CN105636430A - 压捆机及压捆方法 - Google Patents

Abstract

一种压捆机设备，所述压捆机设备包括具有至少一个可调节的壁(4)的压捆室(2)，所述至少一个可调节的壁用于调节捆材料(18)体的压紧。往复柱塞(10)可操作地压紧捆材料(18)，以及捆扎装置(17)通过使用麻绳环(22)捆扎已经压紧的材料以形成捆。调节机构用于在捆扎捆时相对于内部麻绳环增加外部麻绳环(22a、22b)的长度的目的，从而减少在部分的捆材料体中的压紧并在捆从所述压捆机中推出时避免原本可能发生的麻绳断裂。

Description

压捆机及压捆方法

技术领域

本发明涉及压捆机及压捆方法，特别地但不完全地用于压捆农作物。

背景技术

为了高效的运输和存储，并提高产品的保藏性能，农产品如干草、秸秆和青贮饲料可被压紧成长方体形状的捆，其被称为“方”捆。在捆材料压紧之后，通过用环绕压紧捆材料的麻绳捆扎捆来保持捆的形状和压紧。麻绳的端部然后被打结在一起。

通常地，通过往复柱塞式压捆机完成捆材料的压紧。在Hesston公司US专利4074623和4142746中描述了这类典型压捆机。该压捆机包括压捆室，该压捆室包括端部开口的通道，捆材料由往复的柱塞推动通过通道。在两个端位置之间沿着大体上直线方向驱动柱塞，两个端位置分别包括在压捆室前面的缩回位置和它延伸至压捆室中的延伸位置。当柱塞在缩回位置时，压捆室装载了待压紧的捆材料。柱塞然后被驱动到压捆室中，以使该新的材料被压紧靠在已经在压捆室中的压紧材料体上。加入到在压捆室中的已经压实的材料的任何新的压实材料被称为“填料”。压紧材料与压捆室的壁的摩擦力提供阻力，该阻力允许在柱塞前面压紧引入至压捆室中的新材料。

在压紧后，新压紧的材料和在压捆室中已经压紧的材料一起朝着通道的出口端移动，直到柱塞达到它的完全延伸的端位置。柱塞然后在相反方向朝着它的缩回位置移动，以使压捆室能被重新装载待压紧的新材料。

例如通过以不同水平的力靠着压紧材料挤压压捆室的侧壁和/或顶板，能调整在压捆室中的在已经形成的捆和通道的壁之间的摩擦力。

捆在离开机器之后通过使用环绕着压紧材料体系紧的麻绳捆扎而保持压紧。在一些机器中，采用单线轴工艺，其中每个捆扎采用从单线轴引出的且环绕捆的整个周长、然后用单结系紧的麻绳形成。在US3895571中描述了该工艺，其包括在打结期间用于释放麻绳中的张力以避免在打结麻绳时出现的问题的机构。

在EP0392627A中描述了采用单线轴工艺的机器的另一示例。该机器包括用于在捆形成工艺开始时减少捆压力以允许捆扎麻绳在捆材料和仍然在压捆室中的之前已形成的捆之间更容易地滑动的机构。

在DE4031695A中描述了采用单线轴工艺的另一机器。该机器包括用于在麻绳打结工艺开始时减少捆压力以允许捆扎麻绳更容易打结的机构。

其它的压捆机采用双线轴工艺，其中每个捆扎使用来自两个线轴的麻绳形成，麻绳在捆的相对的端部采用双结系紧。双线轴工艺的一个优点是，由于麻绳不必从新压实的捆和以前已经形成的捆之间通过，所以捆能够被压紧至更高的压实压力。然而，当捆从压捆室推出时，该增大的压实压力还增加麻绳的断裂风险。现在将对双线轴捆扎工艺进行更详细的描述。

在压捆工艺开始时，来自在压捆室的相对侧上的线轴的两个长度的麻绳通过将麻绳的端部系紧一起而彼此连接。

当捆材料在压捆室中压实时，线轴在捆材料的两侧将麻绳进给到压捆室。在压捆室一侧上，麻绳穿过压捆针状物的尖端。当捆材料体在两个连续的压紧冲程之间达到它的全长时，该针状物将麻绳带到压捆室的另一侧而形成环。打结器装置然后将麻绳打结，将由针状物围绕压紧捆所带的麻绳环的端部与在压捆室的另一侧(与打结器在同一侧)由线轴所提供的麻绳的端部结合。还形成第二个结用于开始下一个捆。针状物接着缩回且并开始新捆。

在压紧冲程期间在压捆室中的材料上所施加的压力对于具有90*120cm的典型的压紧表面的捆而言通常是3到4bar。在这类压捆机中所使用的打结的麻绳通常具有200kgf的断裂强度。六根打结的麻绳可因此承受大约6*2*200＝2400kgf。在常规的具有90*120cm的压紧表面的捆中，这产生仅仅0.22bar的保持压力。这给可施加至捆的压紧压力设定了上限。如果要保持更高的压紧水平，则必须采用更多的捆扎麻绳。

当捆从压捆室的通道推出时捆通常具有一些膨胀，而且当设计压捆机时必须考虑该膨胀以确保麻绳在不断裂的情况下能够保持压紧捆。然而，膨胀量是不统一的。一些材料、例如干秸秆和青草比其它的材料更有弹性的且更易于膨胀。因此在压捆这些材料时麻绳将具有更大的断裂风险。

为了在压捆高弹性捆材料时降低断裂的风险，实际上有时要降低整体压紧水平。然而，这降低了捆的密度和质量，这通常是不可取的。

另外，通过设计比压紧的捆在压捆室中时的周长略长而可制成围绕压紧材料捆扎的麻绳环。接着，当捆离开压捆室时，捆膨胀至由略大的麻绳长度所确定的尺寸。由于该膨胀，在捆中的压力降低至麻绳能够承受的值。然而，这还对捆的质量和密度产生负面影响，并且它导致都以较低水平压紧所有材料(包括不需要以较低水平压紧的较小弹性的材料)。

最近，可由使用双线轴工艺的压捆机所产生的压紧水平已经增大至通常大约6至10bar，但是麻绳的保持强度几乎没有改善。增大压紧水平在压捆绳上施加更大的压力，特别是当捆扎相对弹性的材料、例如干草时。我们已经发现对于一些材料和/或在某些天气条件下，捆膨胀之后的压力可高于麻绳所能够承受的压力。结果，我们已经发现在离开压捆室期间或之后麻绳会断裂并且捆接着会爆裂。此外，因为捆边缘(最外侧)附近的麻绳由于要保持更多材料的事实而不得不承受更大的力，所以外部的麻绳具有的张力比内部的麻绳的大。当捆在推出时膨胀太多时，外部的麻绳将有首先断裂的倾向，尤其是靠外的麻绳。

已经在US4577553中描述了减少以上所描述的问题的尝试，其中包括特别当使用剑麻麻绳时用于增加麻绳环的长度以使它们爆裂的可能性更小的机构。然而，该发明没有描述调节与材料膨胀相关的环长度增加的任何可能性。此外，它是复杂且不可靠的，因为用于牵引额外的麻绳长度的钩状物必须从捆抓紧麻绳，同时麻绳在捆上的位置变化很大。

在WO2013017229中描述了解决该问题的另一个尝试。实际上，它示出了该方法在某些领域和材料条件下难以调节，并且由于捆的最终的部分以较低的水平压紧，因此该方法给出了形状不好的捆端部以及有时过密的捆。

发明内容

本发明的目的是提供一种压捆机和压捆方法，该压捆机和压捆方法解决了以上所认定的问题，并且特别地允许所有捆材料被最优地且持续地压紧并补偿了那些材料在弹性上的差异，同时降低了麻绳断裂的风险。

根据本发明的一个方面，提供了一种根据权利要求1所述的压捆机设备，该压捆机设备包括：压捆室，所述压捆室包括具有入口端和出口端的通道；在压捆室的入口端附近的往复柱塞，所述往复柱塞在所述压捆室中可操作地压紧捆材料体；以及捆扎装置，该捆扎装置用于捆扎压紧的捆材料体以形成捆；其中，压捆室具有至少一个可调节的壁，所述至少一个可调节的壁用于在捆形成期间通过控制施加在捆材料体上的压力来调节捆材料体的压紧，所述设备进一步具有一机构，该机构用于相对于正在捆扎的捆的内部麻绳环增加至少外部麻绳环的长度以减少所述捆材料体的外部部分上的麻绳中的张力。

通过至少正好在打结工艺之前和期间相对于内部麻绳增加外部麻绳的环长度，外部捆扎麻绳的张力在捆离开压捆室之后可少于和/或等于内部捆扎麻绳中的张力，从而降低了已经捆扎的捆当离开压捆室时或者之后膨胀时断裂的风险。优选地在外部麻绳和内部麻绳之间的麻绳环长度的差异可接着根据捆材料的性质控制。例如，当捆由相对弹性的材料例如干草制成时，麻绳环长度的差异可能更大；或者当捆由较小弹性的材料制成时，麻绳环长度的差异较小。

在不增加捆爆裂的风险的情况下和在不减少在捆的最后部分中的压紧力的情况下，捆的重量和密度可因此保持在较高水平。

优选地，通过在捆的顶部部分处、优选地在打结装置附近在可调节的辊或者引导器上引导麻绳而相对于内部麻绳增加外部麻绳的环长度。该配置是无主动部件(即具有很小故障风险的被动零件)的简单的设计。

根据本发明，能够根据麻绳环调节单个麻绳环的增加。特别地，更靠捆的左侧和右侧的最外部的麻绳被构造为具有更长的环长度，因为与在捆的中间的麻绳相比，这些麻绳将不得不承受更大膨胀力。优选地相对于内部麻绳，该额外的环长度的增加了1至3cm。

优选地，与外部麻绳环一样，次最外部的麻绳环的长度能够增加更小的值，优选地为1至2cm。这是为了使所有麻绳环的张力完全相等。

优选地，用于增加环长度的辊/引导器可容易地置换/移除，用于在麻绳断裂之后维修打结器和重新布置麻绳。

优选地，用于增加环长度的辊/引导器稳固地(fixedly)但可调节地连接至压捆机。

优选地，当麻绳环形成时，环长度的增加可通过距捆相对更远地定位外部麻绳环的打结装置获得。该布置是有利的，由于不需要妨碍材料流的额外零件。

根据本发明的另一方面，提供在具有压捆室的压捆机设备中压捆捆材料的方法，所述压捆机设备具有压捆室、压捆室的入口端附近的往复柱塞和捆扎装置，该压捆室包括具有入口端和出口端的通道，该方法包括致动往复柱塞以在压捆室中压紧捆材料体并使用用于至少在环闭合期间相对于内部麻绳环增加至少两个外部麻绳环的麻绳环长度以形成捆的至少一个可调的机构。麻绳环长度根据捆材料和相关条件来确定。

附图说明

图1是示出了压捆机的主要元件的等轴视图；

图2a是现有技术的压捆机在压紧捆材料期间的示意性平面视图；

图2b是现有技术的压捆机在柱塞缩回之后且在捆扎捆材料之前的示意性平面视图；

图3a是现有技术的被压捆麻绳所捆扎的捆在麻绳端部被系紧之前的示意图；

图3b是现有技术的捆在压捆麻绳端部被系紧之后的示意图；

图3c是现有技术的捆在捆已经膨胀之后引起压捆麻绳断裂的示意图；

图4a至4d是根据本发明的实施例的压捆机在麻绳环闭合期间的示意图；以及

图5和5b示出了结合至压捆器设计中的装置。

具体实施方式

在图1中所示的压捆机或者压捆器包括由顶板和底板3以及两侧壁4所限定的压捆室2，两侧壁4中的一个已从附图中省略从而示出室2的内部。压捆室2包括具有入口端6和出口端8的通道。在入口端6处，通道由能够以往复方式被驱动至压捆室2中的柱塞10封闭。在该示例中，柱塞10被转动驱动轮轴12经由一对驱动臂14、16驱动。压捆机还包括例如在US4074623中所描述的用于采用捆扎麻绳来捆扎捆的捆扎装置17。

另外，压捆机包括用于从地面拾取切断的捆材料(例如草和秸秆)的拾取机构A、用于将捆材料进给至压捆室2中的进给机构B、用于将捆扎麻绳进给穿过压捆室的一组针状物C以及用于将驱动力从牵引车(未示出)的驱动输出部传输至驱动轮轴12的驱动机构D。这些元件都是常规的并因此将不再详细描述。

在图2a和2b中示意性表示的现有技术的压捆机大致如在US4074623中所描述的一样，它的内容被本领域技术人员所理解并通过引用而结合于此。该压捆机包括压捆室2，压捆室2由两个侧壁4以及顶板和底板(图2a和2b中未示出，但是在图1中用附图标记3来表示)限定。相对的侧壁4朝着彼此倾斜以具有锥形通道且能够调节至不同的锥度。压捆室2因此包括具有入口端6和出口端8的通道。在入口端6处，通道由能够以往复方式被驱动至压捆室2中的柱塞10封闭。在该示例中，柱塞10被转动驱动轮轴12经由一对驱动臂14、16驱动。

图2a和2b示出了操作中的压捆机，在压捆室2中容纳压紧但未捆扎的捆材料体18和压紧且捆扎的捆20。完成的捆20用捆扎麻绳22捆扎。在该示例中，使用围绕捆20的顶面、底面、正面和背面延伸的五个捆扎麻绳环22。

在图2a中示出了在压紧冲程期间的压捆机，其中，柱塞10如由箭头24所指示地被向前驱动至压捆室2中。由于柱塞10的运动，装载到压捆室2中的捆材料体18在压捆室2中被向前驱动靠着已经形成的捆20的端面。捆材料体18因此在纵向和横向上均被压紧:纵向压紧由通过柱塞10压靠已经形成的捆20的端面(并由作用在捆20上的摩擦力)引起，并且捆材料体18的横向压紧由它在相互靠拢的侧壁4之间受力而引起。在捆材料体18上的摩擦力可通过如箭头30所示地调节侧壁4和/或顶板和底板的位置来调整。

在压紧期间，捆材料体18的正面25a和背面25b由柱塞10如箭头26、28所指示地向前驱动。所引起的捆材料的压紧由斜箭头32指示。重复该工艺直到捆材料体18达到期望的尺寸。

一旦捆材料体18达到期望的尺寸，捆材料就被压捆麻绳捆扎。带有捆扎麻绳的一组针状物(在图2a和2b中未示出，但在图1中用附图标记C指示)延伸穿过柱塞10的面中的槽34，并且麻绳22接着围绕捆系紧。捆扎和打结工艺可例如大体上正如在US4074623中所描述的一样。

在捆材料被捆扎之后，柱塞10如由图2b中的箭头35所指示缩回，使得用于下一捆的捆材料能够进给至压捆室中。当柱塞缩回时，捆材料体18的背面25b略微恢复并且如箭头36所指示的向后膨胀较短距离。捆材料体18的该向后的膨胀由已经围绕捆材料体18系紧的捆扎麻绳22限制并且增加了捆扎麻绳中的张力。

接着通过将捆材料引入至柱塞10和刚刚形成的捆的背面25b之间的间隙37中、并接着通过柱塞10的往复运动压紧材料而形成下一捆。根据需要重复该工艺以增加压紧的捆材料体的尺寸。当重复该工艺时，朝着压捆室2的下游端8沿着通道推动刚刚形成的捆20，并且之前形成的捆20′从压捆室2的下游端被推出到地面上。

当捆20′从压捆室推出时，作用在捆的正面和背面上的压紧力被移除，允许捆20′逆着捆扎麻绳22的张力膨胀。捆20′的总长度因此略微增加，捆20′未膨胀的尺寸由虚线38指示。这增加了麻绳22中的张力。由于捆的该局部减压，当捆从压捆室2排出时由麻绳22所承载的载荷明显小于由柱塞10施加至捆材料的压力(例如与4至10bar的压实压力相比大约为0.22bar)。

再次在图3a至3c中示出了现有技术的捆扎工艺。在图3a中，示出了处于压紧状态中的捆20，其中两根麻绳22a、22b围绕捆形成环。麻绳的第一端系紧在一起形成第一结40。麻绳的第二端22a'、22b'尚未系紧在一起。

在图3b中，示出了在麻绳22a、22b的第二端已经系紧在一起形成第二结40'之后的捆20。在结40'系紧之后释放的打结装置要求额外长度L的麻绳。因此，当麻绳的两端均从打结装置释放时，麻绳捆扎的总长度增加了L1+(L3-L2)，这略微降低了捆扎中的张力。

当捆20从压捆室推出时，如图3c中所示，捆的两端部均膨胀距离e，捆的端部的原始位置由虚线38指示。这使得捆的周长增加长度4*e。当周长的增加大于由打结装置所释放的麻绳的额外的长度时，即当4*e>L1+(L3-L2)时,在麻绳捆扎中的总张力将增加，这可导致麻绳在结40’或者40处捆扎失败。

如在图2b中所示的，最靠近捆的侧部的麻绳(这里称为“最外部”)与围绕捆的中部(2*1/2Z)的麻绳环相比必须承受膨胀捆的更大的部分(1/2Z+X)。因此外部麻绳环的张力将高于内部麻绳环。要注意的是，当麻绳环发生断裂时，在大多数情况下，最外部的麻绳将首先断裂。当外部麻绳断裂时，次外部的麻绳将变成外部的麻绳并将随后断裂。

根据本发明的实施例的示意性压捆机在图4a和4b中示出。该机器在很多方面与在图1、2a和2b中所示的现有技术的机器相同并且之前的描述因此也部分地应用到该机器中。正如在现有技术的机器中，侧壁4(在图4a和4b中未示出)包括可调节的壁区段，每个可调节的壁区段被安装用于围绕在壁区段的上游边缘处的枢转接合点进行枢转运动。调节器装置连接至每个壁，调节器装置可操作调节壁的位置并因此在已经形成的捆20移动通过压捆室2时调节施加在已经形成的捆20上的摩擦力。可替换地或者另外地，调节器装置可构造为调节压捆室顶壁和/或底壁的位置。调节器装置可例如被液压驱动或者电驱动并且由控制装置控制，该控制装置可自动地或者响应于由操作者所提供的控制信号操作。

根据本发明，提供了增加麻绳环的辊/引导器41以可接合最外部麻绳环22，其中，辊/引导器可被固定或者被调节至通过在结40’系紧之前使得捆扎装置在该位置处卷绕出更长的麻绳至期望的长度而与最内部的环相比增加了麻绳环长度的位置。图4a到4d示出了不同可能的位置，以便将环长度从如在图4a中所示的没有增加至如在图4d中所示的最大。辊可固定至图4b至4c的任何位置中或者可在这些选择之间调节。同时，在捆内部部分的麻绳环能够以不需要应用额外的长度的常规的方式形成。

在麻绳环长度上的控制优选地是可调节的，以使该工艺适于捆材料的膨胀性能，其中膨胀主要地作用在最外侧上。对于在压实之后仅略微膨胀的相对无弹性的材料(例如青贮饲料)而言，期望的增加将很小(例如图4b)，而对于在压实之后将膨胀很多的更有弹性的材料(例如干秸秆和/或在非常干条件下所压捆的材料)而言，期望的增加将非常大(例如在6至10bar的压紧水平时为5-10cm，例如图4c或者4d)。

图5a和5b示出根据本发明的位于待形成捆的外部边缘处的环延伸机构的横截面。辊41被布置成移动至多个不同的位置41’，41”，这实际使得在结被系紧之前从线轴(未示出)引出更多的麻绳以围绕捆20的周长固定麻绳。正如所提及的，加长位置的范围由材料或者自动感测的或者由人工输入设置致动的其它环境条件确定。

本发明所描述的配置旨在与内部麻绳相比(例如在所示的现有技术的图2中，有五个麻绳环22跨过捆，最外部可能相当于第一和第五个麻绳环，而第三个是最内部的)将捆的外围或者最外部的麻绳环延伸相同的延伸长度，以便在外侧处引起额外的压紧。然而，如果需要的话，本发明可能构造成提供横跨同一捆的不同的麻绳环长度。换言之，一系列辊41可彼此独立地移动。在优选的形式中，(分别地在捆的左侧或者右侧上的)最外部的麻绳环被调节以具有更长的环长度，但是次最外部的麻绳环(参考图2说的是第二个和第四个环)也能够或许以更小的程度调节。当然同样的原理能应用至具有多于三个麻绳环的捆。

尽管说明书基于双系紧打结器(在环中打两个结40和结40’)，但是麻绳环长度的调节原理在单系紧打结器压捆机(在环中仅具有结40’)上也将是有效的。

Claims (16)

1.一种压捆机设备，所述压捆机设备包括:

压捆室，所述压捆室包括具有入口端和出口端的通道以及至少一个可调节的壁，所述至少一个可调节的壁用于在捆形成期间通过控制施加在捆材料体上的压力来调节捆材料体的压紧；

在所述压捆室的入口端附近的往复柱塞，所述往复柱塞在所述压捆室中可操作地压紧所述捆材料体；

捆扎装置，所述捆扎装置用于通过使用麻绳环捆扎压紧的捆材料体以形成捆；以及

机构，所述机构用于在捆扎所述捆时与最内部的麻绳相比延伸了最外部的麻绳环的长度以减小在所述捆材料体的外部部分中的压紧。

2.根据权利要求1所述的压捆机设备，其中，所述机构根据一些因素、例如捆材料的类型和环境条件延伸麻绳环的长度。

3.根据权利要求1或2所述的压捆机设备，其中，用于延伸的所述机构是辊或者引导器。

4.根据权利要求3所述的压捆机设备，其中，所述辊或者引导器能够设置成用于接合靠在麻绳环的外部。

5.根据权利要求3或4所述的压捆机设备，进一步包括用于在辊或者引导器上引导所述麻绳的引导器。

6.根据权利要求3、4或者5所述的压捆机设备，其中，所述辊或者引导器设置在打结装置附近。

7.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，所述捆扎装置能用一个单结闭合所述麻绳环。

8.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，所述捆扎装置能用双结闭合所述麻绳环。

9.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，所述调节机构能够根据麻绳环独立地改变单个的麻绳环的长度。

10.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，与最内部的麻绳相比，最外部的麻绳的额外环长度的增加的平均值是1至3cm。

11.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，与最内部的麻绳相比，次外部的麻绳的额外环长度的增加也是1至2cm。

12.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，所述调节机构构造成能够将麻绳的环长度从它的普通长度增加多达25cm。

13.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，用于改变所述环长度的所述调节机构是易于可移除的或者可置换的。

14.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，所述调节机构优选稳固地但可调节地连接至所述压捆机。

15.根据在先权利要求中任一项所述的压捆机设备，其中，在当麻绳环形成时通过距所述捆更远地定位打结装置或者在距所述捆的可调节的距离处定位打结装置而能够获得环长度的增加。

16.一种在压捆机设备中压捆捆材料的方法，所述压捆机设备具有压捆室、在压捆室的入口端附近的往复柱塞和捆扎装置，所述压捆室包括具有入口端和出口端的通道；所述方法包括致动往复柱塞以在压捆室中压紧捆材料体，其中，至少在麻绳环闭合期间，相对于围绕捆材料的最内部的麻绳环加长最外部麻绳环以形成捆。