СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МАШИНА
AGRICULTURAL MACHINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к сельскохозяйственной машине, которая содержит устройство для переработки растительного материала, например, трав и схожего сельскохозяйственного материала, для улучшения биоразлагаемости растительного материала для повышения его применяемости в качестве материала биомассы для производства биотоплива, например, биогаза или наоборот для улучшения усвояемости растительного материала при его использовании в качестве корма для коров и других животных.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Травы (злаки) и схожие растительные материалы представляют собой потенциально подходящие источники биотоплива, поскольку их можно быстро и легко выращивать на культивированной земле, а также на полянах и в пограничных областях, например, на высокогорье, где другие растения могут расти менее успешно. Травы, которые растут в таких местах, как обочины дороги, также представляют собой потенциально подходящие материалы биомассы, но скошенные травы, как правило, либо компостируют, либо перерабатывают как общие бытовые отходы.
Созревшие травы могут быть собраны и использованы для производства биотоплива, например, путем анаэробного биоразложения. Однако, пригодность трав в качестве источника биотоплива ограничена наличием лигнина в клеточной стенке, что уменьшает доступ ферментов биоразложения к другим компонентам клеточной стенки, в частности, к целлюлозе и гемицеллюлозе.
Биоразлагаемость трав и схожих растительных материалов может быть улучшена различными способами, включая обработку: кислотами, щелочами, аммиаком, мочевиной, грибком, паром или физическим измельчением и помолом. Данное изобретение, в частности, относится к физической обработке растительного материала с помощью процесса, названного в данном документе «снятие верхнего покрова», который включает в себя разрушение структуры лигнина травяной соломы для обеспечения доступа фермента к целлюлозным и гемицеллюлозным материалам, но без полного разрыва структуры травяной соломы, что затруднило бы дальнейшую обработку и заготовку травы.
Зерноуборочные комбайны для сбора урожая и плющения биомассы описаны, например, в US 2012/0216499 А1 и WO 2013/067119 А1. Зерноуборочные комбайны содержат устройство для плющения, содержащее пару вращающихся в противоположные стороны роликов, имеющих выступающие наружу канавки, которые изгибают собираемый материал при его прохождении через зажим между роликами. Такие устройства для плющения являются неэффективными для трав и схожих культур, поскольку они в недостаточной степени разрывают лигнин растительного материала.
Целью данного изобретения является предложение сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство переработки растительного материала, например, трав и схожего сельскохозяйственного материала, для улучшения биоразлагаемости растительного материала для возможности его примененияв качестве материала биомассы для производства биотоплива, например, биогаза или наоборот для улучшения усвояемости растительного материала при его применении в качестве корма для коров и других животных.
Термин «сельскохозяйственная машина», используемый в данном документе, означает в основном машину, которую используют переработки растительного материала на месте, например, при сборе урожая или во время сбора и погрузки собранного урожая. Однако, термин «сельскохозяйственная машина» также предназначен для обозначения машин, которые используютсяпереработки растительного материала после сбора урожая либо перед, либо во время скармливания перерабатываемого растительного материала животным. Как правило, сельскохозяйственная машина будет передвижной, что обеспечивает ее перемещение к месту убираемого материала в поле. Однако она также может быть стационарной. В некоторых случаях, сельскохозяйственная машина может быть выполнена с возможностью переработки растительного материала при выполнении некоторых других операций. Например, сельскохозяйственная машина может содержать или быть связана с уборочным механизмом для сбора урожая и быть выполнена с возможностью переработки растительного материала в процессе его сбора, или она может содержать пресс-подборщик для подбора перерабатываемого растительного материала, или она может содержать самонагружающуюся тележку, которая собирает, перерабатывает и загружает убираемый растительный материал.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному аспекту данного изобретения предусмотрена сельскохозяйственная машина, которая содержит устройство переработки растительного материала для улучшения биоразлагаемости или усвояемости растительного материала, при этом устройство для переработки растений содержит цилиндрический барабан, который выполнен с возможностью вращения вокруг оси барабана, привод вращения для приведения барабана во вращение вокруг оси барабана, и изогнутую оболочку, которая проходит вокруг по меньшей мере части окружности барабана, при этом между наружной поверхностью цилиндрического барабана и внутренней поверхностью изогнутой оболочки предусмотрен канал переработки, причем указанный канал переработки имеет впускной конец и выпускной конец, в результате чего при его использовании растительный материал транспортируется через канал переработки от впускного конца к выпускному концу посредством вращения цилиндрического барабана, при этом барабан имеет на своей наружной поверхности первый набор рабочих элементов, и оболочка имеет на своей внутренней поверхности второй набор рабочих элементов, причем указанные первый и второй наборы рабочих элементов выполнены с возможностью переработки растительного материала при его подаче через канал переработки.
Устройство для переработки растений, альтернативно названное в данном документе как устройство для снятия верхнего покрова, выполнено с возможностью переработки растительного материала, например, трав и схожего сельскохозяйственного материала, для улучшения биоразлагаемости растительного материала для повышения его применимости в качестве материала биомассы для производства биотоплива, например, биогаза или наоборот для улучшения усвояемости растительного материала при его использовании в качестве корма для коров и других животных.
При подаче растительного материала, например, скошенной травы, через канал переработки, он подвергается интенсивной механической обработке рабочими элементами при их прохождении друг над другом. Соломинки растительного материала сжимаются и разрываются рабочими элементами при их вытягивании через канал переработки между барабаном и оболочкой. Это разрушает лигнин растительного материала, так что в последующем процессе анаэробного биоразложения ферменты биоразложения могут получать доступ к целлюлозным и гемицеллюлозным материалам в растительном материале, что позволяет эффективно производить биотопливо и улучшать усвояемость растительного материала при использовании в качестве корма. Зазор между соответствующими наборами рабочих элементов тщательно контролируется для уменьшения измельчения стеблей на малые кусочки, во избежание проблем с последующим сбором и использованием переработанного растительного материала.
Преимущественно, ширина канала переработки (в радиальном направлении относительно оси барабана) уменьшается от впускного конца к выпускному концу. Это гарантирует, что растительный материал подвергается все большему уровню механической обработки рабочими элементами при его прохождении через канал переработки от впускного конца к выпускному концу. Предпочтительно, ширина уменьшается от около 10 см на впускной конце до около 0 см на выпускном конце, где вершины рабочих элементов прижимаются друг к другу в отсутствие растительного материала в канале переработки. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен механический стопор для предотвращения контакта вершин рабочих элементов. Этот механический стопор может быть регулируемым для управления минимальной шириной канала переработки.
Когда растительный материал присутствует в канале переработки, растительный материал может оттеснять оболочку от барабана противодействуя прижимающему усилию, при этом ширина канала может незначительно увеличиться для обеспечения возможности прохождения растительного материала между вершинами рабочих элементов при его выталкивании через канал переработки.
В одном предпочтительном варианте реализации изобретения оболочка является частично цилиндрической, а цилиндрические поверхности барабана и оболочки не совпадают по оси, в результате чего ширина канала переработки уменьшается от впускного конца к выпускному концу. Оси цилиндрических поверхностей барабана и оболочки предпочтительно по существу параллельны друг другу. В качестве альтернативы, оболочка может иметь другую изогнутую форму, или она может иметь псевдоизогнутую форму (например, она может состоять из множества плоских элементов, установленных под разными углами).
Преимущественно, барабан имеет первый эффективный радиус R1, где R1 находится в диапазоне 30-100 см, предпочтительно - 40-60 см. Если оболочка является цилиндрической, она предпочтительно имеет второй эффективный радиус R2, где R2 больше, чем R1. Как правило, R2-R1 находится в диапазоне 0-20 см, предпочтительно - 5-15 см.
Преимущественно, относительные положения оболочки и барабана являются регулируемыми для обеспечения регулировки степени переработки и/или оптимизации устройства для разных растительных материалов. Предпочтительно, оболочка установлена на системе подвески, которая обеспечивает возможность перемещения оболочки к или от барабана в ответ на поток растительного материала через устройство для снятия верхнего покрова. Система подвески предпочтительно является регулируемой таким образом, чтобы положение оболочки было отрегулировано в радиальном направлении и/или по касательной относительно оси барабана, позволяя изменять размер и форму канала переработки. Система подвески предпочтительно выполнена с возможностью обеспечения поворотного перемещения оболочки вокруг шарнирного узла, который расположен по направлению к выпускному концу оболочки, так что перемещение оболочки на выпускном конце меньше, чем перемещение на впускном конце. В качестве альтернативы, шарнирный узел может быть расположен по направлению к впускному концу оболочки, так что перемещение оболочки больше на выпускном конце, чем на впускном конце канала переработки. Давление, оказываемое на растительный материал, может быть больше при приближении шарнирного узла к впускному концу.
Устройство для переработки растительного материала предпочтительно содержит прижимной механизм для прижатия барабана и оболочки друг к другу. Прижимной механизм предпочтительно содержит механизм регулировки для регулировки прижимающего усилия. Механизм регулировки может содержать привод, например, гидравлический привод или механический привод.
Преимущественно, первый набор рабочих элементов содержит набор ребер, которые выступают наружу из цилиндрической поверхности барабана. Преимущественно, второй набор рабочих элементов содержит ребра, которые выступают вовнутрь из изогнутой поверхности оболочки.
Первый набор ребер предпочтительно расположен спирально на поверхности барабана, предпочтительно с углом спирали в диапазоне от 0° до 35°. Второй набор ребер предпочтительно расположен спирально на поверхности оболочки, предпочтительно с углом спирали в диапазоне от 0° до 35°. Следовательно, первый и второй наборы ребер имеют относительно малый угол спирали, что соответствует большому шагу. В случае, если угол спирали составляет 0°, ребра будут прямыми и параллельными продольной оси барабана/оболочки.
Первый и второй наборы рабочих элементов предпочтительно установлены под разными углами спирали, так что два набора ребер пересекаются друг с другом. Это обеспечивает «тиски» в каждой точке, в которой ребра пересекаются, где давление, прикладываемое к растительному материалу, очень высоко, и производит эффект «прочеса» растительного материала. Зажим, образованный пересечением рабочих элементов, проходит по длине ребер при вращении барабана, тем самым перерабатывая растительный материал по всей длине ребер. Спиральные рабочие элементы также обеспечивают возможность вытягивания растительного материала внутрь к центру барабана с образованием валка.
Преимущественно, оболочка содержит впускную часть, расположенную рядом с впускным концом, которая не имеет рабочих элементов, что обеспечивает более легкую подачу растительного материала в канал переработки. Это облегчает направление растительного материала в канале переработки. Оболочка также может иметь выпускную часть, расположенную рядом с выпускным концом, которая не имеет рабочих элементов, что обеспечивает более легкий выход перерабатываемого растительного материала из канала переработки. В результате, скорость, с которой растительный материал проходит через канал переработки, может увеличиваться в выпускной части, почти до периферийной скорости барабана. Это позволяет формовать материал в валок или широко растягивать растительный материал посредством направляющих пластин.
Барабан может содержать приводные элементы, которые проходят в радиальном направлении наружу за рабочие элементы, и необязательно оболочка может содержать множество пазов, в которые заходят приводные элементы во время вращения барабана. Приводные элементы помогают собрать растительный материал и подать его в канал переработки.
Устройство для переработки растений может содержать по меньшей мере один подающий ролик, который подает или направляет растительный материал в канал переработки.
Устройство для переработки растений может содержать улавливающее устройство, расположенное рядом с впускным концом канала переработки, для отделения камней и других нежелательных обломков от растительного материала до его подачи в канал переработки.
В одном варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина содержит уборочный механизм для сбора растительного материала и подачи растительного материала в устройство переработки растительного материала.
Преимущественно, уборочный механизм содержит множество вращающихся фрез. Предпочтительно, уборочный механизм содержит подающий механизм для подачи изрубленного растительного материала в устройство переработки растительного материала.
В другом варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина содержит пресс-подборщик для подбора перерабатываемого растительного материала.
В другом варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина содержит погрузчик для загрузки перерабатываемого растительного материала, например, в транспортную тележку.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Некоторые варианты реализации изобретения будут описаны в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
на Фиг. 1 изображен вид сбоку сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство для переработки растительного материала (также названное в данном документе как устройство для снятия верхнего покрова) согласно первому варианту реализации изобретения;
на Фиг. 2 изображен вид сбоку сельскохозяйственной машины, показанной на Фиг. 1, с устройством для снятия верхнего покрова во второй конфигурации;
на Фиг. 2а изображен вид сбоку, на котором показана часть сельскохозяйственной машины, показанной на Фиг. 2, в увеличенном размере;
на Фиг. 3 изображен вид сбоку сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство для снятия верхнего покрова согласно второму варианту реализации данного изобретения;
на Фиг. 3а изображен вид сбоку, на котором показана часть сельскохозяйственной машины, показанной на Фиг. 3, в увеличенном размере;
на Фиг. 4 изображен изометрический задний вид сельскохозяйственной машины, показанной на Фиг. 1;
на Фиг. 5 изображен вид сбоку сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство для снятия верхнего покрова согласно третьему варианту реализации данного изобретения;
на Фиг. 6 изображен вид сбоку сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство для снятия верхнего покрова согласно четвертому варианту реализации данного изобретения;
на Фиг. 7 изображен вид сбоку сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство для снятия верхнего покрова согласно пятому варианту реализации данного изобретения;
на Фиг. 8 изображен изометрический вид спереди сельскохозяйственной машины, которая содержит устройство для снятия верхнего покрова согласно шестому варианту реализации данного изобретения;
на Фиг. 9 изображен изометрический вид сзади сельскохозяйственной машины, показанной на Фиг. 8, и
на Фиг. 10 и 11 изображены виды сбоку сельскохозяйственной машины, показанной на Фиг. 8, в двух различных конфигурациях.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сельскохозяйственная машина 2, показанная на Фиг. 1, 2, 2а и 4, содержит косилку для травы и схожих культур, которая включает устройство 4 для снятия верхнего покрова (или «устройство для переработки растений») перерабатывающий изрубленный растительный материал (или «биомассу»), так что перерабатываемый растительный материал становится пригодным для использования в качестве биотоплива или в качестве корма для животных. В конкретном варианте реализации изобретения устройство 4 для снятия верхнего покрова обрабатывает изрубленный растительный материал, обеспечивая его пригодность для биоразложения в реакторе с биогазом.
В данном варианте реализации изобретения косилка 2 также содержит набор вращающихся фрез 6 (показана только одна вращающаяся фреза), верхние и нижние направляющие пластины 7а, 7b и плющильный валец 8, содержащий пару вращающихся в противоположных направлениях роликов 10 с чередующимися образованиями 11 для измельчения растительного материала. Вращающиеся фрезы 6 и плющильный валец 8 являются традиционными, и, следовательно, они не будут описаны более подробно дал ее. Вращающиеся фрезы 6 выполнены с возможностью рубки сельскохозяйственной культуры, например, травы, и затем плющильный валец 8 подает изрубленный растительный материал между направляющими пластинами 7а, 7b в устройство 4 для снятия верхнего покрова для дальнейшей переработки. При подаче растительного материала, валец 8 плющит растительный материал, разминая и сгибая стебли травы. Однако, процесс плющения никак не влияет на биоразлагаемость растительного материала.
Устройство 4 для снятия верхнего покрова содержит цилиндрический барабан 10, который установлен с возможностью вращения вокруг оси X барабана. Привод 12 вращения предусмотрен для приведения барабана 10 во вращение в направлении, указанном стрелкой А. Барабан 10 содержит на своей цилиндрической поверхности 14 множество рабочих элементов 16.В данном варианте реализации изобретения рабочие элементы 16 содержат U-образные канальные секции 18, которые прикреплены к цилиндрической поверхности 14 барабана, так что каждая канальная секция 18 образует два рабочих элемента 16 (см. Фиг. 2а), которые проходят по существу в радиальном направлении от поверхности барабана 10. Рабочие элементы 16 могут, в качестве альтернативы, принимать другие формы, как описано далее. Рабочие элементы 16 размещены по спирали вокруг барабана 10, как показано на Фиг. 4, и в данном варианте реализации изобретения содержат две противоположно направленные спиральные части 16а, 16b, которые расположены на противоположных концах барабана 10. Таким образом, рабочие элементы 16а, 16b выполнены с возможностью протягивания изрубленного растительного материала по направлению к центру барабана 10 при вращении барабана, с образованием валка.
Устройство 4 для снятия верхнего покрова также содержит частично цилиндрическую оболочку 20, которая размещена вокруг части окружности цилиндрического барабана 10. В данном варианте реализации изобретения оболочка 20 расположена под барабаном 10 и составляет приблизительно одну треть его длины окружности. Оболочка 20 прижата к поверхности цилиндрического барабана 10, но она может быть легко отделена от барабана потоком растительного материала для обеспечения канала переработки 22 между цилиндрическими поверхностями барабана 10 и оболочки 20.Данный канал переработки имеет впускной конец 22а, в который подается растительный материал посредством плющильного вальца 8, и выпускной конец 22b, через который перерабатываемый растительный материал выходит из устройства 4 для снятия верхнего покрова. Изрубленный растительный материал переносится через канал 22 переработки от впускного отверстия 22а к выпускному концу 22b посредством вращения барабана 10 в направлении стрелки А. Следует отметить, что в данном варианте реализации изобретения устройство для снятия верхнего покрова имеет «низовую» конфигурацию, в которой изрубленный растительный материал проходит под барабаном 10.
Оболочка 20 поддерживается рамкой 24, которая поддерживается на одном конце шарниром 26. Это обеспечивает поворот оболочки 20 вокруг шарнирного узла Р к и от барабана 10 для размещения растительного материала в канале 22 переработки. Прижимной механизм, содержащий регулятор 28, прикреплен к противоположному концу рамки 24, обеспечивая прижимающее усилие, прикладываемое к оболочке 20, подлежащей регулировке. В данном варианте реализации изобретения регулятор 28 содержит гидравлический привод. Однако, в качестве альтернативы можно использовать любой другой подходящий регулятор. Например, можно использовать механический привод или пружину.
Шарнир 26 является предпочтительно регулируемым, обеспечивая регулировку положения шарнирного узла Р как в радиальном направлении, так и по касательной относительно барабана, и обеспечивая регулировку как размера, так и формы канала 22 переработки. Как правило, шарнирный узел Р будет расположен таким образом, чтобы цилиндрическая поверхность 14 барабана 10 и цилиндрическая поверхность оболочки 20 не совпадали по оси, и предпочтительно, чтобы радиальный размер канала 22 переработки уменьшался от впускного конца 22а к выпускному концу 22b. Это обеспечивает достижение большего уровня обработки из рубленного растительного материала при его прохождении через канал 22 переработки. Шарнирный узел Р предпочтительно расположен ближе к концу оболочки, который ближе к выпускному концу канала 22 переработки, так что радиальная ширина канала 22 переработки не так сильно изменяется на выпускном конце 22b, как на впускном конце 22а.
Цилиндрическая оболочка 20 содержит на своей внутренней поверхности набор рабочих элементов 30. В данном варианте реализации изобретения каждый рабочий элемент 30 содержит U-образную канальную секцию 32, которая прикреплена к цилиндрической поверхности оболочки 20, так что каждая канальная секция 32 образует два рабочих элемента 30 (см. Фиг. 2а), которые проходят по существу в радиальном направлении от поверхности оболочки 20. Рабочие элементы 30 могут, в качестве альтернативы, принимать другие формы, как описано далее.
В данном варианте реализации изобретения рабочие элементы 30 проходят в продольном направлении вдоль оболочки 20 от одного конца к другому. В качестве альтернативы, рабочие элементы 30 могут проходить спирально вдоль оболочки 20. В любом случае, первый набор рабочих элементов 16 на барабане 10 и второй набор рабочих элементов 30 на оболочке 20 предпочтительно установлены с разными углами спиралей, так что два набора рабочих элементов пересекаются друг с другом. Следовательно, зажим между примыкающими рабочими элементами перемещается вдоль всей длины рабочих элементов 16, 30 при вращении барабана 10.
В варианте реализации изобретения, описанном выше, барабан 10 оснащен спиральными рабочими элементами 16, а оболочка 20 имеет рабочие элементы 30, которые проходят в продольном направлении, т.е. рабочие элементы 30 находятся в плоскости, которая проходит через продольную ось цилиндрической оболочки. В качестве альтернативы, барабан 10 может иметь продольные рабочие элементы 16, тогда как оболочка 20 оснащена спиральными рабочими элементами 30.
Выражаясь более общо, можно сказать, что и барабан 10 и оболочка 20 содержат наборы спиральных рабочих элементов, соответственно 16, 30, где каждый набор спиральных рабочих элементов имеет разный угол спирали. В результате, два набора рабочих элементов 16, 30 пересекаются друг с другом. В частном случае, когда рабочие элементов проходят в продольном направлении вдоль соответствующей опорной поверхности (т.е. барабана 10 или оболочки 20), данные рабочие элементы могут рассматриваться как спиральные, но с углом спирали 0°.Предпочтительно, каждый набор спиральных рабочих элементов 16, 30 имеет угол спирали в диапазоне от 0° до 35°.
Цилиндрический барабан 10 имеет эффективный радиус R1, измеренный до вершин рабочих элементов 16, а частично цилиндрическая оболочка 20 имеет второй эффективный радиус R2, измеренный до вершин рабочих элементов 30, где R2 больше R1. Kaк правило, R1 находится в диапазоне 30-100 см, предпочтительно - 40-60 см, a R2-R1 находится в диапазоне 0-20 см, предпочтительно - 5-15 см. Как указано ранее, оси барабана 10 и оболочки 20 предпочтительно не совпадают, так что радиальная ширина канала 22 переработки, измеренная между вершинами рабочих элементов 16, 30, уменьшается от впускного конца 22а к выпускному концу 22b канала 22 переработки. Например, ширина может, как правило, уменьшаться от около 10 см на впускном конце 22а до около 0 см на выпускном конце 22b. Предпочтительно, чтобы вершины рабочих элементов 16, 30 прижимались друг к другу на или вблизи выпускного конца 22b канала 22 переработки, когда в канале переработки нет растительного материала. В качестве альтернативы, может быть предусмотрен механический стопор (не показан), который ограничивает перемещение оболочки 20 по направлению к барабану 10 для поддержания малого зазора между рабочими элементами 16, 30.
Необязательно, устройство для снятия верхнего покрова содержит улавливающее устройство 34, расположенное рядом с подающим зазором 36 выше по потоку относительно впускного конца 22а канала переработки. В данном варианте реализации изобретения улавливающее устройство 34 содержит подпружиненную поворачиваемую пластину 38, установленную на шарнире 40, которая может отталкиваться от барабана 10, если камень или другой крупный предмет попадает в зазор между барабаном 10 и улавливающим устройством 34. Если это произойдет, улавливающее устройство 34 откроется для устранения предмета, чтобы он не попал в канал 22 переработки. После устранения предмета камнеловушка 34 может быть возвращено в исходное положение либо вручную, либо посредством пружины смещения (не показана), для продолжения переправки изрубленного растительного материала в канал 22 переработки. Улавливающее устройство 34 предпочтительно установлено с возможностью поворота на рамке 24, так что оно перемещается с оболочкой 20, когда положение оболочки отрегулировано относительно барабана 10. В качестве альтернативы, улавливающее устройство может приводиться в действие гидравлическим цилиндром.
Направляющие пластины 7а, 7b и необязательное улавливающее устройство 34 (если предусмотрено) образуют воронку, которая направляет растительный материал в подающий зазор 36 на впускном конце 22а канала 22 переработки.
Теперь будет описан способ работы косилки 2.При ее использовании, растительный материал (например, траву) рубят вращающимися фрезами 6 и подают плющильным вальцем 8 в подающий зазор 36 устройства 4 для снятия верхнего покрова, и на впускном конце 22а канала 22 переработки. После того, как какие-либо камни и другие нежелательные предметы были сброшены через камнеловушку 34, растительный материал подается во впускной конец 22а канала 22 переработки, а затем переносится через канал 22 переработки посредством вращения барабана 10.
Как упоминалось ранее, спиральные рабочие элементы 16 на барабане 10 установлены под различным углом спирали к рабочим элементам 30 на оболочке 20, так что два набора рабочих элементов пересекаются друг с другом. При вращении барабана 10 точки пересечения соответствующих рабочих элементов перемещаются в продольном направлении вдоль барабана по направлению к его центру, тем самым вытягивая растительный материал вовнутрь от концов барабана 10. Поскольку два набора для рабочих элементов 16, 30 проходят друг над другом, они разламывают лигнин на поверхности соломоподобного растительного материала, но без измельчения растительного материала на мелкие части.
Радиальная ширина канала 22 переработки, измеренная между вершинами рабочих элементов 16, 30, уменьшается от впускного конца 22а до выпускного конца 22b, так что, когда растительный материал проходит через канал 22 переработки, он подвергается все большему уровню механической обработки для более тщательного разлома лигнина. На выпускном конце 22b канала 22 переработки вершины рабочих элементов 16, 30 предпочтительно прижаты друг к другу в отсутствие какого-либо растительного материала в канале 22 переработки, так что наборы рабочих элементов скользят друг над другом по принципу ножниц.
Когда растительный материал присутствует в канале 22 переработки, растительный материал слегка разжимает барабан 10 и оболочку 20, чтобы оставить небольшой зазор между вершинами соседних рабочих элементов 16, 30 на выпускном конце 22b канала 22 переработки. Следовательно, рабочие элементы 16, 30 не рубят растительный материал на мелкие части, а подвергают поверхности растительного материала интенсивной механической обработке с разрушением лигнина на поверхности. Давление, прикладываемое к растительному материалу рабочими элементами 16, 30, можно регулировать посредством регулировки усилия, прилагаемого к рамке 24 оболочки посредством привода 28. Уровень механической обработки также можно контролировать посредством регулировки радиального и/или осевого положений шарнира 26 для управления формой канала 22 переработки.
При достижении растительным материалом выпускного конца 22b канала 22 переработки, он выгружается из устройства для снятия верхнего покрова при продолжающемся вращении барабана Ю.Рабочие элементы 30, необязательно, могут быть опущены на оболочке 20 в выпускной части 22b оболочки для упрощения выгрузки перерабатываемого растительного материала. Выгруженный растительный материал может подаваться в пресс-подборщик или самонагружающуюся тележку, или, в качестве альтернативы, он может быть выгружен на землю в виде валка.
Второй вариант реализации изобретения показан на Фиг. 3 и 3а. В данном варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина 2 аналогична первому варианту реализации изобретения, описанному выше, за исключением того, что нижняя направляющая пластина 7b и камнеловушка 34 опущены, а вместо этого направляющий/подающий ролик 44 предусмотрен выше по потоку относительно впускного конца 22а канала 22 переработки устройства 4 для снятия верхнего покрова. Направляющий/подающий ролик 44 имеет набор подающих пластин 46 на своей поверхности, которые вращаются вместе с роликом 44 для направления и подачи кормовых растительных материалов от вращающихся фрез 6 и плющильного вальца 8 в подающий зазор 36 устройства 4 для снятия верхнего покрова, выше по потоку относительно впускного конца 22а канала 22 переработки. Скребковое устройство 47 проходит от впускного конца оболочки 20 по направлению к направляющему/подающему ролику 44, чтобы соскрести любые растительные материалы, которые прикрепляются к направляющему/подающему ролику 44.
В данном варианте реализации изобретения рабочие элементы 30 предусмотрены только в центральной части оболочки 20 между впускным концом 22а и выпускным концом 22b. Оболочка 20 содержит впускную часть 20а, на которой, необязательно, не предусмотрены рабочие элементы, так что изрубленный растительный материал может быть легко загружен в канал 22 переработки без образования засоров. Оболочка 20 также содержит выпускную часть 20b, расположенную рядом с выпускным концом 22b, на котором, необязательно, не предусмотрены рабочие элементы 30, так что перерабатываемый растительный материал ускоряется через эту часть канала 22 переработки по направлению к выпускному концу 22b.
Третий вариант реализации изобретения показан на Фиг.5.В данном варианте реализации изобретения сельскохозяйственной машины 2 плющильный валец опущен, а режущий аппарат (не показан), который несет вращающиеся фрезы 6, установлен рядом с подающим зазором 36 на впускном конце 22а канала 22 переработки, для подачи изрубленного растительного материала непосредственно в устройство 4 для снятия верхнего покрова. Положение оболочки 20 также отличается в данном варианте реализации изобретения, оболочка 20 установлена на сзади барабана 10 относительно направления движения сельскохозяйственной машины 2, так что канал 22 переработки проходит от впускного конца 22а под барабаном 10 к выпускному концу 22b, который расположен позади барабана 10 на высоте между осью барабана и его верхней крайней точкой. Барабан 10 и оболочка 20 несут рабочие элементы 16, 30, как описано ранее. Обол очка 10 установлена на шарнире 26, и она прижимается к барабану 10 посредством прижимного механизма (не показан), как описано ранее.
В данном варианте реализации изобретения барабан 10 оснащен необязательными несущими пластинами 50, которые вращаются вместе с барабаном 10 и проходят в радиальном направлении наружу за вершины рабочих элементов 16 барабана. В оболочке 20 предусмотрены необязательные пазы 52 для расположения несущих пластин 50 при вращении барабана 10.
В процессе работы барабан 10 вращается вокруг своей оси в направлении стрелки С (по часовой стрелке на Фиг. 5).Изрубленный растительный материал подается вращающимися фрезами 6 в подающий зазор 36, где он собирается вместе вращающимися несущими пластинами 50 и переносится во впускной конец 22а канала 22 переработки. Затем изрубленный растительный материал обрабатывается в канале 22 переработки рабочими элементами 16, 30, как описано выше в отношении первого варианта реализации изобретения, перед выгрузкой из выпускного конца канала 22 переработки.
Следует отметить, что в данном варианте реализации изобретения устройство 4 для снятия верхнего покрова снова имеет «низовую» конфигурацию, в которой перерабатываемый материал проходит под барабаном 10.
Четвертый вариант реализации изобретения показан на Фиг.6. В данном варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина 2 аналогична третьему варианту реализации изобретения, показанному на Фиг.5, за исключением того, что устройство 4 для снятия верхнего покрова имеет «верховую» конфигурацию, в которой изрубленный растительный материал проходит поверх барабана 10. Обол очка 20 является вывернутой по сравнению с третьим вариантом реализации изобретения и направлена вверх от шарнира 26, расположенного за барабаном 10 и ниже оси X барабана к подающему зазору 36, который расположен в передней части барабана 10 на высоте между осью X барабана и верхней крайней точкой барабана. Оболочка 20 создает канал 22 переработки, через который растительный материал переносится от впускного конца 22а к выпускному концу 22b. Барабан 10 и оболочка 20 оснащены рабочими элементами 16, 30, как описано ранее, и оболочка 20 прижимается к барабану 10, как описано ранее, посредством прижимного механизма или привода (не показан), прикрепленного, например, к свободному концу оболочки 20. Положение оболочки 20 относительно барабана 10 также можно отрегулировать посредством регулировки положения шарнира 26 относительно оси X барабана.
Пятый вариант реализации изобретения показан на Фиг. 7. В данном варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина 2 аналогична второму варианту реализации изобретения, показанному на Фиг. 3 и 3а, за исключением того, что плющильный валец 8отсутсвует.Направляющий/по дающий ролик 44 предусмотрен выше по потоку относительно впускного конца 22а канала 22 переработки устройства 4 для снятия верхнего покрова. Направляющий/подающий ролик 44 имеет набор подающих пластин 46 на своей поверхности, которые вращаются вместе с роликом 44 для направления и подачи растительных материалов от вращающихся фрез 6 к подающему зазору 36 выше по потоку относительно впускного конца 22а канала 22 переработки. Во всех других отношениях сельскохозяйственная машина 2 данного варианта реализации изобретения аналогична второму варианту реализации изобретения, описанному выше.
Шестой вариант реализации изобретения данного изобретения показан на Фиг. 8-11. В данном варианте реализации изобретения сельскохозяйственная машина 2 содержит косилку, которая содержит набор вращающихся фрез 6, направляющий/подающий ролик 44 и устройство 4 для снятия верхнего покрова, содержащее цилиндрический барабан 10 и частично цилиндрическую оболочку 20, которая расположена вокруг верхней части окружности цилиндрического барабана 10. В данном варианте реализации изобретения направляющий/подающий ролик 44 выполнен с возможностью подбора изрубленного растительного материала с фрез 6 и его передачи на барабан 10, который имеет «верховую» конфигурацию, направление вращения направляющего/подающего ролика 44 и барабана 10, указанно на Фиг. 10 стрелками С и D. Направляющая пластина 55, расположенная под направляющим/подающим роликом 44, помогает направлять изрубленный растительный материал от фрез 6 к барабану 10.
В данном варианте реализации изобретения направляющий/подающий ролик 44 имеет набор подающих пластин 46 на своей поверхности, которые вращаются вместе с роликом 44 для направления и подачи растительных материалов от вращающихся фрез 6 в устройство 4 для снятия верхнего покрова. На каждом конце направляющего/подающего ролика 44 предусмотрен шнек 48, который вытягивает растительный материал внутрь к центру направляющего/по дающего ролика 44 при его вращении.
Улавливающее устройство (не показано) необязательно расположено между направляющим/подающим роликом 44 и барабаном, который может быть открыт для устранения камней или схожего предмета, подброшенного фрезами 6.Улавливающее устройство может приводиться в действие вручную или посредством пружины смещения или гидравлического цилиндра.
В данном варианте реализации изобретения оболочка 20 разделена продольно на три секции, причем каждая секция поддерживается с обоих концов системой 60 подвески, которая содержит пару соединительных стержней 62а, 62b, причем каждый соединительный стержень соединен с возможностью поворота на одном конце с оболочкой 20, а на другом конце - с рамкой 64 газонокосилки. Соединительные стержни 62а, 62b, оболочка 20 и рамка 64 образуют шарнирный четырехугольник, что обеспечивает возможность вращения оболочки 20 вокруг шарнирного узла Р, расположенного позади оси X барабана. Прижимной механизм, содержащий гидравлический цилиндр 66, который действует как переменная пружина, предусмотрен для обеспечения перемещения оболочки 20 относительно барабана 10 в ответ на поток растительного материала через устройство 4 для снятия верхнего покрова. Необязательно, каждый соединительный стержень 62а, 62b может быть регулируемым по длине (например, каждый соединительный стержень может содержать стяжную муфту или гидравлический цилиндр), обеспечивая дополнительный контроль над положением и ориентацией оболочки 20 относительно барабана 10.
Оболочка 20 прижимается к поверхности цилиндрического барабана 10 гидравлическим цилиндром 66, но она может быть легко отделена от барабана потоком растительного материала через устройство 4 для снятия верхнего покрова для обеспечения канала 22 переработки между цилиндрическими поверхностями барабана 10 и оболочки 20. Данный канал 22 переработки имеет впускной конец 22а, в который подается растительный материал посредством направляющего/подающего ролика 44, и выпускной конец 22b, через который перерабатываемый растительный материал выходит из устройства 4 для снятия верхнего покрова. Изрубленный растительный материал переносится через канал 22 переработки от впускного конца 22а к выпускному концу 22b путем вращения барабана 10 в направлении стрелки D.
Соединительные стержни 62а, 62b являются предпочтительно регулируемыми, обеспечивая регулировку положения шарнирного узла Р как в радиальном направлении, так и по касательной относительно поверхности барабана, и тем самым обеспечивая регулировку как размера, так и формы канала 22 переработки. Как правило, шарнирный узел Р будет расположен таким образом, чтобы оси цилиндрических поверхностей 14 барабана 10 и оболочки 20 не совпадали, и предпочтительно, чтобы радиальный размер канала 22 переработки уменьшался от впускного конца 22а к выпускному концу 22b.Это обеспечивает достижение изрубленным растительным материалом все большего уровня обработки при его прохождении через канал 22 переработки. На Фиг.10 оболочка 20 показана в первом положении, в котором радиальный размер канала 22 переработки слегка уменьшается от впускного конца 22а к выпускному концу 22b. На Фиг. 11 оболочка 20 показана во втором положении, в котором поток растительного материала через канал переработки вызывает вращение оболочки 20 против часовой стрелки относительно барабана 10, что приводит к более быстрому уменьшению радиального размера канала 22 переработки от впускного конца 22а к выпускному концу 22b.
Барабан 10 содержит на своей цилиндрической поверхности множество рабочих элементов 16.В данном варианте реализации изобретения рабочие элементы 16 содержат U-образные канальные секции, которые прикреплены к цилиндрической поверхности барабана, так что каждая секция канала образует два рабочих элемента 16, которые проходят по существу в радиальном направлении от поверхности барабана 10. Рабочие элементы 16 могут, в качестве альтернативы, принимать другие формы. В данном варианте реализации изобретения рабочие элементы 16 проходят в продольном направлении вдоль барабана 10 (т.е. под углом спирали 0°).
Цилиндрическая оболочка 20 содержит на своей внутренней поверхности набор рабочих элементов 30. В данном варианте реализации изобретения рабочие элементы 30 проходят спирально вдоль оболочки 20 под углом спирали в диапазоне от 0° до 35°, как правило, около 30°. Первый набор рабочих элементов 16 на барабане 10 и второй набор рабочих элементов 30 на оболочке 20, таким образом, установлены с разными углами спиралей, так что два набора рабочих элементов пересекаются друг с другом. Следовательно, зажим между соседними рабочими элементами перемещается вдоль всей длины рабочих элементов 16, 30 при вращении барабана 10. Предпочтительно, каждый набор спиральных рабочих элементов 16, 30 имеет угол спирали в диапазоне от 0° до 35°.
Разумеется, возможны различные модификации сельскохозяйственной машины 2, описанной выше, и это будет очевидно для специалиста в данной области техники. Поэтому следует понимать, что объем защиты не ограничивается точной формой вариантов реализации изобретения сельскохозяйственной машины, описанной в данном документе.
Например, оболочка 20 может быть не цилиндрической, и вместо этого она может иметь другую изогнутую форму, например, параболическую, эллиптическую или эвольвентную форму. Оболочка 20 может также состоять из нескольких секций оболочки, которые могут быть установлены на разных шарнирах, чтобы их можно было регулировать отдельно. Могут быть предусмотрены зазоры между секциями для извлечения инородных предметов. Рабочие элементы 16, 30 могут также принимать различные формы. Например, рабочие элементы 16, 30 могут состоять из шероховатых или профилированных поверхностей, накладываемых на барабан 10 и/или оболочку 20. Поверхности могут, например, быть выполнены из растянутого металлического листа или рифленого листа. Поверхности барабана 10 и оболочки 20 могут также быть покрыты шипами. Это будет приводить к положительному благоприятному эффекту «прочеса» растительного материала. В качестве альтернативы, поверхности барабана 10 и оболочки 20 могут быть выполнены с возможностью сворачивания растительного материала в небольшие валки, что упрощает их последующий сбор и/или обработку.
Кроме того, следует понимать, что признаки описанных выше различных вариантов реализации изобретения могут быть объединены в любую подходящую комбинацию, допуская, при необходимости, любые существенные модификации.
В частности, но не исключительно, следует отметить, что хотя устройство для снятия верхнего покрова описано выше в комбинации с косилкой, устройство для снятия верхнего покрова может, в качестве альтернативы, составлять часть другой сельскохозяйственной машины (например, оно может быть частью пресса-подборщика, самонагружающейся тележки или смесителя для комбикормов), или оно может быть отдельной машиной, которая может быть сконструирована в мобильном (например, установлена на колеса) или стационарном вариантах.