DE4321898C2 - Walze einer Quetschvorrichtung und Erntemaschine mit einer solche Walzen aufweisenden Quetschvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze einer Quetschvorrichtung, deren Umfangsfläche eine Kantenprofilierung aufweist, und die aus mehreren axial aufeinanderfolgenden Mantelteilen zusammen­ gesetzt ist nach Anspruch 1 und eine Erntemaschine mit einer solche Walzen aufweisenden Quetschvorrichtung nach Anspruch 10.

Derartige Walzen werden üblicherweise in paarweiser Anordnung in Futtererntemaschinen, z. B. Feldhäckslern benutzt, um in gehäckseltem Gut enthaltene Gutkörner aufzubrechen. Die Länge derartiger Walzen beträgt ca. 600 mm. Das auf der Außenfläche des Mantelrohrs vorgesehene Profil bildet eine Vielzahl scharfkantiger Zähne, die geeignet sind, das Gut zu zerquet­ schen.

Die DE 41 22 338 A1 zeigt einen Feldhäcksler mit einem Paar von Walzen, die parallelachsig angeordnet und gegenläufig ange­ trieben sind. Diese Walzen setzen sich aus einer Vielzahl neben­ einander angeordneter im Querschnitt doppeltrapezförmiger Keil­ scheiben zusammen, die jeweils Täler und Berge bilden, wobei die Berge der Keilscheiben einer Walze jeweils in die Täler der gegenüberliegenden Walze eingreifen. In die Oberfläche der Keilscheiben sind radial verlaufende Nuten eingearbeitet, deren Kanten zu einem Aufreißen des Guts führen. Die Keilscheiben jeweils einer Walze sitzen auf einer gemeinsamen Welle auf und werden mittels endseitiger Muffen lagegesichert.

Die Herstellung derartiger Keilscheiben ist äußerst aufwendig und teuer.

Eine bekannte Walze (Prospekt Claas MEGA, 9/91(GDS)dt. 333/ 247.202.3) besteht aus einem Mantelrohr und zwei jeweils endseitig an dieses Mantelrohr anlegbaren Scheiben, die gemeinsam auf einer Welle getragen werden, die eine Lagerung und einen Antrieb der Walze ermöglicht.

Diese Walze ist mit dem Nachteil behaftet, daß ihre Herstellung sehr kompliziert und aufwendig ist. Insbesondere ist es schwierig, in die Mantelfläche einer derart langen Walze auf der gesamten Länge gleichmäßig das Kantenprofil zu fräsen und mit geringstmöglichem Verzug zu härten. Ein weiteres Problem entsteht, wenn in den Walzenkörper Tragscheiben eingeschweißt werden, da dies zu einem weiteren Materialverzug führt.

Aus der DE-PS-487 909 geht eine Walze zum Zerkleinern von Ton, Schamotte, und dergl. Stoffen hervor, die in mehrere axial aufeinanderfolgende Abschnitte gegliedert ist. Jeder Abschnitt weist eine große innenkonische Bohrung auf und wird von einem entsprechend außenkonischen Ring getragen, wobei die Konusverbindungen über alle Ringe durchdringende Schrauben angezogen werden. Der mittlere Ring ist auf eine Welle drehfest aufgepreßt.

Die DE-PS-885 189 zeigt und beschreibt eine Walze für Mahlmaschinen, die sich ebenfalls aus mehreren axial in Reihe geschalteten Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers zusammensetzt. Jeder Abschnitt besitzt zwei nach innen gerichtete Ringschultern mit innenkonischen Bohrungen, die auf Doppelkonushülsen aufsitzen. Alle Abschnitte werden mittels endseitig auf eine Welle aufgeschraubter Muttern aneinander angelegt.

Die beiden zuletzt genannten Walzen sind insofern nachteilig, als es einer Vielzahl teuerer Konusverbindungen bedarf und nur durch eine präzise Fertigung - wenn überhaupt - sichergestellt werden kann, daß die Abschnitte stirnseitig aneinander anliegen, während die Konusverbindungen die erforderliche Klemmkraft aufbringen. Die Konusverbindungen sind aber auch erforderlich, um die axiale Flucht aller Abschnitte zu gewährleisten. Mithin sind beide Walzen teuer herzustellen, und es ist nicht gewährleistet, daß alle Abschnitte von der drehenden Welle mitgenommen werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, daß bisherige Walzen und mit diesen ausgestattete Erntemaschinen aufwendig herzustellen sind oder keine gesicherte Mitnahme der profilierten Mantelflächen bieten oder bei Verschleiß hohe Kosten verursachen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patent­ anspruchs 1 und des Anspruchs 10 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.

Auf diese Weise können die Mantelteile in einer Länge herge­ stellt werden, die weder beim Fräsen noch beim Härten Probleme aufwirft und mit Standardwerkzeugmaschinen bearbeitet werden kann. Bei Mantelteilen von ca. 100-150 mm Länge tritt kein nennenswerter Verzug auf, und ein Fräskopf kann einwandfrei geführt werden. Ferner ist es nach dieser Lehre möglich, beschädigte Mantelteile zu ersetzen, während noch brauchbare Mantelteile weiterhin verwendet werden. Darüber hinaus können durch die Aneinanderreihung von mehr oder weniger Mantelteilen Walzen unterschiedlicher Länge erhalten werden. Außerdem können einzelne Mantelteile ersetzt oder nachgeschliffen werden, was gegenüber dem kompletten Austausch einer Walze viel Geld spart. Die Walze hat zudem den Vorteil, daß die nebeneinander angeordneten Mantelteile exakt fluchten und auch bei einer Belastung radial zu der Walzenmitte eine biegesteife Walze ergeben, deren sämtliche Mantelteile in Drehung mitgenommen werden. Mit den Spann- oder Ankerschrauben, die sich axial in alle Mantelteile hinein erstrecken, werden diese gegeneinander verspannt. Die endseitige Lagerung, insbesondere auf Wellenstummeln, läßt eine noch einfachere Montage und Demontage in bzw. aus der Erntemaschine zu. Gegenüber der Lagerung auf einer durchgehenden Welle und der Verwendung endseitiger Muffen läßt die Verbindung benachbarter Mantelteile mittels Spannschrauben und deren Lagerung mittels Wellenstummeln einen Austausch von Mantelteilen zu, ohne daß die Walze als Einheit demontiert werden müßte. Durch die außenzylindrische Ausbildung der Walzen als Gesamtheit der einzelnen Mantelteile wird ein gerader Durchtrittsspalt definiert, der eine mehr oder weniger ungehinderte Passage der Erntegutmatte zuläßt. Aufgrund des auf der ganzen Länge konstanten Außendurchmessers ergibt sich auch eine konstante Umfangsgeschwindigkeit.

Die Verwendung einer Stützscheibe zum Tragen eines den Mantelteil außen bildenden Rohrs sorgt für ausreichend Stabilität aber auch Elastizität bei Biegung bei geringem Gesamtgewicht. Die geringe Masse ist auch bei Wärmeeinwirkung, z. B. bei der Oberflächenbehandlung, kaum verzugsanfällig. Die zueinander senkrecht verlaufende Anordnung des Rohrs und der dazugehörigen Stützscheibe ist mit geringen Herstellungskosten erreichbar und bereitet keine Festigkeitsprobleme.

Die drehfeste Verbindung der Wellenstummel mit den Stützscheiben der endseitigen Mantelteile bietet eine einfache Art der Drehmomentübertragung und ist leichter herzustellen als eine direkte Verbindung zwischen den Wellenstummeln und dem Rohr.

Wenn auch die Lagerung der einzelnen Mantelteile bzw. der von ihnen gebildeten Walze auf unterschiedlichste Weise erfolgen kann, so führt eine Lagerung auf einer Welle oder auf Wellen­ stummeln, bevorzugt an den endseitigen Mantelteilen, mit Kupplungen, z. B. mittels Konuskupplungen, zu dem Vorteil der leichten Lösbarkeit der Verbindung.

Die unterschiedliche Ausbildung endseitiger Mantelteile im Vergleich mit inneren Mantelteilen erlaubt es, auf das unterschiedliche Verschleißverhalten Rücksicht zu nehmen. Die Bemessung der Länge der jeweiligen Mantelteile richtet sich nach den zu erwartenden Verschleißzonen.

Werden alle oder Gruppen von Mantelteilen identisch ausgebildet, ergibt sich eine weitere spürbare Reduktion der Herstellungs- und Ersatzteilbevorratungskosten. Wenn diese Mantelteile jeweils für sich ausgewuchtet werden, ist ein Austausch innerhalb einer Gruppe von Mantelteilen ohne erneutes Auswuchten möglich.

Um die Mantelteile formschlüssig miteinander zu verbinden, können verschiedene Methoden angewandt werden. Eine auch gegen Durchbiegung stabile Ausführung besteht darin, daß die Mantelteile endseitig jeweils mittels einer in einer Nut aufgenommenen Schulter konzentrisch aufeinandergesetzt und mittels Spannschrauben aneinander angelegt werden.

Eine andere Methode einer formschlüssigen Verbindung ist darin zu sehen, daß die Mantelteile endseitig mit jeweils einem Gewindeanschluß versehen sind, so daß sie miteinander verschraubt werden können und eine starre Einheit bilden.

Darüber hinaus können auch andere Verfahren, z. B. Schrumpfen, Miteinanderverstiften oder dergleichen angewandt werden.

Die Zusammensetzung der Walze aus mehreren Mantelteilen hat auch den Vorteil, daß die Walze in einer Vielzahl von Variationen gebaut werden kann. So können z. B. Mantelteile mit unterschiedlichem Profil verwendet werden, die dem Unterschied in der Standzeit und/oder in den Gutströmen Rechnung tragen.

Die Verwendung derartiger Walzen in einer Quetschvorrichtung einer Erntemaschine, z. B. in einem Feldhäcksler, bringt herausragende Vorteile, weil dort aufgrund des hohen Massedurchsatzes ein hoher Verschleiß auftritt, so daß eine gute Wartungsfähigkeit infolge einer leichten Austauschbarkeit von Mantelteilen die Nutzungsdauer der Quetschvorrichtung beträcht­ lich erhöht.

In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher beschriebenes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Erntemaschine mit einer erfindungsgemäßen Walze in Seitenansicht und in schematischer Darstellung und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Walze in Vorderansicht und senkrechtem Schnitt.

Eine in Fig. 1 gezeigte Erntemaschine 10 in der Art eines selbstfahrenden Feldhäckslers baut sich auf einem Rahmen 12 auf, der von vorderen und rückwärtigen Rädern 14 und 16 getragen wird. Die Bedienung der Erntemaschine 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus eine Erntegutaufnahmevorrich­ tung 20 einsehbar ist. Mittels der Erntegutaufnahmevorrichtung 20 vom Boden aufgenommenes Gut, z. B. Mais, Gras oder derglei­ chen wird einer Häckseltrommel 22 zugeführt, die es in kleine Stücke häckselt und es einer Fördervorrichtung 24 aufgibt. Das Gut verläßt die Erntemaschine 10 zu einem nebenher fahrenden Anhänger über einen drehbaren Austragsschacht 26. Zwischen der Häckseltrommel 22 und der Fördervorrichtung 24 erstreckt sich eine Quetschvorrichtung 28, durch die das zu fördernde Gut der Fördervorrichtung 24 tangential zugeführt wird. Weitere Ein­ zelheiten der Erntemaschine 10 bedürfen keiner Beschreibung, weil diese an sich bekannt ist. Die Lage der Quetschvorrichtung 28 ist jedoch nicht entscheidend, so daß sie auch stromabwärts der Fördervorrichtung 24 vorgesehen werden kann.

Die erfindungsgemäße Walze 40, die im folgenden nur als eine einzige Walze beschrieben wird, obwohl sie gewöhnlich in paarweiser Anordnung vorliegt, setzt sich aus mehreren Man­ telteilen 42 und in diesem Ausführungsbeispiel aus mehreren Spannschrauben 44 zusammen, die gemeinsam von einer Welle 46 getragen und über Kupplungen 48 mit dieser drehfest verbunden sind.

Die Walze 40, die in einzelner, paarweise oder zu mehreren angeordnet sein kann, weist auf ihrer Mantelfläche 50 eine scharfkantige Kantenprofilierung 52 auf, wie dies bekannt ist. Die Länge der Walze 40 ergibt sich aus der Anzahl der miteinander verbundenen Mantelteile 42.

Die Mantelteile 42 können grundsätzlich alle identisch ausge­ bildet sein; im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind jedoch zwei endseitige Mantelteile 42a geringfügig anders ausgebildet als drei sich dazwischen befindliche Mantelteile 42b.

Alle Mantelteile 42 sind in diesem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel aus gleichem Material, mit der gleichen Kanten­ profilierung 52 und den gleichen Abmessungen im Durchmesser und in der Breite ausgebildet. Allerdings wird von dem Prinzip der Erfindung nicht abgewichen, wenn für die Mantelteile 42a und 42b unterschiedliche Materialien, Kantenprofilierungen 52 oder Abmessungen verwendet werden. Eine derartige unterschiedliche Ausbildung kann sinnvoll sein, wenn die Arbeits- und Betriebsbedingungen im Außenbereich der Walze 40 anders sind als im Innenbereich, so z. B. weil die darüber verlaufenden Masseströme stark differieren.

Jedes Mantelteil 42 weist auf seiner Umfangsfläche eine scharfkantige Kantenprofilierung 52 auf, die ca. ein Viertel seiner Wandstärke ausmacht. Jedes Mantelteil 42 läßt sich optisch zergliedern in ein Rohr 54 und eine Stützscheibe 56. Die Mantelteile 42 sind einteilig ausgebildet und vorzugsweise gegossen, wobei als Gußmaterial nicht nur Stahlgußarten in Betracht kommen, sondern auch Aluminiumlegierungen, feste Kunststoffe und dergleichen. Während sich das Rohr 54 im wesentlichen axial erstreckt, verläuft die Stützscheibe 56 hauptsächlich radial.

Jedes Rohr 54 ist an seiner einen und in der Zeichnung links gelegenen Stirnseite mit einer Nut 58 und einer Schulter 60 jeweils an den Innenumfang anschließend versehen. Die Dimen­ sionen und die Lage der Nut 58 und der Schulter 60 sind so gewählt, daß die Schulter 60 mit einer sehr engen Passung in der als Ringnut ausgebildeten Nut 58 aufgenommen werden kann und somit die Biegesteifigkeit und die Rundlaufgenauigkeit der gesamten Walze 40 erhöht. Die Rohre 54 sind bei allen Mantelteilen 42 identisch.

Die Stützscheiben 56 weisen eine zentrische und axial ver­ laufende Innenbohrung 62 auf, deren Durchmesser bei den äußeren, endseitigen Mantelteilen 42a größer ist als der Außendurchmesser der Welle 46 und somit Raum für die Aufnahme der Kupplungen 48 zwischen der Welle 46 und den Stützscheiben 56 geschaffen wird.

Bei den inneren Mantelteilen 42b entspricht der Durchmesser der Innenbohrung 62 mit einer Spielpassung dem Außendurchmesser der Welle 46, so daß sich ebenfalls eine gute Lagerung und Biegesteifigkeit ergibt.

Die Kupplungen 48 sind als sogenannte Konuskupplungen ausge­ bildet, wie dies bekannt ist. Konusse 64 der Kupplungen 48 werden in die in diesem Bereich ebenfalls innenkonisch ausge­ bildeten Innenbohrungen 62 mittels nicht gezeigter Schrauben eingespannt und erbringen somit eine feste Verbindung. Die Verbindung zwischen der Welle 46 und den Kupplungen 48 erfolgt zudem auf nicht gezeigte Weise mittels Paßfedern und Nuten und die auch nach innen wirkenden Konusse 64. Der Innendurchmesser der Konusse 64 ist geringfügig größer als der der Innenbohrungen 62 der Mantelteile 42b.

Die Montage der Walze 40 geschieht wie folgt.

Die Welle 46 wird mittels einer Paßfeder in eine Kupplung 48 und mit dieser in die Innenbohrung 62 einer endseitigen Stützscheibe 56, und zwar im Ausführungsbeispiel in die des rechts gelegenen Mantelteils 42a, eingesetzt und mittels nicht gezeigter Schrauben leicht festgelegt.

Mittels jeweils der Verbindung der entsprechenden Nut 58 mit der dazugehörigen Schulter 60 werden an diesen endseitigen Mantelteil 42a drei innenliegende Mantelteile 42b und schließlich der links gelegene endseitige Mantelteil 42a auf die Welle 46 aufgeschoben und aneinandergefügt, die somit einen konzentrischen Zusammenbau ergeben. Anschließend werden die eine oder mehrere Spannschrauben 44 durch vorbereitete und in Fluchtung gebrachte Bohrungen in den Stützscheiben 56 geschoben und angezogen, so daß die einzelnen Mantelteile 42 axial starr und drehfest miteinander verbunden sind.

Dann wird die zweite Kupplung 48 in die Innenbohrung 62 des linken endseitigen Mantelteils 42 eingesetzt und mittels ebenfalls nicht gezeigter Schrauben leicht angelegt. Schließlich wird die Welle 46 in die richtige Lage geschoben und durch Anziehen der Schrauben der Kupplungen 48 axial gesichert. Eine drehfeste Verbindung ergibt sich zusätzlich durch die Paßfedern.

Sollte z. B. für Wartungszwecke ein oder mehrere Mantelteile 42 ersetzt oder nachgeschliffen werden müssen, kann die Walze 40 in umgekehrter Reihenfolge ganz oder teilweise zerlegt und der betreffende Mantelteil 42 entnommen werden.

Werden anstatt der Welle 46 nicht gezeigte Wellenstummel vorgesehen, werden diese einfach an die Stützscheiben 56 der äußeren Mantelteile 42a angeflanscht.

Claims (10)

1. Walze (40) einer Quetschvorrichtung (28), deren Umfangs­ fläche eine Kantenprofilierung (52) aufweist und die aus mehreren axial aufeinanderfolgenden Mantelteilen (42, 42a, 42b) zusammengesetzt ist, wobei

• a) zur Lagerung der Walzen (40) endseitige Mantelteile (42a) drehfest auf einer Welle oder auf Wellen­ stummeln aufsitzen,
• b) wenigstens ein innenliegender Mantelteil (42b) mittels Spannschrauben (44) axial fest zwischen endseitigen Mantelteilen (42a) gehalten und auf der Welle oder den Wellenstummeln axial beweglich aufgenommen ist,
• c) alle Mantelteile (42) außen zylindrisch mit gleichem Außendurchmesser ausgebildet sind,
• d) die Mantelteile (42) endseitig formschlüssig ineinander greifen, und
• e) die Spannschrauben (44) im wesentlichen parallel zu der Drehachse der Walze verlaufen.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelteile (42, 42a, 42b) aus einem im wesentlichen axial verlaufenden Rohr (54) und einer im wesentlichen radial zu der Drehachse verlaufenden Stützscheibe (56) bestehen.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheiben (56) endseitiger Mantelteile (42a) mit den Wellenstummeln drehfest verbunden sind.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein endseitiger Mantelteil (42a) eine Kupplung zur Verbindung mit der Welle oder dem Wellenstummel aufnimmt.

5. Walze nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß endseitige Mantelteile (42a) und wenigstens ein dazwischenliegender Mantelteil (42b) unterschiedlich ausgebildet, insbesondere unterschiedlich bemessen, sind.

6. Walze nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder Gruppen von Mantelteilen (42, 42a, 42b) identisch ausgebildet sind.

7. Walze nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Mantelteile (42, 42a, 42b) über stirnseitige Fugmittel, vorzugsweise einer Nut (58) und einer Schulter (60) miteinander formschlüssig verbunden sind.

8. Walze nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelteile (42, 42a, 42b) mittels endseitigen Gewindeanschlüssen miteinander in Verbindung bringbar sind.

9. Walze nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Mantelteile (42, 42a, 42b) mit unterschiedlicher Kantenprofilierung (52) ausgebildet sind.

10. Erntemaschine mit einer Walzen nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche aufweisenden Quetschvorrichtung.