BE1020246A3

BE1020246A3 - Verbeteringen in vierkantebalenpersen.

Info

Publication number: BE1020246A3
Application number: BE2011/0363A
Authority: BE
Inventors: Didier O M Verhaeghe; Bart M A Missotten; Niklaas G C Monteyne
Original assignee: Cnh Belgium Nv
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-07-02
Also published as: BR112013032023A2; US20140216280A1; CN103687476A; CN103687476B; WO2012171907A1; EP2720527A1; US9010240B2; BR112013032023B1; EP2720527B1

Abstract

Er wordt een vierkantebalenpers beschreven dat een regelsysteem bevat voor een werkwijze in gesloten kring waarin ten minste één van de twee grootheden-het volume van de invoerkoker 16 en de drempeldruk van de druksensor 32-automatisch veranderd wordt om de capaciteitsparameter binnen één van een groot aantal gewenste capaciteitsbereiken te houden. Het gewenste capaciteitsbereik wordt zo gekozen door het regelsysteem dat de breedte van elke plak in de afgewerkte baal binnen voorafbepaalde grenzen blijft.

Description

VERBETERINGEN IN VIERKANTEBALENPERSEN

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op een vierkantebalenpers met een regelsysteem voor het optimaliseren van de baalkwaliteit.

Achtergrond van de uitvinding

Balenpersen zijn machines die gewas oprapen dat op het veld achtergelaten werd in zwaden en dit in balen samenpersen. Het gewas kan bijvoorbeeld stro zijn dat op het veld werd achtergelaten door een maaidorser of gras dat afgesneden werd door een maai machine. De balenpersen zelf kunnen zelfrijdend zijn of gesleept worden door een trekker en de balen kunnen rond of vierkant zijn. Deze uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op vierkantebalenpersen, maar is niet beperkt tot een bepaald gewas.

Zoals alle balenpersen heeft een vierkantebalenpers een opraapsysteem om gewassen van de grond op te rapen, een gewastransportmechanisme en een balenkamer. Het transportmechanisme in een vierkantebalenpers bestaat uit een invoerkoker die fungeert als voorcompressiekamer waarin het gewas wordt ingevoerd en waarin het gewas een voorcompressie ondergaat door een pakker. Soms is een snijwerktuig voorzien aan het onderste uiteinde van de invoerkoker om het gewas te snijden vooraleer het in balen te persen.

Wanneer een gewenste graad van samendrukking is bereikt in de invoerkoker, bijvoorbeeld gedetecteerd door de beweging van een onder veerspanning staande flap in de wand van de invoerkoker, wordt een zogenaamde vuiler geactiveerd om de inhoud van de invoerkoker omhoog te persen tot in een vierkante balenkamer waar het verder samengedrukt wordt om een baal te vormen. De baal wordt zodoende plak per plak opgebouwd tot hij de gewenste lengte bereikt

Het samendrukken van het gewas in de balenkamer komt tot stand door een constant heen-en-weer bewegende plunjer, die de baal in vorming drukt tegen een weerstand in die uitgeoefend wordt door een eerder gevormde baal die op dat moment uit de balenkamer wordt geworpen. Om de weerstand tegen beweging van de baal in te stellen, wordt de eerder gevormde baal vastgegrepen vanaf de zijkanten en/of van langs boven door wanden waarop een hydraulische druk wordt uitgeoefend in een richting waardoor de baal wordt samengedrukt.

De hydraulische druk die veranderd wordt om de densiteit van de te vormen baal te regelen, kan manueel of automatisch ingesteld worden. In het laatste geval stelt de bestuurder de grootte van de hydraulische druk in naargelang van de gewenste weerstandsgraad. De werkelijke weerstandsgraad wordt bijvoorbeeld gemeten aan de hand van de rü-ar+ïnbrarkt r\n riû rvli miûi* /ara \/âmûlûl/ûn mût rlû naiA/ûne+a u/ûûrctanrl λrv»

I UUV.klW.I\l U^l I l \*t 1 VII IJ tri VI I VVI ^VIVIWI I I I IVl UV ^VVVVIIJIV VVCCI JlUI IV4 VIII

er een foutsignaal uit af te leiden. De hydraulische druk wordt dan veranderd in een regeling in gesloten kring om het foutsignaal te minimaliseren en daarbij de gewenste waarde voor de weerstand te bereiken.

Er wordt een sensor verschaft die de beweging van een baal meet tijdens zijn vorming om de lengte ervan te bepalen. Eenmaal een baal in de balenkamer de gewenste grootte bereikt, worden stukken touw rond de baal gewonden en geknoopt om het baalvormingsproces te vervolledigen.

Er zijn heel wat bedrijfsparameters die ingesteld kunnen worden door de bestuurder die een invloed hebben op de kwaliteit van de baalvorming, waarbij deze term hier wordt gebruikt om zowel te verwijzen naar de kwaliteit van de balen zelf als naar de doeltreffend van de baalvorming d.w.z. het gewicht van het gewas dat in een bepaalde tijd tot een baal wordt gevormd.

De kwaliteit van de baal is onaanvaardbaar als de densiteit te laag of te hoog is, als de lengte of het gewicht van de baal buiten een bepaald bereik liggen, als de densiteit van de baal niet gelijkmatig is over de breedte van de baal, of als de spanning in het bindtouw te hoog of te laag is. Een verkeerde spanning van het touw kan leiden tot slecht gevormde balen of balen die uiteenvallen wanneer ze behandeld worden.

Vroeger werd voorgesteld in octrooi EP 0276496 om een invoerkoker te bouwen waarvan het volume kan variëren door de afstand tussen zijn twee gebogen wanden te veranderen. Naast parameters zoals de snelheid van de trekker, de stuurhoek en de machine-instellingen zoals de spanning in het touw en de graad van samendrukking in de voorkamer, verschaft de regeling van het volume van de invoerkoker een extra parameter die gebruikt kan worden om de gewenste kwaliteit van de baalvorming te verwezenlijken. Wegens het grote aantal in te stellen bedrijfsparameters en het feit dat de instellingen niet allemaal onafhankelijk zijn van elkaar, is het echter voor een bestuurder moeilijk, vooral voor iemand zonder ervaring, om de waarden van alle parameters juist in te stellen en terzelfder tijd met de juiste snelheid en in de juiste richting te rijden.

Samenvatting van de uitvinding

Met de bedoeling de werking van een vierkantebalenpers te vereenvoudigen, wordt in overeenstemming met deze uitvinding een vierkantebalenpers verschaft die een balenkamer bevat, een constant heen-en-weer bewegende plunjer om het gewas in de balenkamer samen te drukken, een invoerkoker met variabel volume waarin gewas voorgecomprimeerd wordt door een pakker, een druksensor om de densiteit van het gewas binnen de invoerkoker te bepalen, een vuiler om een plak gewas van de invoerkoker te verplaatsen naar de balenkamer bij de eerste gelegenheid die verschaft wordt door de positie van de heen-en-weer bewegende plunjer nadat een densiteitsdrempel die bepaald werd door een druksensor werd overschreden, en een baalbewegingssensor voor het bepalen van de breedte van elke plak na samendrukking door de plunjer, gekenmerkt door een regelsysteem dat als functie heeft een capaciteitsparameter te bepalen die gebaseerd is op de tijd vanaf het begin van het vullen van de invoerkoker tot de tijd waarop de drempeldruk in de invoerkoker wordt overschreden, uitgedrukt in aantal cycli van de plunjer en die een werkwijze bevat in gesloten kring waarin ten minste één van de twee grootheden - het volume van de invoerkoker en de drempeldruk van de druksensor - automatisch veranderd wordt om de capaciteitsparameter binnen één van een groot aantal gewenste capaciteitsbereiken te houden, en waarbij het gewenste capaciteitsbereik zo wordt gekozen door het regelsysteem dat de breedte van elke plak in de afgewerkte baal binnen voorafbepaalde grenzen blijft.

Het optimaliseren van de baalkwaliteit wordt gecompliceerd door het feit dat de inhoud van de invoerkoker omhoog geperst kan worden tot in de balenkamer onmiddellijk nadat gedetecteerd werd dat de gewenste massa gewas in de koker werd verzameld. Dit komt doordat de plakken omhoog tot in de balenkamer geperst worden door een opening die alleen open is wanneer de constant heen-en-weer bewegende plunjer zich in de buurt van zijn onderste dode punt bevindt. De werking van de vuiler moet daarom zo geregeld zijn dat hij alleen werkt tijdens bepaalde hoekposities van de kruk die de plunjer aandrijft. Als de gewenste gewasdensiteit in de

Im/Aûrbnl/ûr clark+c kûrûi 1/f xA/r\rrJ+ l/nr+ narlat rlü ι-Ji mior rlû Ληοηιηπ in riü

Il I V I IW IXV-. I .J I k. I h/VI WIIM VVVIVIl IWI k IlUklUli Vlk< J-M I Ijkl \A k lil I ^ III kik.

baalkamer heeft gesloten, moet bijna een volledige cyclus van de plunjer gewacht worden alvorens de plak in vorming omhoog geperst kan worden tot in de balenkamer. Tijdens deze tijd zal meer gewas samengepakt zijn in de invoerkoker waardoor de gewasdensiteit verhoogd wordt tot een niveau dat ruim boven de gewenste waarde ligt, met als resultaat een matige baalkwaliteit (overdreven gewicht en te hoge spanning in het touw).

De optimale instellingen zullen in de praktijk afhangen van de wens van de bestuurder om ofwel het rendement van de baalvorming (massa gewas in balen gevormd per uur) ofwel de baalkwaliteit te optimaliseren. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding kan een handbediende keuzeschakelaar verschaft worden om de bestuurder in staat te stellen te kiezen tussen ten minste twee werkwijzen van het regelsysteem, de eerste waarin de kwaliteit van de balen geoptimaliseerd wordt en de tweede waarin het rendement van de baalvorming geoptimaliseerd wordt.

Korte beschrijving van de tekeningen

De uitvinding zal nu verder beschreven worden, bij wijze van voorbeeld, met verwijzing naar de bijbehorende tekening die een schematische voorstelling geeft van een vierkantebalenpers.

Gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoerinqsvorm

De tekening toont een vierkantebalenpers 10 die ontworpen is om gesleept te worden aan zijn linkeruiteinde, zoals weergegeven, door een trekker. De mechanismen aan boord van de balenpers voor het oprapen, samendrukken en binden van het gewas worden allemaal aangedreven door een tandwielkast 22 die verbonden is met de aftakas van de trekker via een vliegwiel 24. De samendrukking van het gewas wordt uitgevoerd door een plunjer 20 die constant heen-en-weer wordt bewogen in een balenkamer die gedefinieerd wordt door een baalkamer 18.

Gewas wordt in de balenkamer ingevoerd vanuit een invoerkoker 16 die fungeert als voorcompressiekamer voor het gewas. Gewas wordt van de grond verzameld door een opraper 38 en in de invoerkoker 16 gedrukt door een pakker 36. Een sensor 32 bepaalt wanneer de gewenste druk is opgebouwd in de invoerkoker 16 en bij de volgende gelegenheid, afhankelijk van de positie van de plunjer 20, zwaait een vullerarm 34 over de hele lengte van de invoerkoker 16 om de volledige inhoud ervan naar de balenkamer over te brengen. Deze plak gewas wordt daarna verder samengedrukt in de balenkamer en naarmate de baal groter wordt, wordt zijn grootte bepaald door een baalbewegingssensor 40.

Wanneer de baal een gegeven lengte bereikt, wordt een bindbewerking begonnen. Naalden 28, bediend door een knoopmechanisme 26, bewegen stukken touw door de baalkamer om continu snoeren touw rond de voltooide baal te leggen. De uiteinden van de snoeren touw worden daarna aan elkaar geknoopt en van touwtoevoerhaspels gescheiden. De spanning in het touw en de weerstand tegen beweging van de voltooide baal verschaffen de nodige reactiekracht om het gewas in de volgende te produceren baal samen te drukken. De voltooide baal verlaat uiteindelijk de balenkamer en glijdt naar beneden langs een ontlaadhelling 14 op de grond.

In deze uitvinding heeft de invoerkoker 16 een variabele geometrie om zijn volume te kunnen wijzigen. Dit wordt voorgesteld in Figuur 1 door de alternatieve positie van de bovenwand 30 van de invoerkoker 16, weergegeven in stippellijn. Een geschikt mechanisme om een invoerkoker met een variabel volume te verwezenlijken is beschreven in octrooi EP 0276496, dat hier bij wijze van referentie wordt vermeld. De invoerkoker 16 bevat ook een sensor 32 met variabele gevoeligheid in de vorm van een deur in de onderwand van de invoerkoker 16. De deur wordt geopend tegen de actie van een veer als de druk die uitgeoefend wordt door het voorgecomprimeerde gewas in de invoerkoker 16 toeneemt.

Als de balenpers langs de grond beweegt, zal gewas ingevoerd worden door de opraper 38 in de invoerkoker 16 met een snelheid die zal afhangen van de grondsnelheid en de densiteit van het op de grond liggende gewas. Hoewel het gewasdebiet constant is, wordt het leegmaken van de invoerkoker 16 periodiek uitgevoerd en kan alleen plaats vinden wanneer de plunjer 20 zich in de buurt van zijn onderste dode punt bevindt.

Als de bestuurder het rendement van de baalvorming wenst te maximaliseren, dan moeten balen met veranderlijke lengte en gewicht toegestaan worden. Bijvoorbeeld, als het volume van de invoerkoker 16 vergroot wordt door de beweging van zijn bovenwand om meer gewas op te nemen, dan zal er meer variatie zijn in de lengte van verschillende balen. Als een aanzienlijke vertraging toegestaan wordt tussen de tijd die de invoerkoker 16 geacht is vol te zijn en de tijd waarop de plunjer 20 zich in een positie bevindt waarin de voorgecomprimeerde plak omhoog geperst kan worden tot in de balenkamer, dan zal dit bovendien resulteren in balen met een hogere densiteit en een groter gewicht dan gewenst.

Voor balen van goede kwaliteit is het anderzijds gewenst om een plakdikte te selecteren die voldoende groot is voor de baal om stevig te zijn, maar klein genoeg om variaties in de lengte van de balen binnen een klein bereik te kunnen houden, bv. 5 tot 10 cm. Het is bovendien gewenst om het volume van de invoerkoker 16 en de densiteit waarop de sensor 32 geactiveerd wordt zo in te stellen dat elke plak omhoog geperst wordt tot in de balenkamer, snel nadat de ingestelde densiteit of drempeldruk werd bereikt.

Gezien de bovenstaande tegenstrijdige vereisten, kan een regelsysteem niet zowel het rendement van de baalvorming en de baalkwaliteit optimaliseren. Om die reden omvat het regelsysteem bij voorkeur een moduskeuzeschakelaar om de bestuurder in staat te stellen te kiezen tussen het optimaliseren van het rendement van de baalvorming en het optimaliseren van de baalkwaliteit.

Wanneer de baalkwaliteit wordt gekozen door de bestuurder, werkt het regelsysteem in gesloten kring waarin de massa gewas nodig om de invoerkoker 16 te vullen tot op de gewenste densiteit automatisch varieert afhankelijk van een parameter die dikwijls de "capaciteit" wordt genoemd. De capaciteit is de tijdsduur die gebruikt wordt om de gewenste massa gewas in de invoerkoker 16 te laden uitgedrukt in aantal plunjercycli. Dus betekent bijvoorbeeld een capaciteit van 1,9 dat er een beetje minder dan twee volledige plunjercycli nodig zijn om de gewenste massa gewas in de invoerkoker te verzamelen om een plak omhoog te persen tot in de balenkamer, waarbij deze tijd gemeten wordt vanaf het einde van een vullercyclus totdat de gewenste massa gewas weer gedetecteerd wordt door de sensor 32 in de invoerkoker 16.

In het ideale geval is de capaciteitswaarde lichtjes kleiner dan een geheel getal. Zodoende maakt de plunjer de opening in de bodem van de balenkamer op het juiste tijdstip vrij om de juiste massa gewas met de gewenste densiteit naar de balenkamer te kunnen overbrengen. Een capaciteitswaarde van bv. 1,2 is verre van ideaal, aangezien de invoerkoker bijna twee keer de massa gewas zal bevatten met bijna twee keer de gewenste densiteit op het moment dat het gewas omhoog geperst wordt tot in de balenkamer, en dit zou resulteren in een veel te zware baal.

De massa gewas in de invoerkoker op het moment dat het gewas klaar is om omhoog geperst te worden tot in de balenkamer wordt in deze uitvinding gewijzigd door een regeling in gesloten kring die het volume van de invoerkoker 16 of de druk waarop sensor 32 geactiveerd wordt wijzigt zodat de capaciteitsparameter altijd behouden blijft binnen één van de verschillende capaciteitsbereiken, die allemaal een beetje kleiner zijn dan een geheel getal. Kleine wijzigingen worden aangebracht door de regeling in gesloten kring aan het volume van de invoerkoker 16 of de gevoeligheid van de sensor 32 zodat een plak altijd klaar is om omhoog geperst te worden kort voor het tijdstip waarop de plunjer 20 zich in een positie bevindt om de plak door de vuiler 34 aan de balenkamer te kunnen toevoeren. De kwaliteit van de baal wordt dus geoptimaliseerd doordat de baal opgebouwd zal zijn uit plakken met een aanzienlijk uniforme massa en densiteit en dus dikte.

Er kan echter een moment komen dat als het gewasdebiet door de opraper 38 overdreven varieert wanneer de resulterende plakdikte, zoals gemeten door de baalbewegingssensor 40, buiten de toegestane grenzen ligt. Bijvoorbeeld, als, wegens een daling van het gewasdebiet in de invoerkoker, 16 een capaciteitswaarde van bv. 0,9 alleen in stand zou kunnen worden gehouden door de dikte van de plak te verminderen tot 3 cm, dan zal het regelsysteem het volume van de invoerkoker veranderen en/of de gevoeligheid van de sensor 32 om de massa gewas die nodig is om de invoerkoker te vullen verdubbelen en daarna pogen via een regeling in gesloten kring een capaciteit van bv. 1,9 in stand te houden.

Omgekeerd, als de regeling in gesloten kring zou resulteren in een plakdikte die groter is dan een maximumlimiet, dan zou het volume van de invoerkoker verkleind kunnen worden en de regeling in gesloten kring zou een verminderde capaciteitswaarde in stand kunnen houden. Met andere woorden, de capaciteitswaarde wordt in stand gehouden binnen één van de verschillende beperkte bereiken, elk een beetje kleiner dan een geheel getal, maar wordt het beperkte bereik gekozen om een aanvaardbare plakdikte in de afgewerkte baal te behouden.

De logica die gevolgd wordt door de regeling in gesloten kring voor het optimaliseren van de baalkwaliteit is eerst de capaciteitsparameter te meten en beperkte maximum- en minimumwaarden in te stellen. Er wordt daarna een beroep gedaan op een regeling in gesloten kring om de gemeten capaciteitsparameter tussen de ingestelde grenzen te houden door de massa gewas die nodig is in de invoerkoker om de werking van de vuiler te activeren, te vergroten of te verkleinen, waarbij dit gebeurt door het volume van de invoerkoker 16 en/of de gevoeligheid van de sensor 32 te veranderen. De plakdikte wordt ondertussen bewaakt door de baalbewegingssensor 40 om er zeker van te zijn dat zij tussen vooraf ingestelde grenzen blijft. Mocht de dikte van de plak afwijken van het gewenste bereik, dan worden de beperkte minimale en maximale capaciteitswaarden indien nodig stapsgewijs verhoogd of verlaagd om terug te keren tot het gewenste plakdiktebereik.

Claims

1. Vierkantebalenpers met een balenkamer, een constant heen-en-weer bewegende plunjer (20) om het gewas in de balenkamer samen te drukken, een invoerkoker (16) met variabel volume waarin gewas voorgecomprimeerd wordt door een pakker (36), een druksensor (32) om de densiteit van het gewas binnen de invoerkoker te bepalen (16), een vuiler (34) om een plak gewas van de invoerkoker (16) te verplaatsen naar de balenkamer bij de eerste gelegenheid die verschaft lA/nrHt rlr»r»r Ho r»r»citio \/an Ho hoon-on-\A/oor Ιλοχλ/οποιλΗο nli inior narlat v * w I vi v va w w i viv ^iv> v va i i vi v i ivvi i vi i *v wi wwvyw^wi iwiw |^ivii ijvi ywy i iw va va v een densiteitsdrempel die bepaald werd door een druksensor (32) werd overschreden, en een baalbewegingssensor (40) voor het bepalen van de breedte van elke plak na samendrukking door de plunjer (20), gekenmerkt door een regelsysteem dat als functie heeft een capaciteitsparameter te bepalen die gebaseerd is op de tijd vanaf het begin van het vullen van de invoerkoker (16) tot de tijd waarop de drempeldruk in de invoerkoker (16) wordt overschreden, uitgedrukt in aantal cycli van de plunjer (20) en die een werkwijze bevat in gesloten kring waarin ten minste één van de twee grootheden - het volume van de invoerkoker (16) en de drempeldruk van de druksensor (32) - automatisch veranderd wordt om de capaciteitsparameter binnen één van een groot aantal gewenste capaciteitsbereiken te houden, en waarbij het gewenste capaciteitsbereik zo wordt gekozen door het regelsysteem dat de breedte van elke plak in de afgewerkte baal binnen voorafbepaalde grenzen blijft.

2. Vierkantebalenpers volgens een of meerdere van de vorige conclusies, gekenmerkt doordat een handbediende keuzeschakelaar verschaft is om de bestuurder in staat te stellen te kiezen tussen ten minste twee werkwijzen van het regelsysteem, de eerste om de kwaliteit van de balen te optimaliseren en de tweede om het rendement van de baalvorming te optimaliseren .