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Diese Patentanmeldung betrifft eine
Trenneinheit für
das Ernten von Getreide, die ein Rotorgehäuse mit einer Zuführzone,
einer Trennzone und einer Ausstoßzone, Siebmittel, die wenigstens
in der Trennzone angeordnet sind, einen drehbaren, angetriebenen
Trennrotor, der in dem Gehäuse
angeordnet ist, Hauptansaugluftstromerzeugungsmittel, die wenigstens
einen Hauptansaugluftstrom erzeugen, der sich wenigstens durch die
Trennzone und die Ausstoßzone
bewegt, und ein Getreidesammelelement umfasst, das in einigem Abstand
in Richtung des Siebmittels hin angeordnet ist, und wenigstens ein
Teil des Hauptansaugluftstromes wird von dem Raum zwischen dem Siebmittel
und dem Getreidesammelelement in die Trennzone angesaugt. Solche Trenneinheiten
werden in Mähdreschern
verwendet.
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Solch eine Trenneinheit ist aus WO-A-97/29628
(siehe auch PCT/US 97/02432) bekannt. Eine solche Trenneinheit kann
zufriedenstellend bei trockenen Bedingungen und für das Ernten von
Mais arbeiten. Jedoch könnte
es unter feuchteren Bedingungen oder mit unterschiedlichen Getreidekörnern wie
Weizen, Gerste, Reis oder anderen Getreiden zu Verstopfungen im
Rotorgehäuse
oder in dem Raum zwischen dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement
kommen. Auch könnten
die Getreideverluste bei solchen Bedingungen ansteigen und der Reinigungsgrad
des Getreides könnte
sich verschlechtern. Dies passiert, da das Ansauggebläse am Ende
des Rotorgehäuses
nicht nur Luft durch das Gehäuse
selbst saugt, sondern das Gebläse
auch einen Luftstrom durch die Sieböffnungen in den Raum zwischen
dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement saugt. Unglücklicherweise
wird dieser Luftstrom durch Öffnungen
hineingesaugt, die seitlich und über
dem Rotorgehäuse
angeordnet sind. Dementsprechend wird der Luftstrom, der in das
Rotorge häuse
eingesaugt wird, hauptsächlich
durch jene Sieböffnungen
angesaugt, die auf den Seiten und an den oberen Enden des Siebrostes
angeordnet sind. Durch diese ungleiche Verteilung des Luftstroms könnten die
Sieböffnungen
verlegt werden, so dass keine Körner
mehr durch sie hindurchgehen können. Zusätzlich wird
mit dieser ungleichmäßigen Verteilung
der Luftdurchflussstrom nicht dazu verwendet, um die Spreu von den
Körnern
zu trennen, die bereits durch die Sieböffnungen hindurchgekommen und zum
Getreidebehälter
oder einer eigenen Reinigungsvorrichtung befördert sind. Dies schränkt die Leistung
und den Durchsatz der Reinigungsvorrichtung eines Mähdreschers
ein, der mit einer solchen Trenneinheit ausgerüstet ist.
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Dementsprechend ist es Aufgabe dieser
Erfindung, die Leistung der Trenneinheit bei schwierigeren Bedingungen
zu verbessern und die Nachteile, die man von der oben beschriebenen
Trenneinheit kennt, zu begrenzen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann die
Funktion der Trenneinheit verbessert werden, wenn eine oder mehrere Öffnungen
es einem Luftdurchflussstrom ermöglichen,
in den Raum zwischen dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement einzutreten
und die Öffnungen
an solchen Stellen angeordnet sind, dass die Richtung des Luftdurchflussstromes
im Wesentlichen quer oder gegen die Zuführrichtung des Getreides geht,
das sich durch den Raum zwischen dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement
bewegt. Diese Anordnung ergibt eine gleichmäßigere Verteilung des Luftstroms
und durch diese Anordnung wird die Trennwirkung verbessert, da der
Luftfluss Spreu, Stroh und Staub von den Getreidekörnern wegblasen
kann, die bereits die Sieböffnungen
passiert haben, aber die oft noch immer mit Bruchstücken, die
keine Getreidekörner
sind, vermischt sind. Solche Stücke
können
in das Rotorgehäuse
angesaugt werden und von dort durch das Gebläse hineingesaugt und dann ausgeblasen
werden. Die Sieböffnungen
neigen nicht dazu sich zu verlegen und die Reinigungskapazität wird nicht
durch Spreu, Stroh und Staubklumpen belegt. Nun ist es leichter,
ein gutes und gleichmäßiges Volumen
an Luftdurchflussstrom zu erzielen, das durch die Sieböffnungen
in das Rotorgehäuse
hineingelangt.
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Da die Getreidekörner auf Grund ihres Gewichts
eine größere Bewegungsenergie
aufweisen, hält
der quer oder gegenläufig
fließende
Luftstrom die leichteren Stücke
des geernteten Materials auf und führt sie ab, wohingegen die
schwereren Getreidekörner
nicht wesentlich durch den Fluss des Luftstroms versetzt werden
und sie so ihren Weg zu den Reinigungs- und Lagermitteln fortsetzen.
Wenn das Getreidesammelelement das Getreide an einem Ausstoßende ausstößt, damit
es sich durch die Luft bewegt, und wenigstens eine Öffnung vor
dem Ausstoßende
in Bezug auf den Förderpfad
des Getreides angeordnet ist, so dass wenigstens ein Teil des Luftdurchflussstromes
den Förderpfad
des Getreides hinter dem Ausstoßende
passiert, dann ergibt sich eine sehr wirkungsvolle Trennung Körner von
Spreu, Stroh und Staub. Wenn das Getreidesammelelement Öffnungen
umfasst, welche es wenigstens einem Teil des Luftdurchflussstroms
erlauben, in den Raum zwischen dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement
einzutreten, dann kann solch eine Wirkung auch erzielt werden, bevor
das Korn das Ausstoßende
des Getreidesammelelements erreicht. Wenn die Öffnungsweite der Öffnungen
manuell oder mit Motorantrieb einstellbar durch Klappen gestaltet
ist, können
die Geschwindigkeit und die Intensität verändert und der zu erntenden
Getreideart, dem Durchsatz und anderen gerade auftretenden Arbeitsbedingungen
angepasst werden. Wenn ein Getreideverlustfühler die Getreideverluste am
Ausstoßende
des Rotorgehäuses
und/oder des Hauptansaugluftstromerzeugungsmit tels erfasst, die
Fühlersignale
an eine elektronische Steuerung überträgt, die
einen Einstellwert für
das Einstellen der Antriebe der Klappen errechnet, und die Einstellungssignale
an die Antriebe übermittelt,
dann werden die Öffnungsweiten
der Öffnungen
automatisch angestellt. Wenn die Hauptansaugluftstromerzeugungsmittel,
die wenigstens einen Hauptansaugluftstrom erzeugen, in ihrer Drehgeschwindigkeit
oder ihrem Durchsatzvermögen
einstellbar sind, dann ist die Geschwindigkeit des Luftdurchflussstroms
veränderbar,
so dass er ebenfalls an die zu erntende Getreideart, den Durchsatz
und die anderen vorliegenden Erntebedingungen angepasst werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform
der Erfindung erzeugen Hilfsansaugluftstromerzeugungsmittel einen
Hilfsluftdurchflussstrom durch den Raum zwischen dem Siebmittel
und dem Getreidesammelelement, wobei es Öffnungen einem Luftdurchflussstrom
erlauben, in den Raum zwischen dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement
einzutreten, und wobei die Öffnungen
an solchen Stellen angeordnet sind, dass die Richtung des Luftdurchflussstromes
im Wesentlichen quer oder gegen die Zuführrichtung des Getreides geht,
das sich durch den Raum zwischen dem Siebmittel und dem Getreidesammelelement
hindurchbewegt. Wenn die Haupt- und die Hilfsansaugluftstromerzeugungsmittel
nur durch ein einzelnes Element wie ein Gebläse ausgeführt sind, kann eine billige
und einfache Anordnung der Komponenten der Trenneinheit erzielt
werden. Die oben beschriebenen Vorteile für die verbesserte Konstruktion,
die in den Unteransprüchen
für die
erste Ausführungsform
beschrieben sind, gelten ebenfalls für die Verbesserungen, die in
den Unteransprüchen
für die
zweite Ausführungsform
beschrieben sind. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden in weiteren Unteransprüchen
beschrieben.
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Das Wesen, die Aufgaben und Vorteile
der Erfindung können
in größerem Umfang
aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung heraus verstanden werden, die beispielhaft in den
begleitenden Zeichnungen gezeigt wird, in denen:
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1 ein
Seitenaufriss der ersten Ausführungsform
der Trenneinheit ist,
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2 ein
Seitenaufriss der zweiten Ausführungsform
der Trenneinheit ist.
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In 1 wird
eine Trenneinheit 10 gezeigt. Sie umfasst ein Rotorgehäuse 12 mit
einer Zuführzone
A, einer Trennzone B und einer Ausstoßzone C, Siebmittel 14,
die wenigstens in der Trennzone B angeordnet sind, einen drehbaren,
angetriebenen Trennrotor 16, der in dem Gehäuse 12 angeordnet ist,
Hauptansaugluftstromerzeugungsmittel 18, die wenigstens
einen Hauptansaugluftstrom erzeugen, der sich wenigstens durch die
Trennzone B und die Ausstoßzone
C bewegt, und ein Getreidesammelelement 20, das in einigem
Abstand in Richtung zum Siebmittel 14 hin angeordnet ist.
Im Betrieb wird das Erntegut in die Zuführzone A zugeführt. Die
Aufteilung der unterschiedlichen Zonen A, B, C entlang der Länge eines
Rotorgehäuses
können
so, wie erforderlich, angepasst werden. Auch die Werkzeuge, die
am Trennrotor 16 in den unterschiedlichen Zonen A, B, C angebracht
sind, können,
wie erforderlich, ausgewählt
werden. Aus Gründen
der Einfachheit werden die Zuführelemente
nicht gezeigt. In Mähdreschern zum
Beispiel wird dies durch einen Förderrechen ausgeführt, der
in einem Zuführgehäuse angeordnet ist
und der die geschnittenen Garben vom Schneidbalken empfängt und
sie in Richtung der Dreschelemente verteilt. Die Trenneinheit 10,
die nun genauer beschrieben wird, ist natürlich sowohl in der Lage das Korn
zu dreschen und zu reinigen, aber aus Gründen der Einfachheit wird sie
nur als eine Trenneinheit 10 bezeichnet. Der Trennrotor 16 drischt
das geerntete Getreide und bringt es in eine Drehbewegung. Das Getreide
bewegt sich weiter, da die Schraubenflügel (nicht gezeigt) unter der
Oberseite des Rotorgehäuses 12 das
Getreide durch die Drehbewegung weiter schieben. Es wird auch in
Richtung Ausstoßzone
C auf Grund des Ansaugluftstroms, der durch das Hauptansaugluftstromerzeugungsmittel
erzeugt wird, gesaugt. Je schneller die Drehbewegung der Getreideschicht
entlang der inneren Oberfläche
des Rotorgehäuses
ist, desto stärker
sind die zentrifugalen Kräfte,
die auf das Getreide wirken. Unter solchen Bedingungen neigen die
Getreidekörner
dazu, das Rotorgehäuse 12 durch
die Öffnungen
im Siebmittel 14 zu verlassen, wohingegen das Stroh zu
voluminös ist,
um durch diese Sieböffnungen
hindurch zu rutschen.
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Jedoch neigen auch andere Fraktionen
des geernteten Guts, wie Spreu, gebrochene Strohpartikel und Staub,
der klein genug ist, um durch die Sieböffnungen zu schlüpfen, dazu,
zusammen mit den Getreidekörnern
das Rotorgehäuse
zu verlassen. Da solche Fraktionen später von den Getreidekörnern getrennt
werden müssen,
um einen sauberen Auszug geernteten Getreides zu erhalten, ist es
vorteilhaft zu verhindern, dass solche Fraktionen das Rotorgehäuse 12 überhaupt
verlassen, da dann solches Material keine wertvolle Reinigungskapazität des Mähdreschers
belegen kann. Wenn solche Fraktionen in richtiger Weise im Rotorgehäuse 12 gehalten werden,
dann könnte
unter bestimmten Bedingungen ein eigener Reinigungsschritt überflüssig sein.
Durch Ansaugen eines Luftdurchflussstroms durch die Sieböffnungen
in das Rotorgehäuse 12 wird
die leichtere Fraktion des Materials wie Spreu, gebrochenes Stroh oder
Staub mit dem Luftstrom in die Mitte des Rotorgehäuses 12 gesaugt.
Im Gegensatz dazu weisen die Getreidekörner, die dazu neigen, das
Rotorgehäuse
zu verlassen, eine hohe Bewegungsenergie auf und, da sie durch den
Luftstrom durch die Sieböffnungen
gesaugt werden, kann diese Bewegungsenergie nicht wesentlich verringert
werden. Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens 10% des gesamten Luftvolumens,
das durch das Rotorgehäuse 12 gesaugt wird,
in das Rotorgehäuse 12 durch
die Öffnungen
im Siebmittel 14 eintritt, aber dies kann auch 100 erreichen,
was aber von der Bauart des Mähdreschers und
den vorliegenden Arbeitsbedingungen abhängt. Daraus ergibt sich, dass
die Getreidekörner
das Rotorgehäuse 12 in
Richtung des Raums zwischen dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 verlassen.
Dadurch kann eine erste Reinigung der unterschiedlichen Fraktionen
des Ernteguts erzielt werden. Es kann verhindert werden, dass Spreu,
gebrochenes Stroh und Staub das Rotorgehäuse 12 verlassen,
indem ein Luftstrom durch die Sieböffnungen gesaugt wird. Auf
Grund des ununterbrochenen Luftstroms werden auch die Sieböffnungen
rein gehalten, da das Stroh von den Sieböffnungen ferngehalten wird
und es sich nicht in ihnen verhaken kann. So werden alle Sieböffnungen
für den
Durchsatz der Getreidekörner
frei gehalten.
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Obwohl dieses Grundprinzip gut funktioniert, um
zu vermeiden, dass zu viel Spreu und Staub das Rotorgehäuse 12 verlässt, wird
es trotzdem immer einiges an diesem Material geben, das in den Raum zwischen
dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 hineingelangt.
Besonders dann, wenn das Getreide noch ziemlich feucht ist, kleben
Spreu und gebrochenes Stroh an den Getreidekörnern und der Luftstrom an
den Sieböffnungen
reicht nicht für eine
umfassende Reinigung aus. Aber auch, wenn die Durchsatzkapazität der Trenneinheit 10 voll
genützt
wird, bleibt nicht viel Platz innerhalb des Rotorgehäuses 12 und
der ansaugende Luftstrom ist nicht so wirkungsvoll, wie er mit einer
geringeren Ladung innerhalb des Rotorgehäuses 12 ist. Dann
wird es wichtig, dass der Luftstrom, der durch den Raum zwischen
dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 hindurchfließt, für eine weitere
Trennung und Reinigung genützt
wird.
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Dies kann durch eine geeignete Anordnung der Öffnungen 24 erreicht
werden, durch welche der Luftstrom in den Raum zwischen dem Siebmittel 14 und
dem Körnersammelelement 20 gesaugt
wird. Wenn solche Öffnungen 24 weiter
oben in Richtung des Luftstroms angeordnet sind, ergibt sich eine
relativ lange Strecke, entlang welcher der Luftstrom im Wesentlichen
als Gegenstrom oder in Querrichtung in Bezug auf die Richtung der
Getreidekörner
bewegt wird, was wirkungsvoll für
Reinigungszwecke ist. Solche Öffnungen 24 können überall auf
den Seitenwänden
des Raums zwischen dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 angeordnet
sein und ein Luftstrom kann ebenfalls durch den Getreideausgang
in eine weitere Reinigungsvorrichtung oder die Getreidelagervorrichtung
eingesaugt werden. Da der Raum zwischen dem Siebmittel 14 und
dem Körnersammelelement 20 nicht
so belegt ist wie jener innerhalb des Rotorgehäuses 12, kann eine
Trennung und Reinigung der Getreidekörner von Spreu, gebrochenem
Stroh und Staubklumpen leichter durch den Luftstrom erzielt werden.
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Das Körnersammelelement 20 sollte
die Getreidekörner
zu einem weiteren Reinigungsvorgang und zum Speichern im Getreidebehälter weiterbefördern. Wenn
das Körnersammelelement 20 in
Richtung Boden geneigt und wie ein Trog unterhalb des Rotorgehäuses 12 angeordnet
ist, bewegen sich die Getreidekörner
entlang der Oberfläche
des Körnersammelelements 20 bloß durch
die Schwerkraft. Natürlich
kann das Körnersammelelement 20 auch
in Schwenkbewegungen angetrieben werden, wie dies für Körnerpfannen
in Mähdreschern
bekannt ist, oder es kann ein angetriebenes Endlosförderband
umfassen. Dies wäre
vorteilhaft, wenn das Körnersammelelement 20 im
Wesentlichen horizontal innerhalb der Maschine angeordnet ist.
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Das Körnersammelelement 20 fördert das gesammelte
Getreide in Richtung seines Ausstoßendes 22 weiter.
Am Ausstoßende 22 fällt der
Strom des gesammelten Getreides durch die Luft nach unten in Richtung
einer Sammelzone 26, wo das vorgereinigte Getreide zur
weiteren Reinigung und Lagerung weiterverteilt wird. Die Strecke
an Höhe,
welche die Körner
vom Ausstoßende 22 bis
zur Sammelzone 26 hinunterfallen, kann wiederum zu Trennungs-
und Reinigungszwecken verwendet werden. Dies kann erreicht werden,
wenn eine Öffnung 24 oben
im Luftstrom hinter dem Ausstoßende 22 und
auch hinter dem Förderweg
der Getreidekörner
durch die Luft angeordnet ist, so dass wenigstens ein Teil des Luftstroms
durch eben diesen Förderweg
der Getreidekörner
durch die Luft hindurchstreicht. In 1 ist
die rechte Öffnung 24 oben
im Luftstrom hinter dem Ausstoßende 22 und
hinter dem Förderweg
der Getreidekörner
durch die Luft angeordnet und der Pfeil 28, der in gestrichelten
Linien dargestellt ist, zeigt, dass der Luftstrom durch den fallenden
Strom an Getreidekörnern
hindurchstreicht. Dort kann er sehr wirkungsvoll die Spreu, das
gebrochene Stroh und die Staubfraktionen mit sich nehmen.
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In 2 gibt
es Öffnungen 30 im
Getreidesammelelement 20, welche es einen Luftstrom erlauben,
durch das Körnersammelelement 20 und
den Strom der Getreidekörner
in den Raum zwischen dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 hindurchzustreichen.
Dadurch muss ein Luftstrom einen Vorhang aus fallendem Getreide
vermischt mit Spreu, gebrochenem Stroh und Staub passieren und der
Luftstrom kann das Getreide von den anderen Fraktionen trennen und
reinigen.
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Um in der Lage zu sein, den Luftstrom
an die vorliegenden Arbeitbedingungen anzupassen, sollten die Öffnungsweiten
der Öffnungen 24, 30 zum Beispiel
durch Klappen 32 oder Blenden 34 einstellbar sein.
Eine solche Einstellung könnte
auf Grund unterschiedlichen Ernteguts, das zu trennen ist, durch
mehr oder weniger Spreu oder gebrochenem Stroh, das anfällt, durch
Unterschiede im Durchsatz, durch unterschiedliche Niveaus an Feuchtigkeit
oder andere Einflussgrößen notwendig
sein. Durch Unterscheiden zwischen den Öffnungsgraden der unterschiedlichen
Klappen 32 und Blenden 34 kann der Maschinenführer bewusst
die Trenn- und Reinigungsfunktion in seiner Maschine beeinflussen.
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Diese Einstellung kann auch durch
eine Einstellung des Hauptansaugluftstromerzeugungsmittels erzielt
oder mit dieser verbunden werden, wobei dieses Mittel wenigstens
einen Hauptansaugluftstrom mit seiner Drehgeschwindigkeit oder Luftdurchsatzkapazität erzeugt,
so dass die Geschwindigkeit des Luftstroms veränderlich ist.
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Wenn solch eine Einstellungsanpassung
mit einem Getreideverlustfühler 36 verbunden
ist, wie dies von Mähdreschern
bekannt ist und wenn dieser in einer geeigneten Position angeordnet
ist, um die Getreideverluste zu messen, und wenn solch eine Einstellungsanpassung
durch Computer 38 und elektrisch betriebene Antriebe 40 für die Klappen 32 und Blenden 34 automatisiert
ist, dann ist es möglich
die Einstellungen der Klappen 32 und Blenden 34 und der
Drehgeschwindigkeiten und des Durchsatzes des Hauptansaugluftstromerzeugungsmittels
während
des Fahrens anzupassen. Dieses System erlaubt es dann, eine Arbeitsleistung
zu erzielen, die sehr nahe an der theoretischen Leistung der Trenneinheit 10 liegt.
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In 2 wird
ein Hilfsansaugluftstromerzeugungsmittel 42 gezeigt. Das
Hilfsansaugluftstromerzeugungsmittel 42 unterstützt das
Hauptansaugluftstromerzeugungsmittel 18, um Luft durch
den Raum zwischen dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 zu
saugen. Insbesondere wenn das Rotorgehäuse 12 mit Erntegut
nahe seiner größten Kapazität angefüllt ist,
könnte
es sich als günstig
erweisen, ein Hilfsansaugluftstromerzeugungsmittel 42 einzusetzen,
welches einen Luftstrom durch den Raum zwischen dem Siebmittel 14 und
dem Körnersammelelement 20 aufrecht
erhält.
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In einer Anordnung, wie sie beansprucht
ist, ist es wichtig, dass es Auffangmittel für die Getreidekörner am
unteren Ende des Luftstroms im Rotorgehäuse 12 und am Körnersammelelement 20 gibt,
da der Ansaugluftstrom dort seine höchste Geschwindigkeit erreicht.
Anderenfalls könnten
Getreideverluste auftreten, da die Getreidekörner aus dem Rotorgehäuse oder
dem Raum zwischen dem Siebmittel 14 und dem Körnersammelelement 20 herausgesaugt
würden.
Solche Auffangmittel, die am unteren Ende des Rotorgehäuses 12 angebracht
sind, könnten
Schraubflügel
sein, deren wirksame Vorderseite der axialen Förderrichtung innerhalb des
Rotorgehäuses
entgegengesetzt wirkend ausgerichtet ist. Solche Auffangmittel,
die am Körnersammelmittel 20 angebracht
sind, könnten
eine querliegend angeordnete Sperrplatte 44 sein, die noch
einen Spalt 46 zwischen der Oberkante der Sperrplatte und
dem Rotorgehäuse 12 beziehungsweise
dem Siebmittel 14 offen lässt. Solch ein Spalt sollte
breit genug sein, damit Spreu, gebrochenes Stroh und Staubfraktionen, die
dazu neigen, entlang der Bodenseite des Siebmittels in Luftstromrichtung
nach unten weiterzuwandern, den Raum zwischen dem Siebmittel 14 und dem
Körnersammelelement 20 verlassen
können, aber
auch klein genug sein, um zu vermeiden, dass Stroh, Spreu oder Staub
in diesen Raum durch das Gebläse 18,
42 geblasen
wird. Dies kann erreicht werden, wenn der Spalt vorzugsweise zwischen
10 und 50 mm, am besten ungefähr
25 mm breit ist.
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Während
die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung mittels Beispiel in den Zeichnungen dargestellt worden
sind und hierin im Besonderen beschrieben sind, wird man anerkennen,
dass viele Modifikationen gemacht werden können und dass die Erfindung
folglich in keiner Weise auf die dargestellte Ausführungsform
beschränkt
ist. Die beschriebene Trenneinheit kann in einen ortsfesten Mähdrescher
und in solche von der Nachzieh- oder Selbstfahrbauart eingebaut
werden. Sie kann geneigt oder horizontal angeordnet werden und sie
kann mit jeder Art Reinigungstechnologie, die aus dem Stand der
Technik bekannt ist, verbunden werden.