CN101569838A - 用于立式混合机的螺旋 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于混合散装材料的立式混合机。该立式混合机包含螺旋，螺旋具有螺旋柱和螺旋片，螺旋片包含上螺旋片和下螺旋片。在一个实例中，螺旋包括位于螺旋片的外缘上的切割刀，切割刀用于在螺旋旋转期间切割散装材料。螺旋还包含有倾斜度的刀，有倾斜度的刀连接到螺旋片的外缘，并且定位成有倾斜度的刀的刀片定位在一个角度，该角度适合于允许有倾斜度的刀至少部分地切割在混合室中桥接的被松散的散装材料，从而至少部分地防止或减少混合室中的桥接，并且允许散装材料向混合室的底板落下以增加切割刀的切割作用。

Description

用于立式混合机的螺旋

技术领域

本发明涉及一种立式混合机等等，更具体地涉及一种用于立式混合机的立式螺旋。

背景技术

牲畜的饲料典型地包含不同成分，这些不同成分要求在它们被提供给牲畜前被混合在一起。例如，干草可以与各种各样的诸如维生素等的多种饲料添加剂一起混合以提供散装材料。已知有各种的混合机被设计用来将散装材料混合成想要的程度。例如，立式混合机在U.S.专利No.5,863,122(泰明格(Tamminga))和U.S.专利No.5,462,354(奈尔(Neier))中被公开。

许多现有技术的饲料混合机包含具有混合装置的桶，桶具有限定混合室的一个或更多壁和底板，典型地，一个或更多螺旋竖直地位于混合室中一个或更多，螺旋包括用于随着螺旋旋转切割散装材料的刀。在常规的运用中，散装材料的组分通过螺旋的旋转被切割并被混合在一起。在混合之后，混合的散装材料经过排出口从桶排出，并通常通过使用传送带被适当地分配。

要被混合的散装材料的量通常相对地较大。例如：混合机中的散装材料的装载量能够为10,000磅，或者更重。散装材料的混合通常比较缓慢，并且卸载混合的散装材料也极为费时，从而增加了机械磨损、燃料消耗、工时、维护等等。

与用于立式混合机的螺旋有关的更进一步问题在于螺旋的旋转具有朝向混合室的周边填塞正在混合的散装材料的倾向。这个还可以将散装材料推到混合室的侧壁以上而从桶的顶部上方排出，既导致散装材料的损失又减小了混合室的桶的可用容量。

更进一步地，一旦草捆(bale)已经被放入混合室中并且被松散开，从而使得它失去大部分草捆形状和/或松散材料已经从原草捆分离时，会发生被松散的较长的纤维状材料的桥接。松散的散装材料的桥接典型地发生在螺旋的大致中途，因此，在顶部螺旋片(top flighting)上的刀由于不直接影响散装材料中被松散的较长的纤维状材料的桥接而通常地在减少或防止桥接方面无用处。另外，由于散装材料中较长的纤维状材料桥接引起的大致中空的较少被浓密地填塞的区域形成在螺旋的底部，这尤其会导致低效率的混合质量和/或增加混合时间。另外，干草捆芯(bale core)会具有不恰当地处理的倾向。

立式混合机倾向于具有排出诸如稻草或干草等较长的纤维状材料的困难。在排出时，纤维状材料通过包裹排出口的后缘而被捕集(trapped)。每当螺旋的端部非常接近于它时，这既阻碍混合的散装材料流出门，又在排出口的后缘的底部在混合机壁上产生压力点。这样的压力点会引起混合机的壁向外弯曲，会在动力单元和传动系统/变速箱引起应力达到破坏诸如剪切螺栓等组件的程度，会使排出口变形，特别是其后缘，并且会阻碍门关闭。与一些副作用有关的大声的噪音还会惊吓牲畜，会引起奶或肉品生产的质量和/或数量的减少。

至少部分地由绕着排出口的边缘的纤维状材料的捕集所引起的更进一步的问题为混合的散装材料的不均匀排出。以例如母牛等牲畜的馈送模式为基础，这会对奶/肉品生产具有负面的影响。

因此，存在克服或缓和至少一个上述的对于用于立式混合机的螺旋的问题或者与现存的螺旋和/或立式混合机相关的更进一步的问题的需要。

发明内容

提供一种用于混合散装材料的立式混合机，包含螺旋，螺旋具有螺旋柱和螺旋片(flighting)，螺旋片包含上螺旋片和下或底螺旋片。在一个实例中，螺旋包含有倾斜度的刀，有倾斜度的刀连接到螺旋片的外缘并且定位成有倾斜度的刀的刀片定位在一个角度，该角度适合于允许有倾斜度的刀至少部分地切割在混合室中桥接的被松散的散装材料，从而至少部分地防止或减少混合室中的桥接，并且允许散装材料向混合室的底板落下以增加切割刀的切割作用。

用于混合散装材料的立式混合机可以更进一步地或者可选地被设置成包括用于混合散装材料的螺旋。该螺旋使用一个或更多的切割刀，一个或更多该一个或更多的切割刀位于螺旋的下螺旋片上的直接或间接地外周的位置，处于当螺旋旋转时穿过被捕集在混合室排出口上的材料的位置。一个或更多切割刀离开排出口切割被捕集的材料，从而使得被捕集的材料释放，并且允许混合的散装材料更快的排出。一个或更多切割刀可以大致竖直地定位或可以大致与排出口平行。

在一个说明性的实施例中，提供有一种用于混合散装材料的立式混合机，该立式混合机包括：

用于接收散装材料的混合室，该混合室通过底板和外周壁限定，所述混合室包括排出口和门，该排出口包含后缘，所述排出口用于排出混合的散装材料，门用于盖住排出口，所述门可在被打开和被关闭位置之间移动；

所述混合室中的立式螺旋，所述立式螺旋包括

螺旋柱；

从属螺旋片(depending flighting)，该从属螺旋片包括限定所述螺旋片的周边的外缘，所述螺旋片包含位于下螺旋片上方的上螺旋片；

有倾斜度的刀，该有倾斜度的刀连接到所述上螺旋片的外缘，所述有倾斜度的刀包括刀片，该刀片取向成相对于邻近的螺旋片以一定角度向上，以至少部分地切割在所述混合室中桥接的松散的散装材料。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，立式螺旋更进一步包括至少一个切割刀，该至少一个切割刀位于所述螺旋片的外缘上，用于随着所述螺旋旋转而切割散装材料，所述切割刀取向成与所述有倾斜度的刀相比更接近于平行于所述混合室的底板的角度。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述有倾斜度的刀在螺旋片的顶部下方的部分连接到所述上螺旋片。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述刀片取向成与所述混合室的底板呈从大约15°至大约110°的角度，大约25°至大约90°的角度，大约30°至大约90°的角度，大约30°至大约60°的角度，大约45°的角度，至少大约30°或至少大约45°的角度。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述刀片更进一步取向成将散装材料拉入所述螺旋片。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，刀片的前端比刀片的后端更远离他螺旋柱，以将散装材料拉入螺旋片。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述有倾斜度的刀更进一步地包括：

连接板，该连接板包括用于与所述螺旋螺旋片连接的螺旋连接部分和用于连接到所述刀片的刀片连接部分。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述有倾斜度的刀被安装在所述切割刀中的一个的后部并且与所述切割刀中的一个相邻。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述立式螺旋进一步地包括附加的有倾斜度的刀。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述附加的有倾斜度的刀连接到所述下螺旋片或所述上螺旋片。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，附加的有倾斜度的刀被安装在有倾斜度的刀的后部并且与有倾斜度的刀相邻。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述有倾斜度的刀的刀片和所述切割刀一体成为一个刀。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，在所述立式螺旋上，所述下螺旋片包括正前缘和限定所述下螺旋片的外部轨迹的外缘；并且所述立式螺旋进一步包括：

第一下切割刀片，该第一下切割刀片在第一连接点间接地或直接连接到所述立式螺旋的所述下螺旋片，所述第一下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过最接近所述排出口的后缘，以切割捕集在所述排出口的后缘上的材料。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述第一连接点最接近所述下螺旋片的前缘。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述立式螺旋进一步地包括：

第二下切割刀片，该第二下切割刀片在第二连接点间接地或直接连接到所述立式螺旋的所述下螺旋片，所述第二下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过最接近所述排出口的后缘，以切割捕集在所述排出口的后缘上的材料。

其中，所述连接点接近所述下螺旋片的正前缘，并且所述第二连接点在所述第一连接点的后部。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述第一下切割刀片取向成大致与在所述开口的后缘的外周壁平行。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述第二下切割刀片取向成大致与在所述开口的后缘的外周壁平行。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，第一下切割刀片取向成大致竖直。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，第二下切割刀片取向成大致竖直。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，第一下切割刀片包括具有在大约1和45度之间或大约15度的角度的薄的有角度的前角。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，所述第二下切割刀片包括具有在大约1和45度之间或大约20度的角度的薄的有角度的前角。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，第一下切割刀片安装成在螺旋旋转期间经过混合室的壁上的一点时，第一切割刀的后端比第一下切割刀片的前端更远离在混合室的壁上的该点。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，第二下切割刀片安装成在螺旋旋转期间经过混合室的壁上的一点时，第二下切割刀片的后端比第二下切割刀片的前端更远离在混合室的壁上的该点。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，立式螺旋进一步地包括：

滑板，该滑板连接到所述下螺旋片用于导引散装材料，所述滑板包括：

前角；

底部边缘；和

与所述底部边缘相对的顶缘；

所述滑板从所述下螺旋片超过所述下螺旋片的外缘朝向所述混合室的周壁延伸；并且

其中所述第一下切割刀片连接到所述滑板。

在上文概述的立式混合机的另一个实施例中，立式螺旋进一步包括：

第二下切割刀片，该第二下切割刀片在第二连接点连接到所述滑板，所述第二下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过所述排出口的后缘附近，以切割捕集在所述排出口的后缘上的材料。

其中所述第一连接点靠近所述顶部边缘和所述滑板的前角，并且所述第二连接点靠近滑板的顶部边缘在所述第一连接点的后部。

在另一个说明性的实施例中，提供有一种用于混合的散装材料立式混合机，该立式混合机包括：

用于接收散装材料的混合室，所述混合室由底板和周壁限定，所述混合室包括用于允许混合的散装材料脱离的门；

在所述混合室中的立式螺旋，所述立式螺旋具有螺旋柱和包含下螺旋片的螺旋片；和

间隔装置，该间隔装置直接地或间接地连接到所述螺旋的下螺旋片，所述间隔装置包括在所述螺旋的底部螺旋片下方延伸的组件，用于接触所述混合室的底板。

附图说明

图1是具有作为有倾斜度的刀的实例的单个螺旋的立式混合机的一个实施例的立体的剖视图；

图2A、2B和2C分别是具有有倾斜度的刀的用于立式混合机的螺旋的一个实施例的俯视图、立体图和侧视图；

图3A和3B分别是用于立式混合机的螺旋的有倾斜度的刀的组装和分解立体图；

图4A、4B和4C分别是具有多个有倾斜度的刀的用于立式混合机的螺旋的另一实施例的俯视图、分解图和侧视图；

图5是具有作为有倾斜度的刀的实例的双螺旋的立式混合机的另一个实施例的立体的剖视图；

图6是说明立式混合机的一个实例的立体图；

图7是说明用于立式混合机的螺旋的一个实例的侧视图；

图8A是说明图7中的用于立式混合机的螺旋的俯视图；

图8B是说明图7中的用于立式混合机的螺旋的侧俯视图；

图8C是说明图7中的用于立式混合机的螺旋的侧视图；

图9A是包含切割刀片和有倾斜度的刀的用于立式混合机的螺旋的分解立体图；

图9B是包含切割刀片和有倾斜度的刀的用于立式混合机的螺旋的立体图；

图9C是包含切割刀片和有倾斜度的刀的用于立式混合机的螺旋的俯视图；

图10A是说明包括螺旋的实例的门在开启位置的立式混合机的另一个实例的立体图；

图10B是图10A的立式混合机和螺旋的俯视图；

图11A是说明常规的立式混合机在混合和卸料阶段的功率、速度和扭矩的图表；和

图11B是说明具有至少两个切割刀的立式混合机在混合和卸料阶段的功率、速度和扭矩的图表。

具体实施方式

有倾斜度的刀

参照图1描述具有立式螺旋的实例的立式混合机的一个实施例。立式混合机50具有用于接收要被混合的散装材料的混合室100。混合室100具有限定混合室100的顶部开口130、底板120、和靠壁110，顶部开口130用于接收散装材料。立式螺旋20以常规的方式位于混合室100中。该混合室100包含门140，当门140开启时，混合的散装材料通过门140离开混合室100。螺旋20包含切割刀240，切割刀240被沿着螺旋20的螺旋片的外缘连接，用于随着螺旋旋转切割散装材料。切割刀240通常地具有平行或接近平行于混合室100的底板120的定向。随着螺旋20旋转，散装材料被混合并被切割。然而，随着诸如干草等松开的纤维的纤维状的散装材料被向上推并趋于朝向混合室100的外周和朝向螺旋20的顶部，会发生桥接。为了减少和/或缓和这样的问题，有倾斜度的刀300被沿着外缘安装到螺旋20，并取向成使得有倾斜度的刀300比切割刀240更竖直。典型地，有倾斜度的刀300取向为相对于有倾斜度的刀300被安装到其的相邻的螺旋片向上成角度。有倾斜度的刀300可以被安装在一个切割刀240的后面。有倾斜度的刀300可以被安装在螺旋20的下螺旋片上方，如同下文参照图2、4和5详细解释的那样。有倾斜度的刀300位于螺旋20上适当的位置，以在桥接的纤维状散装材料中切割出孔，允许材料向下落入螺旋20中。这允许切割刀240在螺旋20的旋转期间更迅速地和更经常地遭遇纤维状散装材料，从而增加切割刀240对纤维状散装材料的切割。

参照图2A、2B和2C显示螺旋20的实例的一个实施例。作为一个本领域的普通的技术人员所能理解的，螺旋20包含螺旋柱200，绕着螺旋柱200有从属螺旋片210，从属螺旋片210在螺旋20旋转期间用于混合沉积在混合室100中的散装材料。图2B利用有倾斜度的刀300在附着到螺旋叶片210之前的实例的分解图显示螺旋20。有倾斜度的刀300沿着螺旋片210外侧被连接。如图2A、2B和2C所示，有倾斜度的刀300可以连接切割刀240后部。有倾斜度的刀300包含相对于切割刀240向上成角度指向的刀片315。典型地，有倾斜度的刀300具有和底板120成大约15°到大约110°之间的角度的刀片315，底板120通常地大致水平。刀片315可以可选地具有在大约25°和大约90°之间的角度、大约30°和大约60°之间的角度，或者可选地，可以具有大约45°的角度。可选择地，刀片315可以取向为具有至少30°或至少45°的角度。重要的是，有倾斜度的刀300具有适合于至少部分地切割进在螺旋20的旋转期间可能桥接的松散的纤维状散装材料的角度，从而桥接被减少或排除，并且纤维状散装材料更容易地落下至螺旋20的底部区域，从而切割刀240在切割散装材料中更有效，和/或螺旋片210在混合散装材料更有效。

有倾斜度的刀300如图2A、2B和2C所示的那样在螺旋片210上被附着于螺旋20。更具体地说，有倾斜度的刀300可以附着于下螺旋片215上方的螺旋20的螺旋片的区域。这个区域将称为上螺旋片216，并且部分地或完全地包含在称为下螺旋片215的螺旋片的下圈(lower revolution)上方的螺旋20的所有的螺旋片。当有附加的倾斜度的刀被使用时，如将参照图4A、4B和4C描述的那样，附加的有倾斜度的刀可以位于包含上螺旋片216和下螺旋片215的螺旋片210的任何区域。

图2A、2B和2C说明有倾斜度的刀300使用连接板305连接到螺旋叶片210的情况。连接板305安装到螺旋叶片210并且包含用于在其上安装刀片315的安装部分(如图3A和3B所示)。可以理解的是有倾斜度的刀300可以使用适当的方法连接到螺旋20，诸如螺栓连接、铆接、焊接等等。可选择地，有倾斜度的刀300可以是具有形成一体的连接板305与刀片315的单一块。连接板305显示为连接到螺旋叶片210的下侧。这不意味着限制。连接板305可以可选择地连接到螺旋片210的上侧或两侧。

当有倾斜度的刀300安装在螺旋20上时，有倾斜度的刀300设置用来至少下文中的一个目的。在混合和切割松散的纤维状散装材料期间实现较少的桥接。结果，散装材料和特定地诸如干草等纤维状散装材料被切割并且被更快地混合。同样地，处理用作饲料、褥草等等的散装材料需要更少工时，如下文概述的试验结果中表明的实例那样。因为混合散装材料被促进朝向切割刀240会更有效地切割纤维状散装材料的混合室100的底板120落下，所以较少散装材料被抛并从混合室100的顶部丢失出来。由于散装材料落下动作和桥接减少，与没有附着于螺旋的有倾斜度的刀相似的立式混合机相比，较大量的纤维状散装材料可以被立式混合机处理。这在下文的试验结果中作为实例被表明。

有倾斜度的刀300可以取向为将散装材料拉入螺旋20的螺旋片210。可以用于这样做的一个取向为相对于螺旋20的旋转方向将有倾斜度的刀300的前端放置在比有倾斜度的刀300的后端更加远离螺旋柱200的距离处。通过这样做，接触有倾斜度的刀300的散装材料被拉入螺旋片210，而不是被朝向混合室100的壁110向外推动。

图3A和3B显示有倾斜度的刀300的说明性的实施例。如上文概述的，有倾斜度的刀300可以适当的方式连接到螺旋，使得有倾斜度的刀300取向为从有倾斜度的刀300被连接到其的相邻的螺旋片向上成一角度，用来切割会在混合室中桥接的松散的纤维状材料。图3A和3B简单地显示可以被用来将有倾斜度的刀300连接到螺旋的说明性的实施例。

有倾斜度的刀300包括用于切割散装材料的刀片315。刀片可以选择性地具有锯齿状的边缘320以增加切割效率。更进一步地包含的是连接板305，连接板305用于连接到螺旋的螺旋片并且用于附着到刀片315。图3A和3B中说明的连接板305的实施例包含弯曲340，弯曲340将用于连接螺旋的螺旋片的螺旋连接部分310和用于连接刀片315的刀片连接部分311分开。

螺旋连接部分310包含孔325，通过孔325，螺栓或铆钉等紧固件可以被用来将连接板305连接到螺旋。一个本领域的普通的技术人员可以理解的是任何适当的数量和取向的孔325可以被用来允许该连接。可选择地，连接板305可以被焊到螺旋叶片，从而减少任何孔325的需要。

连接部分311包含孔330，通过孔330，螺栓或铆钉等紧固件可以被用来将刀片315连接到连接板305。一个本领域的普通的技术人员可以理解的是任何适当的数量和取向的孔330可以被用来允许该连接。可选择地，连接板305可以被焊到刀片315，从而减少任何孔330的需要。可以理解的是附着方法对本发明不重要，而且附图中所示的实施例仅仅是说明性的。

弯曲340可以有任何适当的角度，使得刀片315取向适合于作为螺旋的旋转的结果而切割散装材料和特别是在混合室中结团或桥接的纤维状散装材料。例如，弯曲340可以有适于使得刀片315从通常地大致水平的混合室的底板取向为大约15°到大约110°的取向的角度。弯曲340可以可选择地具有大约25°和大约90°之间的角度，大约30°和大约90°之间的角度，大约30°和大约60°之间的角度，至少大约30°的角度，至少大约45°的角度或者可选择地可以具有大约45°的角度。

可选择地，连接板305和刀片315可以一起一体形成单个组件。

参照图4A、4B和4C显示螺旋20的实例的另一个实施例。螺旋20包含具有从属螺旋片210的螺旋柱200，从属螺旋片210包含下螺旋片215和上螺旋片216，类似于参照图2A、2B和2C所描述的螺旋。如同先前参照图1所描述的，螺旋20包含切割刀240，切割刀240被沿着螺旋20的螺旋片210的外缘连接，用于随着螺旋旋转切割散装材料。切割刀240通常地具有平行或接近平行于混合室100的底板120的取向。螺旋20包含沿着螺旋片210外侧被连接的有倾斜度的刀300。如图4A、4B和4C所示，在分解图中的有倾斜度的刀300可以被连接到切割刀240的后部。有倾斜度的刀300包含相对于切割刀240向上成角度的刀片315。典型地有倾斜度的刀300具有刀片315，如以分解视图显示有倾斜度的刀300的图4B所示，刀片315从通常地大致水平的底板120具有角度大约15°到大约110°之间的角度。有倾斜度的刀300可以可选择地具有大约25°和大约90°之间的角度，大约30°和大约60°之间的角度，至少30°的角度，至少45°的角度或者可以具有大约45°的角度。重要的是有倾斜度的刀300具有适合于至少部分地切割进入在螺旋20的旋转期间可能桥接的松散的纤维状散装材料，从而桥接被减少或排除，并且纤维状散装材料更容易地落下至螺旋20的底部区域，以便切割刀240在切割散装材料中更有效，和/或螺旋片210在混合散装材料更有效。

有倾斜度的刀300如图4A、4B和4C所示的那样在上螺旋片216上被附着于螺旋20。有一个或更多附加的倾斜度的刀301可以被附着于螺旋20，以提供对松散的桥接的散装材料附加切割。附加的切割刀301可以在切割刀240后直接或间接地附着于上螺旋片216和/或下螺旋片215。此外，附加的切割刀301可以是一系列彼此接近地串联放置的有倾斜度的刀，或者如图所示，可以是放置在切割刀240后的单个附加的有倾斜度的刀。附加的切割刀301可以包括取向为相对于切割刀240成向上角度的刀片315，并且可以经过连接板305被连接到螺旋片210，如参照图3所描述的那样。典型地，附加的有倾斜度的刀301具有刀片315，如以分解图显示附加的有倾斜度的刀301的图4B所示，刀片315从通常地大致水平的底板120具有大约15°到大约110°之间的角度。附加的有倾斜度的刀301的刀片315可以可选择地具有大约25°和大约90°之间的角度，大约30°和大约60°之间的角度，至少30°的角度，至少45°的角度，或者可以具有大约45°的角度。重要的是附加的有倾斜度的刀301具有适合于至少部分地切割进入在螺旋20的旋转期间可能桥接的松散的纤维状散装材料，从而桥接被减少或排除，并且纤维状散装材料更容易地落下至螺旋20的底部区域，以便切割刀240在切割散装材料中更有效，和/或螺旋片210在混合散装材料更有效。

尽管图4A、4B和4C说明只有单个附加的有倾斜度的刀301，可以理解的是多个附加的有倾斜度的刀可以附着于螺旋20。

还可以理解的是切割刀240和有倾斜度的刀300可以一体形成为具有弧形或者弯曲的刀片的单个刀。

立式螺旋可以更进一步地包含用于在它混合时引导和导引散装材料各种的装置，诸如安装到下螺旋片的滑板等。滑板可以是如共同待定加拿大专利申请(co-pendingCanadian patent applications)2,627,001和2,641,928中或参照下切割刀片在下文中描述的那样。本发明的立式螺旋可以如下所述更进一步地包含或可以可选择地包含一个或更多下切割刀片，用于离开排出口切割捕集的材料，从而释放捕集的材料并且允许混合的散装材料更快地排出。

图5显示成对螺旋立式混合机600的说明性实施例。成对螺旋立式混合机600包括第一立式螺旋20和第二立式螺旋21。立式螺旋20和21的每一个包括有倾斜度的刀300，有倾斜度的刀300取向为至少部分地切掉桥接的纤维状散装材料从而允许纤维状散装材料被螺旋20和21上的切割刀240更有效地切割。被切割和混合的散装材料经过门140被排卸，用做例如饲料、褥草等等。

试验结果和观测值

使用来自捷劳国际(Jay-Lor International)立式混合机JL4575型和JL4425型在亚拉巴马(Alabama)进行了现场试验。

在现场试验立式混合机上的有倾斜度的刀时，发现干草处理时间减少30-40％。

有倾斜度的刀也允许一次处理更多的干草。在JL4574型中处理的干燥的干草从大约1500磅增加到2000磅，并且较少溢出。在JL4425型上，干燥的干草处理能力从1200磅增加到2000磅，也较少溢出。

具有切割刀和有倾斜度的刀的螺旋比只有切割刀的螺旋在相同时间内所能够处理的干草多大约33％的干草。

当两个有倾斜度的刀位于螺旋上时，干草处理能力进一步增加并且处理时间缩短。

可以看出，有倾斜度的刀有助于排除或减少干草捆核心不处理的问题。

有倾斜度的刀降低完成总干草混合额度(Total Hay Mix Ration)(THMR)的混合时间的平均值为20-25％。而不需要明显的马力的增加。

还注意到，由于新刀表现出以更频繁的周期将散装材料推出门的踢动器(kicker)一样的作用，新刀有助于从机器进行THMR的卸料。

有倾斜度的刀在利用不同的THMR额度的4个农场上试验，具有相同或相似的结果。

下切割刀片

具有螺旋的立式混合机的另一个说明性实施例参照图6。立式混合机50具有用于接收要被混合的散装材料的混合室100。混合室100具有限定混合室100的顶部开口130、底板120、和靠壁110，顶部开口130用于接纳散装材料。立式螺旋20位于混合室100中，用于混合并且切割诸如稻草、干草、颗粒、添加剂等等的散装材料。混合室100包含门140，以关闭位置显示，门140用于盖住当门140打开时混合的散装材料从混合室100通过其排出的排出口。排出口和门140可以位于混合室100的正面，如图6所示，或者可以可选择地位于围绕混合室100的任何位置，如一个本领域的普通的技术人员所能理解的那样，并且如图10A和10B所示的那样。

图7和8A-8C显示在立式混合机的混合室中使用的螺旋20的说明性的实施例的各种的视图。螺旋20具有附接有螺旋片210的螺旋柱200。螺旋片210用来在螺旋20的旋转期间混合和/或切割散装材料。螺旋片的各种的构造可用来在混合室中混合和/或切割散装材料。例如，螺旋片可以包含多个螺旋片，诸如下螺旋片215和包含顶部螺旋片的上螺旋片。可以理解的是，螺旋片210可以包含两个以上螺旋片，并且螺旋片210可以是从顶部螺旋片向下螺旋片215扩展的锥形。可选择地，螺旋片210可以只包含单个螺旋片，为了描述的目的，称为下螺旋片215。还可以理解的是，本文描述的下螺旋片215、上螺旋片和任何附加的螺旋片典型地联接为所连接的连续的螺旋片210的一部分，尽管它们不必是这样的。下螺旋片215具有外缘235，外缘235代表下螺旋片215的外部覆盖区(outside footprint)，并且在锥形螺旋片210的情况下，代表螺旋片210的外部覆盖区。螺旋片210可以是共同待定加拿大专利申请2,627,001、美国专利第5,863,122号或在美国专利第5,462,354号中所描述那样，其全部内容通过引用结合在本文中。

下螺旋片215在前缘205中终止。前缘205可以被略微升高在混合室100的底板120的上方，并且可以成形为大致与底板平行。

下螺旋片215还可包含大致与混合室100的底板120平行的平坦部分，导致在平坦部分的范围内下螺旋片215与其上方的螺旋片之间的螺距增大。平坦部分可以被从混合室100的底板120稍微升高，以最小化或防止底板120和螺旋20的下螺旋片215之间的散装材料的缠结。平坦部分可以成形为在混合室100的底板120上方被升高到比前缘205更高的水平。

立式螺旋20可以更进一步地包含用于在它混合时引导和导引散装材料各种的装置，诸如安装到下螺旋片215的滑板230等。滑板230典型地沿着底部边缘290连接到下螺旋片215。滑板230更进一步地包含与底部边缘290相对的顶部边缘285，顶部边缘285可以或不可以超过下螺旋片215的外缘235朝向混合室100的壁110的内表面延伸(如图10A和10B所示)。滑板230的顶部边缘285可延伸到下螺旋片215的覆盖区的外部，还可以当例如图10A和10B中所图示的那样在螺旋20的旋转期间经过排出口的后缘时大致接近至少混合室100的壁110中的排出口410的后缘。滑板230可以在前角280的前端终止，前角280可以接近下螺旋片215的正前缘205。

滑板230可形成为下螺旋片215的一部分，并且可以不必是分离的连接块。在螺旋20的范围内，因而具有通过例如弯曲、切割、成型等等而与下螺旋片215成为一体的滑板230。

如上文概括的，并且参照图7、8A-8C和10A-10B，立式混合机倾向于有排出诸如稻草或干草等较长的纤维状材料的困难。在排出时，一些纤维状材料通过包裹着排出口410的后缘400而被捕集。

已经确定的是，安装在螺旋20外周的下切割刀片220的使用成功地缓和了这个问题。随着螺旋20旋转，下切割刀片220切割被捕集的材料，从而释放被捕集的材料并允许混合的散装材料更快和更适当的排出。典型地，下切割刀片220切割被捕集的材料离开后缘400，大部分的被捕集的材料通过排出口410落下到传送带上，如果安装了传送带的话。下切割刀片220可以使用任何适当的方式直接或间接地安装到螺旋片210的下螺旋片215，例如通过将切割刀片220螺栓连接或者焊接到螺旋20。下切割刀片220可以安装成当在螺旋20旋转期间经过排出口410时接近排出口410的后缘400，使得下切割刀片220的轨迹在螺旋20旋转期间与绕着排出口410的后缘400被捕集的材料相交。典型地，材料靠近后缘400的底部被捕集和逐渐地堵塞。照这样，下切割刀片220可以被安装，使得下切割刀片220的轨迹邻近地经过排出口410的后缘400，和选择性地后缘410的底部区域，以便被捕集的材料被下切割刀片220切割掉。

下切割刀片220可以附着于连接到下螺旋片215的滑板230，如图7、8A-8C和10A-10B所示。如果随着滑板230的顶部边缘285旋转经过排出口410，滑板230延伸接近混合室100的壁110的内表面，并且接近排出口410的后缘400，这会特别有效。在这种情况下，下切割刀片220可以靠近滑板230的顶部边缘285安装。为了进一步增加下切割刀片220的切割能力，下切割刀片220可以安装成使得下切割刀片220的横轴或者大致垂直于混合室100的底板120或者大致与在开口410的后缘400的混合室100的壁110平行。

为了进一步增加下切割刀片220的切割能力，下切割刀片220可以是锯齿状的。锯齿状既增加下切割刀片220的切割性能，又进一步增加了下切割刀片220的耐用性，并且减少下切割刀片220需要的维护。下切割刀片220的锯齿状的区域可以包括延长刀220的寿命的涂层，使得它更耐用或更耐腐蚀，诸如但并不限于电镀层或碳化钨涂层。

在可选的实施例中，下切割刀片220可以直接安装到下螺旋片215。下切割刀片220可以被安装为使得下切割刀片220的前端接近下螺旋片的前缘205。在这种实施例中，下螺旋片215可以朝向壁110延伸，以当下切割刀片220在螺旋20旋转期间经过时接近开口410的后缘。下切割刀片220应该在螺旋20上的允许下切割刀片220穿过可以被排出口410的后缘400捕集的材料的位置具有连接点。如上文概述的，材料典型地被捕集在排出口410的后缘400的下部的区域。

下切割刀片220可以具有薄的有角度的前角，以使推动下切割刀片220通过散装材料和通过被捕集的材料所需要的力最小。当推动切割刀通过散装材料所需要的力增加时，需要更多马力从而更多燃料。例如但并不限于，可以使用大约5和35度之间的角度，然而1度以上的角度应该足够切割掉至少一部分被捕集的材料。可以使用15度角。应该理解的是，这些角度仅仅是说明性的例子。

下切割刀片220可以具有面对混合室100的内壁110的平坦外侧。相对于外侧，切割刀的内侧可以包含成角度的顶部，在刀220的顶部产生尖锐的边缘。成角度的顶部可以是上文概述的锯齿状。锯齿状的边缘延长下切割刀片220的使用年限。可以相信的是，锯齿状在散装材料上给予小的横向力，从而有助于混合材料。下切割刀片220在滑板230或下螺旋片215上的位置还可以有助于从壁110和从排出口410的后缘移去材料。

第二下切割刀片225可以选择性地使用在螺旋20上，以进一步增加螺旋20切割被捕集在排出口410的后缘400上的材料的能力。第二刀225可以具有与参照下切割刀片220所描述的相似的涂层和锯齿状。第二下切割刀片225可以直接或间接地连接到螺旋20的下螺旋片215，并且应该连接在在螺旋20上允许下切割刀片225经过可被捕集在开口410的后缘400上的材料的位置中的第二连接点。第二连接点可以在位于下螺旋片215外周上或靠近滑板230的顶部边缘285的外周的第一连接点的后部。第二下切割刀片225可以使用任何适当的方法，比如但并不限于螺栓连接或焊接，来连接。

第二下切割刀片225可以是如上文关于第一下切割刀片220所描述的那样。薄的有角度的前角可以有与第一下切割刀片220相同或者不同的角度。例如，第一切割刀可以具有角度大约为15度的薄的有角度的前角，并且第二下切割刀片225可以具有角度大约为20度的薄的有角度的前角。应该理解的是，这些角度仅仅是说明的例子。具有用于切割掉绕着排出口410的后缘400捕集的材料的任何适当的角度的切割刀220和225都在本发明的范围内。

切割刀220和225中的一个或者两个可以安装成一定角度使得切割刀的后端，与前薄角相反，离开混合室100的壁110的内表面而渐尖。

在一个非限制性的实例中，第一和第二切割刀220和225具有相似的长度。切割刀220和225的长度可以是，例如但并不限于，大约17英寸。然而，应该明白的是，切割刀220和225可以有相对于彼此不同的长度，并且在长度上可以比17英寸更大或更小。具有用于切割掉绕着排出口410的后缘400捕集的材料的任何适当的长度的切割刀220和225都在本发明的范围内。

下切割刀片220和选择性地第二下切割刀片225切割被捕集的材料，并且从开口410排除被捕集的材料，从而允许散装材料从混合室100更快地排出。更快排出引起的结果是减少能量消耗、减少螺旋和立式混合机的操作时间，并且因此减少维护和减少磨损，并增加了混合机50和螺旋20的工作寿命周期，且减少用于操作混合机50所需要的工时，从而减少了成本。

被捕集的材料的排除还可以缓和当螺旋20经过被捕集的材料时积累在混合室100的壁110上的压力，从而减少施予混合室100上的应力，并且减少作为绕着开口400的边缘的被捕集的材料的积累的结果的动力单元(power unit)。

另外，更平均的混合的散装材料的排出随着被捕集的材料的结团被减少而得以实现。作为减少绕着排出口410的后缘400被捕集的材料的量的结果，减少了材料的积累。

尽管已经图示了具有一个和两个切割刀的螺旋，使用一个、两个或更多切割刀用于排除捕集在排出口410上的材料均在本发明的范围内。例如，多个刀，诸如三个以上刀，可以安装到下螺旋片215或滑板230，用于切割被捕集的材料。

图9A至9C显示包括如上所述的有倾斜度的刀300和滑板230的螺旋20说明性的实施例，滑板230具有如上所述的下切割刀片220和第二下切割刀片225。

间隔装置可能用来在诸如当混合室100装载散装材料时的负载下提供支撑面，诸如摩擦条(rub strip)、支承面、阻断或磨损表面、或滚动球(rolling ball)或轮，用于支撑下螺旋片215或滑板230的外部区域。散装材料的负载会引起下螺旋片215向下弯曲，从而使切割刀220和/或225朝向混合室100的壁110成角度。如果下螺旋片215或可选的滑板230也是薄的，弯曲会足以引起切割刀220和/或225接触壁110的内表面，从而损坏或磨损壁110和/或切割刀220和225。间隔装置可能用来防止或缓和下螺旋片215和/或滑板230的弯曲。间隔装置可以连接到下螺旋片215或可选的滑板230。间隔装置可用来防止螺旋的下螺旋片外部区域摩擦或接触底板，并且更进一步地间隔装置防止由于负载时下螺旋片的弯曲而使切割刀片接触或刨削混合室的内壁。

试验结果和观测值

试验1：使用没有下切割刀片和具有下切割刀片的螺旋的排出时间。

图11A和11B是说明对比没有下切割刀片的螺旋和具有下切割刀片的螺旋的卸载混合散装材料的负载的试验结果。对于每个试验运行，相似的干草的两个草捆放置在立式混合机中，并且被混合/切割然后被排出。两者的混合物试验运行被切割成相似的长度。图11A和11B是显示立式混合机的扭矩、速度和功率的图，随着门140关闭混合干草的两个草捆，并且随着打开门140排出混合的并被切割的干草。在图表中，在紧随速度下降之后，门被打开并且开始排出。例如，在图11A中，排出开始于大约9:48，并且在图11B中排出开始于大约9:30。图11A的图表显示具有没有下切割刀片的螺旋的立式混合机的结果，同时图11B的图表显示具有第一和第二下切割刀片的螺旋的立式混合机的结果。使用没有任何切割刀片的螺旋排出的时间为大约12分钟。使用具有切割刀片的螺旋排出的时间为大约6分钟30秒。

本发明已经对多个说明性的实施例进行了描述。然而、对于所属技术领域的技术人员来说显而易见的是，在没有背离权利要求中限定的本发明的范围的情况下可以作出大量的改变并且变化例。

Claims (27)

1.一种用于混合散装材料的立式混合机，其特征在于，该立式混合机包括：

用于接收散装材料的混合室，该混合室通过底板和外周壁限定，所述混合室包括排出口和门，该排出口包含后缘，所述排出口用于排出混合好的散装材料，所述门用于盖住所述排出口，所述门可在打开位置和关闭位置之间移动；

在所述混合室中的立式螺旋，所述立式螺旋包括

螺旋柱；

从属螺旋片，所述从属螺旋片包括限定所述螺旋片的周边的外缘，所述螺旋片包含位于下螺旋片上方的上螺旋片；

有倾斜度的刀，该有倾斜度的刀连接到所述上螺旋片的外缘，所述有倾斜度的刀包括刀片，将该刀片定向为相对于附近的所述螺旋片以一定角度向上，以至少部分地切割在所述混合室中跨接的松散的散装材料。

2.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，进一步包括至少一个切割刀，该至少一个切割刀位于所述螺旋片的外缘上，用于随着所述螺旋旋转而切割散装材料，将所述切割刀定向成与所述有倾斜度的刀相比更接近于平行于所述混合室的底板的角度。

3.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，将所述有倾斜度的刀连接到在所述螺旋片的顶部之下的部分内的所述上螺旋片上。

4.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，将所述刀片定向成与所述混合室的底板呈从大约15°至大约110°的角度，大约25°至大约90°的角度，大约30°至大约90°的角度，大约30°至大约60°的角度，近似45°的角度，至少近似30°或至少近似45°的角度。

5.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，进一步将所述刀片定向成将散装材料拉入所述螺旋片。

6.如权利要求5所述的立式混合机，其特征在于，所述刀片的前端比所述刀片的后端更远离所述螺旋柱，以将散装材料拉入所述螺旋片。

7.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，所述有倾斜度的刀进一步包括：

连接板，该连接板包括用于与所述螺旋片连接的螺旋连接部分和用于连接到所述刀片的刀片连接部分。

8.如权利要求2所述的立式混合机，其特征在于，所述有倾斜度的刀被安装在所述切割刀中的一个的后方并且与这个切割刀相邻。

9.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，进一步包括附加的有倾斜度的刀。

10.如权利要求9所述的立式混合机，其特征在于，所述附加的有倾斜度的刀连接至所述下螺旋片或所述上螺旋片。

11.如权利要求9所述的立式混合机，其特征在于，所述附加的有倾斜度的刀被安装在所述有倾斜度的刀的后方并且与所述有倾斜度的刀相邻。

12.如权利要求2所述的立式混合机，其特征在于，将所述有倾斜度的刀的刀片与所述切割刀结合成一个刀。

13.如权利要求1所述的立式混合机，其特征在于，在所述立式螺旋上，所述下螺旋片包括正前缘和限定所述下螺旋片的外部轨迹的外缘；并且所述立式螺旋进一步包括：

第一下切割刀片，该第一下切割刀片在第一连接点间接地或直接连接到所述立式螺旋的所述下螺旋片，所述第一下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过所述排出口的后缘附近，以切割收集在所述排出口的后缘上的材料。

14.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，所述第一连接点接近所述下螺旋片的前缘。

15.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，所述立式螺旋进一步包括：

第二下切割刀片，该第二下切割刀片在第二连接点间接地或直接连接到所述立式螺旋的所述下螺旋片，所述第二下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过所述排出口的后缘附近，以切割收集在所述排出口的后缘上的材料；并且

其中，所述第一连接点接近所述下螺旋片的正前缘，并且所述第二连接点在所述第一连接点的后方。

16.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，将所述第一下切割刀片定向成在所述开口的后缘处基本与所述外周壁平行。

17.如权利要求15所述的立式混合机，其特征在于，将所述第二下切割刀片定向成在所述开口的后缘处基本与所述外周壁平行。

18.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，将所述第一下切割刀片定向成基本垂直。

19.如权利要求15所述的立式混合机，其特征在于，将所述第二下切割刀片定向成基本垂直。

20.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，所述第一下切割刀片包括薄的有角度的前角，该前角具有在大约1和45度之间或大约15度的角度。

21.如权利要求15所述的立式混合机，其特征在于，所述第二下切割刀片包括具有在大约1和45度之间或大约20度的角度的薄的有角度的前角。

22.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，所述第一下切割刀片安装成在所述螺旋旋转期间经过所述混合室的壁上的点时，所述第一切割刀的后端比所述第一下切割刀片的前端更远离该点。

23.如权利要求15所述的立式混合机，其特征在于，所述第二下切割刀片安装成在所述螺旋旋转期间经过混合室的壁上的点时，所述第二下切割刀片的后端比所述第二下切割刀片的前端更远离该点。

24.如权利要求13所述的立式混合机，其特征在于，所述立式螺旋进一步包括：

滑板，该滑板连接到所述下螺旋片用于导引散装材料，所述滑板包括：

前角；

底部边缘；和

与所述底部边缘相对的顶部边缘；

所述滑板从所述下螺旋片开始超过所述下螺旋片的外缘朝向所述混合室的周壁延伸；并且

其中所述第一下切割刀片连接至所述滑板。

25.如权利要求24所述的立式混合机，其特征在于，所述立式螺旋进一步包括：

第二下切割刀片，该第二下切割刀片在第二连接点连接至所述滑板，所述第二下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过所述排出口的后缘附近，以切割收集在所述排出口的后缘上的材料；

其中所述第一连接点靠近所述顶部边缘和所述滑板的前角，并且所述第二连接点在靠近所述滑板的顶部边缘的所述第一连接点后方。

26.一种用于混合散装材料的立式混合机，其特征在于，该立式混合机包括：

用于接收散装材料的混合室，所述混合室由底板和周壁限定，所述混合室包括用于允许混合好的散装材料退出的门；

在所述混合室中的立式螺旋，所述立式螺旋具有螺旋柱和包含下螺旋片的螺旋片；和

间隔装置，该间隔装置直接地或间接地连接到所述螺旋的下螺旋片，所述间隔装置包括在所述螺旋的底部螺旋片下方延伸的组件，用于接触所述混合室的底板。

27.如权利要求26所述的立式混合机，其特征在于，所述下螺旋片进一步包括第一下切割刀片，该第一下切割刀片在第一连接点间接地或直接连接至所述立式螺旋的所述下螺旋片，所述第一下切割刀片定位成在所述螺旋旋转期间经过所述排出口的后缘附近，以切割收集在所述排出口的后缘上的材料；并且

其中所述间隔装置减少所述下螺旋片的弯曲，从而防止所述下切割刀片在所述螺旋旋转期间挖凿所述混合室的壁。

Images