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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
IPC-Nebenklasse A01F 15/10   B30B 9/30   G05D 15/00   
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.

Beschreibung[de]

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.


Anspruch[de]
  1. 1. Ballenpresse zur Verdichtung von Halmgut zu Rechteck- Großballen mit
    1. - einer Aufnahmevorrichtung für die Aufnahme des Halmgutes vom Boden,
    2. - einer sich daran anschließenden Fördereinrichtung, deren Zinken in einen Vorverdichtungskanal eingreifen und das Halmgut bis zu einem bestimmten Grad vorverdichten,
    3. - 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
    4. - einem Preßkolben, der über die Eintrittsöffnung hinweg, diese zeitweilig abschließend, mit einer Vorlauf- und Rücklaufgeschwindigkeit hin- und herbewegbar ist,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Vorverdichtung durch Steuerung der Rücklaufgeschwindigkeit (VR) des Preßkolbens (8) einstellbar ist.
  3. 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.
  4. 3. Ballenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des Mengenregelventils (14) durch ein Steuerelement (15) ansteuerbar ist.
  5. 4. Ballenpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (15) über eine fernsteuerbare Signalleitung (16) ansteuerbar ist.
  6. 5. Ballenpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (15) durch einen den Halmgut- Vorverdichtungsdruck erfassenden Druckmeßsensor (18) angesteuert ist.
  7. 6. Ballenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßsensor (18) in einer Seitenwand des Vorverdichtungskanals (4) angeordnet ist.
  8. 7. Ballenpresse wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung (3) als Preßrotor mit starr angeordneten Zinken (3a) ausgebildet ist.
  9. 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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