CN101125432B - 一种秸秆茎叶分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆茎叶分离的方法和装置，涉及农业机械领域。将收获后的秸秆成批去除梢头，再切成0.2～1.5倍秸秆节长的碎段，将其铺成单层压扁、碾搓和搓擦使叶从茎秆上剥离，最后通过气流清选实现秸秆茎叶分离。基于本发明的秸秆茎叶分离装置包括进料机构、一对橡胶辊、气流清选机构。进料机构中的理料辊和两个淌板可实现物料单层均匀进料，并使物料沿秸秆长度方向准确喂入。本发明特别适于玉米、高粱秸秆的茎叶分离，工艺简单，成本低，便于规模化连续作业。由于利用了秸秆可压扁、可切段而不影响其后续加工利用，甚至有利于后续加工利用的特点，使得秸秆茎叶分离率高，为秸秆资源工业化利用带来便利。

Description

一种秸秆茎叶分离装置

技术领域

本发明属于农业机械领域，涉及一种适于玉米、高粱秸秆茎叶分离的方法和装置。

背景技术

我国每年可产生秸秆7亿多吨。近年来，秸秆就地焚烧日趋严重，产生的烟雾已成为一大社会公害。随着全球能源和环保问题的紧迫性加剧，对农作物秸秆这一生物质资源的开发利用在国内外引起了高度重视。随着研究的深入，可再生的秸秆资源应用途径越来越广，规模越来越大。秸秆可代替木材造纸、生产纤维板、复合板、轻体墙、复合门窗、隔热板、包装托盘，也可代替泡沫塑料生产一次性餐具、包装缓冲板等。秸秆汽化、秸秆饲料等技术也在不断普及。所以，秸秆资源综合利用目前已成为一大产业。但是，研究表明，秸秆的茎和叶的化学成份和力学性能差异较大，混合利用会降低产品的性能或质量。因此，在生产中，秸秆的茎叶往往必须分离，分别利用。

目前，国内外至今还没有一种理想的秸秆特别是玉米、高粱等秸秆茎叶分离方法。有人曾借鉴甘蔗去叶的方法用冲击法对玉米秸秆进行茎叶分离试验研究。其法是借鉴甘蔗去叶方法，利用钢丝绳等物代替甘蔗去叶机中的胶指对玉米秸秆高速打击。结果表明该法有一定的可行性，但去叶率受秸秆含水率和抗冲击能力影响较大，一次分离率较低(小于80％)。且钢丝绳使用寿命比较短，分离效果不够理想。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种秸秆茎叶分离方法。其思路是利用秸杆在加工利用中可切段、可压扁而不影响后续加工利用，甚至有利于后续加工利用的特点，采用切段压扁碾搓法进行茎叶分离。

实现上述发明目的的技术是一种秸秆茎叶分离方法，按以下步骤进行：

1)去除含叶率较高的秸秆梢头，去梢头长度为10～80cm；

2)将去除梢头后的秸秆切成0.2～1.5倍秸秆节长的碎段；

3)  将切段后的秸秆沿秸秆长度方向单层送入一对活动胶辊压扁，使残留的秸秆叶绝大多数分布在秸秆压扁后形成的两个平面上；

4)将压扁的秸秆进一步经一对或数对对辊在秸秆压扁后形成的两个平面上沿秸秆长度方向施加的碾搓、搓擦、撕裂作用力使残留的秸秆叶从秸秆茎上剥离；

5)利用气流清选作用使秸秆茎叶分离。

本发明还有一个目的是提供一种实现上述秸秆茎叶分离方法的装置。它包括气流清选机构、进料斗、理料辊、机箱、短淌板、长淌板、活动胶辊、固定胶辊、茎秆接料斗、变速箱及电机，所述的进料斗安装在机箱的顶部，在进料斗的底部安装有理料辊，在理料辊的下端置有一对折的短淌板和长淌板，长淌板的下端与安装在机箱中间的活动胶辊靠近固定胶辊一侧相切；在机箱的左下边置有一个茎秆接料斗；右下边置有一个电机和变速箱，变速箱的两个输出端带轮I和带轮II分别通过三角带I和三角带II与活动胶辊带轮和固定胶辊带轮连接，理料辊带轮通过三角带III与固定胶辊带轮连接；所述的气流清选机构通过上下两个通道连接在机箱的左侧。

本发明所述的理料辊是在一根轴上等距活动有多个轮子，轮间距为10～50mm。

本发明所述的短淌板和长淌板为瓦楞形状，在瓦楞的凸面上分布有多行理料柱，且每行柱子中任意两个柱子的间距大于从其上流过的秸秆碎段长度。所述的短淌板与水平面夹角为30°～45°，长淌板与水平面夹角为105°～130°。短淌板与长淌板的结构相同，但长淌板长度大于短淌板。

所述的活动胶辊和固定胶辊不在同一水平线上，活动胶辊略高于固定胶辊。活动胶辊为慢辊，逆时针方向转动，其线速度为0.1～25m/s，固定胶辊为快辊，顺时针方向转动，其线速度为0.1～30m/s。

本发明中秸秆茎叶分离装置的工作原理是这样的：

将秸秆用适宜的市售铡草机去除梢头，并剪切成0.2～1.5倍秸秆节长的碎段。手工将秸秆碎段添加到秸秆茎叶分离装置的进料斗中。开机运行，秸秆碎段在理料辊的搅动下，从理料辊与进料斗之间的缝隙中向外单层均匀排料。秸秆碎段依次进入短淌板和长淌板，在两个淌板的理料、导向和加速作用下，秸秆碎段沿其长度方向以适宜的速度进入胶辊工作区。同时，切段后直接剥离下的叶子在经过淌板时，受到气流作用，随气流排出。

在秸秆碎段刚进入轧距的瞬间，秸秆碎段的速度小于或等于活动胶辊的线速度。在两个胶辊的作用下，秸秆碎段的速度迅速增大到大于活动胶辊的线速度而小于固定胶辊的线速度。此时，固定胶辊对秸秆碎段进一步加速，而活动胶辊阻止秸秆进一步加速。这样，一方面秸秆被胶辊压扁，使绝大部分残留的叶子分布在压扁后形成的两个平面上，并使叶子与茎秆的结合力得到破坏，另一方面，胶辊间对秸秆的加速和阻止加速的作用力(即一对剪力)施加到秸秆压扁后形成的两个平面上。由于秸秆叶与茎秆间的摩擦系数小于秸秆叶与胶辊间的摩擦系数，这对剪力会促使叶子与茎秆间产生滑移，使秸秆叶从茎秆上剥离。随着秸秆进一步进入两胶辊的中间，胶辊对秸秆的挤压力和剪力都继续增大，最终使叶子从茎秆上彻底剥离。

秸秆茎叶离开胶辊后，落入到气流清选机构的气流通道中，经气流清选，较轻的叶子随气流排出，而较重的茎秆落入到茎秆接料斗中。最终实现秸秆茎叶分离。

本发明同现有的技术相比，具有以下的优点：

①一次分离率高。由于利用了秸秆可切段、可压扁而不影响其后续加工利用，甚至有利于后续加工利用的特点，使得秸秆茎叶一次分离率很高。

②适用范围广。本发明适于各种品种的玉米、高粱等采收后不同含水率的秸秆的茎叶分离。

③工艺简单，分离成本低，便于规模化连续作业。

④为秸秆的后续加工利用带来便利。如压扁或切段后均有利于后续的干燥、粉碎等作业。

附图说明

下面结合附图对上述秸秆茎叶分离方法及基于该方法的秸秆茎叶分离装置进一步说明。

图1是秸秆茎叶分离装置结构示意图

图2是秸秆茎叶分离装置的理料辊主视图

图3是秸秆茎叶分离装置的理料辊左视图

图4是秸秆茎叶分离装置中淌板的主视图

图5是秸秆茎叶分离装置中淌板的俯视图

附图标记表

1气流清选机构    2进料斗       3理料辊      4机箱

5短淌板          6长淌板       7活动胶辊    8活动胶辊带轮

9固定胶辊        10三角带I     11带轮I      12电机

13变速箱         14茎秆接料斗  15带轮II     16三角带II

17固定胶辊带轮   18三角带III   19理料辊带轮 20理料柱

具体实施方式

图1是发明人给出的本发明秸秆茎叶分离方法的装置结构示意图，它包括气流清选机构1、进料斗2、理料辊3、机箱4、短淌板5、长淌板6、活动胶辊7、固定胶辊9、茎秆接料斗14、变速箱13及电机12组成，所述的进料斗2安装在机箱4的顶部，在进料斗2的底部安装有理料辊3，在理料辊3的下端置有一对折的短淌板5和长淌板6，长淌板6的下端与安装在机箱4中间的活动胶辊9靠近固定胶辊7一侧相切；在机箱4的左下边置有一个茎秆接料斗14；右下边置有一个电机12和变速箱13，变速箱13的两个输出端带轮I11和带轮II15分别通过三角带I10和三角带II16与活动胶辊带轮8和固定胶辊带轮17连接，理料辊带轮19通过三角带III18与固定胶辊带轮17连接；所述的气流清选机构1通过上下两个通道连接在机箱的左侧。

所述的理料辊3是在一根轴上等距活动有多个轮子，轮间距为10～50mm。

所述的短淌板5和长淌板6为瓦楞形状，在瓦楞的凸面上分布有多行理料柱20，且每行柱子中任意两个柱子的间距大于从其上流过的秸秆碎段长度，短淌板5与水平面夹角为30°～45°，长淌板6与水平面夹角为105°～130°

所述的活动胶辊7和固定胶辊9不在同一水平线上，活动胶辊7略高于固定胶辊9。活动胶辊7为慢辊，逆时针方向转动，其线速度为0.1～25m/s，固定胶辊9为快辊，顺时针方向转动，其线速度为0.1～30m/s。

具体操作使用方法：

秸秆原料选取陕西杨凌地区产玉米秸秆，平均株高230cm，平均根圆直径2.9cm，含水率33.2％。

用铡草机将秸秆梢头成批切除10～80cm。本实施列中切除梢头30cm。切除梢头后秸秆平均含叶率31.5％。

用铡草机将秸秆成批切成0.2～1.5倍秸秆节长的碎段。本实施例中秸秆碎段长度为1倍秸秆节长。

手工将秸秆碎段添加到秸秆茎叶分离装置的进料斗2中。开机运行，秸秆碎段在理料辊3的搅动下，从理料辊3与进料斗2之间的缝隙中向外单层均匀排料。秸秆碎段依次进入短淌板5和长淌板6，在两个淌板的理料、导向和加速作用下，秸秆碎段沿其长度方向以适宜的速度进入胶辊工作区。同时，切段后直接剥离下的叶子在经过淌板时，受到气流作用，随气流排出。本实施例中，短趟板5与水平面夹角为40°，长趟板与水平面夹角为115°。

秸秆碎段进入工作区后经胶辊压扁并碾搓，使叶子从茎秆上彻底剥离。本实施列中，压扁厚度(胶辊间距)为5mm，固定胶辊9线速度为15m/s，活动胶辊7线速度为12.5m/s。

秸秆茎叶离开胶辊后，落入到气流清选机构1的气流通道中，经气流清选，较轻的叶子随气流排出，而较重的茎秆落入到茎秆接料斗14中，最终实现秸秆茎叶分离。

本实施例中，秸秆茎叶一次分离率为96.5％。

Claims (5)

1.一种秸秆茎叶分离装置，其特征在于：它包括气流清选机构(1)、进料斗(2)、理料辊(3)、机箱(4)、短淌板(5)、长淌板(6)、活动胶辊(7)、固定胶辊(9)、茎秆接料斗(14)、变速箱(13)及电机(12)；所述的进料斗(2)安装在机箱(4)的顶部，在进料斗(2)的底部安装有理料辊(3)，在理料辊(3)的下端按对折方式安装有一个短淌板(5)和一个长淌板(6)，长淌板(6)的下端与安装在机箱(4)中间的活动胶辊(7)靠近固定胶辊(9)一侧相切；在机箱(4)的左下边置有一个茎秆接料斗(14)；右下边置有一个电机(12)和变速箱(13)，变速箱(13)的输出端带轮I(11)通过三角带I(10)与活动胶辊带轮(8)连接，变速箱(13)的输出端带轮II(15)通过三角带II(16)与固定胶辊带轮(17)连接；理料辊带轮(19)通过三角带III(18)与固定胶辊带轮(17)连接；所述的气流清选机构(1)通过上下两个通道连接在机箱的左侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的短淌板(5)和长淌板(6)为瓦楞形状，在瓦楞的凸面上分布有多行理料柱(20)，且每行理料柱中任意两个柱子的间距大于从其上流过的秸秆碎段长度。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的短淌板(5)与水平面夹角为30°～45°，长淌板(6)与水平面夹角为105°～130°。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的活动胶辊(7)、固定胶辊(9)不在同一水平线上，活动胶辊(7)略高于固定胶辊(9)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：活动胶辊(7)为慢辊，逆时针方向转动，其线速度为0.1～25m/s，固定胶辊(9)为快辊，顺时针方向转动，其线速度为0.1～30m/s。

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