BE1021933B1

BE1021933B1 - Hydraulische rem met energieterugwinning voor een vuleenheid in een balenpers voor gebruik in de landbouw

Info

Publication number: BE1021933B1
Application number: BE2014/0535A
Authority: BE
Inventors: Alessandro Benevelli; Didier Verhaeghe; Riccardo Morselli
Original assignee: Cnh Industrial Belgium Nv
Priority date: 2014-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2016-01-27
Also published as: WO2016005380A1; EP3166389B1; NZ724336A; US20170135286A1; AU2015286787B2; AU2015286787A1; US10342180B2; CN106255407A; CN106255407B; EP3166389A1

Abstract

Een balenpers (10) bevat een hoofdbalenkamer (26), een plunjer (30), een tandwielkast (42) en een vuleenheid (24). De plunjer is heen-en-weer beweegbaar binnen de hoofdbalenkamer (26). De vuleenheid (24) wordt aangedreven door de plunjer (30) en/of een tandwielkast (42), en is beweegbaar tijdens een vulcyclus voor het overbrengen van oogstmateriaal in ladingen naar de hoofdbalenkamer (26). De balenpers (10) is gekenmerkt door een hydraulische rem (50) die verbonden is met een rem en geconfigureerd is om te werken als rem op de vuleenheid (24) tijdens een gedeelte van de vulcyclus.

Description

HYDRAULISCHE REM MET ENERGIETERUGWINNING VOOR EEN VULEENHEID IN EEN BALENPERS VOOR GEBRUIK IN DE LANDBOUW

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op balenpersen voor gebruik in de landbouw (verder kortweg balenpers(en) genoemd), en meer bepaald op remmen voor vuleenheden in zulke balenpersen.

Beschrijving van de aanverwante stand van de techniek

Oogstmachines voor gebruik in de landbouw, zoals balenpersen, worden in de landbouw gebruikt om oogstmateriaal samen te voegen en te verpakken om de opslag en de behandeling van het oogstmateriaal voor later gebruik te vergemakkelijken. In het geval van hooi wordt gewoonlijk een maaier-kneuzer gebruikt om het oogstmateriaal af te snijden en het voor te bereiden om het in zwaden in de zon te drogen. In geval van stro ontlaadt een maaidorser oogstmateriaal dat geen graan is vanaf de achterkant van de maaidorser, dat het stro vormt (bv. tarwe- of haverstro) dat door de balenpers opgeraapt zal worden. Het afgesneden oogstmateriaal wordt gewoonlijk geharkt en gedroogd, en een balenpers, zoals een grote vierkantebalenpers of rondebalenpers, rijdt schrijlings over en langs de zwaden om het oogstmateriaal op te pikken en er balen van te maken.

Op een grote vierkantebalenpers verzamelt een opraapeenheid aan de voorkant van de balenpers het afgesneden en in zwaden neergelegde oogstmateriaal van de grond. De opraapeenheid bevat een opraaprol en kan facultatief andere onderdelen bevatten zoals zijdelingse afschermingen, eenzijdig gesteunde korte vijzels, een windscherm enz.

Een pakkereenheid wordt gebruikt om het oogstmateriaal vanaf de opraapeenheid toe te voeren aan een koker of precompressiekamer. De pakkereenheid vormt in de precompressiekamer een prop gewas die vervolgens naar een hoofdbalenkamer wordt overgebracht .(Voor deze bespreking zal de lading oogstmateriaal in de precompressiekamer een “prop” genoemd worden en zal de lading oogstmateriaal na samengeperst te zijn binnen de hoofdbalenkamer een “plak” genoemd worden). Gewoonlijk bevat zulke pakkereenheid tanden of vorken om het oogstmateriaal vanuit de opraapeenheid naar de precompressiekamer te verplaatsen. In plaats van een pakkereenheid is ook het gebruik van een roterende snij eenheid gekend om het oogstmateriaal in kleinere stukken te hakken.

Een vuleenheid draagt de prop oogstmateriaal over in ladingen vanuit de precompressiekamer naar de hoofdbalenkamer. Gewoonlijk bevat zulke vuleenheid vulvorken die gebruikt worden om de prop oogstmateriaal vanuit de precompressiekamer naar de hoofdbalenkamer over te brengen, gesynchroniseerd met de heen-en-weergaande beweging van een plunjer binnen de hoofdbalenkamer.

In de hoofdbalenkamer drukt de plunjer de prop oogstmateriaal samen tot plakken om een baal te vormen en, terzelfder tijd beweegt de baal geleidelijk naar de uitlaat van de balenkamer. De plunjer beweegt heen en weer, naar en weg van het ontlaadeinde van de balenpers. De plunjer kan een aantal rollen bevatten die zijdelings naar buiten steken ten opzichte van de zijden van de plunjer. De rollen aan elke kant van de plunjer worden ontvangen binnen een overeenkomstige plunjergleuf die gevormd is in de zijwanden van de balenkamer, waarbij de plunjergleuven de plunjer geleiden tijdens de heen-en-weergaande bewegingen.

Wanneer er genoeg plakken werden toegevoegd en de baal een volledige (of andere voorafbepaalde) grootte bereikt, wordt een aantal knopenleggers geactiveerd die touw, garen of iets dergelijks rond de baal wikkelen en knopen terwijl de baal zich nog altijd in de hoofdbalenkamer bevindt. Het touw wordt doorgesneden en de gevormde baal wordt uit de achterkant van de balenpers gestoten als een nieuwe baal wordt gevormd.

Een vuleenheid zoals hierboven beschreven kan een passieve rem op de as van de vuiler bevatten om de vuleenheid te remmen tijdens de snelle fase van de vulcyclus. Zulke rem kan een schijfremsysteem bevatten met één of meer schijven die concentrisch zijn met de as van de vuiler. De as van de vuiler wordt altijd geremd tijdens de volledige vulcyclus, en niet alleen de laatste fase van de cyclus. Daarom moet de vuleenheid aangedreven worden, met genoeg kracht om niet alleen de vuleenheid zelf aan te drijven, maar ook met genoeg kracht om de remkracht van de passieve rem te overwinnen. De rem leidt dan ook tot een extra energieverbruik en het opwekken van warmte.

Wat vereist is volgens de stand van de techniek is een balenpers die de pakeenheid tijdens de laatste fase van de pakkercyclus effectief afremt, maar de vuleenheid niet remt tijdens de hele vulcyclus.

Samenvatting van de uitvinding

Deze uitvinding verschaft een balenpers met een hydraulische rem met energieterugwinning die de vuleenheid remt aan het einde van de vulcyclus en tegelijk hydraulisch energie opslaat voor gebruik tijdens een eropvolgende rembewerking.

In één vorm is de uitvinding bedoeld voor een balenpers die een hoofdbalenkamer bevat, een plunjer, een tandwielkast en een vuleenheid. De plunjer is heen-en-weer beweegbaar binnen de hoofdbalenkamer. De tandwielkast is gekoppeld met de plunjer om de plunjer heen en weer te bewegen binnen de hoofdbalenkamer. De vuleenheid wordt aangedreven door de plunjer en/of de tandwielkast en is beweegbaar door een vulcyclus heen voor het in ladingen overbrengen van oogstmateriaal naar de hoofdbalenkamer. De balenpers is gekenmerkt door een hydraulische rem die verbonden is met en geconfigureerd is om te werken als rem op de vuleenheid tijdens een gedeelte van de vulcyclus.

Een voordeel van deze uitvinding is dat het rendement van de vuleenheid verbeterd wordt, waardoor dus het algemene rendement van de balenpers verbetert.

Een ander voordeel is dat remenergie teruggewonnen wordt om ze te gebruiken tijdens een eropvolgende rembewerking.

Nog een ander voordeel is dat met de hydraulische rem van deze uitvinding de warmteopwekking geminimaliseerd wordt.

Een verder voordeel is dat er geen elektronische regelingen of actuators vereist zijn.

Korte beschrijving van de tekeningen

De bovenvermelde en andere kenmerken en voordelen van deze uitvinding en de manier om ze te bereiken, zullen duidelijker worden en de uitvinding zal beter begrepen kunnen worden door verwijzing naar de volgende beschrijving van uitvoeringsvormen van de uitvinding, samen met de bijbehorende tekeningen, waarbij:

Figuur 1 een opengewerkt perspectief aanzicht is dat de inwendige werking toont van een grote vierkantebalenpers die een hydraulische rem met energieterugwinning volgens deze uitvinding kan bevatten;

Figuur 2 een zijdelingse doorsnede is van de precompressiekamer en de vuleenheid van Figuur 1, met een uitvoeringsvorm van een hydraulische rem met energieterugwinning van deze uitvinding;

Figuur 3 een zijdelingse doorsnede is van de vuleenheid die weergegeven is in de Figuren 1 en 2, gekoppeld met een schematisch aanzicht van een uitvoeringsvorm van een hydraulische rem met energieterugwinning van deze uitvinding;

Figuur 4 een schematisch aanzicht is van de hydraulische rem met energieterugwinning die weergegeven is in Figuur 3, wanneer hij zich in een ondersteunende fase bevindt;

Figuur 5 een schematisch aanzicht is van de hydraulische rem met energieterugwinning die weergegeven is in Figuur 3, wanneer hij zich in een neutrale fase bevindt; en

Figuur 6 een schematisch aanzicht is van de hydraulische rem met energieterugwinning die weergegeven is in Figuur 3, wanneer hij zich in een remfase bevindt.

Overeenkomstige verwijzingen (nummers en letters) geven door alle verschillende aanzichten heen overeenkomstige onderdelen aan. De hier uiteengezette voorbeelden illustreren uitvoeringsvormen van de uitvinding en zulke voorbeelden mogen niet geïnterpreteerd worden alsof ze de reikwijdte van de uitvinding op enige wijze zouden beperken.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

Met verwijzing nu naar de tekeningen en meer bepaald naar Figuur 1, wordt er een perspectief opengewerkt aanzicht getoond dat de inwendige werking van een grote vierkantebalenpers toont 10. Balenpers 10 werkt met een tweetraps toevoersysteem. Oogstmateriaal wordt met behulp van een opraapeenheid 12 van zwaden opgetild en aan de balenpers 10 toegevoerd. De opraapeenheid 12 bevat een draaiende opraaprol 14 met tanden 16 die het gewas achterwaarts bewegen naar een pakkereenheid 18. Een facultatief paar eenzijdig gesteunde korte vijzels (waarvan er één is weergegeven, maar zonder nummer) is boven de opraaprol 14 gepositioneerd om het oogstmateriaal zijdelings naar binnen te bewegen. De pakkereenheid 18 bevat pakkertanden 20 die het gewas in een precompressiekamer 22 drukken om een prop oogstmateriaal te vormen. De pakkertanden 20 strengelen het gewas ineen en pakken het samen in de precompressiekamer 22. De precompressiekamer 22 en de pakkertanden 20 werken als de eerste stap voor het samenpersen van het gewas. Eens de druk in de precompressiekamer 22 een voorafbepaalde gedetecteerde waarde bereikt, beweegt een vuleenheid 24 de prop gewas uit de precompressiekamer 22 naar een hoofdbalenkamer 26. De vuleenheid 24 bevat vulvorken 28 die de prop gewas rechtstreeks tot vóór een plunjer 30 drukken, die heen en weer beweegt binnen de hoofdbalenkamer 26 en de prop gewas in een plak samengedrukt. De vulvorken 28 keren terug naar hun originele stationaire toestand nadat de prop materiaal in de hoofdbalenkamer 26 werd bewogen. Plunjer 30 drukt de proppen gewas samen in plakken om een baal te vormen en terzelfder tijd beweegt de baal geleidelijk naar de uitlaat 32 van de hoofdbalenkamer 26. De hoofdbalenkamer 26 en de plunjer 30 functioneren als tweede trap voor het samenpersen van het gewas. Wanneer er genoeg plakken werden toegevoegd en de baal een volledige (of een andere voorafbepaalde) grootte bereikt, worden knopenleggers 34 geactiveerd die touw rond de baal wikkelen en binden terwijl de baal zich nog altijd in de hoofdbalenkamer 26 bevindt. Naalden 36 brengen het onderste touw omhoog naar de knopenleggers 34 waarna het knoopproces plaatsvindt. Het touw wordt doorgesneden en de gevormde baal wordt uitgestoten vanuit een ontlaadhelling 38 als een nieuwe baal gevormd is.

Plunjer 30 is verbonden via een krukarm 40 met een tandwielkast 42. Tandwielkast 42 wordt aangedreven door een vliegwiel 44, dat op zijn beurt via een aandrijfas 46 verbonden is met de aftakaskoppeling (PTO-koppeling) 48. De afitakaskoppeling is afneembaar verbonden met de spieas van de aftakas aan de achterkant van de tractie-eenheid, zoals een trekker (niet weergegeven).

Volgens een aspect van deze uitvinding en nu met verwijzing naar de Figuren 2 en 3 maakt een hydraulische rem met energieterugwinning 50 het mogelijk een deel van de remenergie die gebruikt wordt voor het remmen van de vuleenheid 24 terug te winnen tijdens een gedeelte van de vulcyclus, en maakt daarna deze energie beschikbaar tijdens de volgende remfase van de vulcyclus. In het algemeen bevat de hydraulische rem met energieterugwinning 50 een hydraulisch cilindergeheel 52, klep 54, hydraulisch buffervat 56 en tank 58. Het hydraulische cilindergeheel 52 is geconfigureerd als een dubbelwerkende cilinderopstelling met een zuiger 60 die heen en weer beweegbaar is binnen een cilinder 62. Een zuigerstang 64 is met de zuiger 60 verbonden aan één uiteinde ervan en heeft een tegenoverliggend uiteinde dat overlangs uit de cilinder 62 steekt. Het hydraulische cilindergeheel 52 is gekoppeld met de vuleenheid 24 op een wijze die de zuiger 60 schuivend beweegt binnen de cilinder 62 tijdens de werking door een vulcyclus heen. Meer bepaald is het hydraulische cilindergeheel 52 aan één uiteinde verbonden met een vullerpen 68, en is het aan het tegenoverliggende uiteinde verbonden met het frame 70 van de balenpers 10. In de weergegeven uitvoeringsvorm is het bovenste uiteinde van de cilinder 62 verbonden met het frame 70 en is het onderste uiteinde van de zuigerstang 64 verbonden met de vullerpen 68; de oriëntatie van het hydraulische cilindergeheel 52 kan echter omgekeerd worden.

Om cavitatie te vermijden maakt de klep 54 in één positie communicatie mogelijk tussen de zuigerkopzijde van de cilinder 62 en het buffervat 56 (tijdens de ondersteunende fase en de remfase), en tussen de zuigerstangzijde van de cilinder 62 en de tank 58. In de andere positie stelt de klep 54 de zuiger 60 in staat in een energieterugwinnende configuratie geplaatst te worden (neutraal, geen remkracht). De klep 54 bevat een eerste poort 72 die verbonden is met een eerste uiteinde 74 (zuigerkopzijde) van de cilinder 62, en een tweede poort 76 die verbinden is met een tweede uiteinde 78 (zuigerstangzijde) van de cilinder 62.

Een eerste terugslagklep 80 tussen de tank 58 en de klep 54 maakt het mogelijk cavitatie te vermijden tijdens de overgang tussen de ondersteunende fase en de neutrale fase. Een tweede terugslagklep 82 tussen het buffervat 56 en de klep 54 beheert de remkracht die aangebracht wordt op de vuleenheid 24 door gebruik te maken van een smooropening 84 waar de olie doorgevoerd wordt tijdens de ondersteunende fase.

Te beginnen met de positie in het bovenste dode punt (BDP) met de vullerpen geplaatst aan de bovenkant van de vuleenheid (zoals weergegeven in Figuur 3), kunnen de drie hoofdfasen van de hydraulische rem met energieterugwinning 50 als volgt uitgelegd worden:

De ondersteunende fase (Figuur 4): de onder druk gezette hydraulische olie opgeslagen binnen het buffervat 56 uit de vorige cyclus drukt tegen de kop van de zuiger 60 binnen de cilinder 62. Wanneer de opgeslagen energie is opgebruikt, schakelt de klep 54 om, om de zuiger 60 in een energieterugwinnende configuratie te zetten. Tijdens deze overgang kan de zuiger 60 olie uit de tank 58 zuigen via de terugslagklep 80.

De neutrale fase (Figuur 5): de vuleenheid 24 wordt aangedreven door de centrale as van de vuiler 86 (Figuur 2) zonder enige remkracht tijdens een niet-remmend gedeelte van de vulcyclus. De hydraulische zuiger 60 bevindt zich in een energieterugwinnende configuratie en er kan olie uit de tank 58 gezogen worden.

De remfase (Figuur 6): de vuleenheid 24 wordt selectief en afwisselend geremd tijdens het gedeelte van de cyclus van de vuleenheid vooraleer de vuleenheid 24 het einde van de slag bereikt. De klep 54 wordt omgeschakeld en de zuigerkopzijde van de cilinderkamer wordt d.m.v. vloeistof met het buffervat 56 verbonden. De smooropening 84 zorgt voor een dynamische bijdrage van remkracht en verzacht ook de overgang. Tussen twee opeenvolgende cycli wordt de klep 54 geschakeld om een terugstromen van olie te vermijden. Om een gesynchroniseerd systeem te hebben, kan de klep bediend worden door een mechanische actuator 88 (schematisch weergegeven in Figuren 3-6; bv. door hefbomen te gebruiken, aangezien een mechanische activering voor dit soort toepassingen geschikt is). De zuigergeometrie (d.w.z. de verhouding van de oppervlaktes aan weerskanten van de zuiger) maximaliseert ook de ondersteunende fase ten opzichte van de remfase. Het hydraulische remsysteem/principe is ook geschikt in geval meer dan één remfase vereist is. Dit kan verwezenlijkt worden d.m.v. een specifieke constructie van de mechanische actuatorhefboom om alle verschillende klepschakelfasen te synchroniseren. Als alternatief kan de klep 54 ook bediend worden m.b.v. een actuator in de vorm van een elektrische verwerkingskring, zoals een controller.

Hoewel deze uitvinding werd beschreven met betrekking tot minstens één uitvoeringsvorm, kan ze verder gewijzigd worden binnen de geest en de reikwijdte van deze onthulling. Deze octrooiaanvraag is dan ook bedoeld om alle variaties en gebruiken of aanpassingen van de uitvinding te dekken door gebruik te maken van haar algemene principes. Verder is deze octrooiaanvraag bedoeld om ook alle afwijkingen van deze onthulling te dekken die mogelijk zijn binnen bekende of gebruikelijke praktijken volgens de stand van de techniek waarop deze uitvinding betrekking heeft en die binnen de grenzen van de bij gevoegde conclusies vallen.

Claims

CONCLUSIES

1. Balenpers (10), bestaande uit: een hoofdbalenkamer (26); een plunjer (30) die heen en weer bewogen kan worden binnen de hoofdbalenkamer (26); een tandwielkast (42) die gekoppeld is met de plunjer (30) om de plunjer (30) heen en weer te bewegen binnen de hoofdbalenkamer (26); een vuleenheid (24) die aangedreven wordt door de plunjer (30) en/of de tandwielkast (42), waarbij de vuleenheid (24) beweegbaar is door een vulcyclus heen om oogstmateriaal in ladingen over te brengen naar de hoofdbalenkamer (26); gekenmerkt doordat de balenpers verder bestaat uit een hydraulische rem (50) die verbonden is met de vuleenheid (24) en geconfigureerd is om te werken als rem op de vuleenheid (24) tijdens een gedeelte van de vulcyclus.
2. Balenpers (10) volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de hydraulische rem (50) geconfigureerd is om selectief en afwisselend te werken als rem op de vuleenheid (24).
3. Balenpers (10) volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de hydraulische rem (50) geconfigureerd is om energie toe te voeren aan de vuleenheid (24) tijdens een ander gedeelte van de vulcyclus.
4. Balenpers (10) volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de hydraulische rem (50) een hydraulische rem is met energieterugwinning (50) die geconfigureerd is om opgeladen te worden tijdens een gedeelte van de vulcyclus.
5. Balenpers (10) volgens conclusie 4, met het kenmerk dat de hydraulische rem met energieterugwinning (50) een hydraulisch cilindergeheel (52) en een hydraulisch buffervat (56) bevat, en doordat het hydraulische cilindergeheel (52) een cilinder (62) bevat en een zuiger (60) die heen en weer kan bewegen in de cilinder (62), en het hydraulische cilindergeheel (52) gekoppeld is met de vuleenheid (24) op een wijze die de zuiger (60) schuivend beweegt binnen de cilinder (62) tijdens de werking van een vulcyclus.
6. Balenpers (10) volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de balenpers (10) een frame (70) bevat en het hydraulisch cilindergeheel (52) een zuigerstang (64) bevat die verbonden is met de zuiger (60), en doordat de hydraulische cilinder (64) verbonden is met de vuleenheid (24) of het frame (70), en de zuigerstang (64) verbonden is met het andere element van beide elementen, nl. de vuleenheid (24) of het frame (70).
7. Balenpers (10) volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk dat de hydraulische cilinder (62) een dubbelwerkende cilinder is, en verder een klep (54) bevat met een eerste poort (72) die een eerste uiteinde (74) van de hydraulische cilinder (62) met het buffervat verbindt en een tweede poort (76) die een tweede uiteinde (78) van de hydraulische cilinder (62) met een tank (58) verbindt, en die verder een actuator bevat die gekoppeld is met de klep (54) en als functie heeft om de werking van de klep (54) te regelen.
8. Balenpers (10) volgens conclusie 7, met het kenmerk dat de actuator als functie heeft de klep (54) te besturen, waarbij het eerste uiteinde (74) of het tweede uiteinde (78) van de hydraulische cilinder (62) selectief met de tank (58) verbonden wordt.
9. Balenpers (10) volgens één van de conclusies 5 t.e.m. 8, met het kenmerk dat de vuleenheid (24) een vullerpen (68) bevat en het hydraulische cilindergeheel (52) scharnierend verbonden is met de vullerpen (68).
10. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de balenpers (10) een grote vierkantebalenpers is.