DE19647433A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Hanfdrusch mit Schleppergeräten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Hanfdrusch mit SchleppergerätenInfo
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Description
Seit Februar 1996 ist in Deutschland der Hanfanbau wieder zugelassen, sofern es sich um THC-arme
Sorten handelt. Bislang wird mangels längerer Erfahrungen mit dem Anbau von einer hohen
Ertragsunsicherheit ausgegangen. Die Bestandeshöhen variieren stark abhängig von den
Anbaubedingungen, sie variieren erfahrungsgemäß zwischen 2 und 4 m. Mit der erfindungsgemäßen
Zusammenstellung verschiedener erhältlicher oder leicht zu konstruierender Bauelemente wird eine
preiswerte Technologie dargestellt, die unter den gegebenen Bedingungen nur zu einer geringen
Anfangskapitalbelastung führt, da durch Erweiterung zum Teil vorhandene Maschinen für dieses
Konzept ausgenutzt werden können, wobei das Verfahren eine exzellente Erntetechnik darstellt. Das
Verfahren ist ferner behelfsweise anwendbar in weiteren Pflanzenkulturen mit insbesondere
endständigen Fruchtständen, z. B. in Sonderkulturen oder im Getreide. Das System ist gleichzeitig
auch prädestiniert für die Implementation des Verfahrens in selbstfahrende Erntemaschinen.
An der Fronthydraulik des vorwärts arbeitenden Schleppers befindet sich in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel ein Mähwerk, z. B. ein Trommelmähwerk oder ein Messerbalken zum
bodennahen Mähen des Erntegutes, welches die gemähten Pflanzen als mittiges Schwad zwischen
den Reifen des Schleppers ablegt, so daß keine Pflanzen von den Schlepperrädern überfahren
wegen müssen. Erfahrungsgemäß liefern Trommelmähwerke im stehenden Pflanzenbestand ein
exzellentes Schwad. Die Gefahr des Wickelns der Trommeln ist dann gering. Um im liegenden oder
kreuz- und querwüchsigen Pflanzenbestand ein Wickeln zu vermeiden, leisten zunächst in
Fahrtrichtung vor dem Mähwerk angeordnete Halmteiler wertvolle Hilfe. Weiterhin schützt eine
stillstehende oder langsam sich umdrehende Blech- oder Textilummantelung den oberen Teil der
Mähtrommeln vor dem Wickeln mit langen Halmen. Statt dessen können besonders große und mit
ausreichendem Durchgang versehende Trommeln verwendet werden oder mindestens der
zylindrische obere Teil der Trommeln ist sehr glatt gestaltet oder besteht aus einem sehr glatten,
ebenen Material, welches dem Wickeln abträglich ist.
An der Ladeschwinge eines Schleppers ist in der Höhe einstellbar ein zweites Mähwerk weit vom
angebaut, welches die Fruchtstände der Pflanzen abschneidet oder abstrippt. Über dem Mähwerk am
Frontlader kann in ausreichender Höhe eine Kamera angeordnet sein, welche mit einem
Überwachungsmonitor im Schleppercockpit verbunden ist, so daß eine manuelle Höheneinstellung
des Frontladers sowie bei einstellbarer Schnittebene des Mähwerkes eine Anpassung der
Schnittebene an die Bestandeshöhe oder an die Größe der Fruchtstände erfolgen kann. Eine
besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, statt oder unterstützend zur Kamera ein
Sensorsystem einzusetzen, welches Schnitthöhe und Schnittebene des Mähwerkes fortwährend halb-
oder vollautomatisch an den Bestand anpaßt. Dafür kommen taktile oder akustische Sensoren (vgl.
Körnermonitor des Mähdreschers) in passender Höhe vor dem Mähwerk angeordnet, berührungslose
Sensorsysteme, wie Optosensoren, Kameras, akustische Sensoren, Ultraschallsensoren sowie
kapazitive Sensoren oder deren Kombinationen in Betracht. Diese sind mit einer Elektronik sowie
Stellantrieben, -schaltern oder -hebeln funktional verbunden und ermöglichen bei Beigabe eines
geeigneten Programmes sogar eine fortwährende Dokumentation von Ertragsparametern der
Pflanzen, wie z. B. deren Länge vom Boden, Größe der Fruchtstände, Ertrag der Fruchtstände,
Reifezustand. Die gemessenen Daten können zu Zwecken der Ertragskartierung oder der
Qualitätssicherung herangezogen werden.
Das am Frontlader angebaute Mähwerk wird in einer bevorzugten Ausführung nach Erreichen der
Arbeitsposition sowie bei Annäherung an die Zielfläche halb- oder vollautomatisch eingeschaltet
sowie bei Verlassen der Arbeitsposition, am Bestandesende sowie bei auftretenden Fehlern
abgeschaltet, wofür die vorstehenden Sensoren mitausgenutzt werden oder wofür eigens Sensoren
vorgesehen sind.
Die vom am Frontlader angebauten Mähwerk abgeschnittenen Pflanzenspitzen werden in einer
bevorzugten Ausführung an eine Fördervorrichtung übergeben und mittels eines Luftstromes, sonst
auch mittels mechanischer Fördervorrichtungen, von dort wegbefördert. Weiterhin ist vorgesehen,
eine Dreschvorrichtung am Schlepperheck anzubauen oder auf das im vorderen Dreipunktanbau
befindliche Frontmähwerk aufzusetzen, von welchem die Dreschtrommel mitangetrieben werden
kann. Dazu werden die nach oben reichenden Zapfen des Mähwerkes als Antriebsstummel
ausgenutzt. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird die Dreschvorrichtung, die aus einer
oder aus mehreren langgezogenen sowie gegebenenfalls nebeneinander angeordneten
Dreschtrommeln besteht, etwa hinter dem am Frontlader befestigten Mähbalken angeordnet oder
direkt mit dem Mähbalken zu einer Baueinheit verknüpft. Diese letztere Ausführung hat den Vorteil,
daß die weitere Fördervorrichtung gleichzeitig zum Sichten bzw. Trennen der Samen vom Kraut des
Erntegutes verwendet werden kann. Diese ist dann z. B. wie ein Schüttler eines Mähdreschers
ausgebildet, nachdem sie auf eine praktikable Breite verschmalert ist.
Demgegenüber können auch die Querförderwalzen eines Mähdreschers verkleinert genutzt werden,
um das Erntegut zu einem schmalen Strang zu verdichten, der eine zentrale Förder- oder
Dreschvorrichtung speist. Der Wind wird von einem zusätzlichen Aggregat in das Fördersystem
eingespeist oder von der Dreschtrommel in ausreichender Menge auf der Mähwerksseite als
Saugluftstrom sowie hinter der Dreschtrommel als Druckluftstrom erzeugt, so daß das Erntegut damit
befördert sowie ggf. gesichtet werden kann. Die gedroschenen Körner werden mittels einer
Übergabevorrichtung auf einen angehängten Wagen übergeladen. Die Ablage von Samen und
Krautteilen erfolgt vorzugsweise in getrennte Behälter, die an das Erntevolumen angepaßt werden
können. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Pflanzenteile in einem Siphon aus dem
Luftstrom herausgetrennt. Vorteilhaft ist ebenfalls, insbesondere feuchte Körner in einem Behälter zu
transportieren oder zu lagern, der mit einem stoffwechselhemmenden Gas befüllt ist oder nach
erfolgter Beladung begast wird. Hierfür sind entsprechende Düsen so anzubringen, daß sich das
Konservierungsgas, z. B. CO2 vollständig ausbreitet.
Der Leistungsbedarf wird für gut 3,5 m hohen Hanf bei 2,2-2,5 m maximaler Arbeitsbreite
folgendendermaßen geschätzt.
Trommelmähwerk, Schlepperfront 2,2 m | 35 KW |
Doppelmessermähwerk, Ladeschwinge 2,5 m | 15 KW |
Fördervorrichtung mech. o. pneum. | 10 KW |
Dreschtrommel | 10-20 KW |
Übergabevorrichtung | 5 KW |
Zugkraftbedarf mit Anhänger 5 to, µ 0,5 | 40 KW |
gesamt: 125 KW |
Der Zeitbedarf pro ha wird bei 2 ha Schlaggröße auf 1,5 Std. veranschlagt.
Die Wirtschaftlichkeit des vorgeschlagenen Ernteverfahrens stellt sich bei einem Kornertrag von 3 to./ha
so dar (6 to. Ladegewicht des Anhängers). Maschinen 110 DM/Std., Lohnkosten 25 DM/Std.
entspricht 200 DM/ha. Damit sind die Kosten etwa den Mähdruschkosten äquivalent bzw. sind etwas
geringer. Vorteilhaft gegenüber dem Mähdrescher ist der bessere Ausdrusch der Körner, der Erhalt
eines sauberen Schwades sowie die geringen Anfangsinvestitionen der hier realisierten
Minimallösung.
Die Dreschtrommel kann in einer vorteilhaften Ausführungsform direkt auf das Trommelmähwerk
aufgesetzt werden, wobei aber eine Untersetzung vorzusehen ist von bis zu 15 : 1, um die
Dreschtrommel genügend flexibel einstellen zu können. Für die Getreideernte ist z. B. das
Ährenmähwerk auch an das Trommelmähwerk in einstellbarer Ährenhöhe oben und vorne
anzubauen, eine Ladeschwinge ist nun nicht erforderlich. Dazu sind am Trommelmähwerk
Anbaupunkte vorzusehen. Sofern eine Haspel eingespart wird, befindet sich auf der Rückenseite des
Ährenmähwerkes eine vorn offene Einsaugöffnung, durch welche die Ähren in der Nähe des
Schneidwerkes angesaugt und zur Dreschtrommel gefördert werden, wobei vorzugsweise der
Saugluftstrom durch die mit ventilierenden Bauelementen ausgerüstete und selbst als Luftstrom-
(Wind) Erzeuger arbeitende Dreschtrommel ausgelöst wird. Das Dreschgut wird nach dem
Dreschvorgang im Druckluftstrom mit einer Verstopfungen entgegenwirkenden Fördereinrichtung
nach hinten weiterbefördert, wobei die Förderleitung jedenfalls so ausgestaltet ist, daß schwere
Körner gegen bauliche Widerstände stoßen und nicht mehr stark beschleunigt werden oder im
Luftstrom nach unten sacken und zum angehängten Wagen befördert werden oder daß leichtes
unerwünschtes Häckselgut unter dem Einfluß der Fördereinrichtung am Wagen vorbei aufs
gemähte Feld befördert wird.
Alle hier beschriebenen Ausführungen sind einzeln oder im Verbund mehrerer Komponenten
miteinander implementierbar auf eine selbstfahrende Erntemaschine. Dies gilt insbesondere für die
Anordnung der Dreschvorrichtung in direkter Zuordnung hinter dem Messerbalken. Zudem bietet die
Ausführung als selbstfahrende Erntemaschine bei der Ölernte zahlreiche Vorteile, die insbesondere
dann zur Geltung kommen, wenn fast ausschließlich eine Ölgewinnung beabsichtigt wird. Hierfür
werden neben den Mäh-, Förder- und Druschaggregaten insbesondere ein Aggregat zur Sichtung des
Ölsamens, also zu seiner Trennung von krautigen Bestandteilen sowie außerdem eine Ölpresse in
die Erntemaschine eingebaut. Im besonderen Anwendungsfall können auch Aggregate
nachgelagerter Verarbeitungsschritte, zum Beispiel zum Raffinieren nachgeordnet werden. Die
gesichtete und gereinigte Saat wird dann sofort entölt. Preßkuchen sowie Öl werden getrennt
aufgefangen. Das Öl sowie ggf. der Preßkuchen werden in einem auswechselbaren Ölbehälter
aufgefangen und zeitweise ausgewechselt bzw. auf ein nebenstehendes Transportfahrzeug
übergeladen. Die krautigen Bestandteile werden vorzugsweise entholzt und vorgepreßt oder ebenfalls
voll gepreßt, so daß z. B. Briketts oder Ballen entstehen. Diese werden mindestens vorübergehend
konserviert, wofür Konservierungsmittel, z. B. CO2 zugegeben werden und indem diese luftdicht mittels
eines Verpackungsaggregates abgepackt werden. Auf die beschriebene Weise können logistische
Kosten gespart werden. Außerdem können innerhalb der kurzen Erntezeit Verarbeitungsanlagen mit
von den Maschinenkapazitäten linear abhängigen, also genau einschätzbaren Materialmengen
beliefert werden, so daß die Weiterverarbeitung erleichtert wird. Für den Hanfanbau bedeutet die
direkte Verarbeitung bzw. Verpackung insbesondere der krautigen Pflanzenteile erhöhte Sicherheit
vor dem versuchten Mißbrauch. In vielen Ländern können die krautigen Bestandteile und bei
gegenüber der Handarbeit verringerten Risiken verbessert weiterverarbeitet werden.
Claims (47)
1. Maschinensystem zur Ernte von Bastfaserpflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mähwerk im
vorderen Dreipunkt eines Schleppers sowie ein anderes Mähwerk an der Ladeschwinge eines
Schleppers angebaut sind und mit einer Dresch-, Sicht- und Fördermaschine gekoppelt sind, von
der krautige Pflanzenteile sowie Samen in getrennte Behälter eines anhängenden Wagens geleitet
sowie gegebenenfalls konserviert werden.
2. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fronthydraulik
eines Schleppers ein (unteres) Mähwerk angebaut ist, welches die gemähten Pflanzen als mittiges
Schwad zwischen den Reifen des Schleppers ablegt.
3. Maschinensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem unteren Mähwerk
angeordnete Halmteiler ein Wickeln vermeiden.
4. Maschinensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine stillstehende oder
langsam sich umdrehende Blech- oder Textilummantelung den oberen Teil der Mähtrommeln des
unteren Mähwerkes vor dem Wickeln mit langen Halmen schützt.
5. Maschinensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische obere Teil
der Trommeln sehr glatt ist, z. B. aus einem sehr glatten, ebenen Material besteht, welches dem
Wickeln abträglich ist.
6. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ladeschwinge
eines Schleppers in der Höhe einstellbar ein oberes Mähwerk angeordnet ist.
7. Maschinensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Mähwerk
gegenüber dem unteren Mähwerk weit vorn angebaut ist.
8. Maschinensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fruchtstände der
Pflanzen von dem oberen Frontladermähwerk abgeschnitten oder abgestrippt werden.
9. Maschinensystem nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Mähwerk
am Frontlader in ausreichender Höhe eine Kamera angeordnet ist, welche mit einem
Überwachungsmonitor im Schleppercockpit verbunden ist und eine vorzugsweise manuelle
Höheneinstellung des Frontladers erlaubt.
10. Maschinensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kamera angeordnet
ist, die eine Anpassung der Schnittebene an die Bestandeshöhe oder an die Größe der
Fruchtstände ermöglicht.
11. Maschinensystem nach Anspruch 9-10, dadurch gekennzeichnet, daß statt oder
unterstützend zur Kamera ein Sensorsystem eingesetzt wird, mit dem Schnitthöhe und
Schnittebene des Mähwerkes fortwährend halb- oder vollautomatisch an den Bestand angepaßt
werden können.
12. Maschinensystem nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß taktile oder akustische
Sensoren (vgl. Körnermonitor des Mähdreschers) in passender Höhe vor dem oberen Mähwerk
angeordnet sind.
13. Maschinensystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß berührungslose
Sensorsysteme, wie Optosensoren, Kameras, akustische Sensoren, Ultraschallsensoren sowie
kapazitive Sensoren oder deren Kombinationen in Betracht kommen.
14. Maschinensystem nach Anspruch 9-13, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren oder
Sensorsysteme, die mit einer Elektronik sowie Stellantrieben, -schaltern oder -hebeln funktional
verbunden sind eine fortwährende Dokumentation von Ertragsparametern der Pflanzen erlauben,
wie z. B. deren Länge vom Boden, Größe der Fruchtstände, Ertrag der Fruchtstände,
Reifezustand.
15. Maschinensystem nach Anspruch 9-14, dadurch gekennzeichnet, daß das am Frontlader
angebaute Mähwerk abhängig von einer Sensorik nach Erreichen der Arbeitsposition sowie bei
Annäherung an die Zielfläche halb- oder vollautomatisch eingeschaltet sowie bei Verlassen der
Arbeitsposition, am Bestandesende sowie bei auftretenden Fehlern abgeschaltet wird.
16. Maschinensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom am Frontlader
angebauten Mähwerk abgeschnittenen Pflanzenteile an eine Fördervorrichtung übergeben werden.
17. Maschinensystem nach Anspruch 6 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenteile
mittels eines Luftstromes bzw. mittels mechanischer Fördervorrichtungen vom Mähwerk
weggefördert werden.
18. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreschmaschine am
Schlepper angebaut ist, die die Pflanzenteile ausdrischt.
19. Maschinensystem nach Anspruch 1 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dreschmaschine am Schlepperheck angebaut ist.
20. Maschinensystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreschmaschine auf
das im vorderen Dreipunktanbau befindliche Frontmähwerk aufgesetzt ist.
21. Maschinensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreschmaschine vom
vorderen unteren Mähwerk mitangetrieben wird.
22. Maschinensystem nach Anspruch 20-21, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben
reichenden Zapfen des Trommelmähwerkes als Antriebsstummel ausgenutzt werden.
23. Maschinensystem nach Anspruch 20-22, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreschtrommel
auf dem Trommelmähwerk über ein Getriebe angetrieben wird, mit einer Untersetzung von etwa
15 : 1.
24. Maschinensystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreschmaschine eine
oder mehrere langgezogene sowie gegebenenfalls nebeneinander angeordnete Dreschtrommeln
aufweist.
25. Maschinensystem nach Anspruch 18-25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreschmaschine
hinter dem am Frontlader befestigten Mähbalken angeordnet ist oder mit dem Mähbalken zu einer
Baueinheit verknüpft ist.
26. Maschinensystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreschmaschine
hinter dem am Frontlader befestigten Mähbalken auch zum Sichten bzw. Trennen der Samen vom
Kraut des Erntegutes verwendet wird, indem diese einen Schüttler ausbildet.
27. Maschinensystem nach Anspruch 25-26, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
Dreschmaschine und dem am Frontlader befestigten Mähbalken Querförderwalzen das Erntegut
zu einem schmalen Strang verdichten und in eine zentrale Förder- oder Dreschvorrichtung
einspeisen.
28. Maschinensystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Betrieb der
Förder-, Dresch-, oder Sichtungseinrichtungen notwendige Wind von einem zusätzlich
angeordneten Aggregat eingespeist wird.
29. Maschinensystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Wind von der
Dreschtrommel in ausreichender Menge auf der Mähwerksseite als Saugluftstrom sowie hinter der
Dreschtrommel als Druckluftstrom erzeugt wird.
30. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer
Übergabevorrichtung die gedroschenen Körner auf einen angehängten Wagen übergeladen
werden.
31. Maschinensystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer
Übergabevorrichtung die Ablage von Samen und Krautteilen in getrennte Behälter erfolgt, die an
das Erntevolumen angepaßt werden können.
32. Maschinensystem nach Anspruch 28-31, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzenteile in
einem Siphon aus dem Luftstrom herausgetrennt werden.
33. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß feuchte Körner in einem
Behälter transportiert werden, der mit einem stoffwechselhemmenden Gas befüllt ist oder nach
erfolgter Beladung begast wird.
34. Maschinensystem nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter
entsprechende Düsen aufweist, die so angeordnet sind, daß sich das Konservierungsgas
vollständig ausbreitet
35. Maschinensystem nach Anspruch 33 - 34, dadurch gekennzeichnet, daß das
Konservierungsgas CO2 ist.
36. Maschinensystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ährenmähwerk
für die Getreideernte auch an das untere Trommelmähwerk in einstellbarer Höhe oben und vorne
angebaut werden kann.
37. Maschinensystem nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Trommelmähwerk
Anbaupunkte zur Aufnahme des Ährenmähwerkes aufweist.
38. Maschinensystem nach Anspruch 25-36, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rückenseite
des Ährenmähwerkes eine vorn offene Einsaugöffnung befindet, durch welche die Ähren in der
Nähe des Schneidwerkes angesaugt und zur Dreschtrommel gefördert werden.
39. Maschinensystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugluftstrom durch
die mit ventilierenden Bauelementen ausgerüstete und selbst als Luftstrom- (Wind) Erzeuger
arbeitende Dreschtrommel ausgelöst wird.
40. Maschinensystem nach Anspruch 26-32, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreschgut nach
dem Dreschvorgang im Druckluftstrom mit einer Verstopfungen entgegenwirkenden
Fördereinrichtung nach hinten weiterbefördert wird.
41. Maschinensystem nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung so
ausgestaltet ist, daß schwere Körner gegen bauliche Widerstände stoßen und nicht mehr stark
beschleunigt werden oder im Luftstrom nach unten sacken und zum angehängten Wagen
befördert werden oder daß leichtes unerwünschtes Häckselgut unter dem Einfluß der
Fördereinrichtung am Wagen vorbei aufs gemähte Feld befördert wird.
42. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ölpresse in die
Erntemaschine eingebaut ist.
43. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Aggregate zum Beispiel
zum Raffinieren des frischen Öles der Fördereinrichtung nachgeordnet sind.
44. Maschinensystem nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl sowie ggf. der
Preßkuchen in einem auswechselbaren Ölbehälter aufgefangen und zeitweise ausgewechselt
werden können.
45. Maschinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die krautigen Bestandteile
der Pflanzenspitzen entholzt und vorgepreßt werden, so daß z. B. Briketts oder Ballen entstehen.
46. Maschinensystem nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts oder Ballern
konserviert werden, wofür Konservierungsmittel zugegeben werden.
47. Maschinensystem nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Briketts oder Ballen
luftdicht mittels eines Verpackungsaggregates abgepackt werden.
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