DE19647433A1 - Mechanical harvester system for hemp or raffia plants - Google Patents
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Abstract
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.Since February 1996, hemp cultivation has been permitted again in Germany, provided it is low in THC Varieties. So far, due to a lack of long experience with the cultivation of a high Uncertainty of yield assumed. The stand heights vary greatly depending on the Growing conditions, experience has shown that they vary between 2 and 4 m Compilation of various available or easy to construct components becomes one Inexpensive technology presented, which under the given conditions is only at a low level Initial capital charge leads, because due to expansion, partly existing machines for this Concept can be exploited, whereby the process represents an excellent harvesting technique. That The method can also be used as a makeshift in other plant crops with in particular terminal fruit heads, e.g. B. in special crops or in cereals. The system is simultaneous also predestined for the implementation of the process in self-propelled harvesting machines.
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.A preferred one is located on the front hydraulics of the forward working tractor Embodiment a mower, for. B. a drum mower or a cutter bar for close to the ground mowing the crop, which the mown plants as a central swath between puts down the tractor tires so that no plants are run over by the tractor wheels because of having to. Experience has shown that drum mowers deliver in standing crops excellent swath. The risk of the drums winding is then low. To im lying or Avoiding criss-cross and cross-growing vegetation initially do in The stalk dividers arranged in front of the mower in the direction of travel are valuable help. Furthermore one protects stationary or slowly turning sheet metal or textile covering the upper part of the Mowing drums with long stalks before wrapping. Instead, especially large and with drums with sufficient passage are used, or at least the cylindrical upper part of the drums is designed very smoothly or consists of a very smooth, flat material which is detrimental to winding.
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. A second mower can be adjusted in height on the loading arm of a tractor cultivated, which cuts off or strips off the fruit heads of the plants. Above the mower on Front loader can be arranged at a sufficient height, a camera with a Monitoring monitor is connected in the tractor cockpit, so that a manual height adjustment of the front loader as well as an adjustment of the Cutting plane to the stand height or to the size of the fruit stands can be made. One A particularly advantageous embodiment consists in a camera instead of or in support of it Use a sensor system, which continuously measures the cutting height and cutting plane of the mower or fully automatically adjusts to the stock. Tactile or acoustic sensors are used for this (cf. Grain monitor of the combine harvester) arranged at the appropriate height in front of the mower, contactless Sensor systems such as optical sensors, cameras, acoustic sensors, ultrasonic sensors and capacitive sensors or their combinations into consideration. These come with electronics as well Actuators, switches or levers are functionally connected and enable them with the addition of one suitable program even a continuous documentation of yield parameters of the Plants such as B. their length from the ground, size of the fruit clusters, yield of the fruit clusters, State of maturity. The measured data can be used for yield mapping or Quality assurance can be used.
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.The mower mounted on the front loader is in a preferred version after reaching the Working position as well as when approaching the target area is switched on semi or fully automatically as well as when leaving the work position, at the end of the inventory and in the event of errors switched off, for which the above sensors are also used or for which special sensors are provided.
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.The plant tips cut off by the mower attached to the front loader are in a preferred embodiment transferred to a conveyor and by means of an air stream, otherwise also by means of mechanical conveying devices, transported away from there. It is also provided to attach a threshing device to the rear of the tractor or to the one in the front three-point linkage to put on the front mower, from which the threshing drum is also driven can. For this purpose, the upward-reaching journals of the mower are used as drive stubs exploited. In another advantageous embodiment, the threshing device, which consists of a or from several elongated and optionally arranged side by side Threshing drums is, for example, arranged behind the cutter bar attached to the front loader or linked directly to the cutter bar to form a unit. This latter version has the advantage that the further conveyor device at the same time for sifting or separating the seeds from the herb of the Crop can be used. This is then z. B. like a shaker of a combine harvester formed after it is narrowed to a workable width.
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.In contrast, the cross conveyor rollers of a combine harvester can also be used in a smaller size in order to compact the crop into a narrow strand that feeds a central conveyor or threshing device. The wind is fed into the conveyor system by an additional unit or generated by the threshing drum in sufficient quantity on the mower side as a suction air stream and behind the threshing drum as a compressed air stream so that the crop can be transported and, if necessary, viewed. The threshed grains are loaded onto an attached trolley by means of a transfer device. The seeds and herb parts are preferably deposited in separate containers that can be adapted to the volume of the harvest. In a preferred embodiment, the plant parts are separated from the air flow in a siphon. It is also advantageous to transport or store moist grains in particular in a container which is filled with a metabolism-inhibiting gas or is gassed after loading. For this purpose, appropriate nozzles are to be attached so that the preservation gas, e.g. B. CO 2 spreads completely.
Der Leistungsbedarf wird für gut 3,5 m hohen Hanf bei 2,2-2,5 m maximaler Arbeitsbreite folgendendermaßen geschätzt.The power requirement is for a good 3.5 m high hemp with 2.2-2.5 m maximum working width estimated as follows.
Der Zeitbedarf pro ha wird bei 2 ha Schlaggröße auf 1,5 Std. veranschlagt. The time required per hectare is estimated at 1.5 hours for a field size of 2 hectares.
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.The economic viability of the proposed harvesting method arises with a grain yield of 3 to./ha so there (6 tons. load weight of the trailer). Machines $ 110 / hour, wage costs $ 25 / hour corresponds to 200 DM / ha. This means that the costs are roughly equivalent to, or somewhat, the combine harvesting costs less. The advantage over the combine harvester is the better threshing of the grains, the preservation of a clean swath as well as the low initial investments realized here Minimal solution.
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.In an advantageous embodiment, the threshing drum can be placed directly on the drum mower be put on, but a reduction of up to 15: 1 is to be provided to the To be able to adjust the threshing drum sufficiently flexibly. For the grain harvest z. B. that Corn mower also on the drum mower with adjustable corn height above and in front to be attached, a loading arm is now not required. These are on the drum mower Provide attachment points. If a reel is saved, the is on the back side of the Corn mower has an intake opening that is open at the front, through which the ears of corn close to the The cutting unit is sucked in and conveyed to the threshing drum, preferably the Suction air flow through the equipped with ventilating components and itself as an air flow (Wind) producer working threshing drum is triggered. The threshed material is after Threshing process in the compressed air flow with a clogging counteracting conveyor conveyed further to the rear, the conveying line being designed in any case so that heavy Grains hit against structural resistance and are no longer strongly accelerated or im Air flow sag down and be transported to the attached car or that easy unwanted chopped material under the influence of the conveyor on the wagon over mown field is conveyed.
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.All of the designs described here can be implemented individually or in a combination of several components on a self-propelled harvesting machine. This applies in particular to the arrangement of the threshing device in direct association behind the cutter bar. In addition, the design as a self-propelled harvesting machine offers numerous advantages when harvesting oil, which are particularly useful when the intention is almost exclusively to produce oil. For this purpose, in addition to the mowing, conveying and threshing units, in particular a unit for sifting the oil seeds, i.e. for separating them from herbaceous components, and also an oil press are installed in the harvesting machine. In special applications, units of downstream processing steps, for example for refining, can also be arranged downstream. The sifted and cleaned seeds are then immediately de-oiled. Press cake and oil are collected separately. The oil and possibly the press cake are collected in an exchangeable oil container and temporarily exchanged or loaded onto an adjacent transport vehicle. The herbaceous components are preferably deforested and pre-pressed or also fully pressed so that, for. B. briquettes or bales arise. These are at least temporarily preserved, for which preservatives, e.g. B. CO 2 are added and these are packed airtight by means of a packaging unit. In the manner described, logistical costs can be saved. In addition, processing plants can be supplied with material quantities that are linearly dependent on the machine capacities, that is to say precisely assessable, within the short harvest time, so that further processing is facilitated. For the cultivation of hemp, the direct processing or packaging, in particular of the herbaceous parts of the plant, means increased security against attempted abuse. In many countries, the herbaceous components can be further processed in an improved manner, with the risks being reduced compared to manual labor.
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