BRPI0302278B1

BRPI0302278B1 - Debris extraction arrangement in sugar cane harvester

Info

Publication number: BRPI0302278B1
Application number: BRPI0302278-1A
Authority: BR
Inventors: Miguel Ballestero Neto
Original assignee: Cnh Latino Americana Ltda
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2015-05-19
Also published as: BR0302278A

Description

"ARRANJO EXTRATOR DE DETRITOS EM MÁQUINA COLHEDORA DE CANA DE AÇÚCAR" Campo da invenção Refere-se a presente invenção a um arranjo para prover a extração de palha e outros detritos em máquinas colhedoras de cana de açúcar do tipo no qual a cana é colhida picada em toletes que são submetidos, no interior de uma camara separadora, a um fluxo de ar de limpeza e descarregados sobre um veículo de carga que acompanha o trajeto operacional da máquina colhedora. Técnica anterior São conhecidas da técnica anterior as máquinas colhedoras de cana de açúcar nas quais os toletes de cana, obtidos na saída de um dispositivo picador, são elevados e lançados no interior de uma câmara separadora, em uma trajetória gravitacional descendente em direção à porção básica de entrada um transportador de descarga, geralmente de taliscas, inclinado para cima e para os lados da máquina, tendo um extremo superior suficientemente elevado para permitir que os toletes sejam carregados sobre a carroceria de um veículo de transporte de carga de qualquer construção conhecida.Field of the Invention The present invention relates to an arrangement for extracting straw and other debris from sugar cane harvesting machines of the type in which the sugarcane is harvested by mincing. on bails which are subjected, within a separating chamber, to a stream of cleaning air and discharged onto a loading vehicle that follows the operating path of the harvester. Prior Art Sugarcane harvesting machines are known in the prior art in which the sugarcane blades obtained from the exit of a mincing device are raised and thrown into a separating chamber in a downward gravitational path towards the basic portion. an inlet, usually a taliscal discharge conveyor, inclined up and to the sides of the machine, having an upper end sufficiently high to allow the tails to be loaded onto the body of a cargo transport vehicle of any known construction.

Nessas máquinas, o fluxo de toletes picados, lançados gravitacionalmente no interior da câmara separadora, é submetido a um fluxo de ar forçado, geralmente e uma trajetória ascendente e dimensionado para retirar a palha e material particulado estranho dos toletes, conduzindo a palha e o particulado para um duto de saída de palha disposto na porção superior da câmara separadora e geralmente provido de uma saída voltada para baixo e para a parte posterior da máquina.In these machines, the flow of chopped helmets, gravitationally thrown into the separator chamber, is subjected to a forced air flow, generally and an upward trajectory sized to remove straw and foreign particulate matter from the helmets, leading the straw and particulate for a straw outlet duct disposed in the upper portion of the separating chamber and generally provided with a downwardly facing outlet and the rear of the machine.

Nas construções do tipo aqui considerado, o fluxo de ar forçado e produzido por um ventilador extrator de fluxo axial posicionado no duto de saída de palha, de modo a succionar a palha e o material particulado do fluxo de toletes, puxando os detritos através do ventilador extrator e expulsando-os para fora da máquina através do duto de saída de palha. Apesar de se constituir em uma solução construtiva largamente utilizada, a provisão de um fluxo de ar forçado aspirado através do fluxo de toletes de cana submete o ventilador extrator e suas pás a um desgaste acelerado em função de sua exposição ao fluxo de palha, material particulado e outros detritos aspirados do fluxo descendentes de toletes no interior da câmara separadora. Esses conhecidos sistemas de ar forçado aspirado por ventilador extrator axial exigem, para uma boa eficiência de limpeza, uma certa intensidade no fluxo de ar forçado, a qual costuma provocar a aspiração de toletes através do ventilador, acelerando o desgaste desse último e permitindo a perda dos toletes lançados ao solo junto com a palha.In constructions of the type contemplated herein, forced air flow is produced by an axial flow extractor fan positioned in the straw outlet duct to suck the straw and particulate matter from the tidal stream by pulling debris through the fan extractor and expelling them out of the machine through the straw duct. Despite being a widely used constructional solution, the provision of a forced air flow sucked through the flow of cane tails submits the extractor fan and its blades to accelerated wear due to their exposure to the straw flow, particulate matter. and other debris flowing from the downstream stream of tails within the separating chamber. These well-known axial pull fan suction forced air systems require, for good cleaning efficiency, a certain intensity in the forced air flow, which usually causes the fans to suck on the blowers, accelerating the fan's wear and allowing loss. of the balls thrown to the ground with the straw.

Nesses arranjos da técnica anterior o ventilador extrator de fluxo axial tem que ser dimensionado para prover um fluxo de ar ascendente suficientemente forte para produzir um eficiente arraste da palha e de outras impurezas, sem entretanto provocar o arraste de toletes de cana, particularmente daqueles de menores dimensões, para o interior do duto de saída.In such prior art arrangements the axial flow extractor fan has to be sized to provide a sufficiently strong upward air flow to produce efficient dragging of the straw and other impurities without, however, causing the dragging of cane tails, particularly those of smaller size. dimensions into the outlet duct.

Em função das características construtivas do cubo central desses ventiladores extratores de fluxo axial conhecidos, geralmente providos com até três pás, o fluxo de ar nas regiões a montante a jusante do cubo central é turbulento, prejudicando consideravelmente a eficiência da ação de arraste de palha do fluxo descendente de toletes no interior da câmara separadora. Em função do padrão turbulento do fluxo de ar de extração, o ventilador extrator é dimensionado para girar em rotações um tanto elevadas, geralmente da ordem de 900 a 1350 rpm, produzindo velocidades de arraste correspondentemente elevadas, para compensar a perda de eficácia em função da turbulência causada pelo ventilador extrator.Due to the constructive characteristics of the central hub of these known axial flow extracting fans, generally provided with up to three blades, the air flow in the upstream downstream regions of the central hub is turbulent, considerably impairing the efficiency of the straw drag action of the downflow of tails inside the separator chamber. Due to the turbulent pattern of the extraction air flow, the extractor fan is designed to rotate at somewhat high speeds, usually on the order of 900 to 1350 rpm, producing correspondingly high drag speeds to compensate for loss of efficiency as a function of turbulence caused by the extractor fan.

Ocorre que a velocidade elevadas de arraste de palha e de outras impurezas provocam um maior desgaste das pás e do próprio cubo central do ventilador extrator, um correspondente consumo de potência e, conseqüentemente, de combustível para manter as referidas velocidades e ainda o arraste indevido de toletes em conjunto com a palha.It happens that the high speed of drag of straw and other impurities causes greater wear of the blades and the central hub of the extractor fan itself, a corresponding consumption of power and, consequently, of fuel to maintain the mentioned speeds and also the improper drag of toletes together with the straw.

Objetivos da invenção Em função das deficiências acima mencionadas apresentadas pelos arranjos de extração de detritos utilizando ventilador extrator de fluxo axial, a presente invenção tem como objetivo genérico prover um arranjo extrator de detritos do tipo aqui considerado e que permite a obtenção de um fluxo de ar mais homogêneo e com um mínimo de turbulência no interior da câmara separadora, permitindo obter-se uma limpeza mais eficiente com redução na perda de toletes de cana por arraste junto com a palha e outros detritos. É um objetivo adicional da presente invenção prover um arranjo extrator de detritos tal como acima definido e que permita ao ventilador extrator operar a velocidades inferiores àquelas normalmente empregadas nos ventiladores da técnica anterior, reduzindo o desgaste das pãs e do cubo central do ventilador, a potência requerida e, conseqüentemente, o consumo de combustível.OBJECTS OF THE INVENTION Due to the aforementioned shortcomings presented by the debris extraction arrangements using axial flow extractor fan, the present invention has as its general object to provide a debris extraction arrangement of the type considered herein and which permits an air flow more homogeneous and with a minimum of turbulence within the separator chamber, allowing for more efficient cleaning with reduced dragging loss along with straw and other debris. It is a further object of the present invention to provide a debris extractor arrangement as defined above and which allows the extractor fan to operate at speeds lower than those normally employed in prior art fans, reducing fan and hub hub wear, power and, consequently, fuel consumption.

Sumário da invenção 0 arranjo extrator de detritos em questão é aplicado a uma máquina colhedora de cana de açúcar do tipo que compreende um chassis carregando uma câmara separadora na qual são providas, superiormente, uma entrada de toletes e uma saída de detritos e, inferiormente, uma saída de toletes.SUMMARY OF THE INVENTION The debris extraction arrangement in question is applied to a sugar cane harvester of the type comprising a chassis carrying a separating chamber in which a teat inlet and a debris outlet are provided, and below, an outlet for tacks.

De acordo com a invenção, na saída de detritos é montado um ventilador extrator de fluxo axial, compreendendo um cubo central no qual são montadas uma carcaça envolvente e uma pluralidade de pás lateral e radialmente projetantes para fora da carcaça, sendo essa última configurada para formar, em torno do cubo central, um cone defletor de entrada e um cone defletor de saída que se projetam axial e respectivamente para frente a para trás da região varrida pelo giro das pãs. A construção dos cones defletores de entrada e de saída, preferivelmente na forma de calotas esféricas, permite a obtenção de um fluxo de ar mais homogêneo e com menos turbulência no interior da câmara separadora, permitindo que um eficiente arraste de palha e de outros detritos seja obtido com uma menor rotação do rotor, reduzindo perda de toletes, desgaste das pãs e do cubo central e consumo de potência e de combustível.According to the invention, at the debris outlet an axial flow extractor fan is mounted, comprising a central hub on which an enclosing housing and a plurality of side and radially projecting blades are mounted outside the housing, the latter being configured to form , around the central hub, an inlet baffle cone and an outlet baffle cone which project axially and respectively forward and rearward of the region swept by the rotation of the blades. The construction of the inlet and outlet baffles, preferably in the form of spherical caps, allows for a more homogeneous and less turbulent air flow within the separating chamber, allowing efficient dragging of straw and other debris to be achieved. achieved by lower rotor rotation, reducing head loss, blade and center hub wear, and power and fuel consumption.

Breve descrição dos desenhos A invenção será descrita a seguir, fazendo-se referência aos desenhos anexos, dados a título de exemplo de uma possível configuração da invenção e nos quais: A figura 1 representa uma vista lateral esquemãtica e simplificada de uma máquina colhedora de cana de açúcar provida do arranjo extrator de detritos da presente invenção e estando o transportador de toletes girado para uma posição voltada para trás da máquina; A figura 2 representa uma vista em corte longitudinal um tanto ampliada, do ventilador extrator ilustrado na figura 1; A figura 3 representa uma vista em corte longitudinal ampliado do rotor do ventilador extrator ilustrado na figura 2; e A figura 4 representa uma vista em perspectiva superior do ventilador extrator com apenas uma das pãs e em posição explodida.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described with reference to the accompanying drawings, given by way of example of a possible embodiment of the invention and in which: Figure 1 is a simplified schematic side view of a cane harvester of sugar provided with the debris-extracting arrangement of the present invention and the tiller conveyor being turned to a rearward facing position of the machine; Fig. 2 is a somewhat enlarged longitudinal sectional view of the extractor fan shown in Fig. 1; Figure 3 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of the extractor fan rotor shown in Figure 2; and Figure 4 is a top perspective view of the single bladed exhaust fan in an exploded position.

Descrição detalhada da invenção De acordo com o ilustrado nos desenhos anexos, o arranjo extrator de detritos em questão é aplicado a uma máquina colhedora de cana de açúcar compreendendo um chassis 10 autopropelido e montado sobre rodas 11 ou sobre um par de esteiras. 0 chassis 10 da máquina carrega os usuais dispositivos de corte de topo 12, de corte de base 13 e recolhedor 14 para puxar, ascendentemente, para o interior da máquina a cana colhida, alimentando-a a um dispositivo picador (não ilustrado), que corta a cana em toletes, lançando-os para trás, para o interior de uma câmara separadora 20 formada sobre o chassis 10 logo atrás do dispositivo picador. A câmara separadora 20 é geralmente formada em chapa metálica e provida, superiormente, de uma entrada de toletes 21 e de pelo menos uma saída de detritos 22 e, inferiormente, de uma saída de toletes 23.Detailed Description of the Invention As illustrated in the accompanying drawings, the debris extraction arrangement in question is applied to a sugar cane harvesting machine comprising a self-propelled chassis 10 mounted on wheels 11 or on a pair of tracks. The chassis 10 of the machine carries the usual butt cutters 12, base cutters 13 and pickup 14 to pull the harvested cane upwardly into the machine and feed it to a chopper (not shown) which it cuts the cane into tails by throwing them backwards into a separating chamber 20 formed on the chassis 10 just behind the chipper device. The separating chamber 20 is generally formed of sheet metal and is provided superiorly with a teat inlet 21 and at least one debris outlet 22 and below on a teat outlet 23.

Os toletes de cana provenientes do dispositivo picador são lançados, através da entrada de toletes 21, na região superior da câmara separadora 20, caindo gravitacionalmente pelo interior dessa última, em direção a saída de toletes 23, para serem então transportados para fora da máquina, por um transportador de toletes 30, normalmente na forma de um transportador de tal iscas, apresentando uma porção básica de entrada 31 disposta abaixo de saída de toletes 23 da máquina colhedora. 0 transportador de toletes 30 compreende ainda uma porção mediana 3 2 inclinada para cima e que termina em uma porção extrema 43 provida de boca de descarga 43a configurada para permitir que os toletes transportados para fora da máquina sejam descarregados em um dispositivo coletor-transportador geralmente definido por uma caçamba veicular que é mantida deslocando-se ao lado da máquina durante a operação de colheita. 0 transportador de toletes 30 tem sua porção básica de entrada 31 mancalizada no chassis 10, de modo a permitir que o transportador seja horizontal e angularmente deslocado em cerca de 180° para ocupar uma ou outra de duas posições operacionais opostas, em cada uma das quais se projeta para um dos lados da máquina colhedora.The sugar cane tails from the mincing device are thrown through the tacks 21 into the upper region of the separating chamber 20, gravitationally falling therefrom into the tacks 23 to be transported out of the machine, by a tether conveyor 30, usually in the form of a tack conveyor, having a basic inlet portion 31 disposed below the tiller outlet 23 of the harvester. The belt conveyor 30 further comprises an upwardly inclined mid portion 32 terminating at an end portion 43 provided with discharge mouth 43a configured to allow the off-machine conveyors to be discharged into a generally defined pickup-conveyor device. by a vehicle bucket that is kept moving alongside the machine during the harvesting operation. The belt conveyor 30 has its basic inlet portion 31 housed to chassis 10 so as to allow the conveyor to be horizontally and angularly shifted by about 180 ° to occupy one or two of opposite operating positions, each of which protrudes to one side of the harvester.

Para que os toletes provenientes da câmara separadora 20 seja, correta e seguramente recebidos no transportador de toletes 30, a porção básica de entrada 31 desse último é lateralmente envolvida por uma caixa coletora 33 provida de abertura superior configurada de modo a permanecer coaxialmente alinhada sob a saída de toletes 23 da câmara separadora 20 em qualquer posição operacional do transportador de toletes 30. O transportador de toletes 30 é girado de uma para outra posição operacional, mantendo a abertura superior de sua caixa coletora 33 alinhada com a saída de toletes 23 da câmara separadora 20 .In order for the tails from the separating chamber 20 to be correctly and securely received on the tilt carrier 30, the basic inlet portion 31 of the latter is laterally enclosed by a collection box 33 provided with an upper opening configured to remain coaxially aligned under the Tackle output 23 from the separating chamber 20 at any operating position of the Tackle conveyor 30. Tackle conveyor 30 is rotated from one operating position to the other, keeping the upper opening of its pickup box 33 aligned with the Tackle output 23 of the chamber separator 20.

Para se prover a separação da palha e dos detritos do fluxo descendentes de toletes, o sistema de limpeza em questão compreende um ventilador extrator 40 montado na saida de detritos 22 da máquina, de modo a produzir um fluxo de ar forçado ascendentemente no interior da câmara separadora 20, a partir da região de saída de toletes 23 e em direção â saída de detritos 22, em contra corrente aos toletes em queda gravitacional.In order to provide separation of the straw and downstream debris from the pallets, the cleaning system in question comprises an extractor fan 40 mounted on the debris outlet 22 of the machine to produce an upward forced air flow within the chamber. separator 20, from the exit region of the tacks 23 and towards the debris outlet 22, counter-current to the tumbling tumblers.

De acordo com a invenção, a limpeza dos toletes em queda gravitacional é obtida por um fluxo de ar forçado ascendente, produzido no interior da camara separadora 20, desde a região da saída de toletes 23 até a saída de detritos 22 disposta na parte superior da câmara separadora 20 e que é externamente acoplada a uma porção de duto cilíndrico 50 e que geralmente é acoplada a um duto de saída de palha 60 configurado para dirigir o fluxo de palha e outros detritos para trás ou para qualquer um dos lados.According to the invention, the gravitationally falling teat cleaners are obtained by an upward forced air flow produced within the separating chamber 20 from the teat outlet region 23 to the debris outlet 22 disposed at the top of the spacer. separating chamber 20 and which is externally coupled to a cylindrical duct portion 50 and which is generally coupled to a straw outlet duct 60 configured to direct the flow of straw and other debris backwards or to either side.

Conforme ilustrado, o ventilador 40 compreende um motor 41 fixado ao chassis 10, por qualquer meio adequado, em uma região elevada em relação à saída de detritos 22, dito motor 41 recebendo um extremo de um eixo motriz 42 cujo outro extremo é acoplado ao cubo central 4 3 de um rotor 44 coaxialmente posicionado na saída de detritos 22 e no qual é montada uma pluralidade de pás 45, preferivelmente em número de quatro.As illustrated, the fan 40 comprises a motor 41 attached to the chassis 10 by any suitable means in a region elevated relative to the debris outlet 22, said motor 41 receiving one end of a drive shaft 42 whose other end is coupled to the hub. central 43 of a rotor 44 coaxially positioned at the debris outlet 22 and on which a plurality of blades 45, preferably four in number, are mounted.

Na construção ilustrada o rotor 44 é coaxialmente montado no interior da porção de duto cilíndrico 50, sendo que o eixo 42 se projeta para cima, através do duto de saída de palha 60, extremamente ao qual é posicionado o motor 41.In the illustrated construction the rotor 44 is coaxially mounted within the cylindrical duct portion 50, with the shaft 42 extending upwardly through the straw outlet duct 60, to which the motor 41 is positioned.

De acordo com a invenção, no cubo central 43 é montada uma carcaça 7 0 envolvente, a qual é configurada para formar, em torno do cubo central 43, um cone defletor de entrada 71 e um cone defletor de saída 72 que se projetam axial e respectivamente para frente e para trás da região varrida pelo giro das pãs 45.According to the invention, in the central hub 43 an enclosing housing 70 is mounted which is configured to form around the central hub 43 an inlet baffle 71 and an outlet baffle 72 which are axially projecting and respectively forward and backward of the region swept by the rotation of the blades 45.

Na forma construtiva preferida e ilustrada, os cones defletores de entrada 71 e de saída 72 apresentam a forma de calotas esféricas, obtidas em material plástico, metálico ou outro qualquer adequado e dispostas coaxialmente ao eixo geométrico do ventilador extrator 40 e opostas entre si.In the preferred and illustrated embodiment, the inlet baffles 71 and outlet 72 are in the form of spherical caps, made of suitable plastic, metallic or other material and arranged coaxially with and opposite to the geometric axis of the extractor fan 40.

Os cones defletores de entrada 71 e de saída 72 são preferivelmente unidas entre si por uma porção de carcaça mediana 73 e geralmente cilíndrica e envolvendo lateralmente o cubo central 43 e através da qual se projetam radialmente as pãs 45. A porção de carcaça mediana 73 tem suas bordas extremas concordantes com as superfícies dos cones defletores de entrada 71 e de saída 72 . O cone defletor de entrada 71 apresenta um rebaixo central extremo 74 medianamente vazado e no qual é alojada a cabeça alargada de um parafuso 75 disposto axialmente pelo interior do referido cone defletor de entrada 71, para ter uma porção extrema roscada no cubo central 43, retendo o cone defletor de entrada 71 ao cubo central.The inlet and outlet baffles 72 are preferably joined together by a generally cylindrical mid-shell portion 73 and laterally surrounding the central hub 43 and through which the blades 45 radially project. The middle shell portion 73 has their extreme edges consistent with the surfaces of the inlet 71 and outlet 72 baffle cones. The inlet deflector cone 71 has a medially hollow extreme center recess 74 and in which the enlarged head of a screw 75 is arranged axially disposed within said inlet deflector cone 71 to have a threaded end portion in the central hub 43 retaining the inlet baffle cone 71 to the center hub.

Por outro lado, o cone defletor de saída 72 apresenta, em sua base, uma aba periférica interna 72a que é diretamente assentada e fixada ao cubo central 43 e, em sua região extrema, uma abertura 72b cuja borda é assentada em torno do eixo de acionamento 42 .On the other hand, the outlet baffle 72 has, at its base, an inner peripheral flap 72a which is directly seated and fixed to the central hub 43 and, at its extreme region, an opening 72b whose edge is seated about the axis of drive 42.

Claims

1. Debris-extracting arrangement in a sugar cane harvester of the type comprising a chassis (10) carrying a separating chamber (20) provided superiorly with an inlet of tacks (21) produced from cane harvested and minced by machine and a debris outlet (22) and, underneath, a tiller outlet (23), and at the debris outlet (22) an axial flow extractor fan (40) is arranged to produce a debris extraction air flow from the interior of the separating chamber (20) and out of the machine through said debris outlet (22), characterized in that the extracting fan (40) comprises a rotor (44) housed in the chassis (10), rotatably driven by a motor (41) and comprising a central hub (43) on which a housing (70) is mounted involving a plurality of radially and laterally projecting blades (45) out of the housing (70), the latter being configured to form, in t around the central hub (43), an inlet baffle cone (71) and an outlet baffle cone (72) projecting axially and respectively forward and backward of the region rotated by the blade rotation (45).

Arrangement according to Claim 1, characterized in that the inlet (71) and outlet (72) deflector cones are in the form of spherical caps coaxial to and opposite to the geometric axis of the extractor fan (40).

Arrangement according to claim 2, characterized in that the inlet (71) and outlet (72) deflector cones are joined together by a median housing portion (73) laterally surrounding the central hub (43). and through which the blades project (45).

Arrangement according to Claim 3, characterized in that the middle carcass portion (73) is cylindrical and has extreme edges in accordance with the inlet (71) and outlet (72) deflector cones.

Arrangement according to Claim 2, characterized in that the inlet deflector cone (71) has a medially hollow extreme central recess (74) in which the enlarged head of an axially disposed screw (75) is housed. said inlet deflector cone (71) to have a threaded end portion in the central hub (43), the inlet deflector cone (71) retaining the central hub (43).

Arrangement according to Claim 2, characterized in that the outlet baffle (72) has at its base an inner peripheral flap (72a) directly seated and fixed to the central hub (43) and to its region. end, an opening (72b) whose edge is seated around the drive shaft (42).

Arrangement according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the debris outlet (22) is externally coupled to a cylindrical duct portion (50) attached to the separating chamber (20) and into which it is disposed. The motor (44) is coaxially arranged.