DK179795B1

DK179795B1 - Batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme

Info

Publication number: DK179795B1
Application number: DKPA201500669A
Authority: DK
Inventors: Strøm Kristensen Klaus
Original assignee: Ksk Finans Aps
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2019-06-25
Also published as: EP3386294A4; DK201500669A1; EP3386294A1; WO2017071718A1

Abstract

Opfindelsen angår en batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme, og nærmere bestemt af den art, hvor vognen er udstyret med et sæt faste, genopladelige batterier beregnet til elektrisk traktion af vognen. Kendte vogne af denne type er indrettet på en sådan måde, at de øvrige effektkrævende funktioner i vognen, såsom foderpumpe, foderomrører, halmdoseringsapparat, etc drives hydraulisk ved hjælp af en hydraulisk pumpe, der drives af en benzin, diesel eller gasdreven hjælpemotor indbygget i vognen. Opfindelsen er ejendommelig ved, at den batteridrevne foder- eller halmstrøvogn, foruden det faste sæt traktionsbatterier, er udstyret med et udskifteligt højkapacitetsbatteri (lO) af genopladelig type, og at vognens forskellige mekaniske funktioner drives elektrisk ved hjælp af en eller flere elektromotorer, som enten er koblet direkte til de respektive mekaniske arbejdsfunktioner i vognen, eller som fungerer indirekte via et hydraulisk system, hvis pumpe drives af en elektromotor. Formålstjenligt er det hydrauliske system indrettet med en eller flere magnetventiler beregnet dels til energioptimering af systemet, dels til sikring af præcis foderdosering og/eller halmdosering. Detudskiftelige højkapacitetsbatteri (l O) kan ifølge opfmdelsen med fordel være et batteri af typen lithium-ion, nikkel-cadmium, eller en tilsvarende genopladelig batteritype med høj kapacitet i forhold til størrelse og vægt. Dette batteri eller batterisæt kan med fordel indkapsles til en separat enhed i form af en kompakt power-pack. Power-packen kan da monteres lettilgængelig, fortrinsvis udvendig på vognen, eksempelvis på forenden eller bagenden af vognen for hurtig og ubesværet udskiftning af batteriet.

Description

Den foreliggende opfindelse angår en batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme, og nærmere bestemt af den i indledningen til krav 1 anførte art.

Kendte vogne af den omhandlede type er sædvanligvis udstyret med et sæt faste, genopladelige batterier beregnet til elektrisk traktion af vognen. De øvrige effektkrævende funktioner i vognen, såsom foderpumpe, foderomrører, halmdoseringsapparat, etc, drives sædvanligvis hydraulisk ved hjælp af en hydraulisk pumpe, der er koblet til en dieselmotor indbygget i vognen.

Fra beskrivelsen til WO 2014/120000 A1 kendes en fremgangsmåde til fodring i kvægstalde og et maskinsæt til brug ved denne fremgangsmåde. Fodringen foregår under anvendelse af en traktor og en til denne koblet fodermixer, som kan trækkes rundt i stalden af traktoren. Traktoren er udstyret med en hydraulisk læssegrab, og benyttes på sædvanlig måde til påfyldning af foder i fodermixerens åbne foderkar. Under denne proces er traktoren frakoblet fodermixeren. Fodermixeren er forsynet med to hydraulisk aktiverbare støtteben, som tillader fodermixeren at stå alene, når traktoren er frakoblet. Endvidere er fodermixeren forsynet med to elektrisk drevne blandesnegle, som er indbygget i karret. Ved hjælp af disse snegle blandes de forskellige foderemner, der fyldes i karret.

Når foderpåfyldningen er afsluttet og foderet blandet kobles traktoren til fodermixeren igen, og denne køres på sædvanlig måde rundt i stalden på de fodergange, der er indrettet i stalden. Dette sker under samtidig aflæsning af foderet på foderborde, der befinder sig langs siderne af fodergangen. Til brug for aflæsningen er fodermixeren forsynet med en hydraulisk aktiveret sidelåge i hver side, og ved at åbne en låge og samtidig aktivere blandesneglene drives foderblandingen ud af fodermixerens kar i den pågældende side. Dette sker under kørslen og i kontrolleret rate, således at foderet bliver fordelt jævnt og i passende mængde på foderbordene.

De forskellige fodermixerfunktioner (blandesnegle, sidelåger og støtteben) drives primært v hj af elektrisk kraft, enten direkte med elektromotorer, eller indirekte via en elektrisk dreven hydraulisk pumpe. Effekten til disse funktioner leveres af batterier indbygget i fodermixeren, og er altså ikke afhængig af kraftoverførsel fra traktoren. Batterierne er af genopladelig type, og oplades periodevis fra en stationær energikilde. Batterierne er arrangeret i fire serieforbundne powerpacks, som hver for sig er anbragt i en kasseformet, udskiftelig indkapsling. Traktoren selv drives v hj af en mindre forbrændingsmotor, som typisk er en dieselmotor. Genopladningen af batterierne foregår i de perioder, hvor fodermixeren ikke er i brug, eksempelvis om natten.

Fremgangsmåden jf WO 2014/120000 A1 til fodring i kvægstalde og det tilhørende maskinsæt er ikke anvendelig til fodring i minkstalde, hvor fodringen foregår på en ganske anden måde. Burene i en minkfarm er trådbure, der er opstillet ved siden af hinanden i lange lige rækker langs fodergange. Fodergangene er indrettet til kørsel med motordrevne fodervogne, som under fodringen køre ned langs rækkerne af bure. Under passagen af burene afsættes en afmålt foderdosis ovenpå hvert enkelt bur. Foderet er en pastaagtig blanding af eksempelvis fiske- og slagteriaffald. Foderet doseres individuelt til hvert enkelt bur, således at der tages hensyn til minkens udviklingstrin og antallet af dyr i hvert bur.

Moderne minkfarme har ofte op til flere tusinde bure, og der skal fodres hver dag, hvorfor fodringen nødvendigvis må foregå på den mest rationelle og tidseffektive måde. Udfodringen foregår ’’flyvende”, dvs medens fodervognen er i konstant bevægelse ned langs rækken af bure. Der er ganske enkelt ikke tid til at standse op ved hvert enkelt bur, når der afgives en foderklat. Et minkbur har sædvanligvis en bredde på 30 cm, og under fodringen køres der med en hastighed på mellem 3 og 6 km i timen. Forudsættes det, at fodervognen bevæger sig med en kørehastighed på 6 km i timen bliver der et tidsinterval af størrelsesordenen 0,15 til 0,2 sec til fodring ved hvert enkelt bur. Inden for dette korte tidsinterval skal foderet både udpumpes i nøjagtig afmålt mængde og afsættes oven på buret som en klat. Af hensyn til økonomien i minkavlen og dyrenes trivsel er kravene til gentagelsesnøjagtigheden i doseringen extrem høj.

Minkfarmene bygges i dag ofte som stålhaller med lukkede sider. Stålhaller af denne type er følgelig dårligere ventilerede end de tidligere benyttede åbne minkfarme, hvor staldlængernes sider er helt åbne. De lukkede stålhaller giver anledning til et alvorligt luftforureningsproblem, når der, som det er almindeligt i dag, benyttes dieselmotordrevne foder- eller halmstrøvogne, hvis emission af skadelige udstødsgasser forurener luften i stalden.

Et andet problem i forbindelse med anvendelsen af diesel- og benzinmotorer i lukkede staldrum, især på minkfarme, er det håraffald, som dyrene ved deres naturlige hårtab afgiver til omgivelserne. Håraffaldet består af ultrafine hår, som har en uheldig tilbøjelighed til at sætte sig i motorernes luft- og brændstoffiltre med tilstopning af disse til følge. Resultatet er, at motorerne oftere end normalt skal serviceres, dvs have filtrene renset eller udskiftet.

Med det formål, at komme de ovennævnte problemer til livs, foreslås det ifølge opfindelsen, at gøre de pågældende foder- eller halmstrøvogne fuldt elektrificerede, dvs således, at ikke kun traktionen, men også de forskellige arbejdsfunktioner i vognene drives med elektrisk kraft. På den måde undgår man luftforureningen i staldene og problemerne med den jævnlige tilstopning af forbrændingsmotorernes filtre. Opgavens løsning består ifølge opfindelsen i, at indrette foder- eller halmstrøvognene således som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

Opfindelsen er ejendommelig ved, at den batteridrevne foder- eller halmstrøvogn er forsynet med en foderpumpe, som er indrettet med et el-hydraulisk drivsystem, hvis væsentligste bestanddele er en hydraulikpumpe, der drives af en elektromotor, der forsynes med strøm fra højkapacitetsbatteriet. Endvidere ved at omfatte en eller flere hydrauliske magnetventiler af en type med kort responstid, en hydraulikmotor, der driver fodervognens foderpumpe, og en bypass-forbindelse indsat mellem hydraulikpumpen og en til hydrauliksystemet hørende olietank for direkte trykaflastning af hydraulikpumpen i de tidsintervaller, hvor foderpumpens hydraulikmotor er deaktiveret, dvs i de tidsintervaller, hvor der ikke pumpes foder ud.

Hydraulikpumpen arbejder kontinuert så længe vognen er i drift. Ved aktivering og deaktivering af magnetventilerne er det muligt, at styre olieflowet til foderpumpemotoren på en sådan måde, at foderet udpumpes i nøje afmålte doser. Udpumpningen foregår i korte tidsintervaller medens fodervognen passerer minkburene. Foderslangen er til stadighed åben under fodringsprocessen; det er alene foderpumpen - som er en deplacementspumpe - der bestemmer mængden af foder, som afgives i hvert pumpeinterval. Magnetventilernes korte reaktionstid giver udpumpningssystemet en ekstrem hurtig respons, hvilket er en betingelse for, at man kan opnå den tilstræbte høje præcision i foderdoseringen. En nøjagtig fodertildeling til de enkelte bure er af afgørende betydning for økonomien i minkavlen og for dyrenes trivsel.

I de mellemintervaller, hvor der ikke pumpes foder ud, sikrer hydrauliksystemets magnetventiler og bypass-forbindelsen, at der sker omløb til tank. Man undgår på den måde, at hydraulikpumpen bruger unødig effekt til tomgangskørsel under modtryk. Princippet i hydrauliksystemet medvirker på denne måde til, at den til rådighed værende el-kapacitet i power-packen bruges mest effektivt, dvs at driftstiden for en power-pack bliver så lang som mulig.

Det bemærkes, at den største effektforbruger i fodervognen er foderpumpen, hvorfor den beskrevne metode til at økonomisere med batterikapaciteten er af afgørende betydning for den el-drevne fodervogns anvendelighed i praksis. Det el-hydrauliske drivsystem for foderpumpen er med andre ord en forudsætning for, at fodervognen kan indrettes fuldt elektrificeret, og dermed, at den tilsigtede forbedring af luftkvaliteten i staldbygningerne opnås. Den fulde elektrificering af fodervognen har samtidig den fordel, at støjniveauet sænkes, og at man undgår den for operatøren uønskede varmeafgivelse fra en benzineller dieselmotor. Begge forhold bidrager i høj grad til at forbedre arbejdsmiljøet i forbindelse med fodringsarbejdet. Det er også en fordel, at servicebehovet i forbindelse med den beskrevne tilstopning af dieselmotorens forskellige filtre minimeres.

I en foretrukken udførelsesform er det udskiftelige højkapacitetsbatteri indkapslet som en separat enhed, som udgør en kompakt power-pack, og denne power-pack er formålstjenligt monteret lettilgængelig, fortrinsvis udvendig på vognen, eksempelvis på forenden eller bagenden af vognen. Ved at indkapsle højkapacitetsbatteriet på denne måde opnår man en praktisk og let håndterbar batterienhed, som er hurtig at skifte. Specielt når enheden samtidig, som anført, er placeret lettilgængelig udvendig på vognen.

I en særlig udførelsesform er vognen udstyret med en elektrisk koblingsanordning, som gør det muligt at foretage en tilkobling af power-packen til det elektriske traktionssystem. Power-packen opnår på denne måde en supplerende funktion som backup for traktionsbatteriet i tilfælde, hvor dette er afladet eller næsten afladet for strøm. Fodrings- eller strøarbejdet kan i sådanne mere ekstreme situationer gennemføres uden unødig ophold for genopladning af traktionsbatterierne.

Til meget krævende opgaver, eksempelvis når der er tale om fodring eller strøarbejde på meget store mink- eller pelsdyrfarme, kan det ifølge opfindelsen være en fordel, at udstyre foder- eller halmstrøvognen med en trailer, der er koblet efter vognen. På traileren kan der medbringes op til flere power-packs, og via et fleksibelt el-kabel kobles disse til vognens elektriske drivsystem. På denne måde kan vognen opnå en nærmest ubegrænset rækkevidde både hvad kørestrækning og arbejdskapacitet angår.

En noget tilsvarende egenskab kan en foder- eller halmstrøvogn af den i krav 7 anførte hybridtype opnå. Vognens hybride drivsystem omfatter, foruden de faste, genopladelige traktionsbatterier og den udskiftelige power-pack, en relativ lille forbrændingsmotor, der driver en elektrisk generator. Motoren kan være en benzin-, diesel- eller gasmotor. Ved hjælp af den motordrevne generator kan vognens power-pack og/eller genopladelige traktionsbatterier på i og for sig kendt vis oplades, samtidig med at vognen er i drift. Resultatet er, at vognens rækkevidde både hvad kørestrækning og arbejdskapacitet angår, er ubegrænset.

Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende i forbindelse med tegningen, hvor Fig. 1 viser en elektrificeret fodervogn i en første udførelsesform ifølge opfindelsen, vist skematisk i sidebillede,

Fig. 2 samme fodervogn set forfra,

Fig. 3 en til fodervognen hørende powerpack-bæreramme, vist særskilt i perspektiv,

Fig. 4 power-packen set skråt fra siden i perspektiv,

Fig. 5 et hjælperedskab beregnet til manuel håndtering af power-packen ved batteriskift, vist skematisk i sidebillede, og

Fig. 6 viser en elektrificeret fodervogn i en anden udførelsesform, hvor et antal powerpacks medbringes i en trailer, der er koblet til fodervognen, vist i sidebillede.

I den på tegningens fig. 1 og 2 viste udførelsesform består fodervognen i det væsentlige af et chassis 1, et sæt forhjul 2 og et sæt baghjul 3, en foderbeholder 4, en førerplads 5 med sæde 6 og rat 7, en fleksibel foderdoseringsslange 8, og en frontmonteret bæreramme 9 for en power-pack 10. Fodervognen er knækstyret, idet chassiset er todelt med en forende 1a og en bagende 1b. De to chassisdele er forbundet i et fælles drejeled 11, der befinder sig omtrent midt i chassiset. Foderbeholderen 4 er monteret på den bagerste chassisdel 1b, og førerpladsens sæde 6 er anbragt på den forreste chassisdel 1a. En skråtstillet stander 12 anbragt umiddelbart foran sædet 6 tjener som instrumentbrædt og som støtte for rattet 7.

Chassiset 1 er fremstillet af plade, der er svejset op i kasseform. Indvendig i chassiset fremkommer på denne måde et forreste og bagerste hulrum, hvori fodervognens foderpumpe, hydrauliksystem, hydraulikpumpe med tilhørende elektromotor, traktionsbatteri og øvrige tekniske komponenter er anbragt. De pågældende komponenter er ikke vist på tegningen.

Forrest på chassiset 1 er bærerammen 9 for power-packen 10 monteret. Bærerammen 9 udgøres af en rektangulær profiljernsramme 13, som forneden er forsynet med et bundstykke 14 i hver side, og hvor der på rammens to sidestykker 15 i hver side af rammen er anbragt en svingbar gribelaske 16. De to gribelasker kan åbnes ud til siderne (ikke vist), hvorved power-packen 10 kan indsættes eller udtages fra bærerammen 9. I lukket tilstand (som vist på tegningen) griber laskerne ind omkring power-packen, hvorved denne fastholdes. Gribelaskerne 16 er forsynet med ikke viste låsemekanismer, der sikrer laskernes lukkede stilling.

En power-pack 10 af den her omhandlede type er sædvanligvis sammensat af et antal enkeltbatterier for at opnå den fornødne elektriske spænding og kapacitet. Enkeltbatterierne er indkapslet i et lukket hus 17 af metalplade. Huset 17 er i dette tilfælde formet som en flad kasse, der passer ind i bærerammen 9. Øverst på huset 17 er anbragt en tilkoblingsanordning 18, hvor den elektriske tilslutning til selve fodervognen finder sted ved hjælp af et ikke vist kabel.

Fodervognens traktionssystem omfatter en hjulmotor, der er monteret indvendig i den bagerste chassisdel 1b. Hjulmotoren forsynes med elektricitet fra et sæt fast monterede blysyrebatterier, der er anbragt i den forreste eller bagerste chassisdel 1a eller 1b. Batterierne giver vognen en samlet køretid på 8 - 10 timer, hvilket i de fleste tilfælde er fuldt tilstrækkeligt til den opgave, vognen skal klare.

Vognen er forsynet med et hydrauliksystem, hvis hydraulikpumpe drives af en elektromotor, der forsynes med strøm fra power-packen. Hydraulikpumpen arbejder kontinuert så længe vognen er i drift. I hydrauliksystemet indgår en hydraulisk motor, der driver vognens foderpumpe. Endvidere omfatter hydrauliksystemet en eller flere magnetventiler, hvormed den hydrauliske foderpumpemotor kan aktiveres og deaktiveres. Magnetventilerne gør det muligt, at styre foderpumpemotoren på en sådan måde, at foderet udpumpes i nøje afmålte doser. Udpumpningen foregår i korte intervaller under fodervognens passage af de i minkfarmen rækkevis opstillede minkbure. Foderslangen 8 er til stadighed åben under fodringsprocessen; det er alene foderpumpen, som bestemmer mængden af foder, som afgives i hvert pumpeinterval via foderslangen.

Magnetventilernes korte reaktionstid giver udpumpningssystemet en ekstrem hurtig respons, hvilket er en betingelse for, at man kan opnå den tilstræbte præcision i foderdoseringen. En nøjagtig fodertildeling til de enkelte bure er af afgørende betydning for økonomien i minkavlen og for dyrenes trivsel. I de mellemintervaller, hvor der ikke pumpes foder ud, sikrer hydrauliksystemets magnetventiler sammen med en bypassforbindelse, at der sker omløb fra hydraulikpumpe til tank. Man undgår på denne måde, at hydraulikpumpen bruger effekt til unødig tomgangskørsel under modtryk. Princippet i hydrauliksystemet medvirker til, at de til rådighed værende amperetimer i power-packen 10 bruges mest effektivt, således at driftstiden for hver power-pack bliver så lang som mulig.

Det i fig. 5 viste hjælperedskab 20 benyttes, når power-packen 10 skal udskiftes. Redskabet består i hovedsagen af et profiljernsstel 21, som har en vandret basisramme 22, og en på denne monteret lodret søjle 23. På søjlen er en gaffeldel 24 lejret lodret forskydeligt. Gaffeldelen 24 kan bevæges op og ned ved hjælp af et greb 25, som betjenes manuelt. Ved brug køres redskabet med gaffeldelen 24 ind under power-packen 10, som herefter løftes fri af bærerammen 9 ved hjælp af grebet 25. Power-packen kan nu køres frem til ladestationen og anbringes i denne.

I fig. 6 er den elektrificerede fodervogn vist i en anden udførelsesform, hvor et antal powerpack-batterier 10 medbringes på en trailer 30, som er efterspændt fodervognen. Tegningen er umiddelbart forståelig, og skal derfor ikke forklares nærmere her.

Claims

PATENTKRAV

1. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn, især til brug på pelsdyrfarme, og nærmere bestemt af den art, hvor vognen er udstyret med et sæt faste, genopladelige batterier beregnet til elektrisk traktion af vognen, og hvor foder- eller halmstrøvognen foruden det faste sæt traktionsbatterier er udstyret med et udskifteligt højkapacitetsbatteri (10) af genopladelig type, hvilket batteri tjener til strømforsyning af en eller flere el-drevne motorer, hvormed vognens forskellige arbejdsfunktioner, såsom foderpumpe, foderomrører, halmdoseringsapparat, etc, drives, enten direkte eller via hydraulik, k e n d e t e g n e t ved, at fodervognen er forsynet med en foderpumpe, som er indrettet med et el-hydraulisk drivsystem, hvis væsentligste bestanddele er:

- en hydraulikpumpe, der drives af en elektromotor, der forsynes med strøm fra højkapacitetsbatteriet (10),

- en eller flere hydrauliske magnetventiler af en type med kort responstid,

- en hydraulikmotor, der driver fodervognens foderpumpe, og som er aktiverbar og deaktiverbar ved kontrolleret aktivering af den eller de nævnte hydrauliske magnetventiler,

- og en bypass-forbindelse mellem hydraulikpumpen og en til hydrauliksystemet hørende olietank for direkte trykaflastning af hydraulikpumpen i de tidsintervaller, hvor foderpumpens hydraulikmotor er deaktiveret, dvs i de tidsintervaller, hvor der ikke pumpes foder ud.
2. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at elektromotoren og den tilhørende hydraulikpumpe, der indgår i foderpumpens elhydraulisk drivsystem, er indrettet til at køre kontinuert så længe, fodervognen er i drift.
3. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 1, og hvor de omtalte genopladelige højkapacitetsbatterier er indkapslet i en fælles separat enhed i form af en kompakt power-pack (10), k e n d e t e g n e t ved, at denne power-pack er monteret udskifteligt og lettilgængelig, fortrinsvis udvendig på vognen, eksempelvis på forenden eller bagenden af vognen.
4. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge et eller flere af kravene 1 - 3, k e n d e t e g n e t ved, at vognen er udstyret med en elektrisk koblingsanordning, som gør det muligt at foretage en tilkobling af power-packen (10) til det elektriske traktionssystem, således at power-packen opnår en supplerende funktion som back-up for traktionsbatteriet i tilfælde, hvor dette er afladet eller næsten afladet for strøm.
5. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge et eller flere af kravene 1 - 4, k e n d e t e g n e t ved, at vognen er udstyret med et dobbelt sæt power-packs (10), og at de to power-pack i dette dobbelt-sæt er indkoblelige på vognens elektriske system hver for sig, og er udskiftelige hver for sig.
6. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at der til vognen hører en trailer (30), der er koblet til vognen efter denne, og at denne trailer er indrettet til at medbringe en eller flere power-packs (10), som er koblet til vognens elektriske drivsystem via et fleksibelt el-kabel.
7. Batteridreven foder- eller halmstrøvogn ifølge krav 1, k e n d e t e g n e t ved, at vognen er indrettet med et hybrid drivsystem, hvor der foruden de faste, genopladelige traktionsbatterier og den udskiftelige power-pack (10) er indsat en relativ lille forbrændingsmotor (benzin-, diesel- eller gasmotor), der driver en elektrisk generator, 5 hvormed vognens power-pack og/eller genopladelige traktionsbatterier løbende kan oplades, samtidig med at vognen er i drift.