BE1021936B1 - Hulpkrachtbron voor een balenpers voor gebruik in de landbouw waarvan het uitgangsvermogen gebaseerd is op de werkcyclus van de plunjer - Google Patents

Abstract

Een balenpers (10) bevat een hoofdbalenkamer (26) en een plunjer (30) die heen en weer beweegbaar is in de hoofdbalenkamer (26) door een compressieslag en een teruggaande slag heen. De plunjer (30) heeft een werkcyclus met een maximale vermogenbehoefte (108), een minimale vermogenbehoefte (110), en een gemiddelde vermogenbehoefte (102) tijdens de werkcyclus. De balenpers (10) is gekenmerkt door een hulpkrachtbron (52) die geconfigureerd is om energie over te brengen op de aandrijflijn (50) om de werkcyclus (100) van de plunjer (30) zo te compenseren dat daardoor een in wezen constante vermogenbehoefte (106) op de aandrijflijn (50) tot stand wordt gebracht.

Description

HULPKRACHTBRON VOOR EEN BALENPERS VOOR GEBRUIK IN DE LANDBOUW WAARVAN HET UITGANGS VERMOGEN GEBASEERD IS OP DE

WERKCYCLUS VAN DE PLUNJER

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op balenpersen voor gebruik in de landbouw (verder kortweg balenpers(en) genoemd) en meer bepaald op systemen om energie aan zulke balenpersen toe te voeren.

Beschrijving van de aanverwante stand van de techniek

Landbouwoogstmachine, 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 snijeenheid 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.

Tijdens een compressiecyclus van de plunjer, zoals hierboven beschreven, beweegt de plunjer door een compressieslag heen naarmate hij in de hoofdbalenkamer beweegt, waarbij de hoogste belasting op de plunjer zich voordoet aan het einde van elke compressieslag. Aangezien balenpersen steeds groter worden, worden de piekbelastingen op de plunjer tijdens de compressieslag ook steeds groter. Eén manier om deze hogere piekbelastingen te compenseren, is een groter vliegwiel te gebruiken dat gekoppeld is met een tandwielkast die de plunjer aandrijft. Wanneer de plunjer het einde van de compressieslag bereikt, helpt de hoeveelheid van beweging van het zwaardere vliegwiel de plunjer door de piekbelasting aan het einde van de compressieslag heen te bewegen. Als het vliegwiel niet zwaar genoeg is, dan worden door de aandrijflijn hoge belastingen op de basiseenheid overgebracht, wat kan resulteren in vertraging van de motor aan boord van de basiseenheid. Een te groot vliegwiel is echter ook ongewenst aangezien het vliegwiel gewoonlijk een basiseenheid vereist met een groter nominaal vermogen (pk) om te starten en het vliegwiel dat deel uitmaakt van de aandrijflijn van de balenpers aan te drijven.

Wat vereist is volgens de stand van de techniek is een balenpers die grote piekbelastingen tijdens de compressieslagen van de plunjer aankan.

Samenvatting van de uitvinding

Deze uitvinding verschaft een balenpers met een hulpkrachtbron (auxiliary power System = APS) die energie van de aandrijflijn van de balenpers afneemt en energie naar de aandrijflijn van de balenpers terugstuurt, op basis van de werkcyclus van de plunjer binnen de balenpers.

In één vorm is de uitvinding bedoeld voor een balenpers die een hoofdbalenkamer bevat en een plunjer die heen-en-weer beweegbaar is binnen de hoofdbalenkamer door een compressieslag en een teruggaande slag heen. De plunjer heeft een werkcyclus met een maximale vermogenbehoefte, een minimale vermogenbehoefte en een gemiddelde vermogenbehoefte tijdens de werkcyclus. Een tandwielkast is gekoppeld met de plunjer om de plunjer heen en weer te bewegen binnen de hoofdbalenkamer. Een aandrijflijn heeft een ingaand uiteinde dat koppelbaar is met een aftakas (PTO) van een tractie-eenheid, en een uitgaand einde dat gekoppeld is met de tandwielkast. De balenpers is gekenmerkt door een hulpkrachtbron gekoppeld met de aandrijflijn. De hulpkrachtbron is geconfigureerd om energie over te brengen op de aandrijflijn om de werkcyclus van de plunjer zo te compenseren dat daardoor een in wezen constante vermogenbehoefte op de aandrijflijn tot stand wordt gebracht.

Een voordeel van deze uitvinding is dat energie afgenomen wordt van de balenpers buiten piekbelastingsperiodes en teruggevoerd wordt naar de aandrijflijn om gebruikt te worden tijdens piekbelastingen.

Een ander voordeel is dat een basiseenheid met een kleiner nominaal vermogen gebruikt kan worden om de balenpers aan te drijven.

Nog een ander voordeel is dat de balenpers uitgerust kan worden met een kleiner vliegwiel.

Een verder voordeel is dat een lager vermogen aan de aftakas vereist is: tot 40%, afhankelijk van de werkcyclus van de balenpers.

Nog een volgend voordeel is dat het brandstofverbruik verminderd wordt, aangezien een kleinere tractie-eenheid gebruikt kan worden.

Een ander voordeel is dat de hulpkrachtbron resulteert in een groter comfort voor de operator, aangezien de piekimpulsbelastingen niet via de aandrijflijn op de tractie-eenheid worden overgebracht.

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 hulpkrachtbron volgens deze uitvinding kan bevatten;

Figuur 2 een perspectief deelaanzicht is van de aandrijflijn, de tandwielkast en de hulpkrachtbron die weergegeven zijn in Figuur 1 ;

Figuur 3 een blokschema is dat een vereenvoudigde uitvoeringsvorm weergeeft van de hulpkrachtbron volgens deze uitvinding;

Figuur 4 een schematische voorstelling is van een uitvoeringsvorm van de hulpkrachtbron volgens deze uitvinding;

Figuur 5 een grafische voorstelling is van het vermogen dat vereist is tijdens de compressiecycli van de balenpers, het hydraulische vermogen dat toegevoerd wordt door de hulpkrachtbron en het resulterende vermogen op de aftakas als gevolg van het door de hulpkrachtbron toegevoerde vermogen; en

Figuur 6 een grafische voorstelling is van een andere uitvoeringsvorm van het vereiste vermogen gedurende compressiecycli van de balenpers, het hydraulische vermogen dat toegevoerd wordt door de hulpkrachtbron en het resulterende vermogen op de aftakas als gevolg van het door de hulpkrachtbron toegevoerde vermogen.

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

Nu met verwijzing 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 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 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 aftakaskoppeling 48 is afneembaar verbonden met de spieas van de aftakas aan de achterkant van de tractie-eenheid, zoals een trekker (niet weergegeven). Aftakaskoppeling 48, aandrijfas 46 en vliegwiel 44 definiëren samen een gedeelte van een aandrijflijn 50 dat draaiend vermogen toevoert aan tandwielkast 42. Vliegwiel 44 heeft een voldoende massa om de plunjer 30 door een compressieslag heen te voeren wanneer vermogen wordt toegevoerd aan de aandrijfas 46 door de tractie-eenheid. Zonder het vliegwiel wordt een grote mechanische belasting (impuls) aangelegd aan de tractie-eenheid wanneer de balenpers tijdens de werking piekvermogen nodig heeft, zoals aan het einde van een compressieslag en/of tijdens een slag van de vuleenheid. Aangezien balenpersen steeds groter worden, neemt algemeen gesproken ook de grootte van het vliegwiel steeds toe. Een groter vliegwiel vergt op zijn beurt gewoonlijk ook het gebruik van een tractie-eenheid met een hoger vermogen om tijdens de werking ingangsvermogen op de aandrijfas 46 in stand te kunnen houden, en doordat een hoger vermogen nodig is om het vliegwiel vanuit stilstand aan het draaien te brengen.

Nu met verwijzing naar de Figuren 1-3, gezamenlijk, bevat balenpers 10 ook een hulpkrachtbron 52 die gekoppeld is met de aandrijflijn 50 parallel met het vliegwiel 44 en tandwielkast 42, in een mechanische zin en niet noodzakelijk in een geometrische zin. De hulpkrachtbron 52 dient over het algemeen om energie van de aandrijflijn 50 te ontvangen, om de energie op te slaan en de opgeslagen energie terug te voeren naar de aandrijflijn 50.

De hulpkrachtbron 52 bevat over het algemeen een energieopwekkend toestel 54 om energie te ontvangen van de aandrijflijn 50 en energie op te wekken, een energieopslagtoestel 56 dat gekoppeld is met het vermogenopwekkende toestel dat energie opslaat afkomstig van dit energieopwekkende toestel 54, en een energieterugvoerend toestel 58 om de opgeslagen energie naar de aandrijflijn terug te voeren. In het blokschema dat weergegeven is in Figuur 3 zijn het energieopwekkende toestel 54 en energieterugvoerende toestel 58 geconfigureerd als dezelfde eenheid die op verschillende functionele wijzen kan werken, zoals een hydraulische pomp/motor of een elektrische motor/generator. Wanneer het energieopslagtoestel 56 geconfigureerd is als een hydraulische pomp/motor, kan het de vorm hebben van één of meerdere hydraulische buffervaten. Als alternatief kan het, wanneer het energieopslagtoestel 56 geconfigureerd is als een elektrische motor/generator, de vorm hebben van één of meerdere ultracondensatoren en/of accu's. Met dit type dubbele functionaliteit is het energieopslagtoestel 56 verbonden met het energieopwekkende toestel 54 / energieterugvervoerende toestel 58 zodat het in de twee richtingen werkt, d.w.z. waarbij de energie in de twee richtingen kan stromen, zoals aangegeven door de dubbele pijl 60.

Als alternatief kunnen het energieopwekkende toestel 54 en het energieterugvoerende toestel 58 afzonderlijke en gescheiden eenheden zijn die elk gekoppeld zijn met de aandrijflijn 50 en het energieopslagtoestel 56. Het energieopwekkende toestel 54 kan bijvoorbeeld de vorm hebben van een hydraulische pomp, en het energieterugvoerende toestel 58 kan de vorm hebben van een afzonderlijke hydraulische motor, waarbij elk ervan mechanisch gekoppeld is met de aandrijflijn 50 en hydraulisch gekoppeld is met een energieopslagtoestel in de vorm van een buffervat (niet specifiek weergegeven). Bovendien kan het energieopwekkende toestel 54 de vorm hebben van een elektromotor en kan het energieterugvoerende toestel 58 de vorm hebben van een afzonderlijke elektrische generator, waarbij elk ervan mechanisch gekoppeld is met de aandrijflijn 50 en elektrisch gekoppeld is met een energieopslagtoestel 56 in de vorm van een ultracondensator en/of accu (niet specifiek weergegeven).

Het energieopslagtoestel 56 dat weergegeven is in Figuur 3 kan ook anders geconfigureerd worden dan met één of meerdere hydraulische buffervaten, ultracondensatoren en/of accu's. Bijvoorbeeld kan het energieopslagtoestel 56 geconfigureerd zijn als een extra mechanisch vliegwiel dat energie ontvangt van / zendt naar de aandrijflijn 50. Het energieopwekkende toestel 54 en het energieterugvoerende toestel 54 kunnen geconfigureerd zijn als een continu regelbare overbrenging (CVT), en het extra vliegwiel zou in zekere mate in staat zijn om energie buiten de piekbelastingsperiode te ontvangen en op te slaan, en energie over te brengen naar de aandrijflijn 50 om deze te gebruiken tijdens piekbelastingsperiodes.

Voor de bespreking hierna zal worden verondersteld dat het energieopwekkende toestel 54 en het energieterugvoerende toestel 58 de vorm hebben één een enkele eenheid die geconfigureerd is als een hydraulische pomp/motor. Pomp/motor 54, 58 is gekoppeld met en wordt geregeld door een elektrische verwerkingskring 62, die de vorm kan hebben van een elektronische besturingseenheid (ECU) of een analoge verwerkingseenheid. De elektrische verwerkingskring 62 kan een specifieke ECU zijn aan boord van de balenpers 10 of kan ook een deel zijn van een ECU (Electronic Control Unit) die gebruikt wordt voor andere doeleinden aan boord van de balenpers 10. Als alternatief kan de elektrische verwerkingskring 62 ook een ECU zijn aan boord van de tractie-eenheid die de balenpers 10 sleept 10, en kan gekoppeld zijn met de pomp/motor 54, 58 en andere onderdelen aan boord van de balenpers 10 via een bedrading of op een draadloze manier.

De elektrische verwerkingskring 62 regelt de werking van de pomp/motor 54, 58 op een wijze zodat vermogen toegevoerd wordt aan de aandrijflijn 50 vóór en tijdens periodes van piekbelasting van de balenpers 10, en er wordt energie ontvangen van de aandrijflijn 50 wanneer er geen piekbelasting is op de balenpers 10. Meer bepaald wordt energie verstuurd naar/vanuit de aandrijflijn 50 afhankelijk van een positie van de plunjer 30 in de hoofdbalenkamer 26, en/of een variabele die verband houdt met de vorming van een plak oogstmateriaal binnen de balenkamer 26. Daartoe is de elektrische verwerkingskring 62 verbonden met één of meerdere sensors 64 die uitgangssignalen toevoeren die een indicatie geven van de positie van de plunjer 30 en/of een variabele die verband houdt met een plak gewas. In de uitvoeringsvorm die weergegeven is in Figuur 3, is de sensor 64 in de buurt van het vliegwiel 44 aangebracht om de rotatiepositie van het vliegwiel 44 te bepalen, bv. door een naderingsschakelaar, een optische sensor enz. De positie van het vliegwiel 44 kan op haar beurt gebruikt worden om de positie van de plunjer 30 in de hoofdbalenkamer 26 te bepalen. Als alternatief kan de sensor 64 geconfigureerd worden om een variabele te detecteren die verband houdt met de vorming van een plak gewas in de hoofdbalenkamer 26. Voorbeelden van variabelen die verband houden met de vorming van een plak gewas kunnen een vochtigheidsgehalte zijn van het gewasmateriaal, een dikte van een bepaalde plak oogstmateriaal en/of een positieverandering van de plunjer bij maximale compressie voor elke plak gewasmateriaal. Als alternatief kan de variabele die verband houdt met de vorming van een plak gewas zelfs een invoer zijn van een gebruiker, zoals een bepaald type oogstmateriaal dat geoogst wordt. Andere ingangsvariabelen kunnen ook gebruikt worden voor het regelen van de werking van de hulpkrachtbron 52.

Met verwijzing nu naar Figuur 4, wordt een schematische voorstelling getoond van de regeling van de hulpkrachtbron 52 die weergegeven is in Figuren 1-3. De hulpkrachtbron 52 kan gezien worden als het definiëren van een hydraulisch vliegwiel dat gebaseerd is op een zogenaamde "over-center" verdringingspomp/motor met regelbaar slagvolume 54, 58 die aangesloten is tussen het buffervat 56 en een tank 66. Om alle overdruk te vermijden, is een drukontlastingsklep 68 aangebracht tussen de pomp/motor 54, 58 en het buffervat 56. Een terugslagklep 70 is ook verbonden met de tank 66 om cavitatie van de pomp/motor 54, 58 te vermijden. Een drukopnemer 72 wordt gebruikt om de verplaatsing van de pomp/motor 54, 58 te beheren. In de grond werkt de pomp/motor 54, 58 tijdens een typische werkcyclus als een echte pomp die het buffervat 56 vult wanneer het ogenblikkelijke vermogen van de balenpers 10 lager is dan het gemiddelde vermogen (Figuur 5). Anderzijds wanneer de plunjer 30 in een compressieslag is, werkt de pomp/motor 54, 58 als motor om hydraulische energie om te zetten in mechanische energie die toegevoerd kan worden aan de aandrijflijn 50. Op die manier kan de typische vermogenpiek vermeden worden en ligt het vermogen dat de aftakas toegevoerd krijgt van de trekker altijd dichtbij het gemiddelde vermogen. De grootte van de pomp hangt af van de maximumdruk in het buffervat 56 en de bedrijfssnelheid van de pomp/motor 54, 58. Doordat de aanvullende tandwielkast 74 gekoppeld is met de aandrijflijn 50, kan de pompsnelheid verhoogd worden bv. van 1000 t/min (het typische toerental van een aftakas tijdens normale werkvoorwaarden) tot ongeveer 2680 t/min). Deze hogere snelheid maakt het gebruik mogelijk van een kleinere pomp met een hoger hydraulisch rendement en een snellere reactietijd, in tegenstelling tot een grotere pomp die vereist is wanneer gewerkt wordt met lagere snelheden.

In de uitvoeringsvorm van de hierboven beschreven hulpkrachtbron 52, wordt het systeem verondersteld een hydraulisch systeem te zijn met een pomp/motor 54, 58 die verbonden is tussen de aftakaskoppeling 48 en het vliegwiel 44. De exacte plaats van de verbinding tussen de hulpkrachtbron 52 en de aandrijflijn 50 kan echter variëren. Bijvoorbeeld, verwijzend naar Figuur 3, kan een pomp/motor 54’, 58’ (weergegeven in streeplijn als een optionele plaats van het aanbouwdeel) ook ingrijpen met een spievertanding of met de tanden van een tandwiel (niet weergegeven) die/dat gevormd is/zijn aan de omtrek van vliegwiel 44. In een verder voorbeeld kan een pomp/motor verbonden worden met een ingaande as 90 van tandwielkast 42. Dus is het duidelijk dat ongeacht waar vermogen kan worden afgenomen langs de lengte van aandrijflijn 50, hulpkrachtbron 52 gekoppeld kan worden met de aandrijflijn (50) om energie te ontvangen van of toe te voeren aan de aandrijflijn 50, op een wijze zoals hierboven is beschreven.

Tijdens de werking van de balenpers 10 gaat de plunjer 30 heen en weer tijdens compressiecycli in de hoofdbalenkamer 26. In de uitvoeringsvorm van de grote vierkantebalenpers die weergegeven is in de grafiek van Figuur 5, kan, wanneer de plunjer 30 heen en weer beweegt (aangegeven door de bovenste ruwweg sinusoïdaal verlopende kromme 100 [LSB = large square baler = grote vierkantebalenpers]), het vermogen dat nodig is op de aftakas van de grote balenpers tussen een minimale vermogenbehoefte schommelen tot ongeveer vier keer de minimale vermogenbehoefte (bv. tussen ongeveer 55 en 215 kW). Het gemiddelde vermogen dat aangegeven wordt door de horizontale streeplijn 102 is echter slechts twee keer de minimale vermogenbehoefte (bv. 107 kW). Anderzijds compenseert het vermogen dat verschaft wordt door de hydraulische pomp/motor 54, 58 aan de aandrijflijn 50 (aangegeven door de onderste van de ongeveer sinusoïdaal verlopende kromme 104) over het algemeen de schommelingen van het vermogen dat vereist is aan de aftakas. Dus wordt het resulterende vermogen dat benodigd is aan de aftakas aangegeven door de ongeveer horizontaal lopende lijn 106 net boven de lijn overeenkomstig het gemiddelde vermogen 102.

Meer bepaald heeft de bovenste kromme 100 die de vermogenbehoefte van de balenpers 10 voorstelt een werkcyclus met een periode van één cyclus tot de volgende van iets meer dan 1 seconde. De werkcyclus heeft een maximale vermogenbehoefte in elk punt 108 van ongeveer 215 kW die zich voordoet aan een einde van elke compressieslag, een minimale vermogenbehoefte in elk punt 110 van ongeveer 55 kW die zich voordoet aan een einde van elke teruggaande slag, en een totale amplitude van 160 kW (215 kW - 55 kW).

Zo ook heeft de hulpkrachtbron 52 een uitgangsvermogenkromme die voorgesteld wordt door de onderste kromme 104 die over het algemeen een spiegelbeeld is van de bovenste kromme 100 die de werkcyclus van de balenpers 10 voorstelt. Op die manier is de hulpkrachtbron 5 geconfigureerd om energie over te brengen op de aandrijflijn 50 om de werkcyclus van de plunjer 30 zo te compenseren dat daardoor een in wezen constante vermogenbehoefte op de aandrijflijn 106 tot stand wordt gebracht. De uitgangsvermogenkromme van de hulpkrachtbron 52 heeft een werkcyclus met een periode van één cyclus tot de volgende van iets meer dan 1 seconde. Voor waarden op de verticale as boven nul (0) ontvangt de hulpkrachtbron 52 energie van de aandrijflijn 50, en voor waarden op de verticale as onder nul (0) brengt de hulpkrachtbron 52 energie over op de aandrijflijn 50. De uitgangsvermogenkromme heeft een maximumwaarde in elk punt 112 van ongeveer 58 kW dat zich voordoet aan een einde van elke teruggaande slag, een minimumwaarde in elk punt 114 van ongeveer -98 kW dat zich voordoet aan een einde van elke compressieslag, en een totale amplitude van 156 kW (58 kW - (-98 kW)). De hulpkrachtbron 52 heeft dus een uitgangsvermogenkromme waarvan de totale amplitude ongeveer dezelfde is als een totale amplitude van de kromme 100 die de werkcyclus van de balenpers 10 voorstelt.

Zoals te zien is in Figuur 5, gaat de uitgangsvermogenkromme 104 over van positieve naar negatieve waarden, of omgekeerd, wanneer de werkcycluskromme 100 de lijn 102 in overeenstemming met de gemiddelde vermogenbehoefte kruist. Het energieopwekkende toestel 54 ontvangt energie van de aandrijflijn 50 en genereert energie tijdens een gedeelte van de heen- en de terugslag wanneer een effectieve vermogenbehoefte (d.w.z., positie op de werkcycluskromme 100) kleiner is dan de lijn in overeenstemming met de gemiddelde vermogenbehoefte 102. Het energieterugvoerende toestel 58 zendt de opgeslagen energie terug naar de aandrijflijn 50 wanneer een effectieve vermogenbehoefte tijdens de werkcycluskromme 100 groter is dan de lijn overeenkomstig de gemiddelde vermogenbehoefte 102. Energieoverdracht naar de aandrijflijn 50 gebeurt tijdens een gedeelte aan het einde van de compressieslag en een gedeelte aan het begin van de teruggaande slag, inclusief een vooraf bepaald gedeelte van de compressieslag vóór een piekbelasting op de plunjer 30. Het energieterugvoerende toestel 58 zendt energie terug naar de aandrijflijn 50 met een maximaal terugvoemiveau in overeenstemming met punt 114 waarop de werkcyclus zich op het punt met de maximumwaarde van de vermogenbehoefte 108 bevindt. Wanneer hij geconfigureerd is als een gemeenschappelijke of afzonderlijke eenheid 54, 58, kan de gemeenschappelijke eenheid selectief werken ofwel als energieopwekkend toestel 54 ofwel als energieterugvoerend toestel 58, wanneer de werkcycluskromme 100 de lijn 102 in overeenstemming met de gemiddelde vermogenbehoefte kruist.

De daaruit resulterende kromme met een in wezen constante vermogenbehoefte 106 voor de aandrijflijn 50 kan een voorafbepaalde waarde zijn die ongeveer gelijk is met of lichtjes boven de lijn in overeenstemming met de gemiddelde vermogenbehoefte 102 ligt. De vermogenbehoeftekromme 106 bevindt zich bij voorkeur iets boven het gemiddelde vermogensbehoefte 102 als gevolg van inefficiënties in de pers systeem, zoals energie verliezen die kunnen optreden als gevolg van, bijvoorbeeld, hydraulische lekkage, wrijving tussen bewegende onderdelen, overdrukventielen in het hydraulische systeem, verliezen aan de aftakas, etc.

De vermogenbehoeftekromme 106 kan lichte schommelingen ondergaan, zoals weergegeven in overeenstemming met de waarde van de piekvermogenbehoefte 108 van de werkcycluskromme 100, maar is over het algemeen een in wezen constante waarde die een bekende energietoevoer vergt vanuit de basiseenheid die bevestigd is aan de aandrijflijn 50.

Zoals blijkt uit Figuur 5 kunnen de uitgangsvermogenkromme 104 van de hulpkrachtbron en de werkcycluskromme 100 elkaar lichtjes overlappen tussen het minimale uitgangvermogen 110 van de werkcyclus en de maximale waarde 112 van de uitgangsvermogenkromme van de hulpkrachtbron 104. Dus, wanneer de werkcycluskromme 100 zich op een punt bevindt met de minimumwaarde van de vermogenbehoefte 110, ontvangt de hulpkrachtbron 52 energie van de aandrijflijn 50 met een waarde 112 die lichtjes boven de minimumwaarde van de vermogenbehoefte 110 ligt. Als alternatief, zoals weergegeven in Figuur 6, kunnen de uitgangsvermogenkromme van de hulpkrachtbron 104 en de werkcycluskromme 100 in eikaars buurt liggen zonder elkaar te overlappen, en elkaar ontmoeten tussen het minimale uitgangsvermogen 110 van de werkcyclus en de maximumwaarde 112 van de uitgangsvermogenkromme 104 van de hulpkrachtbron.

Het uitgangsvermogen van de hulpkrachtbron 52 hangt natuurlijk af van de gekozen grootte van het energieterugvoerende toestel 58. In één bij wijze van voorbeeld gegeven uitvoeringsvorm heeft de plunjer 30 een maximale vermogenbehoefte van ongeveer 215 kW wanneer de plunjer 30 zich aan het einde van de compressieslag bevindt, en een gemiddelde vermogenbehoefte van ongeveer 107 kW tijdens de werkcyclus van de plunjer 30. Met het energieopwekkende toestel / energieterugvoerende toestel geconfigureerd als een hydraulische pomp/motor 54, 58, en het energieopslagtoestel geconfigureerd als een hydraulisch buffervat, kan de hulpkrachtbron 52 als volgt geconfigureerd worden:

"Over-center" verdringingspomp/motor met regelbaar slagvolume AIOVOS - Pompslag = 140 cc - Buffervatvolume = 10 liter - Voordruk in het buffervat = 100 bar - Drukontlastingsklep = 350 bar

Overbrengingsverhouding (verhoging van het pomptoerental) = 2,68 - Tankvolume =15 liter.

Deze configuratie verschaft een bevredigend uitgangsvermogen aan de aandrijflijn 50 die resulteert in een benodigd vermogen op de aandrijflijn dat over het algemeen constant is en lichtjes boven de gemiddelde vermogenbehoefte van de werkcyclus van de plunjer ligt. Natuurlijk zijn er veel configuraties mogelijk, afhankelijk van een aantal ingangscriteria zoals de grootte van de plunjer, de grootte van het vliegwiel, de beoogde gemiddelde vermogenbehoefte, enz.

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 zulke 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 (15)

1. CONCLUSIES

   1. Balenpers (10), bestaande uit: een hoofdbalenkamer (26); een plunjer (30) die heen en weer beweegbaar is in de hoofdbalenkamer (26) tijdens een compressieslag en een teruggaande slag waarbij de plunjer (30) een werkcyclus (100) heeft met een maximale vermogenbehoefte (108), een minimale vermogenbehoefte (110), en een gemiddelde vermogenbehoefte (102) tijdens de werkcyclus; een tandwielkast (42) die gekoppeld is met de plunjer (30) om de plunjer (30) heen en weer te bewegen binnen de hoofdbalenkamer (26); en een aandrijflijn (50) waarvan het ingaande uiteinde koppelbaar is met een aftakas (PTO) van een tractie-eenheid, en een uitgaand uiteinde dat gekoppeld is met de tandwielkast (42); gekenmerkt doordat de balenpers verder bestaat uit een hulpkrachtbron (52) gekoppeld met de aandrijflijn (50), waarbij de hulpkrachtbron (52) geconfigureerd is om energie over te brengen van/naar de aandrijflijn (50) om de werkcyclus (100) van de plunjer (30) zo te compenseren dat daardoor een in wezen constante vermogenbehoefte (106) van de aandrijflijn tot stand wordt gebracht.
2. 2. Balenpers (10) volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de hulpkrachtbron (52) een energieopwekkend toestel (54) bevat om energie te ontvangen vanuit de aandrijflijn (50) en energie op te wekken wanneer een effectieve vermogenbehoefte tijdens de werkcyclus (100) ongeveer onder de lijn in overeenstemming met de gemiddelde vermogenbehoefte (102) ligt, en een energieterugvoerend toestel (58) om de opgeslagen energie naar de aandrijflijn (50) terug te voeren wanneer een effectieve vermogenbehoefte tijdens de werkcyclus (100) boven de lijn overeenkomstig de ongeveer gemiddelde vermogenbehoefte (102) ligt.
3. 3. Balenpers (10) volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat het energieterugvoerende toestel (58) energie terugstuurt naar de aandrijflijn (50) met een maximaal terugvoemiveau (114) wanneer de werkcyclus een maximale vermogenbehoefte heeft (108)
4. 4. Balenpers (10) volgens conclusie 2 of 3, gekenmerkt doordat het energieopwekkende toestel (54) en het energieterugvoerende toestel (58) een gemeenschappelijke eenheid zijn die selectief ofwel als energieopwekkend toestel (54) of als energieterugvoerend toestel (58) kan werken.
5. 5. Balenpers (10) volgens conclusie 4, gekenmerkt doordat de gemeenschappelijke eenheid een hydraulische pomp/motor (54, 58) of een elektrische motor/generator (54,58)bevat.
6. 6. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de in wezen constante vermogenbehoefte (106) van de aandrijflijn (50) een voorafbepaalde waarde heeft.
7. 7. Balenpers (10) volgens conclusie 6, gekenmerkt doordat de voorafbepaalde waarde ongeveer gelijk is aan of lichtjes hoger is dan de gemiddelde vermogenbehoefte (102) tijdens de werkcyclus (100).
8. 8. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de hulpkrachtbron (52) verder geconfigureerd is om energie over te brengen op de aandrijflijn (50) gedurende een gedeelte van de compressieslag.
9. 9. Balenpers (10) volgens conclusie 8, gekenmerkt doordat de hulpkrachtbron (52) geconfigureerd is om energie over te brengen op de aandrijflijn (50) gedurende een gedeelte van de compressieslag vóór een piekbelasting op de plunjer (30).
10. 10. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de hulpkrachtbron (52) geconfigureerd is om energie over te brengen op de aandrijflijn (50) tijdens een gedeelte aan het einde van de compressieslag en een gedeelte aan het begin van de teruggaande slag.
11. 11. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de hulpkrachtbron (52) geconfigureerd is om energie over te brengen op de aandrijflijn (50) wanneer een effectieve vermogenbehoefte tijdens de werkcyclus (100) boven de gemiddelde vermogenbehoefte (102) ligt.
12. 12. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat, wanneer de werkcyclus (100) zich op het punt bevindt met de minimale vermogenbehoefte (110), de hulpkrachtbron (52) energie ontvangt van de aandrijflijn (50) met een waarde (112) die lichtjes boven de minimale vermogenbehoefte (110) ligt.
13. 13. Balenpers (10) volgens één van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de hulpkrachtbron (52) een uitgangsvermogenkromme (104) heeft die over het algemeen een spiegelbeeld is van een kromme (100) die de werkcyclus voorstelt.
14. 14. Balenpers (10) volgens conclusie 13, gekenmerkt doordat de (52) uitgangsvermogenkromme (104) en de werkcycluskromme (100) van de hulpkrachtbron elkaar ontmoeten of lichtjes overlappen tussen de minimale vermogenbehoefte (110) van de werkcyclus (100) en een maximumwaarde (112) van uitgangsvermogenkromme (104) van de hulpkrachtbron.
15. 15. Balenpers (10) volgens conclusie 13 of 14, gekenmerkt doordat de uitgangsvermogenkromme (104) van de hulpkrachtbron (52) een totale amplitude heeft die ongeveer dezelfde is als een totale amplitude van een kromme (100) die de werkcyclus voorstelt.