BE1021129B1

BE1021129B1 - Verbeteringen in vierkanten balenpersen

Info

Publication number: BE1021129B1
Application number: BE2013/0099A
Authority: BE
Inventors: Didier Verhaeghe; Tom Coen
Original assignee: Cnh Industrial Belgium Nv; Cnh Belgium N.V.
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2015-11-17
Also published as: US20150373919A1; NZ710290A; US10130040B2; AU2014218055A1; EP2955994A1; EP2955994B1; WO2014124896A1; AU2014218055B2

Abstract

In de uitvinding is een opnemer voorzien voor het produceren van een elektrisch uitgangssignaal dat een indicatie geeft van de belasting op de rotor van een balenpers en een verwerkingskring die als functie heeft de snelheid van de gewasstroom naar de precompressiekamer te schatten door het uitgangssignaal van de opnemer over een volledige vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer te analyseren.

Description

VERBETERINGEN IN VIERKANTEN BALENPERSEN

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op een vierkanten balenpers en gaat over het regelen van de werking van de balenpers om goed gevormde balen met uniforme densiteit te produceren.

Achtergrond van de uitvinding

In een vierkanten balenpers wordt gewas van de grond opgeraapt door middel van een roterende opraper met radiaal uitstekende tanden. Het van de grond opgeraapte gewas wordt naar een rotor verplaatst die aangebracht is aan het onderste uiteinde van een boogvormige goot. De rotor dient om het gewas samen te drukken in de boogvormige goot, waarbij deze laatste werkt als een precompressiekamer. .

Wanneer een plunjer die heen en weer beweegt in een balenkamer van de balenpers zich in zijn onderste dode punt van zijn heen-en-weerbewegingscyclus bevindt, verplaatst een vuiler het gewas dat aanwezig is in de precompressiekamer naar de balenkamer, waarbij het gewas een plak wordt van de baal in het baalvormingsproces. Eens de baal in de balenkamer een bepaalde grootte heeft bereikt, wordt touw rond de baal gewikkeld en geknoopt om een afgewerkte baal te vormen. De afgewerkte baal blijft in de balenkamer terwijl de volgende baal gevormd wordt en uiteindelijk via het achterste uiteinde van de balenpers uit de balenkamer geduwd wordt.

Aangezien vierkanten balenpersen welbekend en gedocumenteerd zijn, wordt ervan uit gegaan dat de bovenstaande korte beschrijving zal volstaan om deze uitvinding te begrijpen.

Om goedgevormde balen met uniforme densiteit te produceren, is het wenselijk ervoor te zorgen dat de densiteit van het gewas in de precompressiekamer een gewenste waarde heeft wanneer een vullercyclus ingeleid wordt. De vullercyclus moet natuurlijk gesynchroniseerd worden met de beweging van de plunjer van de balenkamer en kan alleen plaats vinden aan het einde van een geheel aantal cycli van de plunjer in de balenkamer.

Indien bijvoorbeeld om de drie cycli van de plunjer in de balenkamer een vullercyclus wordt uitgevoerd, dan zou het niet wenselijk zijn dat de gewasdensiteit in de precompressiekamer de gewenste waarde bereikt ofwel na tweeënhalf plunjercycli ofwel na drieënhalf plunjercycli. In het eerste geval zou de gewasdensiteit te groot zijn op het moment dat het gewas naar de balenkamer wordt overgebracht. In het tweede geval zou, als een vullercyclus wordt ingeleid door een druksensor in de precompressiekamer, de vullercyclus over een volledige plunjercyclus vertraagd kunnen worden.

Voorwerp van de uitvinding

Het is daarom wenselijk in staat te zijn het gewasdebiet naar de precompressiekamer te schatten om ervoor te kunnen zorgen dat de gewasdensiteit een gewenst niveau bereikt op het moment dat het gewas naar de balenkamer wordt overgebracht.

Samenvatting van de uitvinding

Volgens deze uitvinding wordt een vierkanten balenpers verschaft die een balenkamer bevat, een plunjer die heen en weer bewogen kan worden aan één uiteinde van de balenkamer, een precompressiekamer waarin ladingen gewas opgehoopt en geprecomprimeerd worden door een rotor alvorens het gewas naar de balenkamer over te brengen, en een opraaprol met radiaal uitstekende tanden om gewas van de grond op te rapen en het gewas naar de rotor toe te bewegen, gekenmerkt door een opnemer voor het produceren van een elektrisch uitgangssignaal dat een indicatie geeft van de belasting op de rotor en een verwerkingskring die als functie heeft de snelheid van de gewasstroom naar de precompressiekamer te schatten door het uitgangssignaal van de opnemer over een volledige vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer te analyseren.

In het geval van veldhakselaars en maaidorsers werd eerder voorgesteld om de belasting op verschillende onderdelen van het gewastransportmechanisme te gebruiken om een indicatie te geven van het debiet. In zulke landbouwmachines ondergaat de gemeten belasting echter geen cyclische variatie. In een vierkanten balenpers daarentegen varieert de belasting op de rotor tijdens een volledige vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer. Aan het begin van een cyclus is de precompressiekamer leeg en wordt er weinig weerstand ondervonden bij het voortbewegen van het gewas dat ontvangen werd van de opraaprol naar de precompressiekamer. Aanvankelijk zal het gewas het tegenoverliggende uiteinde van de kamer niet bereiken, maar in de buurt van de rotor blijven. Om meer gewas in de precompressiekamer in te voeren, moet het gewas dat al in de precompressiekamer zit naar het tegenoverliggende uiteinde bewogen worden en dit heeft tot gevolg dat de rotor geleidelijk aan meer weerstand ondervindt. Eens de precompressiekamer vol is, ondervindt de rotor een nog steeds toenemende weerstand aangezien hij poogt het gewas samen te drukken. Ten slotte neemt de belasting op de rotor af, bij het inleiden van de vullercyclus, wanneer de opening tussen de precompressiekamer en de balenkamer vrijkomt terwijl de vuiler de precompressiekamer leegmaakt door de inhoud ervan naar de balenkamer over te brengen.

Ondanks de wisselende aard van het uitgangssignaal van de belastingsopnemer werd ontdekt dat het mogelijk is door de golfvorm over een volledige cyclus te analyseren om het gewasdebiet te schatten dat in de precompressiekamer binnenkomt.

Een eerste parameter van het uitgangssignaal waarvan gevonden werd dat hij verband houdt met het gewasdebiet is de waarde van de piekbelasting op de rotor.

Hoewel deze waarde varieert met het gewasdebiet, is hij niet in staat rekening te houden met andere weerstandskrachten die actief zijn op de rotor. Om die reden werd gevonden dat het verschil tussen het maximum en het minimum van het gemeten uitgangssignaal een bruikbaarder parameter was.

Een volgende parameter die gebruikt kan worden is de gemiddelde toename van de gemeten belasting tijdens het vullen van de precompressiekamer.

De snelheid waarmee gewas opgeraapt wordt zal variëren met de densiteit van het gewas op de grond en met de verplaatsingssnelheid van de balenpers. Als het gewas verspreid op het veld staat, kan de balenpers sneller bewogen worden om het gewenste debiet te verwezenlijken om de gewenste gewasdensiteit in de precompressiekamer te bereiken juist op het moment dat de plunjer van de balenkamer zijn onderste dode punt bereikt. De aflezing van de gewasdebietsensor kan dus gebruikt worden om de machineoperator een advies te geven wanneer hij de snelheid van de balenpers dient te verhogen of te verlagen.

Naast het gebruik van het gewasdebiet om een aanbevolen snelheid van de balenpers in te stellen, kan het gebruikt worden om het volume van de precompressiekamer te wijzigen. De precompressiekamer kan een beweegbare wand hebben om het volume ervan te wijzigen en dit verschaft een correctieparameter die een kortere reactietijd heeft dan de snelheid van de balenpers. Als het waarschijnlijk is dat het gewasdebiet zal resulteren in een overdreven densiteit van het gewas in de precompressiekamer, dan kan de grootte van de precompressiekamer relatief snel vergroot worden om ervoor te zorgen dat in elke cyclus een uniforme gewasdensiteit in de balenkamer wordt toegelaten, zelfs als de massa van het gewas tussen afzonderlijke plakken kan variëren.

Om de belasting op de rotor te meten, kan de belastingsopnemer gevoelig zijn voor de spanning in een ketting die de rotor aandrijft.

Een kettingwiel kan aangebracht zijn zodat het ingrijpt in een deel van de aandrijfketting en de opnemer kan dienen om de kracht te meten die inwerkt om het kettingwiel te verplaatsen in een richting loodrecht op de loop van de ketting.

Als alternatief kan de opnemer de vorm aannemen van een koppelmeetcel die aangebracht is op de as van de rotor.

Korte beschrijving van de tekeningen

De uitvinding zal nu verder beschreven worden, bij wijze van voorbeeld, met verwijzing naar de bijbehorende tekeningen waarin:

Figuur 1 een schematische voorstelling is van de bewegende onderdelen van een vierkanten balenpers;

Figuur 2 een opnemer toont voor het meten van de spanning in een ketting die de rotor aandrijft om de belasting op de rotor te bepalen;

Figuur 3 een grafiek is die de verandering van het uitgangssignaal van de belastingsopnemer weergeeft tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer; en

Figuur 4 een schematische weergave is van een kring voor het analyseren van het uitgangssignaal van de rotorbelastingsopnemer uit Fig. 2.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvormen

Figuur 1 toont een vliegwiel 10 dat verbonden is door een ingangsas met de aftakas van een trekker (niet weergegeven). Het vliegwiel drijft een tandwielkast 12 aan die dient om een krukarm 14 te doen draaien om een heen-en-weerbeweging van een plunjer 16 te veroorzaken. De plunjer 16 beweegt heen en weer binnen een balenkamer (niet weergegeven) om plakken gewas die toegevoerd worden aan de balenkamer via een precompressiekamer 18 samen te drukken. De overdracht van gewas van de precompressiekamer 18 naar de balenkamer wordt verwezenlijkt door een vullermechanisme 20, dat ook wordt aangedreven door de tandwielkast 12, waarbij het uiteinde van een vullerarm 22 een niervormig pad volgt dat voorgesteld wordt door een stippellijn 24 in Fig. 1. Zoals tot nu toe beschreven, zijn alle onderdelen conventioneel en worden ze op een conventionele manier gebruikt.

Deze uitvinding gaat alleen over het ervoor zorgen dat het gewas dat opgehoopt wordt in de precompressiekamer 18 een gewenste densiteit heeft aan het begin van een vulcyclus. Om deze doelstelling te verwezenlijken, is het noodzakelijk om het gewasdebiet in de precompressiekamer 18 te meten.

Het gewas wordt ingevoerd in de precompressiekamer door een opraaprol 30 die radiaal uitstekende tanden bevat. Gewas dat opgeraapt wordt van de grond door de tanden wordt voortgestuwd naar een aangedreven rotor 32 die kan dienen als hakselaar maar waarvan de primaire functie erin bestaat het gewas in de precompressiekamer 18 te drukken.

Om het debiet te meten, is een opnemer aangebracht om de belasting op de rotor 32 te bepalen. Zulke opnemer kan de vorm hebben van een belastingsmeetcel die in de as van de rotor 32 is ingebouwd om het koppel dat aangelegd wordt door zijn aandrijfkettingwiel te meten, maar om wijzigingen aan de as te vermijden is het mogelijk een opnemer te gebruiken zoals getoond in Figuur 2. In Figuur 2 is een opnemer 40 verbonden met een los kettingwiel 42 dat inwerkt op een part van een ketting 44 die dient om koppel over te brengen van een kettingwiel 46 dat aangedreven wordt door de tandwielkast 12 om een kettingwiel 48 van de rotor 32 aan te drijven. Wanneer de belasting op de rotor 32 toeneemt, neemt de spanning in de ketting 44 toe en oefent in de richting van de pijl 50 een kracht uit, die gemeten wordt door de opnemer. De opnemer kan een belastingsmeetcel zijn of hij kan de drukveer meten (niet weergegeven) die het losse kettingwiel· 42 in een richting drukt om de ketting strak te houden.

Tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer 18, zal het uitgangssignaal van de opnemer variëren op de manier die schematisch is weergegeven in Figuur 3. In wezen is de rotatieweerstand van de rotor minimaal aan het begin van een cyclus wanneer het vullen begint, en neemt toe tot een maximum eens de precompressiekamer vol is en de inhoud ervan wordt samengedrukt. De weerstand neemt daarna af wanneer de precompressiekamer wordt leeggemaakt door de vuiler 20 die de inhoud ervan overbrengt naar de balenkamer terwijl de plunjer in de buurt is van zijn onderste dode punt van zijn slag.

In deze uitvinding wordt het gemiddelde gewasdebiet bepaald uit de analyse van de golfvorm in Figuur 3. Eén van de parameters die variëren met het debiet is de maximumwaarde. In de veronderstelling dat een vullercyclus optreedt na een voorafbepaald aantal plunjercycli, zal dan de densiteit van het gewas op het moment van de overdracht naar de balenkamer duidelijk afhangen van het gewasdebiet en dit beïnvloedt de maximumbelasting op de rotor.

De maximumwaarde zal echter ook beïnvloed worden door andere belastingen die inwerken op de rotor, bijvoorbeeld wrijving, en om de invloed van zulke andere factoren op het geschatte gewasdebiet uit te sluiten, verdient het de voorkeur gebruik te maken van het verschil tussen de minimum- en maximumbelasting op de rotor 32.

Een parameter die nog een betere indicatie geeft van het gewasdebiet is de gemiddelde belastingstoename terwijl de precompressiekamer wordt gevuld, dat wil zeggen de helling van de lijn aangegeven met 60 in Figuur 3. Deze gradiënt houdt niet alleen rekening met het verschil tussen de minimum- en maximumwaarden van de resistieve belasting op de rotor 32, maar ook met de tijd die nodig is om de precompressiekamer te vullen. Het is bijvoorbeeld mogelijk om hetzelfde verschil en dezelfde maximumbelasting te verwezenlijken terwijl het vullermechanisme een keer om de drie cycli van de plunjer of een keer om de vier cycli van de plunjer uit te voeren. Het is echter duidelijk dat het gewasdebiet groter zal zijn als er slechts drie cycli van de plunjer nodig zijn om de precompressiekamer tot op de gewenste densiteit te vullen.

In Fig. 4 wordt het uitgangssignaal van de belastingsmeetcel 40 toegevoerd aan een digitale processor 70 die op de passende wijze geprogrammeerd is en bovendien ook verbonden om signalen te ontvangen van een grondsnelheidssensor 72 en de tandwielkastsnelheidssensor 74. Het snelheidssignaal van de tandwielkast wordt gebruikt om de duur van de heen-en-weergaande bewegingscyclus van de plunjer 16 te bepalen.

De tijd die de precompressiekamer nodig zou hebben om gevuld te worden met gewas tot op een densiteit binnen een gewenst bereik zou moeten samenvallen met een geheel veelvoud van de tijd die nodig is voor de plunjer 16 om een volledige heen-en-weergaande bewegingscyclus uit te voeren. Dit komt doordat een vullercyclus alleen uitgevoerd kan worden wanneer de plunjer 16 zich in zijn onderste dode punt bevindt, een positie waarin de plunjer 16 een opening vrijmaakt die de precompressiekamer 18 met de balenkamer verbindt. Uit een kennis van de duur van de heen-en-weergaande bewegingscyclus van de plunjer 16, kan de processor 70 bepalen of de gewasopraapsnelheid verhoogd of verlaagd moet worden om een gewasdensiteit te verwezenlijken binnen een gewenst bereik en op het juiste moment.

De snelheid waarmee gewas van de grond wordt opgeraapt hangt natuurlijk af van snelheid waarmee met de balenpers over de grond werd gereden. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan de processor 70 advies geven aan de machineoperator van de balenpers via een beeldscherm 76 om de grondsnelheid te verhogen of te verlagen om de kwaliteit van de afgewerkte balen te verbeteren.

Zulke snelheidsregeling van de balenpers moet niet heel snel reageren, aangezien van de machineoperator niet verwacht kan worden om bruusk te versnellen of te remmen om de gewasdensiteit in de precompressiekamer te wijzigen. Het is daarom als alternatief mogelijk om het volume van de precompressiekamer 18 te variëren om plakken van verschillende dikte maar van de gewenste densiteit te verwezenlijken. Het is bekend dat de precompressiekamer een beweegbare wand kan hebben en in de uitvoeringsvorm van de uitvinding die weergegeven is in Fig. 4 wordt zulke beweegbare wand gepositioneerd door middel van een regelkring 78 in gesloten lus om een gewenste densiteit in stand te houden, waarbij het volume van de precompressiekamer wordt vergroot wanneer de densiteit geschat wordt te hoog te zijn en verkleind wanneer de voorspelde densiteit geschat wordt te laag te zi jn.

Claims

CONCLUSIES

1. Vierkanten balenpers die een balenkamer bevat, een plunjer (16) die heen en weer bewogen kan worden aan één uiteinde van de balenkamer, een precompressiekamer (18) waarin ladingen gewas opgehoopt worden en geprecomprimeerd worden door een rotor (32) alvorens het gewas naar de balenkamer over te brengen, en een opraaprol (30) met radiaal uitstekende tanden om gewas van de grond op te rapen en het gewas naar de rotor (32) toe te bewegen, gekenmerkt door een opnemer (40) voor het produceren van een elektrisch uitgangssignaal dat een indicatie geeft van de belasting op de rotor (32) en een verwerkingskring (70) die als functie heeft de snelheid van de gewasstroom naar de precompressiekamer (18) te schatten door het uitgangssignaal van de opnemer (40) over een volledige vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18) te analyseren.
2. Vierkanten balenpers volgens conclusie 1, met het kenmerk dat om het gewasdebiet te schatten, de processor (70) als functie heeft het analyseren van het uitgangssignaal van de belastingsopnemer (40) om de'maximumbelasting tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18) te bepalen.
3. Vierkanten balenpers volgens conclusie 2, met het kenmerk dat om het gewasdebiet te schatten, de processor (70) als functie heeft het uitgangssignaal van de belastingsopnemer (40) te analyseren om het verschil tussen de maximum- en minimumbelastingen op de rotor (32) te bepalen tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18).
4 . Vierkanten balenpers volgens een van de vorige conclusies, met het kenmerk dat om het gewasdebiet te schatten, de processor (70) als functie heeft het uitgangssignaal van de belastingsopnemer (40) te analyseren, de maximum- en minimumbelastingen op de rotor (32) tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18) en de gemiddelde belastingstoename te bepalen gedurende de tijd (60) waarin de belasting van de minimum- tot de maximumwaarde toeneemt.
5. Vierkanten balenpers volgens een van de vorige conclusies, met het kenmerk dat de opnemer (40) van de rotorbelasting als functie heeft de spanning van een ketting (44) die de rotor (32) aandrijft te meten.
6. Vierkanten balenpers volgens een van de vorige conclusies, met het kenmerk dat de verwerkingskring (70) verbonden is met een display (76) dat aan een operator de aanbevolen grondsnelheid toont.
7. Vierkanten balenpers volgens een van de vorige conclusies, met het kenmerk dat de verwerkingseenheid (70) verbonden is met een regelkring (78) die dient om het volume van de precompressiekamer (18) te veranderen.
8. Werkwijze voor het schatten van de snelheid waarmee gewas opgeraapt wordt van de grond door een vierkanten balenpers die een balenkamer bevat, een plunjer (16) die heen en weer bewogen kan worden aan één uiteinde van de balenkamer, een precompressiekamer (18) waarin ladingen gewas opgehoopt en geprecomprimeerd worden door een rotor (32) alvorens het gewas naar de balenkamer over te brengen, en een opraaprol (30) met radiaal uitstekende tanden om gewas van de grond op te rapen en het gewas naar de rotor (32) toe te bewegen, waarbij de belasting op de rotor (32) wordt gemeten door een opnemer (40) en het uitgangssignaal van de opnemer geanalyseerd wordt door een verwerkingskring (70) over een volledige vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18) om een parameter van het uitgangssignaal van de opnemer te bepalen die een indicatie geeft van de snelheid van de gewasstroom in de precompressiekamer (18).
9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de processor (70) de maximumbelasting tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18) bepaalt.
10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk dat de processor (70) het verschil bepaalt tussen de maximum- en de minimumbelastingen op de rotor (32) tijdens een vul- en ontlaadcyclus van de precompressiekamer (18).
11. Werkwijze volgens conclusie 8, 9 of 10, met het kenmerk dat de processor (70) de maximum- en minimumbelastingen op de rotor (32) tijdens een vul en ontlaadcyclus van de precompressiekamer(18) bepaalt en de gemiddelde belastingstoename bepaalt gedurende de tijd (60) waarin de belasting van de minimumtot de maximumwaarde toeneemt.