PT105306B - Máquina destinada ao corte em contínuo de plantas lenhosas - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UMA MÁQUINA PARA CORTE E ACONDICIONAMENTO DE BIOMASSA COM UMA FUNCIONALIDADE ADEQUADA AO PROCESSO DE TRATAMENTO DA BIOMASSA QUE É PROPOSTO PARA MELHORAR AS SUAS CARACTERÍSTICAS NA UTILIZAÇÃO COMO BIOCOMBUSTÍVEL. A MÁQUINA PERMITE CORTAR OS CAULES QUE SE ENCONTRAM EM TODA A LARGURA NA FRENTE DESTE, PELO CONTACTO COM OS DENTES (3) QUE CONDUZEM O MATERIAL LENHOSO PARA O CONJUNTO DE CORTE CONSTITUÍDO POR LÂMINAS (2) DISPOSTAS LATERALMENTE EM LINHA COM ESPAÇAMENTO CONSTANTE. O REFERIDO CONJUNTO DE CORTE ESTÁ PROTEGIDO POR UM CONJUNTO DE DENTES (3) EM NÚMERO IGUAL AO DAS LÂMINAS DE CORTE E EM QUE, NA ZONA DA FRENTE, POR CIMA DO REFERIDO CONJUNTO DE CORTE, ENCONTRA-SE O ROLO DA FRENTE (12) COM DENTES QUE PERMITEM APLICAR FORÇA PARA ARRASTAR O MATERIAL LENHOSO PARA O INTERIOR DA ESTRUTURA (1). O REFERIDO CONJUNTO DE CORTE POSSUI AINDA UM ROLO DE SAÍDA (21) QUE PERMITE A SAÍDA DO MATERIAL COM O ACONDICIONAMENTO DESEJADO.

Description

DESCRIÇÃO

MÁQUINA DESTINADA AO CORTE EM CONTÍNUO DE PLANTAS

LENHOSAS

Domínio técnico da invenção

A presente invenção diz respeito a uma máquina para corte e acondicionamento de biomassa, existente em diversas situações de sub-coberto da floresta ou de cultivo de plantas energéticas, com uma funcionalidade adequada ao processo de tratamento da biomassa que é proposto para melhorar as suas características na utilização como biocombustível.

seu funcionamento baseia-se em três operações distintas, designadas por corte, transporte e acondicionamento de biomassa, sendo elaboradas por intermédio de sistemas mecânicos accionados hidraulicamente em sistema contínuo.

A máquina da presente invenção está indicado para o corte e acondicionamento de arbustos ou outras plantas, até diâmetros máximos de 50 mm, contudo esta dimensão poderá ser superior se ajustarem as potências dos motores e as dimensões do equipamento. A máquina permite o corte da biomassa existente nas mais diversas situações, e o acondicionamento, o que facilita a operação de carga da biomassa, realizada posteriormente ao tratamento no local de corte. A máquina pode ser adaptada a qualquer veículo (por exemplo tractor agrícola) desde que este forneça energia hidráulica ou mecânica.

A combinação destas funções num só dispositivo, implica um novo método de trabalho contínuo, mais rápido, que facilita a utilização da biomassa e não requer que a carga seja simultânea com o corte. Não existem no mercado dispositivos que combinem estas funções e sejam adequados à aplicação aqui considerada.

presente invento apresenta ainda a possibilidade de realizar o corte dos caules a qualquer altura do solo, definida pelo utilizador, permitindo também que esta operaçao se realize independentemente da orientação das plantas relativamente ao equipamento.

A máquina da presente invenção é constituída por uma estrutura de suporte, que liga todos os elementos e que serve de guia para o material. Esta estrutura suporta os braços de apoio dos rolos anterior e posterior, bem como o sistema de corte. Os rolos sao montados em dois apoios ligados aos braços oscilantes que possuem um sistema de limitaçao de movimento constituído por um sistema de molas.

rolo frontal dispõe de picos para realizar a recolha, o rolo posterior dispõe de nervuras helicoidais para acondicionar o material. Os rolos são accionados por motores hidráulicos e protegidos por uma blindagem com forma adequada. A montagem dos braços na estrutura é feita por intermédio de casquilhos de apoio e cavilhas, que facilitam as operações de manutenção.

sistema de corte situado na zona frontal da máquina é constituído por um conjunto de barras, incluindo a barra oscilante de corte. Este sistema é montado na parte inferior da estrutura e situado por baixo do rolo frontal. A barra oscilante de corte, provida de facas, é accionada por um mecanismo de excêntricos e braços através de motores hidráulicos. Este conjunto de corte guiado por réguas está protegido por um sistema de dentes frontais, com aberturas que permitem o corte de caules. A velocidade de accionamento dos motores hidráulicos será ajustável em função da velocidade de avanço escolhida pelo operador.

A vantagem da nova máquina é a de permitir mecanizar o corte de mato e o acondicionamento imediato ao corte (formando-se cordões), permitindo que a biomassa receba um tratamento no local de corte, ficando em condições de ser posteriormente recolhida para produzir um biocombustivel.

Antecedentes da Invenção

No noroeste da península Ibérica, as áreas de floresta e de terrenos incultos acumulam biomassa resultante do crescimento de um conjunto de arbustos espontâneos nesta região. As espécies mais abundantes são as urzes, os tojos, as giestas, a carqueja e ainda espécies invasoras como as acácias. A biomassa destas plantas, designadas por mato, foi no passado recolhida para produzir um composto para o solo, e também para ser usada como combustível. A recolha que era realizada manualmente foi sendo abandonada e hoje é muito reduzida, resultando na acumulação de mato nas áreas de floresta. Daí resulta um acrescido risco de incêndios florestais, que periodicamente eliminam a biomassa acumulada com prejuízo para a economia e para o ambiente.

A evolução prevista para o mercado de energia na Europa vai no sentido do crescimento da utilização de biomassa como combustível sólido para produzir calor e electricidade. Em Portugal a política energética também atribuiu um papel à utilização de biocombustíveis para valorização energética, especialmente em centrais termoeléctricas que queimam biomassa florestal residual. Por outro lado tem-se verificado um crescimento acentuado da indústria de produção de biomassa densificada, que pode valorizar melhor alguns tipos de biomassa residual.

crescimento do mercado de biomassa para combustível sólido pode vir a tornar economicamente viável a exploração de mato, o que não tem acontecido recentemente. Assim, justifica-se que sejam definidas formas de exploração desta vegetação, que além de terem viabilidade económica sejam ambientalmente sustentáveis. Para conseguir conciliar estes dois propósitos justifica-se a concepção de uma sequência de operações, a realizar com uma máquina especializada, que permitam acondicionar o mato para e facilitar a sua posterior recolha para aproveitamento como biocombustível,

optimizando	a actividade de	extracçao de biomassa	e
reduzindo o	impacto ambiental	das primeiras	etapas da	sua
produção.
0 armazenamento da biomassa	realizado nas	condições	de

campo, durante que ocorra o um período adequado, permite envelhecimento da biomassa em resultado da acçao combinada de lixiviação, biodegradaçao e secagem, melhorando as suas caracteristicas para ser utilizada como combustível. Este processo de envelhecimento da biomassa realizado próximo do local em que foi cortada, também é favorável para manter a fertilidade do solo e possibilitar uma utilização sustentável da floresta.

processo de tratamento da biomassa que é proposto e pode ser realizado de modo contínuo com a invenção descrita, vai permitir aumentar a eficiência da exploração de biomassa derivada de arbustos que crescem em áreas florestais, e rentabilizar um recurso que tem sido pouco valorizado por falta de equipamentos específicos adequados ao processo.

Os dispositivos para cortar e recolher plantas herbáceas ou árvores não são adequados para recolher arbustos e pequenas árvores que crescem espontaneamente na floresta. Os dispositivos conhecidos para controlar este tipo de plantas, adaptados a utilização com veículos, provocam o destroçamento das plantas e não facilitam a recolha numa segunda operação. Por outro lado, os dispositivos usados no corte manual não permitem acondicionar a biomassa para ficar armazenada em linhas próximo do local de corte. Alguns destes dispositivos têm sido modificados para cortar arbustos, principalmente realizando o corte com disco rotativo (veja-se os documentos de patente US 2,427,265; US 2,976,665; WO 88/01130; US 3,996,980; US 4,509,315; US 2008098704) ou corte com barra oscilante (veja-se os documentos de patente US000001428H, US2002053140A1, GB690474A, GB191025387A) mas não facilitam a recolha das plantas inteiras e, alguns casos, destinam-se a destroçar a biomassa (como na patente US2004244350A1), e não contemplam utilizações que envolvem recolha das plantas inteiras.

Descrição das Figuras

O presente invento é seguidamente descrito em pormenor, sem carácter limitativo e a titulo exemplificativo, por meio de uma sua forma de realização preferida, representada nos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 é uma representação em perspectiva, esquemática e simplificada, de uma concretização da máquina de acordo com o invento;

- a figura 2 apresenta uma vista lateral parcialmente em corte da máquina de acordo com a invenção descrita na figura 1.

Nas quais se representa:

(1) estrutura de suporte;

(2) lâminas;

(3) dentes;

(4) barra;

(5) suporte de corte;

(6) braço;

(7) suporte;

(8) excêntrico;

(9) motores hidráulicos;

(10) protecção;

(11) patins laterais;

(12) rolo da frente;

(13) , (14) m os braços laterais da frente;

(15) motor hidráulico (15);

(16) antepara;

(17) resguardo;

(18) protecção superior;

(19) conjuntos de molas laterais;

(20) duas placas-guia;

(21) rolo de saída;

(22) sistema de dentes centrais do rolo;

(23) filetes laterais helicoidais;

(24) e (25) braços laterais de trás;

(26) protecção superior;

(27) de motor hidráulico;

(28) barra anterior;

(29) barra posterior.

Descrição detalhada do invento

A estrutura (1) suporta todo o mecanismo de corte por intermédio de parafusos ou parafusos-porcas não representados. Esta estrutura faz a ligação com os equipamentos de fornecimento de energia (principalmente energia hidráulica), sejam tractores agrícolas ou outro tipo de máquinas. A estrutura suporta os elementos de corte, movimentação e acondicionamento.

Os caules das plantas a cortar encontram-se em frente da máquina, entram em contacto com os dentes (3) que conduzem para o conjunto de corte constituído por lâminas (2) dispostas lateralmente em linha com espaçamento constante, protegido por um conjunto de dentes (3) em número igual ao das de lâminas de corte. As lâminas de corte estão desenhadas com ângulo de forma a facilitar o corte. Os dentes (3) permitem proteger as lâminas (2) do contacto com pedras de alguma dimensão, e impedir o corte de caules com maior dimensão. Assim o material é mantido em posição vertical entre os dentes para realizar o corte no plano horizontal.

As lâminas (2) estão fixas à barra (4) que está animada de movimento transversal relativamente ao avanço da máquina descrita. A barra (4) é guiada através do suporte de corte (5), fixo à estrutura (1) por um conjunto de parafusos embebidos (não representados). 0 accionamento da barra (4) com movimento alternado deriva dos motores (9) que accionam o excêntrico (8) ligado ao braço (6) ligado ao suporte (7), por intermédio de cavilha (não representada), e ligada à barra (4) por intermédio de parafusos (Figura 3). As ligações entre os casquilhos e cavilhas não foram representadas. Os motores hidráulicos (9) são fixos à estrutura (1) por intermédio de parafusos (não representados), sendo protegidos de impactos pela protecção (10). Com o movimento alternativo aplicado às lâminas, estas vão de encontro ao mato que se encontra entre os dentes e promovem o corte do material.

A altura deste sistema de corte relativamente ao solo pode ser regulada pelo operador do equipamento, e mantida a uma distância fixa do solo por intermédio da regulação dos patins laterais (11), fixos por parafusos (não representados).

Na zona da frente, superior ao sistema corte, encontra-se o rolo da frente (12) com dentes que permitam aplicar força para arrastar o material para o interior da estrutura (1). O rolo frontal (12) está montado sobre apoios montados nos braços laterais da frente (13) e (14). Assim, o material em contacto com a máquina vai ser puxado para o seu interior,

por intermédio dos corte e o avanço da	dentes situados máquina.	no	rolo,	facilitando o
Os	braços laterais	(13) e (14) que	suportam	o rolo	frente
(12	) estão montados na estrutura	(D	, através de	apoios

laterais e montados sobre casquilhos e cavilhas não representados. O rolo da frente (12) é accionado por intermédio de motor hidráulico (15) suportado no braço direito da frente (13) . Montado nos braços que suportam o rolo da frente existe uma antepara (16) que vai forçar a saída do material que se agarre ao rolo frontal. O sistema de limpeza inclui ainda um resguardo (17) que conduz o material no interior da estrutura. Desta forma, o material é obrigado a deslocar-se para a saída da máquina. O rolo da frente (12) possui ainda uma protecção superior (18) de forma a criar condições de segurança para o operador e evitar acidentes.

sistema móvel do rolo da frente (12) está amortecido no seu movimento por intermédio de dois conjuntos de molas laterais (19). Este conjunto aumenta a força de contacto do rolo com o material que entrou na máquina e é pressionado contra a base da estrutura (1); o contacto do rolo com a base é impedido por um batente na estrutura (1).

material uma vez dentro da estrutura é guiado lateralmente até à sua saida por intermédio de duas placasguia (20), estas placas tem ainda como função proteger a estrutura base (1) de desgaste, servindo de elementos de substituição, estando fixas por parafusos à estrutura (não representados).

O rolo de saida (21) permite a saida do material com o acondicionamento desejado (em cordões). No caso representado o acondicionamento é central mas poderá ser lateral esquerdo, ou lateral direito, com a mera alteração do rolo. O rolo é constituído por um sistema de dentes centrais (22) e dois filetes laterais helicoidais (23), com sentidos inversos que permitem juntar e entrelaçar o material ao centro do rolo.

0 rolo de saida	(21)	está montado	sobre <	dois apoios nos
braços laterais	de	trás (24)	e	(25) ,	que	permitem
mobilidade vertical.	Os braços (24)	e (25)	estão	montados
na estrutura (1)	por	intermédio	de	casqui	lhos e	cavilhas
(nao representados).	0 rolo é	accionado	por	um motor
hidráulico (27),	com	velocidade	regulada.	0 material ao
encontrar o rolo	de	saída é puxado	ao centro e	arrastado

nas laterais para o centro formando uma fila de material, facilitando a sua recolha para utilizações futuras.

A mobilidade vertical do rolo de saída (21) é garantida e limitada pelo conjunto de molas (19) integradas nos braços (24,25) da retaguarda, garantindo o contacto do rolo com o material lenhoso aquando da saída, permitindo a sua remoção com compactação.

rolo posterior (21) possui protecção superior (26) garantindo as condições de segurança em funcionamento. A máquina possui ainda barra anterior (28) e barra posterior (29), para fixação da protecção superior (26) e garantindo rigidez aos baços do equipamento.

Esta máquina pode ter várias modificações, nomeadamente no respeitante à dimensão e velocidade dos rolos, ao tamanho e tipo dos dentes dos rolos, às dimensões e ângulo da lâmina de corte, bem como utilizar diferentes potências de accionamento e ser variada a força exercida para o corte e acondicionamento do material.

A posição de funcionamento relativamente ao solo será determinada pela ligação ao veículo, podendo existir diferentes métodos de fixação para vários tipos de veículos. A alteração de todos estes parâmetros permite a adaptação desta máquina a vários tipos e dimensões de arbustos.

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Máquina destinada ao corte e acondicionamento em continuo de plantas lenhosas caracterizada por:

   - apresentar uma estrutura de suporte (1) que liga ao tractor agrícola ou outra máquina adequada;

   - apresentar um dispositivo de corte dos caules que se encontram em toda a largura da frente desta,

   pelo contacto com os dentes (3) que conduzem o material lenhoso para o conjunto de corte constituído por lâminas (2) dispostas lateralmente, em linha, com espaçamento constante; o referido conjunto de corte estando protegido por um conjunto de dentes (3) em número igual ao de lâminas de corte e em que, na zona da frente,

   por cima do referido conjunto de corte, encontrase o rolo da frente (12) com dentes;

   - compreendendo ainda um rolo de saída (21) montado em braços (24,25).
2. 2. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as lâminas de corte (2) apresentarem dentes (3) que protegem as lâminas (2) do contacto com pedras, e mantêm o material em posição vertical entre os dentes para o corte no plano horizontal.
3. 3. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as lâminas (2) estarem fixas à barra (4) que está animada de movimento transversal relativamente ao avanço da máquina, e em que a barra (4) é guiada através do suporte de corte (5), fixo à estrutura (1) sendo o accionamento da barra (4) feito com movimento alternado, conseguido por acção do braço (6) ligado ao suporte (7), com um excêntrico (8) accionado por motores hidráulicos de elevada rotação (9).
4. 4. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por apresentar patins laterais (11), fixos por parafusos.
5. 5. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o rolo frontal (12) apresentar dentes e estar montado sobre apoios montados nos braços laterais da frente (13,14) .
6. 6. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os braços laterais (13) e (14) que suportam o rolo da frente (12) estarem montados na estrutura (1), através de apoios laterais, e montados sobre casquilhos e cavilhas, e o rolo da frente (12) ser accionado por intermédio de um motor hidráulico (15) suportado no braço direito da frente (13) .
7. 7. Máquina de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por os braços laterais (13) e (14) suportarem uma antepara dentada (16) e um resguardo (17).
8. 8. Máquina de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por o sistema móvel do rolo da frente (12) estar limitado no seu movimento por intermédio de dois conjuntos de molas laterais (19) .
9. 9. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o rolo de saída (12) ser constituído por um sistema de dentes centrais (22), e dois filetes laterais helicoidais (23) com sentidos inversos para a saída do material com o acondicionamento em cordões.
10. 10. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o rolo de saída (21) estar montado sobre dois apoios nos braços laterais de trás (24 e

    25) que por sua vez estão montados na estrutura (1), e ainda por o accionamento do rolo ser feito por um motor hidráulico (27).
11. 11. Máquina de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por apresentar um conjunto de molas (19) integradas nos braços (24,25) da retaguarda.
12. 12. Máguina de acordo com as reivindicações 9 e 10, caracterizada por o rolo da retaguarda (21) apresentar uma protecção superior (26).