ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН
GRAIN COMBINE HARVESTER

P70537413RU
ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН
Изобретение относится к зерноуборочным комбайнам и, в частности, к секции зерноочистки данных комбайнов, которая находится ниже молотильного механизма по ходу зерна.
Многие десятилетия самоходные зерноуборочные комбайны использовались фермерами для уборки разнообразных зерновых культур, включая хлебные злаки, кукурузу и рапс. Обычно, зерноуборочный комбайн срезает зерновой материал, вымолачивает из него зерно, отделяет зерно от соломы, и очищает зерно перед тем, как поместить его в бункере комбайна. Солома и пожнивные остатки выбрасываются из задней части комбайна. Общепринятый способ очистки зерна включает сбрасывание зерна на вибрационное сито в сочетании с направлением потока воздуха через верхнюю поверхность сита. Зерно проходит сквозь сито, а более легкие пожнивные остатки, или мякина, уносятся воздушным потоком в, по существу, горизонтальном направлении и удаляются из комбайна. Обычно, скорость потока воздуха может регулироваться с тем, чтобы позволить оператору удалять мякина, не выдувая при этом зерно из комбайна, что применимо ко всем зерновым культурам и условиям эксплуатации.
В предыдущих комбайнах воздушный поток как правило генерировался диаметральным вентилятором, который располагался поперек ширины комбайна и содержал множество лопастей, вращающихся вокруг оси вращения внутри по сути цилиндрического корпуса вентилятора, который содержал впуск воздуха, расположенный на конце каждой оси. Таким образом, воздух втягивается из окружающей среды в осевом направлении от каждого края и продвигается по окружности с помощью лопастей в корпус очищающего механизма для обеспечения потока воздуха, проходящего через сито или сита. Из-за ограниченной ширины данного поперечного вентиляторного агрегата профиль скорости выдуваемого воздушного потока является неоднородным в поперечном направлении, причем скорость воздушного потока по направлению к внешним краям вентилятора намного больше скорости потока, направленного к центру. Подобный неоднородный профиль воздушного потока, проходящего через сита, вредит эксплуатации комбайна, из-за невозможности установить постоянную скорость воздуха, проходящего через всю ширину сита, из-за чего оператору требуется устанавливать оптимальное соотношение между эффективным отделением и потерей зерна.
Пытаясь создать более однородное распределение воздушного потока, производители одинарных поперечных вентиляторов для комбайнов разделили одинарный вентилятор на множество соосных модулей вентилятора, находящихся на одной оси вращения. Каждый модуль вентилятора удален по оси от другого модуля вентилятора, при этом в корпусе вентилятора образуется зазор между каждым модулем. Каждый зазор между модулями вентилятора содержит впуск воздуха для попадания воздуха в каждый край всех модулей вентилятора. Наличие промежуточных впусков воздуха снижает расстояние между центром оси каждого модуля вентилятора и таким образом впуски воздуха повышают однородность профиля скорости воздушного потока.
Несмотря на улучшения, полученные благодаря разделению вентилятора на несколько модулей, из-за зазоров, расположенных между соседними модулями вентиляторов появились новые проблемы. Каждый модуль вентилятора подает вспомогательный поток воздуха в очищающий механизм. Зазор между соседними модулями вентилятора приводит к появлению застойной зоны расположенной непосредственно ниже по потоку и совпадающей с зазорами между модулями.
Далее по потоку вспомогательные потоки воздуха сливаются в один и, благодаря аэродинамическим силам, на внешних краях образуются области низкой скорости, что приводит к появлению зоны высокой скорости, которая совпадает в продольном направлении с застойной зоной, расположенной выше по потоку. Неравномерный профиль скорости потока воздуха снижает эффективность очищающего механизма и также вынуждает оператора устанавливать оптимальное соотношение, как описано выше. Данные проблемы усугубляются недавними разработками разделяющего механизма, расположенного выше по потоку, который способен подавать очень большие объемы зерновых. Недостаточная производительность очищающего механизма ухудшает общую производительность комбайна, причем улучшенный разделяющий механизм не может использоваться с максимальной производительностью.
Таким образом, целью изобретения является предоставление зерноуборочного комбайна с улучшенным очищающим механизмом, обладающим более однородным профилем скорости воздушного потока.
Настоящее изобретение предоставляет зерноуборочный комбайн, содержащий вентиляторный механизм для создания воздушного потока, проходящего через очищающий механизм для отделения мякины от зерна, данный вентиляторный механизм содержит множество модулей вентилятора для создания отделенных друг от друга вспомогательных воздушных потоков, при этом очищающий механизм содержит дополнительный впуск воздуха, расположенный между двумя соседними вспомогательными воздушными потоками, и средство сужения канала каждого вспомогательного потока, расположенное рядом с дополнительным впуском воздуха для создания области низкого давления, которая втягивает воздух непосредственно из окружающей среды в воздушный поток через дополнительный впуск воздуха.
Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что введение прямого источника воздуха, расположенного вблизи застойной зоны, в сочетании со средством сужения канала каждого вспомогательного потока, значительно улучшает поперечную однородность профиля скорости воздушного потока. Эффект вентури используется для втягивания воздуха непосредственно из окружающей среды, т.е. без прохождения через вентиляторный механизм, что уменьшает поперечную составляющую воздушного потока от каждого вспомогательного потока, что в итоге создает более коллимированный общий воздушный поток. В свою очередь, это повышает поперечную однородность профиля скорости воздушного потока далее ниже по потоку. Данное улучшение выгодно позволяет оператору использовать более высокую скорость вентилятора без риска потери зерна в областях пиковой скорости. Также, увеличенная скорость вентилятора позволяет создавать увеличенный поток зерновых, благодаря чему любой улучшенный разделяющий механизм, расположенный выше по потоку, может использоваться с максимальной производительностью.
Каждый модуль вентилятора может содержать множество лопастей, вращающихся вокруг оси вращения внутри по сути цилиндрического корпуса вентилятора, который содержит впуск воздуха, расположенный на конце каждой оси. Оси вращения предпочтительно находятся на одной оси относительно друг друга выше очищающего механизма по потоку. В предпочтительном варианте осуществления, оси вращения по существу поперечно выровнены поперек ширины комбайна, так что воздушный поток, выброшенный по направлению вдоль окружности, продолжает движение в, большей частью, продольном направлении через очищающий механизм относительно обычного направления движения комбайна. Предпочтительно, соседние корпуса вентиляторов удалены друг от друга по оси для того, чтобы обеспечить впуск воздуха в каждом конце оси каждого модуля вентилятора. Каждый модуль вентилятора обычно втягивает воздух из окружающей среды в, как правило, осевом направлении и выбрасывает воздух в очищающий механизм, как правило, по направлению вдоль окружности.
Очищающий механизм предпочтительно содержит вибрирующее сито, которое расположено по существу горизонтально и служит для отделения мякины от зерна, которые сбрасываются на сито в потоке зерновых, при этом воздушный поток проходит через сито и сдувает мякину назад, перед попаданием на сито.
Дополнительный впуск воздуха предпочтительно содержит отверстие, выполненное в основании очищающего механизма. Подобная конструкция требует лишь небольшой модификации известных комбайнов, которая заключается в простом выполнении отверстия в существующей основе корпуса очищающего механизма. Очищающий механизм также может содержать пару вертикальных пластин, расположенных между соседними вспомогательными потоками и которые сближаются по направлению к задней части, данные пластины расположены по обе стороны от отверстия и каждая пластина содержит соответствующий воздушный канал для обеспечения прохода воздуха от отверстия в соответствующие вспомогательные потоки.
Предпочтительно, средства сужения канала каждого вспомогательного потока содержат отражательные перегородки вентури, которые расположены по существу вертикально и снижают поперечную ширину каждого вспомогательного потока по направлению к задней части. Отражательные перегородки выгодно предоставляют простой механизм для сужения канала соответствующих вспомогательных потоков, при этом, благодаря эффекту вентури, создается желаемая область низкого давления. Предполагается, что для сужения канала вспомогательного потока могут использоваться альтернативные средства, с тем, чтобы использовать эффект вентури.
В предпочтительном варианте осуществления зерноуборочный комбайн содержит два или три модуля вентилятора и дополнительный впуск воздуха между соседними парами модулей вентилятора, при этом каждый впуск воздуха соотносится с соответствующим комплектом отражательных перегородок, обеспечивающих эффект вентури. Наличие трех модулей вентилятора, расположенных на одной оси, приводит к образованию двух застойных областей, которые включают соответствующий дополнительный впуск воздуха, согласно изобретению. Также предполагается, что вентиляторный механизм может содержать четыре или больше модулей вентилятора.
Очищающий механизм также может содержать по меньшей мере одну поперечную отклоняющую пластину, расположенную ниже вентиляторного механизма по потоку для того, чтобы направлять воздушный поток, выброшенный данным вентиляторным механизмом, в вертикальном направлении. Это выгодно позволяет оператору выполнять точную регулировку профиля потока выталкиваемого воздуха и, в частности, высоту, на которой воздушный поток перемешается внутри очищающего механизма.
Дальнейшие преимущества изобретения будут очевидны из следующего описания определенного варианта осуществления со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:
Фигура 1 изображает разрез части зерноуборочного комбайна;
фигура 2 изображает разрез вентиляторного механизма и очищающего механизма согласно изобретению;
фигура 3 представляет собой вид снизу вентиляторного механизма и очищающего механизма по фигуре 2, на котором изображен разрез левого модуля вентилятора;
фигура 4 представляет собой изометрический вид сверху механизмов, изображенных на фигуре 3;
фигура 5 представляет собой горизонтальную проекцию части вентиляторного механизма и очищающего механизма по фигуре 2; и
фигура 6 представляет собой горизонтальную проекцию вентиляторного механизма и очищающего механизма по фигуре 2.
При прочтении следующего описания следует понимать, что термины продольный и поперечный указывают на отношение к обычному направлению движения зерноуборочного комбайна. Другими словами, термин продольный соответствует направлению назад и вперед, а термин поперечный соответствует боковому направлению или направлению влево и вправо. Кроме этого, термины по оси и вдоль окружности указывают на отношение к вращающемуся телу, такому, как вал, при этом по оси соответствует направлению вдоль оси вращения и по окружности соответствует направлению, перпендикулярному оси вращения.
Как изображено на фигуре 1, зерноуборочный комбайн 10 содержит жатку (не изображена), которая срезает зерновые при движении комбайна 10 по полю. Зерновые перемещаются по элеватору (также не изображен) в молотильный барабан, обозначенный позицией 12. Молотильный барабан 12 вращается на поперечной оси 13 внутри корпуса 14 барабана. Молотильные прутья 15 вымолачивают зерно из верхней части каждого растения и часть зерна падает на вибрационный зерновой поддон 16. Оставшееся зерно и сыпучий зерновой материал подается назад с помощью поперечных передаточных цилиндров 17,18 в разделяющий механизм, обозначенный позицией 19.
Изображенный разделяющий механизм содержит пять комплектов соломотрясов 20, каждый комплект обычно содержит шесть соломотрясных элементов, которые расположены бок о бок по всей ширине комбайна 10. Наклонные соломотрясы 20 совершают колебания, с тем, чтобы переместить зерновой материал назад, при этом движение заставляет зерно падать через отверстия в основании каждого соломотряса 20. Солома удаляется из зерноуборочного комбайна 10 через установку, как показано стрелкой 22. Зерно, которая падает сквозь соломотрясы 20, собирается наклонным зерновым поддоном 23, который перемещает зерно при помощи силы тяжести вперед, на зерновой поддон 16.
Хотя изображенный разделяющий механизм 19 содержит последовательность соломотрясов 20, изобретение также может применяться в комбайне с разделяющим механизмом, основанном на принципе осевого разделения потока, при этом для отделения зерна от соломы применяется осевой ротор или роторы.
Собранное зерно при помощи колебательного движения зернового поддона 16 передается назад, в отсек зерноочистки, обозначенный позицией 24. Зерно падает с задней части поддона 16 на поверхность первого верхнего сита 25. Вентиляторный механизм, обозначенный позицией 26, производит воздушный поток, который проходит через верхнее сито 25 и выбрасывает солому и мякину из задней части устройства, как показано стрелкой 27. Зерно падает сквозь верхнее сито 25 на нижнее, более мелкое сито 28. Подобным образом, вентиляторный механизм 26 подает воздушный поток через нижнее сито 28 уносит назад мякину и пожнивные остатки. Зерно, которое падает сквозь нижнее сито 28, собирается на зерновом поддоне 29 и передается в зерновые бункеры 30 по шнековому транспортеру 31 и элеватору 32.
Мякина и пожнивные остатки, которые падают с задней части нижнего сита 28, перемещаются вперед, к шнековому транспортеру 33 и в механизм повторного обмолота (не изображен) перед тем, как вернуться в поток зерновых для повторной очистки.
Изобретение относится к вентиляторному механизму 26 и, в частности, к созданию воздушного потока, который проходит через нижнее сито 28 и верхнее сито 25.
Вентиляторный механизм 26 содержит пару модулей 35 вентилятора, расположенных бок о бок и находятся на общем поперечном вале 36. Поперечный вал 36 вентилятора опирается на подшипники 37, закрепленные на раме комбайна. Каждый модуль 35 вентилятора содержит комплект лопастей, которые поддерживаются на вале 36 вентилятора при помощи соответствующей пары спиц 39. Периферийная поверхность в целом цилиндрической рабочей зоны лопастей 38 закрыта корпусом вентилятора 40, который направлен вдоль ширины устройства. Задняя часть корпуса 40 вентилятора открыта, что позволяет воздушному потоку, созданному лопастями 38, заходить в корпус 42 отсека зерноочистки 24. Кроме этого, нижняя часть корпуса вентилятора 40 не является непрерывной в области между двумя модулями 35 вентилятора, что обеспечивает создание промежуточного впуска 44 воздуха.
Вал 36 вентилятора приводится с помощью ременной передачи (не изображена), благодаря чему воздух втягивается с каждого края корпуса 40 вентилятора и через промежуточный зазор 44. Каждый модуль 35 вентилятора перемещает соответствующий вспомогательный поток по направлению вдоль окружности и назад в отсек зерноочистки 24.
Пара вертикальных пластин 46 прикреплена к основанию 48 отсека зерноочистки 24 непосредственно ниже корпуса 40 вентилятора по потоку и сближаются по направлению назад с тем, чтобы крепиться друг к другу. Вертикальные пластины 46 служат для ограничения границ канала для каждого вспомогательного потока. Центральная вертикальная лопатка 49 прикреплена к точке сближения вертикальных пластин 46 и служит для поддержания разделения двух вспомогательных потоков.
Как изображено на фигуре 3, треугольное отверстие 50 выполнено в основании отсека зерноочистки 48 непосредственно за вентиляторным механизмом 26 и между вертикальными пластинами 46.
Вертикальные отражательные перегородки 52 расположены ниже каждого модуля 35 вентилятора по потоку и служат для сужения канала каждого вспомогательного потока в поперечным направлении на крае, прилегающем к промежуточному зазору 44. Как изображено на фигуре 5, сужение канала создает область высокой скорости H благодаря эффекту вентури, при этом вспомогательный поток вынужден направляться вокруг отражательных перегородок 52. Область высокой скорости H понижает давление вокруг себя и создает область низкого давления L. Область низкого давления L служит для того, чтобы втягивать воздух через вспомогательное отверстие 50 непосредственно из окружающей среды, как показано стрелками 55. Данный эффект дублируется с правой и левой стороны области между двумя модулями вентилятора 35.
Сочетание дополнительного впуска воздуха 50 и отражательных перегородок 52 использует эффект вентури для обеспечения более однородного профиля скорость воздушного потока по всей ширине и глубине отсек 24а зерноочистки. Введение прямого источника воздуха между двумя вспомогательными потоками, созданными соответствующими модулями 35 вентилятора, служит для снижения какой-либо поперечной составляющей направления вспомогательного потока в котором, без дополнительного источника воздуха, два вспомогательных потоки соединятся в один поток внутри отсека 24 зерноочистки, что вызовет нежелательные всплески и спады. Коллимированный поток воздуха, проходящий через отсек 24 зерноочистки, предоставляет оператору большую гибкость при эксплуатации на более высоких скоростях вентилятора, благодаря чему улучшается пропускная способность отсека 24 зерноочистки и, таким образом, всего комбайна.
После прочтения настоящего описания, специалистам в данной отрасли станут очевидны другие модификации настоящего изобретения. Подобные модификации могут включать другие особенности, которые уже известны в сфере зерноуборочных комбайнов, а также детали комбайнов, которые могут использоваться вместо особенностей, либо в дополнение к особенностям, описанным в данном тексте.