BE1026252B1 - Beweging van een hogedensiteitsplunjer - Google Patents

Abstract

Landbouwbalenpers met een precompressiekamer (10) geschikt om oogstmateriaal te verzamelen d.m.v. een rotor en om periodiek een plak te vormen van het oogstmateriaal en de plak aan een balenkamer (C) toe te voeren, waarbij de balenkamer een plunjer (D) bevat die ontworpen is om heen en weer te bewegen in de balenkamer, waarbij de heen-en-weergaande beweging een drukkende beweging omvat, waarbij tijdens het gebruik, gedurende de drukkende beweging, plakken oogstmateriaal samengeperst worden in een baal (1) en de baal door de balenkamer wordt gedrukt, waarbij de balenkamer verder minstens één beweegbare wand (15, 16, 17) bevat om een compressiekracht uit te oefenen op het oogstmateriaal in een richting dwars op de verplaatsing zodat, tijdens het gebruik, de minstens één beweegbare wand een tegendruk uitoefent die de verplaatsing van de baal door de balenkamer tegenwerkt, waarbij de landbouwbalenpers verder een controller bevat die in staat is om een compressiekracht van de minstens één beweegbare wand op een voorafbepaald moment (tx) van de drukkende beweging te beïnvloeden om de tegendruk te verminderen.

Description

BEWEGING VAN EEN HOGEDENSITEITSPLUNJER ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

Deze uitvinding heeft betrekking op een landbouwbalenpers (verder kortweg balenpers genoemd). Deze uitvinding heeft bij voorkeur betrekking op een rechthoekigebalenpers, die uitgerust is voor het verzamelen van oogstmateriaal, het vormen van plakken oogstmateriaal van het verzamelde oogstmateriaal, en het persen van de plakken tot rechthoekige balen.

Balenpersen bevatten gewoonlijk twee hoofdonderdelen die gebruikt worden bij de vorming van de balen, met name een precompressiekamer en een balenkamer. Oogstmateriaal wordt verzameld en in de precompressiekamer gedrukt, waarin een plak oogstmateriaal wordt gevormd. De precompressiekamer is zo verbonden met de balenkamer dat de plak oogstmateriaal periodiek overgebracht kan worden naar de balenkamer. In de balenkamer beweegt een plunjer heen en weer, om de na elkaar toegevoerde plakken tot een rechthoekige baal samen te drukken.

De plunjerbeweging wordt aangedreven d.m.v. een hoofdas die op zijn beurt door een motor wordt aangedreven.

Daarbij kan de motor een deel zijn van de balenpers, of een deel van de trekker (tractor) die d.m.v. een aftakas (PTO) met de balenpers is verbonden). In de praktijk wordt deze heen-en-weergaande beweging van de plunjer vaak beschouwd als de dominante beweging in de balenpers, waarbij dominant betekent dat de andere bewegingen uitgevoerd worden ten opzichte van deze plunjerbeweging. De reden is dat de plunjerbeweging de hoogste kracht vergt (d.w.z. hoger dan de andere krachten die nodig zijn voor de werking van de balenpers) en neemt het meeste vermogen op.

De precompressiekamer is geschikt voor het ontvangen van verzameld oogstmateriaal. Daartoe heeft de precompressiekamer een inlaat. De precompressiekamer bevat verder een uitgang die in de balenkamer uitmondt. Tussen de ingang en de uitgang is er een kanaal waarin oogstmateriaal verzameld kan worden tot een plak oogstmateriaal. De precompressiekamer bevat een plakvoortstuwmechanisme, de zogenaamde stouwer, om een plak oogstmateriaal die gevormd is in de precompressiekamer door de uitgang van de precompressiekamer tot in de balenkamer te drukken. De plakken oogstmateriaal worden gewoonlijk samengeperst in een eerste segment van de balenkamer. Het eerste

BE2018/5290 segment is gewoonlijk onmiddellijk achter de plunjer gelegen (wanneer de plunjer zich in de teruggetrokken positie bevindt). Daarbij wordt de plak oogstmateriaal in de balenkamer gedrukt, waarna de plunjer het oogstmateriaal verder in de balenkamer kan duwen, en daarbij de recentst ingevoerde plak verder de balenkamer duwt om deze deel te laten uitmaken van de rechthoekige baal die op dat moment wordt gevormd.

De precompressiekamer bevat een plakvoortstuwmechanisme om de plak in de balenkamer te drukken. Verschillende types plakvoortstuwmechanismen zijn bekend, o.m. vingers die achter de plak grijpen en de plak door de uitgang drukken, of een stel transportbanden waartussen de plak wordt gevormd, waarbij die transportbanden aangedreven worden om de plak door de uitgang te drukken.

Het plakvoortstuwmechanisme wordt aangedreven d.m.v. een aandrijfmechanisme dat operationeel verbonden is met het plunjeraandrijfmechanisme. Er is een gesynchroniseerde beweging tussen het plakvoortstuwmechanisme en de plunjer nodig om een goede werking van de balenpers te verzekeren. D.w.z. dat, alleen wanneer de plunjer teruggetrokken is, een plak in de balenkamer gedrukt kan worden. In de praktijk zijn er verschillende types synchronisatie mogelijk met onder meer een één/éénsynchronisatie, wat betekent dat telkens de plunjer zich terugtrekt een nieuwe plak in de balenkamer wordt ingevoerd, of een één/twee-synchronisatie, d.w.z. dat om de twee terugtrekbewegingen van de plunjer een nieuwe plak wordt ingevoerd, en de plunjer dus voor elke plak twee keer heen en weer beweegt. Andere synchronisatietimings zoals één/drie, één/vier enz. zijn ook mogelijk.

Synchronisatie gebeurt in de praktijk dikwijls door het mechanisch verbinden van het plunjeraandrijfmechanisme met het aandrijfmechanisme van de plakvoortstuwer. Zulke mechanische verbinding verzekert een goede synchronisatie, aangezien het plakvoortstuwmechanisme mechanisch aangedreven wordt door de plunjerbeweging kan het dus niet anders dan gesynchroniseerd te bewegen. De synchronisatie kan veranderlijk zijn door bekende technieken te gebruiken zodat de timing aangepast kan worden, terwijl er nog altijd een verbinding is tussen het plunjeraandrijfmechanisme en het aandrijfmechanisme van de plakvoortstuwer.

In de praktijk is de hoeveelheid samen te drukken baalmateriaal in elke compressieslag van de plunjer omgekeerd evenredig met het maximumcompressieniveau van het baalmateriaal en de densiteit van de baal. Als een grote hoeveelheid materiaal

BE2018/5290 toegevoerd wordt aan de balenkamer, dan zal dit resulteren in een grote plakdikte en een lage compressiegraad, en dus in een geringe densiteit. Anderzijds als bij elke slag een kleine hoeveelheid baalmateriaal toegevoerd wordt aan de balenkamer, zal dit resulteren in een kleine propdikte en een hoge maximale compressiegraad, en dus ook in een hoge densiteit. Aangezien de verwerkingscapaciteit van de balenpers (d.w.z. de mate (snelheid) in kg/uur waarmee materiaal samengeperst wordt) afhangt van de hoeveelheid baalmateriaal dat samengeperst wordt per slag van de plunjer, is er ook een omgekeerd evenredig verband tussen de verwerkingscapaciteit van de balenpers en de densiteit van de baal. De operator moet dan ook kiezen tussen een hoge verwerkingscapaciteit en een lage densiteit, en tussen een lage verwerkingscapaciteit en een hoge densiteit.

Een ander relevant aspect in de bediening van de bekende balenpersen heeft betrekking op zogenaamde topvulling en zogenaamd links-rechts-vulling. De topvulling en de links-rechts-vulling zijn een maat voor de gelijkvormigheid van de plak nadat deze het eerste segment van de balenkamer is binnengekomen. Men kan begrijpen dat een ongelijkmatige vulling, bijvoorbeeld waarbij het eerste segment onderaan compacter is dan bovenaan, of het linkerdeel van het eerste segment een hogere dichtheid heeft dan het rechterdeel, tot een baal van mindere kwaliteit leidt. Zulke topvulling heeft als gevolg dat een baal onderaan een hoge dichtheid heeft en een lage dichtheid bovenaan, wat leidt tot een onstabiele baal waarvan de vorm waarschijnlijk aanzienlijk zal afwijken van de ideale rechthoekige vorm. Een negatieve topvulling leidt ook tot een aanzienlijke slijtage van de plunjer en de balenkamer, aangezien krachten ongelijkmatig worden overgebracht. De plunjer zal onderaan een wezenlijk hogere weerstand voelen dan bovenaan. Dit zal een torsiekracht doen ontstaan op de plunjer die het aandrijfmechanisme van de plunjer extra zal belasten. Wanneer de ideale topvulling verkregen kan worden, kan een baal gevormd worden met bijna ideale buitenafmetingen en vorm, en kan overdreven slijtage van het mechanisme van de balenpers worden vermeden.

Voor het economische gebruik van vrachtwagens voor het transporteren van de balen, zijn balen met een hoge densiteit vereist. Voor een snelle verwerking van het baalmateriaal, is er echter een hoge verwerkingscapaciteit vereist. Dit stelt de operator voor een dilemma, aangezien hij een compromis moet sluiten tussen de verwerkingscapaciteit van de balenpers en/of de densiteit van de baal. Met een balenpers volgens de stand van de techniek kan een hogere densiteit alleen bereikt worden bij een grote verwerkingscapaciteit door de tandwielkast te versterken of door een aanvullend aandrijfmiddel toe te voegen om

BE2018/5290 het samengeperste baalmateriaal tijdens opeenvolgende compressiecycli van de plunjer naar de uitgang van het kanaal te drukken, waardoor de kosten van de balenpers toenemen.

Het is een voorwerp van de uitvinding om de densiteit van de baal te verhogen zonder de verwerkingscapaciteit van de balenpers aanmerkelijk te beïnvloeden en zonder overdreven belasting op het plunjeraandrijfmechanisme.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Daartoe verschaft de uitvinding een balenpers met een balenkamer en een precompressiekamer, waarbij de precompressiekamer geschikt is om oogstmateriaal te verzamelen en periodiek van het oogstmateriaal een plak te vormen, en deze in de balenkamer in te brengen tot in een eerste segment van de balenkamer, waarbij de balenkamer een plunjer bevat die ontworpen is om heen en weer te bewegen in de balenkamer, waarbij de heen-en-weergaande beweging uit een drukkende beweging en een intrekkende beweging bestaat, waardoor, tijdens het gebruik, gedurende de drukkende beweging plakken oogstmateriaal samengeperst worden tot een baal en de baal door de balenkamer wordt gedrukt, de balenkamer bevat verder minstens één beweegbare wand om een compressiekracht uit te oefenen op het oogstmateriaal in een richting dwars op de verplaatsing van de baal in de balenkamer zodat, tijdens het gebruik, de minstens één beweegbare wand een tegendruk uitoefent die de verplaatsing van de baal door de balenkamer tegenwerkt, waarbij de landbouwbalenpers verder een controller bevat die geschikt is om de compressiekracht op een voorafbepaald moment van de drukkende beweging te beïnvloeden om de tegendruk te verminderen.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat tijdens de drukkende beweging van de plunjer, een krachtpiek verband houdt met het inleiden van de verplaatsing van de baal door de balenkamer. De reactiekracht tegen de verplaatsing van de baal door de balenkamer wordt opgewekt door de minstens één beweegbare wand. De minstens één beweegbare wand drukt de zijden van de baal zo samen dat een wrijvingskracht ontstaat tussen de baal en de wanden van de balenkamer. De uitvinding is verder gebaseerd op het inzicht dat eens de verplaatsing van de baal in de balenkamer is ingeleid, de densiteit van de baal niet meer toeneemt. Door de positie van de minstens één beweegbare wand aan te passen om dwarse compressiekracht op de baal te verminderen, wordt de kracht die nodig is om de verplaatsing van de baal door de balenkamer in te leiden verminderd. Verrassend

BE2018/5290 genoeg werd gevonden dat dit verminderen van de compressiekracht tijdens de drukkende beweging de densiteit van de baal niet wezenlijk beïnvloedt zodat er nog altijd een hoge densiteit bereikt kan worden. De noodzakelijke krachtpiek om de verplaatsing van de baal door de balenkamer in te leiden, kan dus verminderd worden, terwijl de hoge densiteit behouden blijft.

Bij voorkeur houdt het voorafbepaalde moment verband met het moment waarop de drukkende beweging de verplaatsing van de baal door de balenkamer inleidt. Met andere woorden houdt het moment waarop de baal minder sterk vastgehouden dient te worden, verband met het moment waarop de drukkende beweging de verplaatsing van de baal door de balenkamer inleidt. Door een verband te leggen tussen het voorafbepaalde moment en het moment waarop de drukkende beweging kracht begint uit te oefenen op de baal in de balenkamer, wordt de kracht voor het inleiden van de verplaatsing van de baal verminderd. Op dat moment is de densiteit van de baal al in wezen gemaximaliseerd, zodat het verminderen van de zijdelingse compressie de densiteit niet beïnvloedt. Dit vermindert de maximumkracht die door de plunjer op de baal moet worden uitgeoefend terwijl de densiteit van de baal toch hoog wordt gehouden.

Bij voorkeur wordt een verband gelegd tussen het voorafbepaalde moment en het moment waarop het samendrukken van de plakken oogstmateriaal in de baal in een voorafbepaalde densiteit resulteert. De voorafbepaald densiteit is bij voorkeur de hoge densiteit die gewenst wordt voor de baal. Wanneer deze voorafbepaalde densiteit bereikt is, kan de minstens één beweegbare wand bewogen worden om de tegendruk tegen de verplaatsing van de baal door de balenkamer te verminderen, zodat de baal gemakkelijker kan beginnen verplaatst worden zonder dat er een krachtpiek door de plunjer uitgeoefend wordt.

Bij voorkeur worden de compressiekrachten beïnvloed door het beperken van de compressiekracht over een voorafbepaalde beperkte tijdsspanne met een voorafbepaalde beperkte vermindering van de compressie. De voorafbepaalde beperkte tijdsspanne is bij voorkeur kleiner dan de tijd die de plunjer nodig heeft om, vanaf het voorafbepaalde moment, de drukkende beweging te beëindigen. De vermindering van de compressie kan beschouwd worden als een kortstondige vermindering die optreedt bij een plotselinge doorbraak of na een stoot met als enige doel de tijdsspanne te overbruggen waarin de verplaatsing van de baal door de balenkamer wordt ingeleid. Na het inleiden wordt de vermindering van de compressiekracht die uitgeoefend wordt door de minstens één

BE2018/5290 beweegbare wand gedurende de verplaatsing van de baal door de balenkamer bij voorkeur weer ongedaan gemaakt. De voorafbepaalde beperkte vermindering van de compressie is bepaald om de kracht die de plunjer nodig heeft om de verplaatsing in te leiden te verminderen.

Bij voorkeur bevat elke wand van de minstens één beweegbare wand een hydraulische actuator om de wand te bewegen, waarbij de controller elke hydraulische actuator bedient om het oogstmateriaal samen te drukken in de richting dwars op de verplaatsingsrichting en om de positie van de minstens één beweegbare wand te beïnvloeden. De voorafbepaalde beperkte vermindering van de compressie wordt gerealiseerd door het regelen van de hydraulische actuator.

Bij voorkeur is de hydraulische actuator uitgerust met een drukontlastingsmechanisme om de hydraulische druk op de actuator te verminderen en daarbij de compressiekracht en de tegendruk te beperken, waarbij het drukontlastingsmechanisme operationeel verbonden is met de controller. Verder is de hydraulische actuator bij voorkeur ook uitgerust met een drukterugstelmechanisme om de hydraulische druk op de actuator op de vorige waarde terug te stellen, een voorafbepaalde tijd nadat de druk is verminderd via het drukontlastingsmechanisme om de compressiekracht weer te verhogen en de tegendruk op de vorige waarde te herstellen, waarbij het drukterugstelmechanisme operationeel verbonden is met de controller. In deze configuratie is de controller verbonden met een drukontlastingsmechanisme en een drukterugstelmechanisme. Op het voorafbepaalde moment van de drukkende beweging kan het drukontlastingsmechanisme geactiveerd worden om de tegendruk te verminderen, zodat de verplaatsing van de baal door de balenkamer gemakkelijker ingeleid kan worden. Nadat de verplaatsing werd ingeleid, bedient de controller bij voorkeur het drukterugstelmechanisme zodat de tegendruk die opgewekt wordt door de minstens één beweegbare wand hersteld wordt. Het drukterugstelmechanisme wordt geactiveerd op een voorafbepaald tijd na het bovenvermelde voorafbepaalde moment van de drukkende beweging, zodat de tegendruk wordt verminderd gedurende de bovenvermelde voorafbepaalde beperkte tijdsspanne.

Bij voorkeur zijn het drukterugstelmechanisme en het drukontlastingsmechanisme op elkaar afgestemd zodat een vermindering van de hydraulische druk door het drukontlastingsmechanisme gecompenseerd kan worden door het herstellen van de hydraulische druk door het drukterugstelmechanisme. Door de

BE2018/5290 afmetingen zo te bepalen kunnen het drukontlastings- en het drukterugstelmechanisme op een optimale manier samenwerken.

Bij voorkeur is de controller geschikt om het drukontlastingsmechanisme te activeren wanneer de baal de voorafbepaalde densiteit bereikt en om het drukterugstelmechanisme te activeren nadat de verplaatsing van de baal is begonnen. Door het drukontlastingsmechanisme te activeren wanneer de baal de voorafbepaalde densiteit bereikt, is de densiteit van de baal nauwkeurig regelbaar.

Voorts maakt dit het mogelijk om de verplaatsing van de baal gemakkelijk in te leiden. Dankzij dit gemakkelijk inleiden van de verplaatsing, kan de kracht die uitgeoefend wordt door de plunjer op de baal verminderd worden terwijl de baal toch binnen een voorafbepaald densiteitsbereik blijft.

Volgens een tweede uitvoeringsvorm wordt een drukbeïnvloedend mechanisme verschaft voor elke wand van de minstens één beweegbare wand om de door de wand uitgeoefende druk te beïnvloeden. Meer bij voorkeur bevat elk drukbeïnvloedend mechanisme een actuator die geschikt is om de druk die uitgeoefend wordt door de wand tijdelijk vrij te geven. Verder is de actuator bij voorkeur een elektrische, pneumatische of hydraulische actuator die facultatief verbonden is met de minstens één beweegbare wand via een hefboom. Door een elektrische actuator met een hefboom als drukverminderend mechanisme te gebruiken, kan de druk snel verminderd en weer hersteld worden. Dit kan gedaan worden onafhankelijk van de positionering van de beweegbare wand. Volgens de tweede uitvoeringsvorm kan een tweede, sneller werkend systeem verkregen worden. De hydraulische actuator die de minstens één beweegbare wand bedient is in staat hoge krachten uit te oefenen, en is daarom gewoonlijk groot en typisch traag werkend.

In de tweede uitvoeringsvorm is het mechanische drukbeïnvloedend mechanisme bij voorkeur aangebracht tussen elke wand van de minstens één beweegbare wand en de overeenkomstige hydraulische actuator. De hydraulische actuator bedient de minstens één beweegbare wand en oefent de voorafbepaalde kracht uit. Op het moment dat het gewenst is de druk te ontlasten, wordt het mechanische drukbeïnvloedend mechanisme geactiveerd en wordt de druk voor een korte tijdsspanne ontlast. Verdere details met betrekking tot uitvoeringsvormen zijn gegeven in de gedetailleerde beschrijving.

BE2018/5290

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Sommige uitvoeringsvormen van toestellen en/of werkwijzen in overeenstemming met uitvoeringsvormen van deze uitvinding worden nu beschreven, bij wijze van voorbeeld en met verwijzing naar de bijbehorende tekeningen, waarin:

Figuur 1 een toevoersysteem illustreert volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 2 een schematisch zijaanzicht toont met de plunjer in de teruggetrokken positie;

Figuur 3 een schematisch zijaanzicht toont met de plunjer in een tussenliggende positie;

Figuur 4 een schematisch zijaanzicht toont met de plunjer in de uitgeschoven positie;

Figuur 5 een grafiek toont van de kracht uitgeoefend door het plunjeraandrijfsysteem volgens de stand van de techniek;

Figuur 6 een grafiek toont van het vermogen van het plunjeraandrijfsysteem volgens de uitvinding;

Figuur 7 een eerste uitvoeringsvorm van deze uitvinding illustreert; en

Figuur 8 een tweede uitvoeringsvorm van deze uitvinding illustreert.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

De balenpers volgens de stand van de techniek die weergegeven is in de Figuren 1-4 is ontworpen om over een akker getrokken te worden en aangedreven te worden door een (niet weergegeven) tractor. Als alternatief kan de balenpers zelfrijdend en/of zelfaangedreven zijn.

De balenpers bevat een balenkamer C en een plunjer D die op een heen-enweergaande manier in de balenkamer C gedrukt kunnen worden. De balenpers bevat ook een opraapmechanisme M om afgesneden baalmateriaal zoals gras en stro van de grond op te rapen, een toevoermechanisme N voor het toevoeren van het baalmateriaal aan de balenkamer C en een aandrijflijn X om aandrijfvermogen op de plunjer D over te brengen vanaf de aftakas van een (niet weergegeven) slepend voertuig. Deze onderdelen zijn

BE2018/5290 allemaal conventioneel en worden niet verder in detail beschreven. De balenpers bevat ook een bindinrichting E om de baal met bindtwijn te binden. Deze bindinrichting kan eender welke conventionele bindinrichting zijn en wordt hier dan ook niet verder in detail beschreven.

De balenkamer C bevat een baalvormend kanaal A met een open uiteinde, waardoor samengeperst baalmateriaal door de heen-en-weergaande plunjer D gedwongen wordt te bewegen. In dit voorbeeld wordt de plunjer D aangedreven door een draaiende drijfas 2 via een kruk 8 en de plunjerstang 3. De drijfas 2 bevat een uitgaande as van een aandrijvende tandwielkast 5 die ook een aangedreven ingaande as 4 bevat via dewelke hij aandrijvend vermogen ontvangt van de aftakas van een slepend voertuig (niet weergegeven). De tandwielkast 5 is op een frame 7 van de balenpers aangebracht. De ingaande drijfas draagt een groot vliegwiel 9 voor de soepele werking van de balenpers.

Gewoonlijk wordt het in balen te verpakken materiaal volledig door het opraaptoestel M opgeraapt. Het toevoersysteem N voert het materiaal toe aan een tussenliggende materiaalbuffer 10. Het toevoersysteem N kan uitgerust zijn met messen 12 om het in balen te verpakken materiaal in stukken te snijden. Wanneer voldoende materiaal verzameld werd in de tussenliggende buffer 10, voert een stouwer 11 vóór de plunjer D het materiaal aan de balenkamer C toe. Het materiaal is dan klaar om samengedrukt te worden.

Het kanaal A met open uiteinde dat de balenkamer C vormt heeft aan een uiteinde een ingang 13 en aan het andere uiteinde een uitgang 14. Het baalvormende kanaal A wordt gedefinieerd door twee zijpanelen 15 (waarvan één weggelaten werd in de Figuur 1 om de binnenkant van de balenkamer C weer te geven), een bovenste paneel 16 en een bodempaneel 17. Het bovenste paneel 16 (en/of één of beide zijpanelen 15) kunnen een verstelbaar bodempaneel bevatten dat scharnierbaar is rond zijn stroomopwaartse uiteinde waardoor de dwarsdoorsnede van het baalvormende kanaal A veranderd kan worden. Een verstelmechanisme 18 om de positie van het verstelbare bodempaneel 16 te verstellen, is nabij de uitgang 14 van de balenkamer C aangebracht. Het verstelmechanisme 18 oefent een voorspankracht F uit op het verstelbare bodempaneel 16 om de wrijvingsgraad tussen het bodempaneel en het samengeperste materiaal 1 in de balenkamer C te regelen. Het verstelbare bodempaneel 16 bevat dus een wrijvingsregelend element.

BE2018/5290

De plunjer D wordt in een in wezen lineaire richting L aangedreven in de overlangse richting van de balenkamer tussen twee eindposities, respectievelijk een teruggetrokken positie (Figuur 2) vóór de balenkamer C en een uitgeschoven positie (Figuur 4) waarin hij zich uitstrekt in het kanaal A van de balenkamer C. Wanneer de plunjer zich in de teruggetrokken positie bevindt (Figuur 2), wordt de balenkamer C geladen met het samen te drukken baalmateriaal. De plunjer D wordt daarna in de balenkamer gedrukt zodat dit nieuwe baalmateriaal eerst verschoven wordt tot het contact maakt met een massa samengeperst materiaal 1 dat zich al in de balenkamer C bevindt en wordt daarna samengeperst tegen de materiaalmassa. Het pas samengeperste materiaal vormt een prop W die toegevoegd wordt aan het voordien samengeperste materiaal 1 in het kanaal A. De wrijving van het samengeperste materiaal 1 met het bodempaneel 15, 16, 17 van de balenkamer C leidt tot een weerstandskracht waardoor het nieuwe materiaal dat toegevoerd werd aan de balenkamer C vóór de plunjer D samengeperst kan worden. Elk van de panelen 15, 16 en 17 kan een verstelbaar bodempaneel bevatten waardoor het oppervlak van de dwarsdoorsnede van het baalvormende kanaal A versteld kan worden. Als alternatief zijn de volledige panelen 15, 16 en 17 verstelbaar en scharnierbaar verbonden met een frame van de balenpers waardoor het oppervlak van de dwarsdoorsnede van het baalvormende kanaal A versteld kan worden. In beide situaties kunnen deze panelen 15, 16 en 17 als een beweegbare wand beschouwd worden. Via deze beweegbaar wanden kan de wrijving geregeld worden.

Na het samendrukken drijft de verdere beweging van de plunjer D de prop W met pas samengeperst materiaal en het samengeperste materiaal 1 dat zich al in de balenkamer C bevindt naar de uitgang 14 van de balenkamer tot de plunjer D zijn volledig uitgeschoven eindpositie bereikt. De plunjer D keert daarna in de tegenovergestelde richting naar zijn teruggetrokken positie terug zodat de balenkamer C opnieuw gevuld kan worden met nieuw samen te drukken materiaal. De plunjer voert daartoe een compressiecyclus uit die bestaat uit een compressieslag gevolgd door een terugslag. Deze compressiecyclus wordt continu herhaald tot het baalvormingsproces is afgewerkt.

Van het in de balenkamer samengeperste materiaal wordt een baal 1b gevormd die samengebonden wordt met twijnen 19 die rond de massa samengeperst materiaal gewonden worden om ze samengeperst te houden na de balenpers te hebben verlaten. Dit bindproces kan als volgt uitgevoerd worden.

BE2018/5290

Bij de start van het baalvormingsproces worden twee lengten twijn van (niet weergegeven) klossen aan tegenoverliggende zijden van de balenkamer C met elkaar verbonden door de uiteinden van de twijnen samen te binden met behulp van de bindinrichting (of knopenlegger) E. Wanneer het baalmateriaal samengeperst is in de balenkamer C voeren de klossen aan weerskanten van het baalmateriaal aan de balenkamer C twijn toe. Aan één zijde van de balenkamer C loopt de twijn door de punt van een naald 20. Wanneer de massa samengeperst baalmateriaal 1 haar volledige lengte heeft bereikt, tussen twee opeenvolgende compressieslagen, brengt de naald 20 de twijn in de vorm van een lus naar de andere kant van de balenkamer C. De knopenlegger E knoopt daarna de twijn, door een uiteinde van de twijnlus dat rond de samengeperste baal gelegd was door de naald 20, samen te voegen met een uiteinde van de twijn dat door de klos aan de andere kant van de balenkamer was toegevoerd (dezelfde kant als de knopenlegger E). De naald 20 wordt daarna teruggetrokken en een nieuwe baal wordt gestart.

Tijdens een compressiecyclus is de kracht die uitgeoefend wordt door de plunjer D gewoonlijk maximaal op het moment waarop het pas toegevoerde baalmateriaal samengeperst werd en het baalmateriaal 1 al in het kanaal A achterwaarts begint te verschuiven (Figuur 3). Op dat moment bevindt de plunjer zich op een afstand ongeveer gelijk aan de dikte d van de prop van de eindpositie van de uitgeschoven plunjer. Gedurende het verschuiven van het samengeperste materiaal zal de plunjerkracht op een niveau blijven dat lichtjes kleiner is dan de maximumkracht.

De maximale plunjerkracht in de balenpers wordt beperkt door het maximaal toegestane aandrijfkoppel van de aandrijflijn. Dit maximale aandrijfkoppel zal resulteren in een maximale plunjerkracht die verandert naargelang van de positie van de kruk. Bijvoorbeeld als de tandwielkast 5 een maximum aandrijfkoppel heeft van 90.000 Nm en de kruk 8 een lengte van 360 mm, zal de maximale m plunjerkracht ongeveer 250.000 N bedragen wanneer de hoek A tussen de kruk 8 en de stang 3 ongeveer 90 graden bedraagt, en ongeveer 750.000 N bedragen wanneer de hoek A tussen de kruk en de stang 160 graden bedraagt.

De uitvinding beschrijft een werkwijze en een toestel dat het benodigde koppel voor de aandrijflijn van een balenpers vermindert, en daarbij een toename van de densiteit van de baal mogelijk maakt zonder dat de tandwielkast versterkt moet worden.

BE2018/5290

Figuur 5 toont een grafiek waarbij de kracht overgebracht door het aandrijfmechanisme van de plunjer tijdens de drukkende beweging van de compressiecyclus weergegeven wordt. Meer bepaald toont Figuur 5 een kracht F die uitgeoefend wordt door de draaiende aandrijfas 2 op de plunjer D gedurende een tijdsspanne T van de drukkende beweging. De grafiek begint op tijd t0, die overeenkomt met de start van de drukkende beweging, waarop de plunjer in zijn teruggetrokken positie staat zoals getoond in Figuur 2. Figuur 5 toont de krachtenkromme tot aan het einde van de drukkende beweging, gemerkt als tijd te. Tijd te komt overeen met het einde van de drukkende beweging, waarbij de plunjer D in zijn meest uitgeschoven positie staat zoals weergegeven is in Figuur 4. De tussenliggende positie tx komt overeen met een tussenliggende positie van de plunjer, zoals getoond in Figuur 3.

De uitvinding is gebaseerd op het inzicht dat wanneer een plak oogstmateriaal aan de balenkamer wordt toegevoerd, een eerste deel van de drukkende beweging van de plunjer D, nl. het deel dat weergegeven is in Figuur 5 tussen t0 en tx, de pas toegevoerde plak samendrukt en daarbij de densiteit vergroot terwijl het eerder samengeperste materiaal 1 in de balenkamer nog altijd stilstaat. Het zal duidelijk zijn dat stilstaat betrekking heeft op de relatieve positie van het samengeperste materiaal 1 ten opzichte van de balenkamer. Proeven en metingen hebben uitgewezen dat de densiteit van de pas ingevoerde plak oogstmateriaal niet aanzienlijk toeneemt tijdens het tweede deel van de drukkende beweging, dit is het deel in Figuur 5 tussen tx en te. Gezien vanuit een densiteitsstandpunt, is de nodige kracht F om een baal te verkrijgen met een voorafbepaalde hoge densiteit in Figuur 5 weergegeven als kracht f_m. De grafiek van Figuur 5 illustreert dat fm niet de maximumkracht F is die uitgeoefend wordt door de draaiende aandrijfas 2. In Figuur 5 toont het gearceerde deel van de grafiek dat de kracht F verder toeneemt tijdens het tweede deel van de drukkende beweging. Ondanks de nog steeds toenemende kracht F, wordt de densiteit van het samengeperste materiaal 1 niet aanzienlijk vergroot. Vandaar dat, gezien vanuit een densiteitsstandpunt, de kracht F tijdens de drukkende beweging die hoger is dan de kracht fm tot niets dient.

Proeven en simulaties hebben aan het licht gebracht dat het inleiden van de verplaatsing van het samengeperste materiaal 1 door de balenkamer een zware inspanning vereist. Deze zware inspanning komt tot uiting in de toenemende kracht F die weergegeven is in Figuur 5 na punt tx. Deze krachttoename kan theoretisch uitgelegd worden doordat de statische hoger is dan de dynamische wrijvingscoëfficiënt. Vandaar dat het inleiden van de

BE2018/5290 verplaatsing van het samengeperste materiaal 1 door de balenkamer een hogere kracht vereist dan de kracht voor de verplaatsing zelf.

De landbouwmarkt heeft belangstelling voor landbouwbalenpersen waarbij de balen groter zijn en hogere densiteiten hebben dan momenteel beschikbaar. Zodoende worden zogenaamde hogedensiteitsbalenpersen ontworpen. Een hogedensiteitsbalenpers wordt gedefinieerd als een balenpers waarmee gestreefd wordt om grote balen met hoge densiteit te produceren. Met hoge densiteit wordt bedoeld een densiteit van ca. 240 kg/m³, wat de optimale densiteit is voor het transport van balen over de openbare weg in Europa. Dit cijfer is gebaseerd op Miao et al, (2013), Energy and pressure requirement for compression of Miscanthus giganteaus to an extreme density; Biosystems Engineering 114 (1), 21-25. Bij het ontwerp van een hogedensiteitsbalenpers moet er ook rekening mee gehouden worden dat de krachten die overgebracht worden door de balenpers op verschillende plaatsen van de balenpers toenemen. De toegenomen krachten zouden opgenomen kunnen worden door de passende elementen te versterken. Deze uitvinding is echter gebaseerd op het inzicht dat de plunjerkracht verminderd kan worden zonder de densiteit van de baal te beïnvloeden.

Volgens de uitvinding wordt de positie van de minstens één beweegbare wand 15, 16, 17 versteld om de zijdelingse druk op het samengeperste materiaal 1 tijdelijk en/of ogenblikkelijk te verminderen. Deze vermindering heeft tot doel de statische wrijving tussen het samengeperste materiaal en de zijwanden van de balenkamer te verminderen. Aangezien de statische wrijving verminderd wordt door de zijdelingse kracht te beperken, wordt ook de kracht die uitgeoefend moet worden door de plunjer D om de verplaatsing van het samengeperste materiaal 1 door de balenkamer in te leiden ook verminderd. Het resultaat is weergegeven in Figuur 6. Figuur 6 toont een grafiek die vergelijkbaar is met de grafiek van Figuur 5, maar waarbij de positie van de beweegbare wanden versteld werd, waardoor de druk tussen de beweegbare wanden en het samen te persen materiaal vermindert, op tijdstip tx. Het effect is duidelijk te zien in Figuur 6. Door de dwarse druk op het samengeperste materiaal 1 te beperken, vergt het inleiden van de verplaatsing van het samengeperste materiaal 1 door de balenkamer minder kracht. Als gevolg daarvan is de krachtpiek die gearceerd is in Figuur 5, niet aanwezig in Figuur 6. De maximumkracht die uitgeoefend door de draaiende aandrijfas 2 komt overeen met de kracht fm die nodig is om de voorafbepaalde baaldensiteit te bereiken. Een vakman zal begrijpen dat dit een betere situatie is waarbij krachten en meer bepaald krachtpieken rechtstreeks verband

BE2018/5290 houden met de hoofddoelstelling van het toestel. Met andere woorden, de hoogste kracht fm die overgebracht wordt door de draaiende aandrijfas op de plunjer D heeft rechtstreeks verband met en wordt gebruikt voor het bereiken van de einddensiteit van het samengeperste materiaal 1.

Figuren 7 en 8 geven verschillende uitvoeringsvormen weer voor het tijdelijk verstellen van de positie van de minstens één beweegbare wand. De positie van de minstens één beweegbare wand wordt geregeld door een verstelmechanisme 18. Het verstelmechanisme 18 is gewoonlijk een hydraulische actuator. In de praktijk kunnen één of meer actuators 18 gebruikt worden voor elke beweegbare wand. Als alternatief wordt een enkelvoudige actuator of een combinatie van actuators 18 gebruikt om de gecombineerde positie en/of de relatieve positie van meerdere beweegbare wanden te regelen. Een vakman zal begrijpen hoe de kenmerken van de uitvoeringsvormen die weergegeven zijn in Figuren 7 en 8 toegepast kunnen worden voor en/of aangepast kunnen worden aan elke situatie.

Figuur 7 toont de hydraulische actuator 18. Deze hydraulische actuator 18 is via een klep 22 verbonden met een hydraulische pomp 21 en een oliereservoir 23. Dit is een vereenvoudigde instelling die illustreert dat de hydraulische actuator 18 in eerste instantie op een traditionele manier bediend kan worden. Een vakman zal inzien dat geavanceerdere regelopstellingen en/of -schema's gebruikt kunnen worden om de hydraulische actuator 18 te bedienen. In deze context wordt opgemerkt dat de hydraulische actuator 18 probeert om de positie van de minstens één beweegbare wand te regelen en om de kracht F die uitgeoefend wordt door de minstens één beweegbare wand op het samengeperste materiaal 1 te regelen. Ter wille van de eenvoud wordt deze kracht F beschouwd als dwars op de bewegingsrichting van de baal te worden uitgeoefend.

Figuur 7 toont verder een drukontlastingsmechanisme 24 en een drukterugstelmechanisme 25. Het drukontlastingsmechanisme wordt in de uitvoeringsvorm van Figuur 7 gevormd door een buffervat dat verbonden is met een drukkamer van de hydraulische actuator 18 via een eerste klep, en is via een tweede klep met het oliereservoir 23 verbonden. Door de eerste klep te sluiten en de tweede klep te openen, kan het buffervat in het oliereservoir geledigd worden. Na dit ledigen worden de twee kleppen gesloten zodat het buffervat in de lege toestand gehouden wordt en het mogelijk maakt om de druk in de drukkamer van de actuator 18 te verhogen. Op dat moment is de druk in de drukkamer aanzienlijk hoger dan de druk in het buffervat.

BE2018/5290

Gedurende de drukkende beweging van de plunjer D, op tijdstip tx, wordt de klep tussen het buffervat en de drukkamer van de actuator 18 geopend zodat een voorafbepaalde hoeveelheid druk uit de drukkamer van de actuator 18 naar het buffervat van het drukontlastingsmechanisme 24 wordt afgelaten. Wanneer een voorafbepaalde druk in het buffervat van het drukontlastingsmechanisme 24 is bereikt, kan de klep van het drukontlastingsmechanisme 24 opnieuw gesloten worden en kan de cyclus herbeginnen. Een vakman zal begrijpen dat het mogelijk is met deze instelling de druk van de actuator 18 snel te ontlasten. Ook kan een voorafbepaalde hoeveelheid druk ontlast worden, waarbij die hoeveelheid ingesteld wordt door het buffervat te kiezen of aan te passen.

In Figuur 7 is ook een drukterugstelmechanisme 25 geïllustreerd. Het drukterugstelmechanisme 25 heeft een vergelijkbare instelling als het drukontlastingsmechanisme 24. Het drukterugstelmechanisme 25 bevat ook een hydraulisch buffervat met twee kleppen, waarbij één klep het buffervat verbindt met de hydraulische pomp zodat druk opgebouwd kan worden in het buffervat van het drukterugstelmechanisme 25 via de hydraulische pomp en een tweede klep het hydraulische buffervat 25 verbindt met de drukkamer van de actuator 18. Het drukterugstelmechanisme werkt volgens de volgende reeks stappen. Eerst wordt de klep naar de hydraulische pomp 21 geopend terwijl de andere klep naar de actuator 18 gesloten wordt. Daardoor kan druk opgebouwd worden in het buffervat van het drukterugstelmechanisme 25. Eens een voorafbepaalde druk tot stand gekozen is in het buffervat, worden alle kleppen gesloten en wordt het drukterugstelmechanisme 25 beschouwd als zijnde gevuld en gereed om de druk te herstellen.

Wanneer de druk hersteld moet worden, gewoonlijk is dit een voorafbepaalde tijdsspanne nadat de druk werd ontlast, met verwijzing naar Figuur 6, zal het drukterugstelmechanisme gewoonlijk ergens tussen tijd tx en tijd te geactiveerd worden. Meest bij voorkeur wordt het drukterugstelmechanisme geactiveerd nadat de verplaatsing van samengeperst materiaal werd ingeleid. D.w.z. wanneer de baal door de balenkamer beweegt. Wanneer het drukterugstelmechanisme geactiveerd wordt, wordt de klep tussen de drukkamer van de actuator 18 en het buffervat geopend zodat de druk die opgebouwd werd in het buffervat na het drukterugstelmechanisme 25 minstens gedeeltelijk overgebracht wordt naar de drukkamer van de hydraulische actuator 18. Op basis van deze beschrijving zal een vakman begrijpen dat het drukterugstelmechanisme een snelwerkende opstelling verschaft om de druk in de drukkamer van de actuator 18 te verhogen of terug

BE2018/5290 te stellen. Het drukterugstelmechanisme 25 wordt meer bepaald gebruikt wanneer het bestaande mechanisme om de actuator 18 te bedienen niet doeltreffend blijkt te zijn, bijvoorbeeld te traag, om de druk in de drukkamer te herstellen.

Een vakman zal begrijpen dat het drukontlastingsmechanisme 24 en het drukterugstelmechanisme 25 op een uitgebalanceerde manier ontworpen kunnen worden zodat de druk die uit de actuator ontlast wordt via het drukontlastingsmechanisme minstens in ruime mate gecompenseerd kan worden door de teruggestelde druk in de actuator 18 door het drukterugstelmechanisme 25.

Figuur 8 toont een verdere uitvoeringsvorm waarbij een drukbeïnvloedend mechanisme 26 aangebracht is als tussenliggend element tussen de actuator 18 en de minstens één beweegbare wand. Een vakman zal begrijpen dat het drukbeïnvloedende mechanisme eveneens aangesloten kan zijn als tussenliggend element tussen de actuator 18 en het frame van de landbouwbalenpers.

Het drukbeïnvloedende mechanisme 26 is d.m.v. een hefboom 28 en een scharnier 27 verbonden met de beweegbare wand 16. Het element 26 is bij voorkeur een hydraulische of elektrische actuator of een op een andere wijze aangedreven actuator. Via de hefboom 28 kan de actuator 26 de positie van de beweegbare wand verstellen en daarbij de druk die uitgeoefend wordt op het samengeperste materiaal 1 beperken. Via de actuator 26 en de hefboom 28, kan de positie van de beweegbare wand, en dus de druk die uitgeoefend wordt op het samengeperste materiaal 1, ook hersteld worden. In de uitvoeringsvorm van Figuur 8 kan de actuator 18 op een conventionele wijze bediend worden en is het verstelmechanisme als een afzonderlijk systeem uitgevoerd. De uitvoeringsvorm van Figuur 8 heeft hoofdzakelijk als doel een kleine en snelle positieverandering van de beweegbare wanden uit te kunnen voeren. Klein en snel worden hier beschouwd ten opzichte van de conventionele beweging van de beweegbare wanden. In deze context wordt een beweging van deuren binnen 1 plunjercyclus beschouwd. Een kleine beweging wordt hier beschouwd als een beweging van ca. 0,5 cm. Een snelle beweging wordt hier beschouwd als een beweging van ca. 0,3 seconden.

Op basis van de figuren en de beschrijving zal een vakman in staat zijn de werking en de voordelen van de uitvinding, alsook de verschillende uitvoeringsvormen ervan te begrijpen. Er dient evenwel te worden opgemerkt dat de beschrijving en de figuren enkel en alleen bedoeld zijn om de uitvinding te laten begrijpen, en niet om de uitvinding te

BE2018/5290 beperken tot bepaalde uitvoeringsvormen of voorbeelden die hierin zijn gebruikt. Daarom wordt benadrukt dat de reikwijdte van de uitvinding alleen bepaald zal worden in de conclusies.

Claims (5)

CONCLUSIES

1. Landbouwbalenpers bestaande uit een balenkamer (C) en een precompressiekamer (10), waarbij de precompressiekamer geschikt is om oogstmateriaal te verzamelen en periodiek van het oogstmateriaal een plak te vormen, en deze plak aan een eerste segment (13) van de balenkamer toe te voeren, waarbij de balenkamer een plunjer (D) bevat die aangebracht is om heen-en-weer te bewegen in de balenkamer, waarbij de heen-en-weergaande beweging uit een drukkende beweging en een intrekkende beweging bestaat, waarbij tijdens het gebruik, gedurende de drukkende beweging, plakken oogstmateriaal samengedrukt worden in een baal (1) en de baal door de balenkamer gedrukt wordt, daarbij bevat de balenkamer verder minstens één beweegbare wand (15, 16, 17) om een compressiekracht uit te oefenen op het oogstmateriaal in een richting die in wezen dwars staat ten opzichte van de verplaatsing zodat, tijdens het gebruik, de minstens één beweegbare wand een tegendruk uitoefent die de verplaatsing van de baal door de balenkamer tegenwerkt, waarbij de landbouwbalenpers verder een controller bevat die geschikt is om de compressiekracht op een voorafbepaald moment (tx) van de drukkende beweging te beïnvloeden om de tegendruk te verminderen.

2. Landbouwbalenpers volgens conclusie 1, waarbij het voorafbepaalde moment (tx) verband houdt met het moment waarop de drukkende beweging de verplaatsing van de baal door de balenkamer inleidt.

3. Landbouwbalenpers volgens conclusie 1 of 2, waarbij het voorafbepaalde moment (tx) betrekking heeft op het moment waarop de compressie van de plakken oogstmateriaal in de baal een voorafbepaalde densiteit bereikt.

4. Landbouwbalenpers volgens een van de vorige conclusies, waarbij de compressiekracht beïnvloed wordt door het verminderen van de compressiekracht gedurende een voorafbepaalde beperkte tijdsspanne met een voorafbepaalde beperkte waarde.

5. Landbouwbalenpers volgens een van de vorige conclusies, waarbij elk van de minstens één beweegbare wand een hydraulische actuator (18) bevat om de wand te bewegen, waarbij de controller elke hydraulische actuator bedient:

BE2018/5290

- om het oogstmateriaal samen te drukken in de richting dwars op de verplaatsing; en

- om de positie van de minstens één beweegbare wand te beïnvloeden.

6. Landbouwbalenpers volgens conclusie 5, waarbij de hydraulische actuator (18) uitgerust is met een drukontlastingsmechanisme (24) om de hydraulische druk op de actuator te verminderen en daarbij de compressiekracht en de tegendruk te beperken, waarbij het ontlastingsmechanisme operationeel verbonden is met de controller.

7. Landbouwbalenpers volgens conclusie 6, waarbij de hydraulische actuator (18) verder uitgerust is met een drukterugstelmechanisme (25) om de hydraulische druk op de actuator te herstellen na een voorafbepaalde tijd nadat de druk is afgelaten via het drukontlastingsmechanisme om de compressiekracht te verhogen en de tegendruk te herstellen, waarbij het drukterugstelmechanisme operationeel verbonden is met de controller.

8. Landbouwbalenpers volgens conclusie 7, waarbij het terugstelmechanisme (25) en het drukontlastingsmechanisme (24) op elkaar afgestemd zijn zodat een vermindering van de hydraulische druk door het drukontlastingsmechanisme gecompenseerd kan worden door een herstellen van de hydraulische druk door het drukterugstelmechanisme.

9. Landbouwbalenpers volgens conclusie 6 of 7 en conclusie 3, waarbij de controller geschikt is om het drukontlastingsmechanisme (24) te activeren wanneer de baal de voorafbepaalde densiteit bereikt en om het drukterugstelmechanisme (25) te activeren nadat de verplaatsing van de baal is begonnen.

10. Balenpers (1) volgens één van de conclusies 1-5, waarbij een drukbeïnvloedend mechanisme (26, 27, 28) is aangebracht voor elke wand van de minstens één beweegbare wand om de door de wand uitgeoefende druk te beïnvloeden.

11. Landbouwbalenpers volgens conclusie 10, waarbij elk drukbeïnvloedend mechanisme een actuator (26) bevat die geschikt is om de druk die uitgeoefend wordt door de wand tijdelijk vrij te geven.

12. Landbouwbalenpers volgens conclusie 11, waarbij de actuator een elektrische, pneumatische of hydraulische actuator is

BE2018/5290

13. Landbouwbalenpers volgens conclusie 12, waarbij het drukbeïnvloedende mechanisme een hefboom (28) bevat.

14. Balenpers volgens conclusie 5 en één van de conclusies 10 -13, waarbij het drukbeïnvloedende mechanisme aangebracht is tussen elke wand van de minstens één

5 beweegbare wand (15, 16, 17) en de overeenkomstige hydraulische actuator (18).