| Dokumentenidentifikation |
DE3941092C1 13.12.1990 |
| Titel |
Ballenpresse zur Verdichtung von Halmgut |
| Anmelder |
Karl Mengele & Söhne Maschinenfabrik und Eisengießerei GmbH & Co, 8870 Günzburg, DE |
| Erfinder |
Aberle, Dieter, Dr.-Ing., 8882 Lauingen, DE |
| Vertreter |
Kahler, K., Dipl.-Ing., 8948 Mindelheim; Käck, J., Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anwälte, 8910 Landsberg |
| DE-Anmeldedatum |
13.12.1989 |
| DE-Aktenzeichen |
3941092 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
13.12.1990 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
13.12.1990 |
| IPC-Hauptklasse |
A01F 15/04
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| IPC-Nebenklasse |
A01F 15/10
B30B 9/30
G05D 15/00
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| Zusammenfassung |
Zur einfachen Verstellung der Vorverdichtung bei einer Ballenpresse, die für eine möglichst hohe Vorverdichtung geeignet sein soll, wird vorgeschlagen, den Grad der Vorverdichtung durch Verstellung der Rücklaufgeschwindigkeit des Preßkolbens einzustellen. Hierdurch wird eine beliebige Einstellbarkeit des Grades der Vorverdichtung im Vorverdichtungskanal erreicht, wobei durch die Vorverdichtung gegen die Unterseite des Preßkolbens eine sehr stabile Bauweise erreicht wird. Die Rücklaufgeschwindigkeit des Preßkolbens läßt sich durch ein Mengenregelventil im Rücklaufkreis des Hydraulikantriebszylinders einfach variieren und ansteuern.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft eine Ballenpresse zur Verdichtung von
Halmgut zu Rechteckgroßballen mit den oberbegrifflichen
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Derartige Ballenpressen zur Herstellung von Rechteckgroßballen
nach dem Strangpreßverfahren sind im allgemeinen mit massiven
Kurbelantrieben zum Bewegen des Preßkolbens über Pleuelstangen
ausgerüstet und beispielsweise in der EP A 01 20 780 A1 und der
EP 02 36 578 A1 beschrieben. Von dem Kurbelantrieb für die Hin-
und Herbewegung des massiven Preßkolbens im liegenden
Ballenkanal ist auch der Antrieb für eine Fördervorrichtung
abgeleitet, die das aufgenommene Halmgut durch einen
Vorverdichtungskanal dem Ballenkanal zuführt. Durch die
Koppelung der Antriebe für den Preßkolben und die
Fördervorrichtung wird ein Synchronlauf und eine gegenseitige
Abstimmung dieser beiden Vorrichtungen erzielt.
Bei der EP 01 20 780 A1 besteht die Fördervorrichtung aus einem
in einen bogenförmigen Vorverdichtungskanal eingreifenden
Zuführrechen, der über ein mehrgliedriges Lenkergetriebe direkt
von dem Kurbelantrieb des Preßkolbens synchron zu dessen
Hubbewegung angetrieben wird. Zur Erzielung von drei
vorverdichteten Halmgut-Happen pro Kolbenhub ist ein aufwendiges
Zahnradgetriebe notwendig, um die Koppellenker des Zuführrechens
um einen Schwenkpunkt zu verdrehen.
Eine derartige Förder- oder Zuführvorrichtung ist sehr
kompliziert im Aufbau. Zudem ist nur eine sehr geringe
Vorverdichtung erreichbar, da die am Eingang des
Vorverdichtungskanals in das Halmgut einstechenden Zinken
relativ leicht gebaut sind. Zum anderen ist die erreichbare
Vorverdichtung dadurch begrenzt, daß der Preßkolben, gegen den
die Förderzinken das Halmgut verdichten, nur eine begrenzte Zeit
die Eintrittsöffnung zum Ballenkanal verschließt und damit einen
Gegenhalt bildet. Sollte die Schließzeit der Eintrittsöffnung in
den Ballenkanal vergrößert werden, so muß der Kolbenhub des
Preßkolbens verlängert werden, was jedoch wieder die Abmessungen
und Dimensionierung des Preßkolbens, dessen Führungen und dessen
Antriebsstangen beträchtlich erhöht.
Bei der EP 02 36 578 A1 ist anstatt der über ein Parallelogramm
angetriebenen Zinkenrechen ein Rotationsförderer vorgesehen, der
pro Preßkolbenhub zwei Umdrehungen vollführt, wobei an den
Seiten jeder Förderschwinge eine Zahnradübersetzung zur
Verdrehung der Förderschwinge nötig ist. Auch diese
Fördervorrichtung ist sehr kompliziert im Aufbau und ermöglicht
nur eine begrenzte Vorverdichtung, da auch hier der Preßkolben
nur für eine relativ kurze Zeit als Gegenhalt dient, obwohl der
Kolbenhub sehr groß gewählt ist.
Aus der DE 27 20 883 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zum
Formen von Ballen bekannt, bei der ebenfalls eine
Fördervorrichtung vorgesehen ist, deren Zinken im
Vorverdichtungskanal durch einen Kurbelantrieb periodisch über
eine kurze Förderstrecke eingreifen. Zur Steuerung der
Vorverdichtungswirkung ist hier entweder eine Hemmeinrichtung
vorgesehen, die den Durchlaßquerschnitt des Durchlaßkanals
verringert oder eine als Trennrechen ausgebildete
Anschlagvorrichtung, die den Vorverdichtungskanal an seinem Ende
versperrt und bei Erreichen der gewünschten Verdichtung mittels
mehrerer Hydraulikkolben aus dem Vorverdichtungskanal
herausschwenkbar ist. Auch diese Fördervorrichtung zur
Vorverdichtung des Halmgutes ist mit einer Vielzahl von
Lagerstellen und Bauteilen sehr aufwendig. Zudem ist auch hier
die erreichbare Vorverdichtung begrenzt, da die als
Kurbelschwinge ausgebildete Fördervorrichtung und der als
Gegenhalt dienende Trennrechen durch die Vielzahl von
Lagerstellen relativ instabil und für höhere Preßdrücke somit
nicht geeignet sind.
Dies gilt auch für die EP 03 24 412 A1, wobei eine als stabiler
Preßrotor ausgebildete Fördereinrichtung in einer ersten
Ausführung gegen einen Trennrechen einer zweiten
Fördereinrichtung verdichtet. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform verdichtet der Vorverdichtungs-Preßrotor zwar
gegen feststehende Wände, jedoch ist hierdurch der Grad der
Vorverdichtung des Halmgutes vor dem Eintritt in den Ballenkanal
nicht einstellbar. Auch bei dem vorhergehend aufgeführten Stand
der Technik ist der Grad der Vorverdichtung im
Vorverdichtungskanal kaum oder nur mit zusätzlichem Bauaufwand,
beispielsweise durch Austausch der Zahnräder oder durch
verschwenkbare Kanalbegrenzungswände erreichbar.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
einfache Verstellmöglichkeit für den Vorverdichtungsgrad des
Halmgutes zu schaffen, wobei die Ballenpresse auch sehr hohen
Vorverdichtungsgraden mit einfachem Bauaufwand standhalten soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ballenpresse mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Durch die Einstellbarkeit der Rücklaufgeschwindigkeit des
Preßkolbens kann die Schließzeit der Eintrittsöffnung zum
Ballenkanal beliebig lange eingestellt werden, so daß sich der
Grad der Vorverdichtung unabhängig von dem Preßkolbenantrieb
variieren läßt. Durch ein einfaches Mengenregelventil im
Rücklaufkreis des Preßkolbenantriebes wird der
Vorverdichtungsgrad dabei nahezu beliebig und stufenlos von
relativ geringen Werten zu sehr hohen Verdichtungsgraden
eingestellt, so daß gegenüber dem aufwendigen Austausch von
Zahnrädern nicht nur eine beträchtliche Zeitersparnis erreicht
wird, sondern auch eine nennenswerte Verringerung des
Bauaufwandes.
Ein hydraulischer Antrieb des im Ballenkanal beweglichen
Preßkolbens ist zwar aus der DE 27 20 883 A1 an sich bekannt,
jedoch wird hier nicht gegen den lediglich als Platte
ausgebildeteten Preßkolben vorverdichtet, sondern gegen einen
gesonderten, mit einer Vielzahl von Lagerstellen ausgebildeten
Trennrechen, dessen Belastbarkeit aufgrund der spitz zulaufenden
Ausführung und der Vielzahl von Lagerstellen begrenzt ist.
Dahingegen wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung direkt
gegen die Unterseite des Preßkolbens verdichtet, der ohnehin in
sehr stabilen Führungen gelagert ist, so daß dieser auch von dem
Vorverdichtungskanal her mit hohen Preßdrücken belastet werden
kann.
Bei sehr geringen Rücklaufgeschwindigkeiten des Preßkolbens, die
bis nahe zum Stillstand des Preßkolbens reichen, ergeben sich
sehr hohe Verdichtungen im Vorverdichtungskanal, so daß dieser
bei gleichem Halmgut-Durchsatz relativ schmal ausgeführt werden
kann und sich somit ein sehr geringer Preßhub des Preßkolbens
ergibt. Hieraus folgt als weiterer Vorteil, daß der
Kolbenantrieb mittels eines oder mehrerer Hydraulikzylinder nur
sehr kurzhubig ausgeführt werden muß und ebenso die Führungen
des Preßkolbens nur eine geringe Strecke einnehmen. Hieraus
ergibt sich wiederum, insbesondere gegenüber den üblichen
Kurbelantrieben, ein wesentlich geringerer Raumbedarf. Durch das
Einschieben des hochverdichteten Preßgutstranges in den
Ballenkanal ist zur Erreichung gleicher Preßdichten für den
Preßkolben nur noch eine relativ geringe Antriebsleistung nötig,
so daß sich zwischen der der Vorverdichtung dienenden
Einrichtung und dem Preßkolbenantrieb ein etwa gieicher
Leistungsbedarf ergibt. Somit werden die Belastungsspitzen an
der Rahmenstruktur der Ballenpresse zwischen der Vor- und der
Hauptverdichtungsvorrichtung vergleichmäßigt, während bei den
üblichen Ballenpressen der Preßkolbenantrieb durch die hohen
Lastspitzen extrem massiv und stabil ausgelegt werden mußte.
Dies ermöglicht weiterhin eine beträchtliche Gewichtsreduzierung
der gesamten Ballenpresse.
Durch die einfache Regelbarkeit des hydraulischen
Preßkolbenantriebes kann die Durchflußmenge des
Mengenregelventils im Rücklaufkreis auf einfache Weise durch
Fernsteuerung vom Traktor aus variiert werden. Ebenso kann auf
relativ einfache Weise ein mit dem vorverdichteten Halmgut in
Kontakt stehender Druckmeßsensor, beispielsweise an einer
Seitenwand des Vorverdichtungskanals angeordnet werden, so daß
mit dessen Ausgangswerten als Sollwert die Durchflußwerte des
Mengenregelventils entsprechend geregelt werden können. Durch
diesen Regelkreis wird ein besonders gleichmäßiger, dem
eingestellten Sollwert entsprechender Vorverdichtungsgrad
zuverlässig eingehalten. Damit wird sichergestellt, daß selbst
bei sehr unterschiedlichem Halmgutdurchsatz, z. B. aufgrund von
Lücken im Halmgutschwad die Eintrittsöffnung zum Ballenkanal so
lange verschlossen bleibt, bis im Vorverdichtungskanal eine
gleichmäßig vorverdichtete Halmgutschicht ausgebildet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche. Die erfindungsgemäße Ballenpresse wird
nachfolgend anhand eines in der Zeichung dargestellten
Ausführungsbeispieles beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ballenpresse in
Seitenansicht;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Rücklauf- und
Vorlaufgeschwindigkeit des Preßkolbens.
In Fig. 1 ist in Seitenansicht eine Ballenpresse 1 zur
Verdichtung von Halmgut zu Rechteckgroßballen dargestellt. Die
Ballenpresse 1 ist über eine Deichsel 1a an einen nicht
dargestellten Traktor ankuppelbar, von dem aus die
Ballenpresse 1 über eine Zapfwelle 1b und ein Getriebe 1c
antreibbar ist. Von dem Getriebe 1c aus ist eine
Aufnahmevorrichtung 2 und eine Fördervorrichtung 3 über hier
schematisch dargestellte Kettentriebe antreibbar. Die
Aufnahmevorrichtung 2 besteht hier aus einer relativ breiten
Pick-up und einer zur Einengung des Halmgutstromes auf die
Breite der Fördervorrichtung 3 vorgesehenen
Querförderschnecke 2a. Die Fördervorrichtung 3 besteht bevorzugt
aus einem Preßrotor mit schraublinienförmig angeordneten
Zinken 3a, die nacheinander in einen Vorverdichtungskanal 4
eingreifen. Dieser Preßrotor und die Gestaltung der Zinken 3a
ist näher in der EP 03 24 412 A1 beschrieben. Im
Vorverdichtungskanal 4 wird das aufgenommene Halmgut zu einem
hochverdichteten Halmgutstrang gepreßt, wobei die Zinken 3a das
Halmgut gegen die Unterseite eines Preßkolbens 8&min; verdichten,
der hier in Preßstellung 8&min; strichpunktiert eingezeichnet ist.
In dieser Stellung wird eine Eintrittsöffnung 5 zu einem liegend
angeordneten Ballenkanal 6 verschlossen. Die periodisch durch
die Eintrittsöffnung 5 eingeschobenen Halmgutschichten werden
durch den hin- und herbewegten Preßkolben 8 abgetrennt und im
Ballenkanal 6 zu dessen hinterer Austrittsöffnung 7 unter
weiterer Verdichtung verschoben. Strichpunktiert sind im
Ballenkanal 6 mehrere aneinandergepreßte Halmgutschichten
dargestellt, die durch eine nicht dargestellte Bindevorrichtung
zu einem Rechteckgroßballen gebunden werden, der den
Ballenkanal 6 durch die Austrittsöffnung 7, wie hier
dargestellt, verläßt.
Für das Einschieben der Halmgutschichten in den Ballenkanal 6
durch die Eintrittsöffnung 5 nach erfolgter Vorverdichtung
befindet sich der Preßkolben 8&min; in der mit durchgezogenen Linien
gezeichneten Stellung 8, wobei ein als Antrieb für den
Preßkolben 8 dienender Hydraulikzylinder 9 in zurückgefahrener
Stellung eingezeichnet ist. Der Hydraulikzylinder 9 ist für den
Rücklauf aus der Stellung 8&min; in die Stellung 8 mit einem
Rücklaufkreis 10 verbunden, während das entgegengesetzte Ende
des Hydraulikzylinders 9 mit einem Vorlaufkreis 11 verbunden
ist. Der Hydraulikzylinder 9 wird über die Druckkreise 10, 11
mit einer Hydraulikpumpe 12 verbunden, die entweder über die
Zapfwelle 1b oder direkt von der Schlepperhydraulik angetrieben
ist. Durch ein Steuerventil 13, das hier in der Neutralstellung
eingezeichnet ist, wird durch Umschalten der Hydraulikzylinder 9
entweder auf Vorlauf oder auf Rücklauf umgesteuert. Im
Rücklaufkreis 10 ist ein Mengenregelventil 14 eingeschaltet,
durch das der Durchfluß im Rücklaufkreis 10 regelbar ist. Der
Durchflußwert kann durch ein Steuerelement 15, z. B. ein
Magnetventil, verändert werden, so daß sich eine beim Rücklauf
des Preßkolbens 8&min; in die Position 8 einstellbare
Rücklaufgeschwindigkeit VR ergibt. Das Steuerelement 15 ist
durch eine Steuerleitung 16 mit dem Traktor verbunden, so daß
der Traktorfahrer den Durchflußwert des Mengenregelventils 14
und damit die Rücklaufgeschwindigkeit VR des Preßkolbens 8 und
damit wiederum die Verschlußzeit der Eintrittsöffnung 5 und
somit den Grad der Vorverdichtung im Vorverdichtungskanal 4
steuern kann. Zusätzlich oder alternativ zu der Steuerleitung 16
kann auch eine Signalleitung 17 zu einem Druckmeßsensor 18
führen, der hier in der Vorderwand des Vorverdichtungskanals 4
angeordnet ist und den im Vorverdichtungskanal 4 herrschenden
Preßdruck mißt. Bei Erreichen eines einstellbaren Sollwertes
wird die Durchflußmenge des Mengenregelventils 14 entsprechend
vergrößert, so daß der Preßkolben 8 beschleunigt die
Eintrittsöffnung 5 freigibt.
Während für die Vorlaufgeschwindigkeit VV von der Position 8 in
die Position 8&min; des Preßkolbens eine relativ hohe
Vorlaufgeschwindigkeit wünschenswert ist, um eine schlagartige
Weiterverdichtung des eingeführten Halmgutstranges zu erreichen,
kann die Rücklaufgeschwindigkeit VR des Preßkolbens von der
Position 8&min; in die Position 8 durch das Mengenregelventil 14 auf
sehr geringe Rücklaufgeschwindigkeiten reduziert werden, so daß
die Eintrittsöffnung 5 entsprechend lange verschlossen ist und
somit die Fördervorrichtung 3 entsprechend lange gegen die
Unterseite des Preßkolbens verdichtet. Im Extremfall kann die
Rücklaufgeschwindigkeit sogar bis zum Stillstand des
Preßkolbens 8 über der Eintrittsöffnung 5 heruntergeregelt
werden, so daß sich eine nur von der Festigkeit der Bauteile
begrenzte Vorverdichtung erreichen läßt.
Wesentlich hierbei ist, daß gegenüber den üblichen
Kurbelantrieben des Preßkolbens, bei dem die Vorlauf- und die
Rücklaufgeschwindigkeit im wesentlichen gleich sind und nicht
voneinander unabhängig eingestellt werden können, für die
Vorlaufgeschwindigkeit VV und die Rücklaufgeschwindigkeit VR
nahezu beliebige, extrem unterschiedliche Werte, je nach
gewünschter Vorverdichtung, beispielsweise in Abhängigkeit von
dem zu verdichtenden Halmgut, z. B. Stroh oder Grassilage,
eingestellt werden können.
Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 2 dargestellt, wobei auf der
Horizontalachse der Kolbenhub aufgetragen ist, während auf der
Vertikalachse in der oberen Hälfte die Vorlaufgeschwindigkeit VV
(Position 8 zu 8&min;) und in der unteren Hälfte die
Rücklaufgeschwindigkeit VR (Position 8&min; zu 8) schematisch
dargestellt ist. Mit einem Maßpfeil ist dabei die ungefähre
Ausdehnung der Eintrittsöffnung 5 (Länge in Fahrtrichtung)
eingezeichnet, während der Kurvenverlauf die jeweilige
Geschwindigkeit der Kolbenvorderkante darstellen soll, wobei die
Vertikalachse der Startposition 8 des Preßkolbens entspricht.
Beim Preßhub ergibt sich bis zum Überqueren der rechteckigen
Eintrittsöffnung 5 eine Geschwindigkeitszunahme mit einem
entsprechend hohen Maximalwert, der je nach Auslegung der
Fördermengen der Hydraulikpumpe 12 variiert. Nach Überschreiten
der Eintrittsöffnung 5 sinkt die Vorlaufgeschwindigkeit VV gegen
Ende des Kolbenhubes und durch den Widerstand des Preßgutes auf
Null ab und geht in die Rücklaufbewegung über. Während bei
Kurbelgetrieben und üblichen Hydraulikantrieben sich ein
ahnlicher Kurvenverlauf wie bei der Vorlaufgeschwindigkeit
ergibt (punktiert dargestellt), ist die Rücklaufgeschwindigkeit
der erfindungsgemäßen Ausgestaltung beliebig und stufenlos
einstellbar. Hierzu sind beispielhaft drei mögliche Kurven T1,
T2 und T3 dargestellt, wobei bei der Kurve T1 mit relativ hohen
(negativen) Rücklaufgeschwindigkeiten VR die Eintrittsöffnung 5
relativ kurz verschlossen ist, während bei der Kurve T3 mit sehr
niedrigen Rücklaufgeschwindigkeiten VR die Eintrittsöffnung sehr
lange verschlossen ist, um eine entsprechend hohe Vorverdichtung
zu erhalten. Wie angedeutet, sind zwischen diesen
Kurvenverläufen T1 und T3 beliebig viele andere Kurven, wie
beispielsweise die Kurve T2, möglich. Ebenso kann sich die
Kurve T3 der Rücklaufgeschwindigkeit VR beispielsweise auch dem
Wert Null (Stillstand des Preßkolbens 8) annähern. Weiterhin
kann der Kurvenverlauf der Rücklaufgeschwindigkeit VR selbst
auch verändert werden, beispielsweise kann bei Annäherung an die
Position 8 des Preßkolbens die Geschwindigkeit zum raschen
Freigeben der Eintrittsöffnung 5 gesteigert werden.
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| Anspruch[de] |
- 1. Ballenpresse zur Verdichtung von Halmgut zu Rechteck-
Großballen mit
- - einer Aufnahmevorrichtung für die Aufnahme des Halmgutes
vom Boden,
- - einer sich daran anschließenden Fördereinrichtung, deren
Zinken in einen Vorverdichtungskanal eingreifen und das
Halmgut bis zu einem bestimmten Grad vorverdichten,
- - einem sich an den Vorverdichtungskanal rechtwinklig
anschließenden, etwa horizontal ausgerichteten
Ballenkanal, in den das Halmgut von der Fördervorrichtung
durch eine Eintrittsöffnung periodisch eingeschoben wird
und
- - einem Preßkolben, der über die Eintrittsöffnung hinweg,
diese zeitweilig abschließend, mit einer Vorlauf- und
Rücklaufgeschwindigkeit hin- und herbewegbar ist,
- dadurch gekennzeichnet, daß
der Grad der Vorverdichtung durch Steuerung der
Rücklaufgeschwindigkeit (VR) des Preßkolbens (8)
einstellbar ist.
- 2. Ballenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Preßkolben (8) von einem Hydraulikzylinder (9)
angetrieben ist, in dessen Rücklaufkreis (10) ein
Mengenregelventil (14) angeordnet ist, an dem die
Rücklaufgeschwindigkeit (VR) des Preßkolbens (8)
einstellbar ist.
- 3. Ballenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchflußmenge des Mengenregelventils (14) durch ein
Steuerelement (15) ansteuerbar ist.
- 4. Ballenpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (15) über eine fernsteuerbare
Signalleitung (16) ansteuerbar ist.
- 5. Ballenpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (15) durch einen den Halmgut-
Vorverdichtungsdruck erfassenden Druckmeßsensor (18)
angesteuert ist.
- 6. Ballenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckmeßsensor (18) in einer Seitenwand des
Vorverdichtungskanals (4) angeordnet ist.
- 7. Ballenpresse wenigstens nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (3) als Preßrotor
mit starr angeordneten Zinken (3a) ausgebildet ist.
- 8. Ballenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rücklaufgeschwindigkeit (VR) unabhängig von der
Vorlaufgeschwindigkeit (VV) des Preßkolbens (8) einstellbar
ist.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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