Distal zu dieser Trennleiste ist es möglich, vorab einen hundertprozentig
verunreinigungsfreien Strom an Kartoffeln direkt über Bänder in den Bunker oder
auf das Oberladeband zu leiten, wohin der Rest der noch im Mischgut des Dberl appungsbereiches
verbleibenden Kartoffeln erst nach Passieren der zweiten Stufe gelangt.
-
3 Bislang gibt es nur mechanische Gummifingerbandabscheider, die auf
dem 'statischen" Einsinkverhalten basieren. Das statische Einsinkverhalten basiert
darauf, daß die einzelnen Gegenstände lediglich aufgrund ihres unterschiedlichen
Auflagedruckes unterschiedlich tief zwischen die Gummifinger einsinken. Horizontal
gerichteten, von der Seite herkommenden Stößen sind die Gegenstände eher zufällig
ausgesetzt und nur sporadisch, so daß darüber, ob ein Gegenstand einsinkt oder nicht,
letztendlich entscheidet, ob der auf dem einzelnen Gummifinger lastende Druck diesen
zum Abknicken bringt oder nicht.
-
Aufgrund von Versuchen konnte der Anteil der Steine, die bereits aufgrund
statischer Komponenten einsinken, auf etwa 10 °,0 geschätzt werden. Daß dennoch
die Trenngenauigkeit des Gummifingerbandseparators wesentlich höher als 10 % liegt,
beruht darauf, daß unterschiedl iches Verhalten der Gegenstände an der Abweisbürste
wesentlich zum Trennvorgang mit beiträgt. Dem sind jedoch dadurch Grenzen gesetzt,
daß die Abweisbürste nur so scharf eingestellt werden kann, - wobei unter scharf
zu verstehen ist: geringer Spalt zwischen Gummifingerspitzen und Bürstenwalzenborsten
sowie hohe Bürstendrehzahl -daß die Steine, die nicht tief genug einsinken, nicht
abgewiesen und somit fehlgeleitet werden. Je mehr Steine zwischen die Gummifinger
einsinken umso schärfer kann demnach die Abweisbürste eingestellt werden und umso
höher liegt die Trenngenauigkeit.
-
Gem Nachteil, daß bei der herkömmlichen Einrichtung nur wenige Steine
spontan einsinken, steht erfindungsgemäß der Vorteil gegenüber, daß bei der Neuerung
das "dynamische" Einsinkverhalten der Gegenstände ausgenutzt wird. Unter dynamischem
Einsinkverhalten ist zu verstehen, daß auf die Gegenstände, solang sie auf dem Gummifingerband
transportiert werden, gezielt periodische Kraftstöße ausgeübt werden. Diese können
darin bestehen, daß auf das Gummifingerband Schüttelimpulse einwirken, die der stetigen
Vortriebsgeschwindigkeit
entweder durch Schütteln des gesamten
Aggregates oder durch einen pulsierenden Gummifingerband-Antrieb überlagert werden.
Günstiger (s.u.) wäre es jedoch, periodische Stöße durch elastische Widerstände,
die von oben in das Gemisch eingreifen, etwa durch Bürsten, die in regelmäßigen
Abständen über dem Gummifingerband montiert sind und unter denen das Gemisch sich
relativ vorbeibewegt, auszuüben.
-
In den sechziger Jahren waren bereits Systeme bekannt und vorübergehend
im Einsatz, bei denen das Gummifingerband über einen rotierenden Exzenter geschüttelt
wurde, ohne daß sich jedoch die Trenngenauigkeit wesentlich erhöhte. Die Erfindung
schreibt deswegen periodische Impulse vor, die oberhalb einer bestimmten Mindestschwingungsenergie
liegen, ausgedrückt durch den Wert des Produktes Frequenz (in Herz) mal Hub (= 2x
Amplitude gemessen in mm). Versuche mit horizontalen Schüttelimpulsen haben ergeben,
daß durch Steigerung des Wertes dieses Produktes von 10 auf 43 Hz mm der Anteil
eingesunkener Steine von 10 % bei geringen Schüttelkräften auf bis zu 80 % bei höheren
Schüttelkräften gesteigert werden konnte. Als begrenzender Faktor erwies sich bei
diesen Versuchen die Einwirkungsdauer der Schüttelimpulse. Obiges Ergebnis war bei
2 Sek.
-
Einwirkung zu erzielen. Bei 10 Sek. sanken sogar bis zu 90 %' der
Steine ein. Bei allen Versuchen zeigten die Kartoffeln kein Einsinkverhalten, weder
statisch noch dynamisch.
-
Um eine hinreichende Einwirkungsdauer der Impulse zu gewährleisten,
muß das Gummifingerband entsprechend lang ausgelegt sein. Das herkömmliche Abweissystem
erweist sich dabei als wenig brauchbar, da aufgrund der schräggestellten und zudem
wenig leistungsfähigen Bürstenwalzen oder Bürstenbänder Platz auf dem Gummifingerband
für die die Schüttelimpulse ausübenden Aktivatoren verloren geht. Bei 2 Sek.
-
geforderter Einwirkungsdauer und einer Gummifingerbandgeschwindigkeit
von 1 m/Sek., die notwendig ist, um das Rodegut hinreichend aufzuweiten, beanspruchen
die Aktivatoren eine Länge von 2,0 m (= 1Akt)) ,gemessen vom Aufgaberost bis zur
Beschleunigungs-Abweisbürste, die im Gegensatz zum herkömmlichen Abweissystem nur
wenig Platz beansprucht. Mehrstufige Trennanlagen des beschriebenen Typs haben den
zusätzlichen Vorteil, daß sich die Strecke, die für die Aktivatoren zur Verfügung
steht (= 1Akt>' vervielfältigt.
-
dann und Funktionsbeschreibu in. 1 zeigt schemaQisch die zuordnung
de Trennorgans zu den anderen Baue~ementen eines in diesem Fall über die Deichsel
1 schleppergezogenen Kartoffel-Vollernters. Die Dammwalze 2 dient u.a. der Führung
des RodescharsO Das Rodegut gelangt über Rode= schar 3, Siebkette 4, vorbei an Krautkette
6 über Elevator 7 7 auf das Trennorgan, welches aus einem bekannten Gummifingerband
7 besteht. Mit dem ebenfalls bekannten Aufgaberost 8 ist das Gummifingerband in
dem Bereich angeordnet, in dem das Erntegut von dem Elevator 5 abgegeben wird.
-
Das Aufgaberost 8 hat die Aufgabe, Kartoffeln daran zu hindern, aurch
die Wucht des Aufpralls zwischen die Gummifinger zu geraten und festzuklemmen. Am
Abgabeende befindet sich die rotierende Abweisbürstenwalze 10 , die im Gegensatz
zu dem bekannten System als Beschleunigungswalze fungiert und Kartoffeln wie Steine
vom Gummifingerband 7 hinunterwirft. Da Steine stärker von den Gummifingern festgehalten
werden als Kartoffeln, vermag die Abweisbürste 10 die Steine weniger weit zu werfen.
Im Auffangbereich befindet sich die Trennkante 11. Sie ist durch einen weichen Oberzug
abgepolstert. Es ist günstig, sie so zu konstruieren, daß sie in Höhe und Abstand
zur Bürstenwalze 10 einstellbar ist. Zwischen Bürstenwalze 10 und Trennkante 11
fallen die weniger weit fliegenden Steine in den Behälter für Steine 13. Anstelle
eines Steinsammelkastens 13 sind auch Förderbänder oder Rutschbleche denkbar, über
die die Steine wieder auf den Acker geführt werden. Die Kartoffeln fliegen über
die Trenn-Kante 11 hinweg und landen im schrägen Winkel auf den Leitblechen 12.
-
Auf diesen rollen sie weiter in den Behälter für Kartoffeln 14, der
in Figur 1 exemplarisch entweder für Förderbänder, Lesebänder, für den Sammelbunker
oder für das Oberladeband steht. In geringer Höhe über dem Gummifingerband zwischen
Elevator 5 und Abweisbürste 10 befindet sich der Aktivator 9 als erfindungsgemäße
Neuerung in Gestalt von von oben in das Rodegut hineingreifenden Reihen von elastischen
Widerständen. Er ist in Fig. 1 ebenfalls schematisch eingezeichnet. Seine Funktionsweise
geht aus Fig.2 hervor. Konstruktionsausführungen zeigen Fig. 5-11, die im weiteren
noch näher zu beschreiben sind.
-
Die Strecke, über die sich der Aktivator 9 erstreckt (= lAkt', sollte
nicht zu klein sein, da sich bei Versuchen mit Schüttelimpulsen die Einwirkungsdauer
als der begrenzende Faktor erwiesen hat.
-
Sie kann durch erhöhte Energie der Stöße nicht kompensiert werden.
-
Zwei Sekunden Einwirkungszeit verbessern die Anteile eingesunkener
Steine bis um das Achtfache. Bei "normalen" Gummifingerband-Geschwindigkeiten von
ca. 1 m/Sek. wird für 1akut eine Strecke von 2 m benötigt. Bisherige Gummifingerbänder
weisen nicht einmal die halbe Länge auf, da Platz für die bisher erforderlichen
Lesepersonen bleiben muß. Wird jedoch mit.Aktivator getrennt, so verbessert sich
die Trennleistung soweit, daß Lesekräfte weitestgehend eingespart werden können.
Der so gewonnene Raum wird für die notwendige Verlängerung des Trennorgans in Anspruch
genommen.
-
Mit Hilfe der in Fig. 3 dargestellten Doppel-Trennkante (19,20) ist
es möglich, das Aggregat zu einer mehrstufigen Trennanlage auszubauen. Eine raumsparende
Ausführung zeigt Fig. 4 im Schema. Neben dem Vorteil der wirkungsvollen Vortrennung
hat die dargestellte Lösung auch den Vorteil einer platzsparenden Verlängerung der
Einwirkungszeit des Aktivators über mehrere Stufen hinweg.
-
Das Prinzip des mit Hilfe von Aktivatoren bewirkten "dynamischen"
Einsinkverhaltens, das selektiv auf Steine, nicht jedoch auf Kartoffeln anspricht,
sei an Fig. 2 erläutert. Schematisch dargestellt sind die wesentlichen Bauelemente
Elevator 5 , Gummifingerband 7 mit Aufgaberost 8 und Abweisbürste 10, sowie der
Aktivator 11, exemplarisch dargestellt in Gestalt von quergespannten Bürstenleisten.
-
Drei Gegenstände seien zur Verdeutlichung über ihren Weg auf dem Trennorgan
verfolgt: Die beiden Steine S1 und S2 und die Kartoffel (K). Der Stein S2 zeigt
im Gegensatz zu den anderen beiden Gegenständen ein gutes statisches Einsinkverhalten,
d.h. er ist bereits eingesunken noch bevor er den Aktivator erreicht. Weniger als
10 % der Steine zeigten auf dem Prüfstand ein solches Verhalten. Die meisten Steine
folgen dem Beispiel von Stein S1, d.h., daß er erst aufgrund von horizontal angreifenden
Kraftstößen, wie sie durch die Borsten des Aktivators 11 ausgeübt werden sollen,
einsinkt. Die Kartoffet liegt auch nach dem Passieren des Aktivators auf den Gummifingerspitzen
auf.
-
Nach Fig. 2 erstreckt sich der Trennvorgang über 8 Stadien.
-
Stadium I: Die Gegenstände werden vom Elevator 5 an das Gummifingerband
7 abgegeben und landen zunächst auf dem Aufgaberost 8, das verhindern soll, daß
Kartoffeln beim Aufprall fälschlich zwischen die
Gummifinger einklemmen.
Die zwischen den Stäben des Aufgaberostes hindurchreichenden Gummifingerspitzen
erfassen die aufgegebenen Gegenstände und transportieren sie weiter.
-
Stadium II: Zwischen Aufgaberost 8 und erster Aktivatorstufe sinken
nur die Gegenstände ein, die dabei nicht auf zusätzliche, horizontal angreifende
Kräfte angewiesen sind (z.B. Stein S2). Die anderen Gegenstände, wie Kartoffeln
und Steine, die auf den Gummifingerspitzen eine stabile Zwischenstellung einnehmen,
sinken nicht ein.
-
Stadium III: Die Gegenstände passieren die erste Stufe des Aktivators
9. Die Gegenstände, die noch auf den Gummifingerspitzen aufliegen, werden von den
von oben in das Gemisch hineingreifenden Borsten erfaßt. Die Steifigkeit der Borsten
soll gerade so groß sein, daß bei der gefahrenen Gummifingerbandgeschwindigkeit
die Gegenstände auf den Gummifingerspitzen leicht nach hinten gedrückt werden, ohne
jedoch wesentlich am Weitertransport behindert zu werden. Im Einflußbereich der
Borsten biegen sich die Gummifinger unter den Gegenständen nach hinten. Die bereits
spontan eingesunkenen Steine liegen so tief zwischen den Gummifingern, daß sie entweder
nicht mehr von den Borsten des Aktivators erfaßt werden, oder von diesen nicht mehr
zu einer Veränderung ihrer Lage veranlaßt werden können. Neben den von oben in das
Gemisch eingreifenden Bürsten ist auch eine Aktivierung mit Hilfe von Schüttelimpulsen
möglich (s.u.). Das hat jedoch den Nachteil, daß die aktivierenden Kräfte auch auf
die bereits eingesunkenen Steine wirken, wodurch diese wieder an die Oberfläche
zurückgeschleudert werden können. Schüttelenergien sind aus diesem Grund eine obere
Grenze gesetzt, die niedriger liegt, als bei Stoßenergien, die durch von oben in
das Gemisch eingreifenden Borsten vermittelt werden können.
-
Stadium IV: Nach Passieren einer Borstenreihe des Aktivators schwingt
der Gegenstand in die andere Richtung. Der Kartoffel macht diese Bewegung nichts
aus. Sie kann dabei ihre Lage beibehalten.
-
Der Stein S1 dagegen findet durch die stärker ausschwingenden Gummifinger
eine schiefe Ebene vor, über die er ein wenig tiefer, wenn nicht gar ganz zwischen
die Gummifinger einsinkt. Stein S2 braucht, da er bereits einen stabilen Endzustand
erreicht hat, in diesem und in den folgenden Stadien nicht mehr betrachtet zu werden.
-
Stadium V: Die noch auf den Gummifingerspitzen oder in Zwischenlagen
befindlichen Gegenstände erfahren periodisch beim Passieren der weiteren Aktivatorstufen
Stöße. Unter den Borstenreihen werden sie auf den Gummifingerspitzen liegend leicht
nach hinten gezogen, zwischen den Borstenreihen schwingen sie zurück. Stein S2 kann
sich durch diese Schwingbewegung von Stufe zu Stufe tiefer zwischen die Gummifinger
einarbeiten, bis auch er schließlich so tief gerutscht ist, daß die Borsten ihn
nicht mehr erfassen. Demgegenüber erweist sich auch bei den weiteren Borstenreihen
die Lage der Kartoffeln auf den Gummifingerspitzen als stabil.
-
Stadium VI: Nach Passieren des Aktivators ergibt sich folgende Verteilung
der Zustände: Die Kartoffeln nehmen zu 100 % eine stabile Lage ein, ohne eingesunken
zu sein. 70 bis 80 % der Steine klemmen zwischen den Gummifingern. Ohne Aktivator
wäre es nach Prüfstandsversuchen nur max. 10 %. Die 20 % der Steine, die sich trotz
Aktivator noch an der Oberfläche befinden, sind nach den Versuchen im wesentlichen
Steine mit einem hohen Flachheitsgrad, so daß sich ihr Gewicht auf soviele Gummifinger
verteilt, daß diese nicht abknicken.
-
Sind diese flachen Steine auch nicht eingesunken, so hindert sie doch
ihre Flachheit daran, von der Abweisbürste 10 hinreichend stark erfaßt zu werden.
-
Stadium VII: Da die ansonsten störenden Steine aufgrund der Wirkung
des Aktivators tiefer zwischen die Gummifinger eingesunken sind, kann die Abweisbürste
niedriger eingestellt werden, so daß sich ein geringerer Spalt zwischen den Spitzen
der Borsten und den Gummifingern ergibt. Die Kartoffeln können somit zu einem höheren
Anteil erfaßt werden, als dies ohne Aktivator möglich wäre. Ohne Aktivator würden
dann vermehrt auch Steine so stark beschleunigt werden, daß sie ebenfalls die Trennkante
überfliegen.
-
Stadium VIII: Die besser erfaßten Kartoffeln fliegen im weiten Bogen
über die Trennkante, wohingegen die Steine am Ende des Gummifingerbandes durch ihr
Eigengewicht steil nach unten abkippen.
-
Grafik 2 zeigt ein durch Versuche ermitteltes Verteilungsprofil der
Auftrefferanteile von Steinen und Kartoffeln entlang dem Abstand zur Abwurfstelle
(dBW). Die Versuche sind ohne Aktivator durchgeführt worden, so daß die Trennschärfe
relativ gering ausfällt. Das kommt dadurch zum Ausdruck, daß die Auftrefferkurven
von Kartoffeln und Steinen eng beieinander liegen. Mit Aktivator würden die Steine,
da
sie schwächer von der Abweisbürste beschleunigt würden, mit
ihrer Kurve näher zur Abwurfstelle hin verschoben sein. Wahrscheinlich kann dann
auch das ganze Kurvensystem zur Abwurfstelle hin verschoben werden, da mit Aktivator
auch bei geringeren Wurfenergien ein gutes Trennergebnis erzielt werden kann. Geringere
Beschädigungen sind die Folge, da die Beschleunigungswalze 10 nicht so schnell rotieren
muß.
-
Dcch auch ohne Aktivator erweist sich das untersuchte Abweissystem
dem herkömmlichen gegenüber als überlegen, verkörpern doch die Auftrefferdichte-Verteilungen
in Grafik 2 eine prozentuale Trenngenauigkeit, die dem herkömmlichen System der
Abweisung zur Seite hin in nichts nachsteht, obwohl bei einem Steinanteil von 100
Stück-% (100 Steine auf 100 Kartoffeln) und einem Durchsatz von 5000 bis 6000 (!)
Knollen/min. untersucht wurde. Eine solch hohe Belastung müßte eine herkömmliche
Abweisvorrichtung unweigerlich verstopfen.
-
Herkömmliche Systeme werden normalerweise bei einem Durchsatz von
1000 bis 2000 Knollen/min. gefahren! Die höchste Gesamt-Trenngenauigkeit ergibt
sich dann, wenn die Trennkante einen Abstand dT von der Abwurfstelle hat, bei dem
sich die Auftrefçer-Dichtekurven von Kartoffeln und Steinen schneiden. Dieser Abstand
wird bei einer Anlage mit Aktivator wesentlich geringer ausfallen, als die mit einem
Prüfstand ohne Aktivator gewonnenen Ergebnisse zeigen. Ohne Aktivator beträgt gemäß
der Auftrefferdichte-Kurve der optimale Trennkantenabnd etwa 300 mm.
-
Aus der Auftrefferdichte-Verteilung ergibt sich ein weiterer günstiger
Umstand, der sich für die Konstruktion mehrstufiger Aggregate ausnutzen läßt: In
einem Bereich zwischen 0 und 150 mm Abstand zur Abwurfstelle landen gemäß den Kurven
in Grafik 2 nur Steine, aber keine Kartoffeln. Ferner gehen in einem Bereich von
weiter als 500 mm von der Abwurfstelle nur Kartoffeln nieder und keine Steine.
-
Dazwischen existiert ein Bereich von 350 mm Länge, bei dem Kartoffeln
und Steine auftreffen. Werden diese Bereiche mit Hilfe von Trennkanten (19,20) isoliert,
so lassen sich zwei-Ströme von Gemischkomponenten, die jeweils Gegenstände der anderen
Komponente nicht mehr enthalten, vor-abscheiden. Der dritte Strom, der beide Gemischkomponenten
enthält, wird einer weiteren Trennstufe zugeführt.
-
Eine Vorabscheidung von zwei fehlleitungsfreien Strömen gleichzeitig
ist mit den bisher bekannten Abweissystemen in der Praxis noch nicht wirksam realisiert.
Mit Hilfe der schräg abweisenden Bürstenwalzen läßt sich je nach Anordnung der Trennstufen
entweder nur ein Strom Kartoffeln ohne Steine oder nur ein Strom Steine ohne Kartoffeln
vorabscheiden. Abweisbürstenbänder sollten entsprechend der Theorie durch eine Schrägstellung
Steine und Kartoffeln gleichzeitig fehlleitungsfrei vorabscheiden, was jedoch in
der Praxis aufgrund von Turbulenzen im Abweisbereich auf dem Gummifingerbard nicht
gelingt. Mit Hilfe der beschriebenen zweifachen Trennkante lassen sich jedoch bereits
ohne Aktivator, wie die Versuche erwiesen haben, 10 % der Steine und 20 % der Kartoffeln
vorabscheiden, wenn die erste Trennkante in einem Abstand von 150 mm und die zweite
Trennkante in einem Abstand von 470 mm angeordnet wird. Der Einsatz eines Aktivators
wird sich auf diese Zahlen in der Weise auswirken, daß sich 1.) der Abstand der
Trennkanten untereinander und 2.) die Abstände beider Trennkanten zur Abweisbürste
verringern.
-
Vorschläge für eine sinnvolle Verbindung zweier Trennstufen mit Hilfe
der erfindungsgemäßen zweifachen Trennkante (19,20) zeigen Figur 3 und 4. In Figur
3 ist die zweite Stufe schräg zur ersten angeordnet und übernimmt damit gleichzeitig
den Transport des Erntegutes zum Oberladeband oder in den Bunker. Die vorabgeschiedenen
Steine landen auf dem Steinband 13, das sie zur Seite hin abführt und auf den Acker
zurückfallen läßt. Das Mischgut landet zwischen den Trennkanten 19 u. 20 auf einem
zweiten Gummifingerband 18. Neben diesem her läuft ein glattes Förderband 14, das
die jenseits der zweiten Trennkante niedergehenden vorabgeschi edenen Kartoffeln
aufnimmt.
-
Figur 4 zeigt eine platzsparende Lösung, bei der erste und zweite
Stufe übereinander angeordnet sind. Das Erntegemisch wird von dem Elevator 5 auf
das Aufgaberost 8 der oberen Trennstufe abgegeben.
-
Transportiert von dem oberen Gummifingerband 17, passiert es dann
eine Aktivatorstrecke 11, bevor es die erste Abweisbürste 10 erreicht. Aufgrund
unterschiedlicher Wurfweiten teilt in deren Auffangbereich das erste Trennkantensystem,
bestehend aus den Trennkanten 19 und 20, das Gemisch in drei Teil ströme: Teilstrom
A, bestehend aus vorabgeschiedenen Steinen, die über das erste Querförderband für
Steine 22 zur Seite hin abgeführt werden.
-
Teilstrom C, bestehend aus den vorabgeschiedenen Kartoffeln, die jenseits
von Trennkante 20 dem Querförderband 23 für Kartoffeln zugeleitet werden.
-
Teilstrom B, bestehend aus dem Mischgut, das zwischen den Trennkanten
19 und 20 der ersten Stufe hindurch auf das Aufgaberost 8 des unteren Gummifingerbandes
fällt. Auf dem unteren Gummifingerband passiert es eine weitere Aktivatorstrecke.
Ober ein zweites Abweissystem 10 gelangen die Kartoffeln aus Teilstrom B auf das
Oberladeband 27. Ihre Fallgeschwindigkeit wird mit Hilfe eines Fallsegels26, das
zwischen dem Ableitblech der Trennkante 21 und dem Oberladeband 27 auf etwa halber
Höhe gespannt ist, abgebremst, um Beschädigungen der Kartoffel beim Aufprall zu
vermeiden. Neben dem unteren Gummifingerband 18 her läuft das Längsförderband für
vorabgeschiedene Kartoffeln 24. Es nimmt den Strom C vom Querförderband 23 auf und
transportiert ihn zum Oberladeband 27. Die Steine aus Teilstrom E gehen vor der
Trennkante 21 nieder. Das zweite Querförderband für Steine 25 bewegt sie auf die
dem Oberladeband entgegengesetzte Seite.
-
Die mehrstufige Anlage nach Fig. 4 eignet sich in besonderer Weise
für mehrreihige Sammelroder. Im Baukastensystem lassen sich mehrere solcher Aggregate,
die dann jeweils eine Breite von etwa 70 cm pro Reihe haben, aneinandersetzen. Trennkanten
und Querförderbänder sammeln die Teilströme sämtlicher Reihen. Vorabgeschiedene
Teilströme werden von den querlaufenden Förderbändern gesammelt und zur Seite hin
abgeführt. Die vorabgeschiedenen Kartoffeln aller Reihen gelangen somit über ein
einziges Querförderband auf ein einziges seitlich neben den Gummifingerbändern herlaufendes
Längsförderband.
-
Ausführungen verschiedener Aktivatoren (Fig.5 bis 11) a) Schütteln
des Rodegutes auf dem Gummifingerband. Es ist die einfachste Art der Aktivierung.
Zwei Arten des Schüttelns sind denkbar: Entweder wird das ganze Gummifingerband
mit Rahmen 28, das auf Rollen 29 oder Schwingen beweglich gelagert ist, über eine
Exzenter-Pleuel-Konstruktion (34,33) angetrieben durch Zapfwelle oder separatem
Hydraulikmotor, in Bewegungsrichtung des Gummifingerbandes oder quer dazu in Schwingung
versetzt, oder man läßt den hydraulischen
Antrieb des Gummifingerbandes
pulsieren. Letzteres führt dazu, daß der Vorwärtsbewegung des Gummifingerbandes
eine periodische Vor-und Zurückbewegung überlagert ist. Welche Technik sich auch
immer durchsetzt, entscheidend ist, daß mindestens die zur Aktivierung notwendige
minimaleSchüttelenergie ausgeübt wird, was bei den durchgeführten Versuchen zum
ersten Mal berücksichtigt worden ist. An Stichproben von Steinen aller Größenordnungen
aus einem Problemgebiet des deutschen Sartoffelbaues, dem Münchener Isarschotter,
wurden minimale und otpimale Werte des Produktes Frequenz Hub, gemessen in Hz mm
bestimmt, zu dessen Quadrat die Schwingungsenergie proportional ist, in bezug auf
das Einsinkverhalten der Gegenstände auf Gummifinger-Unterlagen. Es wurden gemäß
Grafik 1 überraschende Ergebnisse festgestellt: - Bis zu einem Wert von etwa Frequenz.Hub
= 10 Hz.mm sank nur ein kleiner Anteil von etwa 10 % der Steine ein. Das Einsinken
von Gegenständen bei solchen als unterschwellig zu bewertenden kinetischen Einflüssen,
wie sie bei praktisch unbeschleunigtem Band nur zufällig und sporadisch auf das
Aggregat einwirken, sei demnach als das "statische Einsinkverhalten" definiert.
-
- Mit steigender Schüttelenergie, angefangen von etwa 10 Hz-mm, nahmen
die Prozentanteile eingesunkener Steine sprunghaft zu. Kartoffeln dagegen zeigten
keine Reaktion auf die Schüttelimpulse. Das "dynamische Einsinkverhalten" übersteigt
bei ausreichenden Schüttelenergien das statische Einsinkverhalten um ein Vielfaches.
Bisher wurde bei Gummifingerband-Separatoren nur das statische Einsinkverhalten
ausgenutzt.
-
- Die Einsinkanteile lassen sich durch zunehmende Schüttelimpulse
nicht beliebig steigern. Bei einem Wert von ca. 43 Hz-mm trat eine Sättigung ein
und zwar nach Steingrößenfraktion bei Einsinkanteilen von 60 bis 80 %, was auf die
Grundgesamtheit aller Steine in der Krume hochgerechnet einen Einsinkanteil von
80 > ausmacht, spontan einsinkende Steine eingeschlossen.
-
- Bei weiteren Versuchen erwies sich die Einwirkungszeit der Schütteilimpulse
als der begrenzende Faktor. Die Schwelle von 60 bis 80 % wurde bei 2 Sek. Einwirkung
erreicht. Eine Ausdehnung der Einwirkungszeit auf 10 Sek. verbesserte die Einsinkanteile
nochmals um weitere 10 ,0.
-
So ergeben sich aus diesen Versuchen folgende optimale Werte für die
Isonstruktioll: - Eine hinreichende Breite des Gummifingerbandes, damit die Gegenstände
sich beim Einsinken nicht gegenseitig behindern (700 bis 900 mm bei einreihigen
Sammelrodern, bei mehrreihigen Rodern entsprechend breiter).
-
- Eine Gummifingerbandgeschwindigkeit von ca. 1 m/sek., um das Gemisch
weit genug auseinander zu ziehen.
-
- Eine Gesamtlänge des Gummifingerbandes, die eine Einwirkung der
Schüttelimpulse über 2 Sek., d.h. über eine Strecke von 1Akt = 2 m erlaubt (ca.2,5
m).
-
- Folgende Dosierung der Schüttelimpulse: Im Bereich des Hubes (=
2-fache Schwingungsamplitude) zwischen 5 und 10 mm einen Wert von etwa Frequenz
mal Hub = 43 Hz-mm.
-
Da aufgrund des zu erwartenden Leitgütegrades Lesepersonen eingespart
werden können, kann dem Trennaggregat'ohne weiteres ein größerer Raum auf dem Vollernter
zugedacht werden, der sonst für das Lesepersonal verloren gehen würde.
-
Die Aktivierung durch Schüttelimpulse weist jedoch einen wesentlichen
Nachteil auf, der bei den anderen Aktivatorsystemen auszuschließen ist: Bei hohen
Schüttelenergien geht ein Teil der bereits eingesunkenen Steine wieder an die Oberfläche
zurück, was den Einsinkerfolg mindert. Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungen
bleiben deswegen die Gummifinger in Ruhe. Bereits eingesunkene Steine vermögen deswegen
nicht mehr an die Oberfläche zurück zu kommen.
-
b) Aktivierung der Einsinkvorgänge aufgrund von von oben in das Rodegut
eingreifenden elastischen Widerständen.
-
Darunter sind die in den Figuren 6 bis 11 dargestellten Systeme u
verstehen.
-
Das System nach Fig. 6a) arbeitet mit Reihen von Borsten 36 aus elastischem
Material, die unbeweglich an einem Rahmen befestigt sind. Ähnlich funktioniert das
System nach Fig. 6b), bei dem jedoch die Bürstenleisten 37 paarweise hin und her
pendeln. Ein separater Antrieb kann die Pendelbewegung bewirken.
-
Die Länge des Aktivators 1A5011 bei allen Systemen aus den oben angeführten
Gründen an die 2 m betragen. Die Abstände zwischen den Bürstenleisten (d) ist dann
mit 100 mm zu bemessen, was eine Stoßfrequenz von 10 Hz ergibt, wenn das Gummifingerband
sich mit 1 m/sek.
-
vorwärts bewegt.
-
Ober die Energie der vermittelten Stöße entscheidet dann die Steifigkeit
der Borsten, die eine Funktion von deren Elastizitätsmodul, ihrer Länge, ihrem Durchmesser
und ihrer Besatzdichte ist. Geeignete Kombinationen der Parameterwerte sind empirisch
zu ermitteln.
-
Sinnvoll ist es, die Bürstenreihen 36 bzw. 37 in Abstand und Zahl
durch die Möglichkeit des An- und Abschraubens einzelner oder zusätzlicher Bürstenleisten
verstellbar zu konstruieren. So kann der Aktivator an sich verändernde Eigenschaften
des Erntegutes angepaßt werden. Denkbar wäre zum Beispiel auch der Spezialfall,
daß die Abstände d soweit zusammenschrumpfen, daß sich über die gesamte Länge 1Akt
ein kontinuierlicher Borstenbesatz ergibt. Die Steifigkeit der Borsten ist dann
allerdings niedriger zu halten als bei unterscheidbaren Bürstenreihen.
-
Die Ausführung mit elastischen Borsten hat den Nachteil, daß eine
Feineinstellung nur schwer und mit viel Geschick erreicht werden kann. Leichter
ist es bei dem System nach Fig. 7a) bis d), das an Stelle der elastischen Borsten
mit Feder-gespannten Zungen 39 aus einem starren Material arbeitet.
-
über die gesamte Breite des Gummifingerbandes erstreckt sich quer
Leiste für Leiste, an denen auf einer fixierten Achse in Laufrichtung drehbar nachgebende,
nach unten in das Gemi hinein- iweichende Zungen angebracht sind. Die Spannfedern
44 können gegen Staub und Korrosion geschützt im Innern des Zungenkopfes verborgen
sein, wie es Fig. 7c) und d) zeigen. Als Federn kommen Schenkel federn in Betracht,
wie in der Zeichnung dargestellt, aber auch Spiralfedern, ähnlich denwUhrwerken
verwendeten. Das eine Ende der Feder ist in den Zungenkopf versenkt (43), das andere
Ende 42 in der als Spannschraube 38 konstruierten Achse 40, die die gesamte Länge
der Leiste durchzieht und den Zungen 39 als Lager dient. Durch Verdrehen dieser
Achse lassen sich die Federn 44 in eine Vorspannung bringen, wodurch die Zungen
39 nach hinten, d.h. entgegengesetzt der Laufrichtung des Gummifingerbandes, gegen
den Leisten körper, der eine entsprechend geschwungene Form aufweist, gedrückt werden.
Gegenstände,
die unter diesen Leisten auf dem Gummifingerband hindurchgeführt
werden, drücken die Zungen 39 nach vorne weg, wobei diese ihnen aufgrund der Federspannung
einen Widerstand entgegenbringen. Bei einer Geschwindigkeit von 1 m/Sek. äußert
sich dieser Prozeß als Kraftstoß ähnlich den Borsten von Fig. 6, jedoch nach Maßgabe
der mit Hilfe der Spannschraube 38 eingestellten Federspannung.
-
Die bisherigen Konstruktionen haben den Nachteil, daß flache Steine
durch sie nur sehr unbefriedigend zum Einsinken gebracht werden können. Extrem flache
Steine weisen nämlich ein schlechtes dynamisches wie statisches Einsinkvermögen
auf, da sich ihr Gewicht auf sehr viele Gummifinger verteilt. Pro Gummifinger lastet
dann weniger Gewicht als bei Kartoffeln. Ferner liegt ihr Schwerpunkt niedrig, weshalb
seitliche Stöße der Aktivatoren sie nicht zum Kippen bzw.
-
Rollen bringen können. Diesem Nachteil soll durch die spezielle Form
der Schaufel borste 45 nach Fig. 8 Rechnung getragen werden. Die Borste 45 ist an
ihrem unteren Ende gegen die Laufrichtung des Gummifingerbandes senkrecht abgebogen.
Ihr Wirkungsprinzip erläutert Fig. 8b) in 6 Stadien (IX bis XIV): Stadium IX: Der
flache Stein (FLS) bewegt sich, vom Gummifingerband transportiert, auf eine quer
über die Breite des Gummifingerbandes gespannte Bürstenleiste ähnlich Fig. 6 zu,
die anstelle normaler Borsten mit Schaufel borsten 45 nach Fig. 8a) besetzt ist.
Der hakenförmig um 900 abgespreizte Teil 47 der Borsten unterfährt den entgegenkommenden
Stein.
-
Stadium X: Die sich weiter in Richtung Abgabeende fortbewegenden Gummifinger
drücken den Stein gegen die Schaufel borste 45, die aufgrund ihrer Elastizität nachgibt.
Der Stein wird einseitig gehoben, auf seiner aufliegenden Seite abgestützt durch
Gummifinger, die sich durchbiegen, da sich ein größerer Anteil des Steingewichtes
auf ihnen auswirkt.
-
Stadium XI: Der Stein richtet sich auf, gehalten von der Schaufelborste
45, während sein unterer Teil von den Gummifingern vorwärts gedrückt wird. Diese
biegen sich weiter durch.
-
Stadium XII: Der Stein steht jetzt vertikal nach oben, die Gummifinger
unter sich zusammendrückend.
-
Stadium XIII: Bei weiterer Fortbewegung des Gummifingerbandes gleitet
die Schaufel borste 45 an der oberen Kante des Steines ab, wobei er vorübergehend
leicht nach hinten gezogen wird. Vor dem Stein
entsteht eine Grube,
die frei ist von aufrecht stehenden Gummifingern.
-
Stadium XIV: Nachdem die Schaufel borste den Stein freigegeben hat,
drücken die hinteren vom Stein unter dem vorherigen Druck der Schaufelborste gebogenen
Gummifinger, da sie jetzt entlastet sind, den Stein nach vorne in die in den Vorstadien
entstandene Grube. Der Stein wird auf dem weiteren Weg des Gummifingerbandes von
den angreifenden Gummifingern in aufrechter Position gehalten. Er gilt damit als
eingesunken.
-
Es empfiehlt sich, nicht alle Bürstenleisten mit Schaufel borsten
auszustatten, da nachfolgende Reihen den Stein wieder herausziehen könnten. Die
günstigste Anzahl von Reihen mit Schaufel borsten ist empirisch zu bestimmen.
-
Selbstverständlich ist es möglich, auch die Zungen 39 in Fig. 7 an
ihrem unteren Ende schaufelförmig abzubiegen oder mit Haken aus einem weichen, Beschädigungen
vermeidenden Material zu versehen.
-
Die Fig. 9 bis 11 zeigen Variationen der fest installierten Bürstenleisten
nach Fig. 6. Während bei der Anlage nach Fig. 6 die Stoßfrequenz durch den Abstand
der Borstenleisten 36 voneinander fest eingestellt ist und nur durch umständliches
Umsetzen der Bürstenleiste verändert werden kann, wobei u.U. die Länge des Gummifingerbandes
nicht voll für den Aktivator ausgenutzt werden kann, erlaubt die Anlage nach Fig.9
eine kontinuierliche Veränderung der Stoßfrequenz.
-
Was ist in diesem Zusammenhang unter Stoßfrequenz zu verstehen? Das
räumliche Nebeneinander der Bürstenleisten 36 wird für den Gegenstand aufgrund seines
Weitertransportes auf dem Gummifingerband in ein zeitliches Nacheinander umgewandelt.
Dabei erfährt er jedesmal, wenn er eine Bürstenleiste 36 passiert, einen Stoß. Die
Anzahl der Stöße pro Zeiteinheit, die während seines Durchgangs durch die Aktivatorstrecke
1Akt auf ihn einwirken, ist die Stoßfrequenz. Die periodisch wiederkehrenden Kraftstöße
ersetzen die beim Schütteln des ganzen Aggregates auftretenden Impulse. Die Stoßfrequenz
ist neben der Stärke desSeinzelnen Kraftstoßes und der Einwirkungsdauer ein Parameter,
über den der Einsinkerfolg determiniert ist. Die Stoßfrequenz selbst richtet sich
nach der Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Bewegung des Gummifingerbandes
und der der Bürstenleisten auf der einen Seite und dem Abstand der Bürstenleisten
voneinander auf der anderen Seite. Im Fall der fest installierten Bürstenleisten
ist die Geschwindigkeit der Bürstenleisten gleich Null zu setzen. Die Differenzgeschwindigkeit
beträgt dann:
Die Stoßfrequenz ergibt sich dann nach der Formel:
1/Sek. bzw. Sitz.
-
VGFBist als festgelegt zu betrachten, da sie sich im wesentlichen
daran orientiert, daß das Rodegut hinreichend aufgeweitet wird. Die Stoßfrequenz
kann also in diesem Fall nur über den Abstand d verändert werden.
-
Anders verhält es sich bei der Anlage nach Fig. 9. Die Bürstenleisten
49 sind dort nicht an einem feststehenden Rahmen fixiert, sonadern in gleichen Abständen
d auf einem umlaufenden Band 48 , das über die Aktivatorlänge 1Akt des Gummifingerbandes
7 reicht, angebracht. Zusammen mit dem umlaufenden Band 48 , an dem sie befestigt
sind, bewegen sich die Bürstenleisten 49 mit der Geschwindigkeit vAkt über das Gummifingerband
hinweg. Dabei kann das Aktivatorband in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung
wie das Gummifingerband laufen. Bei gleicher Richtung hat vAkt ein positives Vorzeichen,
bei entgegengesetzter Richtung ein negatives Vorzeichen. Der Antrieb des Aktivatorbandes
kann stufenlos verstellbar über einen Hydraulikmotor erfolgen. Ober die Veränderung
der Aktivatorgeschwindigkeit läßt sich dann am Uldruckventil die Stoßfrequenz stufenlos
einstellen entsprechend der Formel:
f = Stoßfrequenz in 1/sek. oder Hz d = Abstand der Bürstenleisten auf dem Aktivatorband,
auf Meter umgerechnet v GFB = Gummifingerbandgeschwindigkeit in m/sek.
-
v Akt = Aktivatorbandgeschwindigkeit in m/sek.
-
Berücksichtigt man in der Formel das Vorzeichen des Wertes von vAkt,
so kann f auch negative Werte annehmen. Bei positivem Wert von f kommen die Bürstenleisten
den Gegenständen entgegen, bei negativem
Vorzeichen werden die
Gegenstände von den Bürstenleisten von hinten eingeholt, d.h.: die Gegenstände werden
von hinten mit der eingestellten Frequenz angestoßen.
-
Bei unveränderlicher Steifigkeit der Aktivatorborsten, deren Einflußgrößen
Besatzdichte, Durchmesser, Länge und Elastizitätsmodul des Materials sind, läßt
sich die St. oßenergie des Aktivators anders als bei allen anderen Ausführungen
stufenlos über die Stoßfrequenz einstellen.
-
Der Abstand der Borstenleisten voneinander kann auf alle Werte konstruiert
werden, einschließlich dem Wert Null. Dann ist das Aktivatorband 48 auf seiner ganzen
Länge gleichmäßig mit Borsten besetzt.
-
Die Gegenstände erfahren somit einen gleichmäßigen elastischen Widerstand
in Abhängigkeit von der Aktivatorbandgeschwindigkeit. Auch auf diese Weise können
die Einsinkvorgänge dynamisiert werden, wobei aber als Nachteil erhöhte Beschädigungsraten
der Kartoffeln, die längere Strecken mitgeschleift werden können, in Kauf zu nehmen
sind.
-
Schonender für die Kartoffeln ist es, wenn die Gegenstände zwischen
den Stößen Zeit zum Ausschwingen haben.
-
Bei der Konstruktion nach Fig. 10 laufen die Borstenreihen ebenfalls
auf umlaufenden Bändern 50, jedoch quer zur Laufrichtung über die gesamte Breite
des Gummifingerbandes. Ober die Strecke 1Akt sind eine ganze Serie solcher Bürstenbänder
50 nebeneinander angeordnet, wobei jeder Bürstenreihe 49 ein Band entspricht. Die
Bänder 50 können in gleichen, aber auch in von Band zu Band abwechselnen Richtungen
umlaufen.
-
Die Aktivierung der Gegenstände nach diesem System erfolgt dadurch,
daß die Gegenstände beim Durchfahren von 1Akt je nach Laufrichtung der sie berührenden
Borsten in abwechselnder Reihenfolge mal Druck von der einen Seite, mal Druck von
der anderen Seite her erfahren.
-
Dementsprechend schwingen die Gegenstände auf dem Gummifingerband
7 bis zur Abweisbürste 40 hin und her, wobei sich die Frequenz anders als bei der
Anlage nach Fig. 9 nicht variieren läßt. Sie ist festgelegt aus dem Abstand d der
umlaufenden Borstenreihen voneinander und vGFB nach der Formel:
Auch bei dieser Anlage ist es nicht notwendig aber empfehlenswert,
Platz zwischen den umlaufenden Bürstenreihen zu lassen, damit die Gegenstände ausschwingen
können.
-
Laufen alle Borstenreihenbänder 50 in die gleiche Richtung, so erfahren
die unter ihnen hindurchlaufenden Gegenstände über die gesamte Strecke 1Akt hin
Druck nur von einer Seite. In diesem Fall ist es unumgänglich, daß zwischen benachbarten
Bürstenreihen ein Zwischenraum bleibt, in dem die Gegenstände ausschwingen können,
weil sie sonst vom Gummifingerband seitlich weggebürstet werden.
-
Bei diesem System muß die Aufgabebreite in einem Randbereich der beiden
Seiten auf dem Gummifingerband begrenzt werden, da das Rodegut rechts und links
Platz benötigt, um die durch den Druck der umlaufenden Bürstenreihen stimulierten
Schwingungsbewegungen zu vollziehen, ohne dabei vom Band zu fallen. Zu diesem Zweck
sind im Aufgabebereich 8 an den Rändern des Gummifingerbandes 7 Begrenzungsleitbleche
51 angebracht.
-
Die Schwingungsenergie wird bei diesem System über den hydraulischen
Antrieb durch Veränderung der Bandgeschwindigkeiten stufenlos eingestellt. Stoßfrequenz
und Borstensteifigkeit sind bei dieser Anlage unveränderlich.
-
ähnlich verhält es sich bei der Anlage nach Fig. 11, bei der der Aktivator
durch eine Serie quer zur Laufrichtung des Gummifingerbandes umlaufender, sich über
dessen ganze Breite erstreckender Bürstenwalzen 54getia18%$ew*sAktion nicht darin
besteht, Gegenstände abzuweisen, sondern lediglich Stöße in über ihre Umlaufgeschwindigkeit
dosierbarer Stärke auszuüben, kann ihre Borstensteifigkeit, die eine Funktion von
Elastizitätsmodul des Materials, Besatzdichte, Länge und Durchmesser der Borsten
ist, geringer sein als die der Abweisbürsten, da ansonsten Staus und Beschädigungen
die Folge sind. Die Drehrichtung der Bürstenwalzen 54 mag gleichsinnig oder auch
abwechselnd orientiert sein. Ihre Drehgeschwindigkeit ist über einen hydraulischen
Antrieb an die Eigenschaften des Rodegemisches anzupassen.
-
Bei der Beschreibung dieser Ausführungsbeispiele wurde nur exemplatisch
davon ausgegangen, daß das Rodegut von Elevator 5 direkt an
das
Gummifingerband 7 auf dessen Aufgaberost 8 abgegeben wird.
-
Es verändert den Grundgedanken der Erfindung nicht, wenn das Rodegut
zwischen Elevator 5 und Aufgaberost 8 diverse andere Vorabscheidungsstufen passiert,
etwa zur Abscheidung von Feinkraut und flachen Steinen ein gegenlaufendes, entgegen
die Laufrichtung von dessen oberen Trum geneigtes Gummifingerband oder andere Systeme.
-
Auch an Führungsbleche, etwa in Form von bekannten Hubradrutschen,
die dabei helfen, das Rodegemisch über die ganze Aufgabebreite des Gummifingerbandes
gleichmäßig zu verteilen, ist denkbar.
-
uie in der Funktionsbeschreib ung empfohlene Länge 1Akt von 2m kann
auch unterschritten werden, ohne den Grundgedanken der erfindung zu verletzen. Wesentlich
geringere Aktivatorlängen sinc zwar nicht optimal, bringen aber dennoch bemerkenswerte
Verbesser= ungen im Einsinkverhalten der Steine mit sich. Ebenso sind auch d-e übrigen
Zahlenangaben als Empidlungen zu verstehen, für die auch andere Werte einsetzbar
sind, ohne das Prinzip der Erfindung zu verändern.
-
Die Anwendung der Erfindung bleibt nicht auf gezogene Vollernter beschränkt.
Auch an eines Sinsatz auf Selbstfahrern sowie an sta= tionäre Anlagen nach dem erFindungsgemäßen
Prinzip ist zu denken, ja bietet sich geradezu an.
-
Auflistung der in den Zeichnungen der Fig. 1 bis 11 vorkommenden Maschinenteile:
1 Zugdeichsel 2 Dammwalze 3 Rodeschar 4 Siebkette 5 Elevator 6 Krauttrenneinrichtung
7 Gummifingerband 8 Aufgaberost 9 Aktivator, schematisch 10 Beschleunigungs-Abweisbürste
11 Trennkante, abgepolstert 12 Leitbleche 13 Behälter für Steine, kann auch Transportband,
Leseband oder Fallschacht sein 14 Behälter für Kartoffeln, kann auch Transportband,
Leseband, Oberladeband oder Gummifingerband einer zweiten Trennstufe sein 15 Fallbereich
der Steine 16 Fallbereich der Kartoffeln 17 Gummifingerband der ersten Trennstufe
18 Gummifingerband der zweiten Trennstufe 19 Erste Trennkante der ersten Trennstufe
20 Zweite Trennkante der ersten Trennstufe 21 Trennkante der zweiten Trennstufe
22 Querförderband der vorabgeschiedenen Steine 23 Querförderband der vorabgeschiedenen
Kartoffeln 24 Längsförderband der vorabgeschiedenen Kartoffeln 25 Querförderband
der endgültig abgeschiedenen Steine 26 Fall segel
27 Oberladeband
28 Rahmen des Gummifingerbandes auf Rollen beweglich gelagert 29 Rollen, auf denen
der Rahmen beweglich gelagert ist 30 Hydraulischer Antrieb des Gummifingerbandes
31 Gegengewicht zum hydraulischen Antrieb 32 Beschleunigungs-Abweisbürste, von unbeweglichen
Teilen getragen 33 Pleuelstange 34 Exzenter 35 Achse des Exzenters, die ihren Antrieb
am besten von der Zapfwelle her erhält 36 Bürstenleisten, fest installiert 37 Bürstenleisten,
pendelnd gelagert 38 Spannschraube, starr mit der die Zungen 39 drehbar lagernden
Achse 40 verbunden, mit Kontermutter in der gewünschten Stellung fixierbar 39 Zungen
bzw. Hebel 40 durchgehende Achse, die Zungen 39 drehbar lagert 41 Gummifinger 42
Fixierung der Spannfeder 44 in der Achse 40 43 Fixierung der Spannfeder 44 in der
Zunge 39 44 Spannfeder 45 Schaufel borste 46 Verankerung 47 Borstenschuh 48 in Längsrichtung
umlaufendes Band mit quer über die Gummifingerbandbreite reichenden Bürstenleisten
49 49 Bürstenleisten, auf umlaufendem Band 48 befestigt 50 Bürstenleistenbänder,
querlaufend 51 Begrenzungsleitbleche 52 Antriebs- und Getriebekasten 53 Borsten
54 rotierende Bürstenwalzen
In den Zeichnungen vorkommende Formel
zeichen: 1Akt Länge der Aktivatorstrecke d Abstand der Mittellinien benachbarter
Bürstenleisten voneinander v Akt Aktivatorbandgeschwindigkeit, in Pfeilrichtung
positiv vGFB Gummifingerbandgeschwindigkeìt dT Abstand der Trennkante von der Bürstenwalze
dBW Abstand zur Bürstenwalze tT Tiefe der Trennkante St Auftrefferdichtekurve der
Steine Kt Auftrefferdichtekurve der Kartoffeln Besondere, in den Zeichnungen dargestellte
Gegenstände des Rodegemisches: K Kartoffel und ihre typische Bahn auf dem Trennband
S1 Stein mit geringem statischen, aber hohem dynamischen Einsinkverhalten (etwa
70 % der Steine im Krumenbereich) S2 Stein mit befriedigendem statischen (d.h.spontanem)
Einsinkverhalten (nur etwa 10 % aller Steine in der Ackerkrume) FLS Flacher Stein,
der sowohl schlechtes dynamisches als auch schlechtes statisches Einsinkverhalten
aufweist (ca. 10 % aller Steine in der Ackerkrume) Aufstellung der Figuren: Fig.
1 Anordnung eines mit Aktivator versehenen Gummifingertrennbandes mit einer Abweisvorrichtung
aufgrund von Wurfweiten auf einem Kartoffelsammelroder (schematisch, Seitenansicht)
Fig. 2 Funktionsweise eines Aktivators Fig. 3 Zweistufige Trennanlage zur Erläuterung
des Systems der zweifachen Trennkante Fig. 4 Obereinander angeordnete 'L'r.ennbänder
einer zweistufigen An lage, die sich auch für mehrreihige Sammelroder eignet.
-
Fig. 5 Ein Aktivator mit Hilfe von Schüttelimpulsen
Fig.
6 Ein Aktivator, der aus einer Serie von quergespannten Bürstenleisten besteht.
-
Fig. 6a) Bürstenleisten starr (dargestellt von der Seite und von oben)
Fig. 6b) Bürstenleisten pendelnd gelagert (dargestellt von der Seite und von oben)
Fig. 7 Aktivatorleisten mit federgespannten Zungen Fig. 7a) Blick vom Abgabeende
her auf die Zungen Fig. 7b) Blick auf den Rahmen von der Seite der Spann schraube
her Fig. 7c) Schnitt durch den Rahmen und dem als Federgehäuse konstruiertem Zungenkopf,
quer. Aufgabeseite von links, Abgabeseite nach rechts Fig. 7d) Längsschnitt durch
Rahmen mit Zungenkopf Fig. 8 Schaufel borste Fig. 8a) von der Seite Fig. 8b) Blick
in Laufrichtung des Gummifingerbandes Fig. 8c) Funktionsweise Fig. 9 Aktivator mit
einem in Längsrichtung umlaufendem Band mit quer über die Gummifingerbandbreite
reichenden Bürstenleisten (Ansicht von oben und von der Seite) Fig. 10 Aktivator
mit in abwechselnder Richtung quer umlaufenden Bürstenbändern Fig. 10a) von der
Seite Fig. 10b) von oben Fig. 10c) aus Richtung der Aufgabeseite betrachtet Fig.
11 Aktivator mit einer Serie von parallel zur Abweisbürste rotierenden, über die
gesamte Breite des Gummifingerbandes reichenden rotierenden Bürstenwalzen Aufstellung
der Grafiken: Grafik 1: Relative Einsinkanteile in Abhängigkeit von der Schüttelfrequenz
für die Steinfraktion mit 30-40 mm Längsachse.
-
Schüttelhub = 9 mm; Einwirkungsdauer 2 Sek.; jeder Punkt als Mittelwert
von 10 Messungen t dem 93 %-Vertrauensintervall
Grafik 2: Durch Versuche hestimmte Auftrefferdichte-Verteilung
einer Beschleunigungs-Abweisbürsten-Trenneinrichtung, ohne vorgeschaltetem Aktivator.
Die Kurven geben an, wieviel Prozent der Steine (linke Kurve) und der Kartoffeln
(rechte Kurve) in einem bestimmten Abstand von der Abwurfstelle landen. Durchsatz
5500 Knollen/min., Stein-Kartoffel-Verhältnis 100:100.