DE3601638A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von getreide und maispflanzen zu hochwertigem viehfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Getreide und Maispflanzen mit Körnern zu hochwertigem Viehfutter, insbesondere zu einer gut freßbaren bzw. verdaubaren Pflanzenmasse (Silage), wobei die Pflanzen in einem ersten Arbeitsschritt in kurze Stücke gehäck­ selt und diese Stücke in einem zweiten Arbeitsschritt durch Längsaufschlitzen zerfasert und dabei zur Futter­ masse aufgeschlossen werden.

Getreide- und Maispflanzen unter Einschluß der Körner ergeben bei sorgfältiger Aufbereitung und Aufschluß ein hochwertiges Viehfutter. Hierfür war es bisher üblich, die Pflanzen zu Stücken von etwa 4 bis 5 cm Länge zu häckseln und diese Stücke unter Verwendung von Messer­ walzen aufzuschlitzen. Nachteilig stellt sich hierbei heraus, daß die Antriebsleistung der Messerwalzen beim Aufschlitzen im Verhältnis zur gewonnenen Futtermenge sehr groß ist. Weil darüber hinaus die Messerwalzen durch an den Schneiden anhaftende klebrige Pflanzenteile sowie durch im Zwischenraum zwischen den Messern einge­ klemmte Pflanzenteile während des Betriebes an Wirkung verlieren, ist das Produktionsergebnis sowohl qualitativ als auch quantitativ nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, mit verringerter Antriebsleistung und sowohl qualitativ als auch quantitativ wesentlich verbesserter Wirkung die zu Stücken gehäckselten Pflanzen zu einer gut freßbaren und verdaubaren Silage weitgehend aufzuschlitzen und zu zerfasern. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen dabei für die Belange eines wirtschaftlichen Futterbe­ triebes unkompliziert und möglichst wartungsfrei arbei­ ten, und die entsprechende Vorrichtung soll gegebenen­ falls durch Austausch der Schneidmittel in eine vorhan­ dene Aufbereitungs-Maschineneinheit nachträglich nach­ rüstbar sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einem Verfahren zum Aufbereiten von Getreide und Maispflanzen zu hochwertigem Viehfutter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß das Längsaufschlitzen und Zerfasern zur Zerstörung der Röhrchenstruktur der Ge­ treidepflanzen unter Verwendung zweier mit unterschied­ licher Umfangsgeschwindigkeit gegenläufig rotierender, Schneidzähne aufweisender Zahnwalzen durchgeführt wird.

Überraschend hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Zahnwalzen das erforderliche Längsaufschlitzen der Halme und die Bearbeitung der beim Häckseln anfallenden Blät­ terstücke mit verringerter Antriebsleistung und sowohl qualitativ als auch quantitativ wesentlich verbesserter Wirkung derart durchgeführt werden kann, daß sich das Produkt ein besonders gut freßbares und verdaubares Viehfutter in Form einer optimal aufgeschlossenen Masse (Silage) ergibt. Besonders vorteilhaft ist dies bei einer Lagerung in Hochbehältern, in denen kein Festwal­ zen möglich ist, da sich das Futter wesentlich fester einlagert und die Silage besser als bei nicht aufberei­ tetem Futter wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 4 vorge­ sehen. Dabei ergeben sich besondere Vorteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß die Breite des Arbeitsspaltes zwischen den Zahnwalzen nach Maßgabe des Zerkleinerungsgrades der Pflanzenstücke und damit des Feinheitsgrades beim Aufschluß der Futter-Masse einge­ stellt wird, ebenso wie durch die weitere Maßnahme, daß unabhängig von der Breite des Arbeitsspaltes für eine optimale Zerfaserungswirkung auch die absolute Umfangs­ geschwindigkeit jeder der beiden Zahnwalzen und damit zugleich die relative Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen beiden Zahnwalzen nach Maßgabe des Zerkleine­ rungsgrades und damit des Feinheitsgrades beim Aufschluß der Futter-Masse eingestellt werden kann. Wesentlich ist dabei, daß die Getreidekörner zugleich zermahlen werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit einer ersten Maschineneinheit zum Häckseln der Pflanzen einschließlich der Körner und einer zweiten Maschineneinheit zur zerfasernden Zerklei­ nerung bzw. Nachzerkleinerung der gehäckselten Pflanzen­ stücke zur verfütterbaren Futter-Masse, ist erfindungs­ gemäß dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Maschinen­ einheit ein Paar von mit unterschiedlicher Umfangsge­ schwindigkeit gegenläufig antreibbaren, an ihrem Umfang mit Schneidezähnen ausgebildeten, zwischen sich einen Zerkleinerungs-Arbeitsspalt bildenden, im wesentlichen parallel angeordneten Zahnwalzen aufweist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 6 bis 15 vorgesehen.

Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt, wobei aus den Zeichnungen wei­ tere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Zerkleinerungsvorrichtung gemäß Erfindung, in rein schematischer Darstellung, in Seitenan­ sicht;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Schneidwalze;

Fig. 3 eine Teilansicht eines Schneidwalzenpaares, von der Seite her in Richtung der Walzenachsen gese­ hen.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist zunächst eine be­ kannte und daher nicht Gegenstand der Erfindung bildende erste Maschineneinheit 1 zum Häckseln der Pflanzen 13 auf. Diese werden beispielsweise zwischen Transportbän­ dern 14, 14′ eingezogen und auf einem Schneidbalken 15 mit Hilfe eines rotierenden Messers 17 zu Pflanzen­ stücken 18 in ca. 4 bis 5 cm Länge gehäckselt. Diese gelangen in die erfindungsgemäß ausgebildete zweite Maschineneinheit 2 und werden durch einen Aufgabetrich­ ter 19 in den zwischeneinander entgegengerichteten Schneidzähnen 6, 6′ zur Futtermasse durch Längsauf­ schlitzen und Zerfasern äußerst fein zerkleinert und damit zur Futter-Masse optimal aufgeschlossen. Zu diesem Zweck ist die zweite Maschineneinheit 2 mit einem Paar von mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit ent­ sprechend den Pfeilen 16 bzw. 16′ gegenläufig antreib­ baren, an ihrem Umfang mit Schneidezähnen 6, 6′ ausge­ bildeten (Fig. 3), zwischen sich einen Zerkleinerungs- Arbeitsspalt 7 bildenden, im wesentlichen parallel an­ geordneten Zahnwalzen 3, 3′ ausgerüstet. Die fertig aufgeschlossene Futter-Masse 20 wird in einen Behälter 21 oder auch in eine Futter-Transporteinrichtung ausge­ tragen.

Die Darstellung der Vorrichtung in Fig. 1 zeigt im übrigen, daß die zweite Maschineneinheit 2 mit der er­ sten Maschineneinheit 1 eine integrierte Zerkleinerungs­ und Körner-Mahlvorrichtung 22 bildend unterhalb der ersten Maschineneinheit angeordnet ist. Entsprechend der symbolischen Andeutung durch die Pfeile 23, 23′ besitzt die zweite Maschineneinheit 2 Mittel zur Einstellung des Zerkleinerungs-Arbeitsspaltes 7. Und entsprechend der symbolischen Andeutung durch die Pfeile 16, 16′ besitzt die zweite Maschineneinheit 2 darüber hinaus Mittel zur Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit jeder der beiden Zahnwalzen 3, 3′ und somit auch zur Einstellung der erforderlichen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Zahnwalzen.

In Fig. 1 sind die beiden Zahnwalzen 3, 3′ mit gleichem Durchmesser und gleicher Arbeitsbreite in paralleler Anordnung dargestellt. Sie können aber auch mit unter­ schiedlichen Durchmessern und mit einer unterschiedli­ chen Anzahl von Schneidezähnen ausgebildet sein. Je nach ihrem Durchmesser können solche Zahnwalzen auch als dickwandige Hohlkörper und beispielsweise mit einer Anordnung von gefrästen Schneidzähnen 6, 6′ ausgebildet sein. Eine derartige Ausgestaltung liegt im handwerkli­ chen Ermessen des Fachmannes und richtet sich im übrigen nach der bestmöglichen Fertigungseinrichtung eines Her­ stellungsbetriebes.

Fig. 2 zeigt eine Zahnwalze in Ansicht von der Seite und läßt die Achse x-x erkennen. Gemäß dieser Darstel­ lung sind die Schneidezähne 6, 6′ zur Walzenachse x-x im spitzen Winkel β verlaufend ausgebildet. Dies hat bei zwei gegenläufig arbeitenden Walzen in einer Anordnung gemäß Fig. 1 den Vorteil, daß die schrägverlaufenden Schneidzähne aneinander vorbeigleiten wie die Schneiden einer Schere, indem sie miteinander den doppelten Winkel der Größe 2 β bilden. Damit wird die Schneidwirkung verbessert und die Gefahr einer Verstopfung oder Verkle­ bung der Schneidzähne 6, 6′ wesentlich verringert. Durch diese Schrägstellung wird ein besonders günstiges Be­ triebsverhalten erreicht, bei welchem mit einem Minimum an Leistung ein Maximum an Qualität und Quantität des Gutdurchsatzes erreicht wird.

Fig. 3 zeigt zwei Zahnwalzen 3 bis 3′ in einer der Originalausführung entsprechenden Größe und Ausgestal­ tung. Die Zahnwalzen 3, 3′ weisen in ihrem Umfangsbe­ reich Zähne 6, 6′ auf. Die Spitzen dieser Zähne 6, 6′ sind als Schneiden 26, 26′ ausgebildet. Sie liegen auf imaginären Mantelflächen 11, 11′, welche die Schneiden der Zähne 6, 6′ umhüllen. Diese sind zwischen jeweils einer in Schnittrichtung 12, 12′ annähernd radialen Flanke 4, 4′, der sogenannten Schneidflanke, und einer im spitzen Winkel zu dieser rückläufigen Flanke 5, 5′ in einer Schneide 26, 26′ auslaufend ausgebildet. Zwi­ schen den Walzen 3, 3′ ist der Zerkleinerungsspalt 7 ausgebildet und sind die Schneidflanken 4 der mit höhe­ rer Umfangsgeschwindigkeit betriebenen Walze 3 in Rich­ tung des Gutdurchsatzes 24 weisend angeordnet. Um eine günstige Schnittleistung zu erreichen, ist beispiels­ weise die Walze 3 mit der doppelten Umfangsgeschwindig­ keit gegenüber der Walze 3′ angetrieben. Hierdurch er­ gibt sich an der Peripherie der Walzen 3, 3′ eine die Schneidwirkung hervorrufende Differenz der Umfangsge­ schwindigkeit.

Diese Differenz ist ein maßgebender Parameter, zusammen mit der Breite des Arbeitsplatzes 7, durch welche Ein­ stellmöglichkeiten die Zerkleinerungsleistung nach Menge und Feinheitsgrad in weiten Grenzen optimal eingestellt werden kann.

Zur Verringerung von betrieblichen Nachteilen durch Hängenbleiben und Verkleben der Zahngründe mit Pflanzen­ resten ist die Ausgestaltung dieser Zahngründe 9, 9′ im Übergangsbereich 8, 8′ zwischen den Zahnflanken 4, 5 bzw. 4′, 5′ benachbarter Schneidezähne 6, 6′ in Form einer stetig gekrümmten Kurvenfläche 10, 10′ ausgebildet. Somit wird ein Festsetzen von klebenden Zerkleinerungs­ bestandteilen des Gutes verhindert und ein sehr leichtes Reinigen ermöglicht, falls doch im Ausnahmefall stark klebendes Gut die Zahngründe 9, 9′ verunreinigen sollte. Dies ist besonders wichtig, weil hierdurch die Arbeits­ fähigkeit der Zahnwalzen auch bei hoher und höchster Belastung unverändert erhalten bleibt. Die Kurvenflächen 10, 10 verhindern das Festsetzen solcher Verunreinigun­ gen und ergeben damit einen sehr vorteilhaften Selbst­ reinigungseffekt zwischen den Zahnflanken 4, 5 bzw. 4′, 5′.

Wie die Darstellung der Fig. 3 zeigt, laufen die Walzen 3, 3′ entsprechend den Pfeilen 16, 16′ gegenläufig mit hoher Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten.

Ein in den Zerkleinerungsspalt 7 eingetragenes, zu zer­ kleinerndes gehäckseltes Pflanzenstück wird zwischen jeweils zwei gegenläufig bewegten Schneidezähnen 6, 6, insbesondere bei einer Ausgestaltung gemäß Fig. 2 mit schrägstehenden Schneidzähnen 6, 6′, wie mittels einer Schere geschnitten. Infolge der hohen Differenzgeschwin­ digkeit wiederholen sich derartige Schneidvorgänge vom Eintritt des Pflanzenteiles bis zum Austritt vielmals hintereinander und zerschneiden bzw. zerfasern das Pflanzenstück, und zwar nicht nur Stengelteile, sondern auch Blatteile und insbesondere die Körner in eine Viel­ zahl von feinen Pflanzenfasern, die in Richtung des Gutdurchsatzes 24 aus dem Zerkleinerungsspalt austreten und eine hervorragend aufgeschlossene und damit gut freßbare und verdaubare Grünmasse als hochwertiges Vieh­ futter ergeben. Die Pflanzenmasse ist wollig und weich, nachdem die Körner zu Mehl geworden sind. Die sonst vorhandene Stacheligkeit des Futters ist gebrochen und die Tiere nehmen das Futter besser auf.

Sehr überraschend hat sich dabei herausgestellt, daß mit der Verwendung von Zahnwalzen bei verringerter Antriebs­ leistung eine hinsichtlich Qualität und Quantität signi­ fikant verbesserte Schneidwirkung bei den gehäckselten Pflanzenteilen erzielt wird. Dies läßt sich durch die vorteilhafte Ausgestaltung und das Selbstreinigungsver­ halten der Zahnwalzen und durch die besonders günstige Scherwirkung erklären. Infolgedessen kann bezüglich der Erfindung von einer optimalen Lösung der eingangs ge­ stellten Aufgabe gesprochen werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Aufbereiten von Getreide und Mais­ pflanzen mit Körnern zu hochwertigem Viehfutter, insbesonder zu einer gut freßbaren bzw. verdaubaren Pflanzenmasse (Silage), wobei die Pflanzen in einem ersten Arbeitsschritt in kurze Stücke gehäckselt und diese Stücke in einem zweiten Arbeitsschrit durch Längsaufschlitzen zerfasert und dabei zur Futtermas­ se aufgeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsaufschlitzen und Zerfasern zur Zerstörung der Röhrchenstruktur der Getreidepflanzen unter Verwendung zweier mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit gegenläufig rotierender, Schneidzähne aufweisender Zahnwalzen durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäckselten Pflanzenstücke in einen zwi­ schen einander entgegengerichteten Schneidezähnen der parallelen Zahnwalzen gebildeten Arbeitsspalt aufgegeben und beim gleichzeitigem Zermahlen der Getreide- und Maiskörner darin zerkleinert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite des Arbeitsspaltes zwischen den Zahnwalzen nach Maßgabe des Zerkleinerungsgrades der Pflanzenstücke und damit des Feinheitsgrades beim Aufschluß der Futter-Masse eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die absolute Umfangsgeschwindig­ keit jeder der beiden Zahnwalzen und damit zugleich die relative Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz zwi­ schen beiden Zahnwalzen nach Maßgabe des Zerkleine­ rungsgrades der Pflanzenstücke und damit des Fein­ heitsgrades beim Aufschluß der Futter-Körner- und Stengelmasse eingestellt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, mit einer ersten Maschinenein­ heit zum Häckseln der Mais- oder Getreidepflanzen und einer zweiten Maschineneinheit zur zerfasernden Zerkleinerung bzw. Nachzerkleinerung der gehäcksel­ ten Pflanzenstücke zur verfütterbaren Futter-Masse, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Maschinenein­ heit (2) ein Paar von mit unterschiedlicher Umfangs­ geschwindigkeit gegenläufig antreibbaren, an ihrem Umfang mit Schneidezähnen (6, 6′) ausgebildeten, zwischen sich einen Zerkleinerungs-Arbeitsspalt (7) bildenden, im wesentlichen parallel angeordneten Zahnwalzen (3, 3′) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Maschineneinheit (2) mit der ersten Maschineneinheit (1) eine integrierte Zerkleine­ rungsvorrichtung (22) bildend unterhalb der ersten Maschineneinheit (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Maschineneinheit (2) Mittel zur Einstellung des Zerkleinerungs-Arbeits­ spaltes (7) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnwalzen (3, 3′) mit unterschiedlichen Durchmessern und mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schneidzähnen (6, 6′) ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Maschinenein­ heit (2) Mittel zur Einstellung der Umfangsgeschwin­ digkeiten jeder der beiden Zahnwalzen (3, 3′) auf­ weist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidezähne (6, 6′) zwischen jeweils einer in Schnittrichtung (12, 12′) annähernd radialen Flanke (4) und einer im spitzen Winkel (β) zu dieser rückläufigen Flanke (5) mit jeweils einer Schneide (26, 26′) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß im Zerkleinerungsspalt (7) die Schneidflanken (4) der mit höherer Umfangsge­ schwindigkeit betriebenen Walze (3) in Richtung des Gutdurchsatzes (24) weisend angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidflanken (4, 4′) der Walzen (3, 3′) im Zerkleinerungsspalt einander entgegengerichtet angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (8) im Zahngrund (9) zwischen jeweils zwei Zahnflanken (4, 5) mit einer stetig gekrümmten Kurvenfläche (10) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne (6, 6′) zur Walzenachse (x-x) parallel verlaufend ausgebil­ det sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schneidzähne (6, 6′) zur Walzenachse (x-x) im spitzen Winkel (β) verlau­ fend ausgebildet sind.