CN103154333A - 纤维植物秸秆脱皮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维植物秸秆脱皮机。脱皮机包括进料装置、具有第一多个叶片的分断辊，以及具有第二多个叶片的梳打辊。梳打辊定位成使得第一和第二多个叶片重叠。多个空气出口通过叶片，且配置成当纤维植物秸秆通过脱皮机时向其提供加压空气。

Description

纤维植物秸秆脱皮机

技术领域

本发明涉及一种脱皮机，其为下述类型的机器，其设计成通过下述改进的方法以单一操作将外部韧皮或树皮纤维从诸如大麻、亚麻、洋麻、黄麻、荨麻、以及其它植物的植物秸秆的内部木质芯材分离，所述改进的方法包括以非常短的间距快速分断韧皮纤维秸秆的木质芯材；将细微分断的芯材从韧皮纤维快速地梳打；以及完成上述动作但不对韧皮纤维造成机械损伤。该动作在湿润、干燥、非浸沤或浸沤条件下对植物秸秆同样有效。

背景技术

过去和现有的脱皮机不可避免地对韧皮纤维造成机械损伤，所述脱皮机包括但不限于分断机，梳打机，锤磨机，差速脱皮机，以及预粉碎机。这种机械损伤通常被认定为“扭结带”。通常情况下，秸秆越干燥以及浸沤程度越小，则出现机械损伤的情况越多。最为先进的脱皮系统在部分干燥的浸沤秸秆上进行操作。扭结带基本上弱化韧皮纤维，从而限制其可使用的最终应用范围。例如，当机械受损的韧皮纤维经受湿法加工（另外被称为脱胶）以及诸如梳理、精细清洁、或棉化的额外机械加工时，机械受损的纤维分断成10毫米长度以下的短纤维。10毫米长度以下的纤维具有较小的价值，并尝试通过经济上不可行的进一步加工来增加其价值。

在美国专利No.2,460,488中描述了一种应用脱皮方法的脱皮机，其包括以下组件：1）挤压辊；2）进料台;3）夹持辊;4）分断辊，以及5）梳打辊。该脱皮机以下述方式操作。

将纤维植物秸秆材料纵向地进料到两个挤压辊内，所述两个挤压辊以一个位于另一个顶部上的方式竖直地对准且由平滑的硬化金属制成。挤压辊反向旋转，且驱动纤维植物秸秆到金属进料台上，所述进料台具有由硬质橡胶制成的位于进料台上方紧靠进料台边缘的夹持辊，以便在保持秸秆的同时持续将秸秆在进料台边缘的上方驱动到分断辊以及随后梳打辊的轨道内。

分断辊和梳打辊具有多个从中心轴纵向向外延伸的实心金属叶片（blade）。叶片的表面垂直于作用于其上的纤维材料的流动方向。两个辊，即分断辊和梳打辊，在相反的方向上转动，且其相应的叶片在其相应的轨道路径内相互啮合的深度不大于1.5英寸。

向前移动的秸秆在进料台的边缘上方被驱动到分断辊和梳打辊的轨道路径内。分断辊和梳打辊的中心和进料台边缘形成近似45-45-90的三角形，其中，在进料台的边缘与分断辊和梳打辊的中心之间形成90度角。

分断辊的中心以与进料台平面相对地成线性对准的方式而定位成径直远离进料台的边缘。分断辊的轨道路径向下且朝向进料台的边缘。轨道路径跨越（clear）进料台边缘小于一英寸的距离，从而挤压向前移动的秸秆，使其向下弯曲约90度跨过进料台边缘。

向前移动的秸秆继续进入反向旋转梳打辊的轨道路径内，该梳打辊具有跨越进料台底部小于一英寸距离的轨道路径。梳打辊的叶片以与分断辊之前的挤压大致相同的挤压点来挤压向前移动的秸秆，但使得秸秆向后和向上弯曲约90度。所述脱皮方法包括快速地来回弯曲，其将韧皮纤维分断，开松，并使韧皮纤维从木质芯材除去，但不会对纤维造成严重损伤。它还允许对含有不同程度水分含量的植物秸秆进行操作。该方法在美国专利No.2,980以及美国专利No.1,601,984中有所描述。

在美国专利No.2,162,780中描述了另一种脱皮机。在该特定的脱皮机中，分断辊和梳打辊相对于纤维材料的路径设置成约45度的角度，纤维材料以纬度角或对角而非纵向地拉动通过分断辊和梳打辊。该现有技术还提供了用于以规则的周期性偏移图案纵向跨过分断辊和梳打辊来布置叶片部段的装置，以及用于将空气流从分断辊叶片后面基部从顶部分断辊的中心轴进行引导的装置。

以前的现有技术实例不能提供或解决以下的创新点。通过行进路径下方和上方的进料带位置而将植物秸秆垫层进料和压缩到机器内的装置。以秸秆跨越进料辊夹头以及进入分断辊轨道的点之间的距离可控以便获得最佳性能的方式来调节进料台角度的装置。利用横向挡板来控制植物秸秆在分断辊和进料辊之间进行横向扩散的装置。通过提供凹入的叶片尖端来控制剥掉皮的纤维通过脱皮区域的横向扩散的装置。脱皮元件构造包括较大的上部分断辊和较小的下部梳打辊，其导致呈现出在快速行进的下部梳打辊内将芯材从纤维除去的独特动态动作。该除去动作通过下述动作可被显著优化，即通过改变下部梳打辊关于上部分断辊轨道的间距点而导致在其整个啮合轨道中在梳打辊和分断辊的叶片之间的较小或较大距离。

-在与纤维材料接触的接触点处引导空气射流通过分断辊和梳打辊叶片的装置。

-将进料台边缘、分断辊叶片以及梳打辊叶片进行圆滑处理。

-对进料台、进料台边缘、分断辊叶片和梳打辊叶片施加光滑的疏水性涂层和末道漆。

-在进料台边缘、分断辊叶片和梳打辊叶片内添加在方向上与纤维材料的行进路径平行对准的纵向梳理槽。

-通过给进料系统提供单独的可变速度功率驱动来相对于脱皮元件的挤压动作控制运转速度的装置。

-挤压元件关于夹持元件和脱皮元件（即进料台边缘，分断辊以及梳打辊）的最优配置。

-基于中央隔板和两个轮毂而适于分断辊和梳打辊横向延伸的简化设计，其允许诸如偏移式、螺旋式、或直形的多种叶片配置。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种此后称为“空气梳”的新颖气动元件，其构建于每一分断辊叶片和梳打辊叶片内，且能够在与纤维材料接触的接触点处传送若干个强有力的空气射流以及从叶片尖端或末端通过轨道路径的吞吐量，以便更有效地打开纤维材料，除去芯材，降低叶片的相互啮合，减少纤维损伤，增加吞吐量，除去水分，防止纤维卷绕，且通常在脱皮的整个过程中有助于材料处理。

空气梳特征的一个特定目的是提供一种传送冷却空气以便提高除去芯材效率的装置。空气梳的另一特定目的是提供一种传送加热空气以便增强除湿效果的装置。

空气梳叶片的一个特定目的是凹入的尖端，其设计成通过下述方式来防止纤维材料逸出到空气梳叶片横向周边之外，即通过为纤维材料提供当在脱皮过程中对其采取动作时而使纤维材料填充到其内的自然空间。

本发明的第二个目的是提供一种新颖的脱皮元件装置，其包括外径比下部梳打辊更大的上部分断辊。这种装置的结果是下部梳打辊必须以比上部分断辊成比例的更快周向速度行进而导致独特的动态动作，其可以通过改变梳打辊的外径或通过移动分断辊叶片关于梳打辊叶片轨道路径的间距点来进行调整。该动态动作的整体效果在分断辊叶片和梳打辊叶片的整个轨道相互啮合中形成非常有益的清洁动作。该动态动作最佳地描述成伴随有纤维材料额外弯曲和挠曲的除去动作。最终结果是获得更为清洁的纤维。

本发明的第三个目的是作为改善纤维材料的流动性、减少摩擦以及消除纤维损伤的一种新颖手段而将物理上光滑和疏水性的树脂、复合末道漆、涂料、或其它材料结合到或施加到空气梳叶片、进料台以及进料台边缘上。

本发明的第四个目的是在进料台和空气梳叶片上提供圆滑边缘以尽量减少纤维损伤。

本发明的第五个目的是在进料台边缘和空气梳叶片的圆滑边缘内切出平行于纤维材料行进路径延伸的纵向对准的梳理槽，以便更有效地打开纤维束和清洁芯材。

本发明的第六个目的是提供一种分断和梳打组件，其将允许中央隔板和端部轮毂容易进行侧向延伸。上述装置还允许多种叶片几何形状，诸如对称偏移式、直形或螺旋形盘绕图案。所述装置还提供一种用于将叶片锁定到位的装置。

本发明的第七个目的是通过适于进料元件和脱皮元件的单独变速驱动器来相对于脱皮冲击校准吞吐量速度。

本发明的第八个目的是提供一种装置，其用于将进料台的角度从0度调整到高达10度，以便增加或减少进料辊和进料台之间的接触点关于上部分断辊之间的距离。

本发明的第九个目的是提供一种装置，其用于调整进料台的长度，以便增加或减少进料台边缘与分断轨道之间的距离。

本发明的第十个目的是提供一种新颖的进料元件，所述进料元件包括下部输送带和上部输送带，其将植物秸秆压缩到分断辊内并继续将纤维材料进料到进料台的上方以及进料夹持辊的下方，从而形成均匀连续的材料垫层以便在脱皮元件内对其采取动作。

本发明的第十一个目的是提供横向挡板或导向器，其位于挤压辊之间并且通过进料夹持辊，以便将纤维材料压缩和引导到脱皮元件内而对其采取动作。

附图说明

通过参照下面关于对优选操作方法的附图和随后的解释而对操作部分的描述可透彻理解本发明及其益处。

图1是受到驱动通过脱皮元件二维透视侧面的纤维植物秸秆的侧视图。

图2是进料机构和脱皮元件的相同操作构造的三维钝角概图。

图3示出一种用于构建适于分断辊和梳打辊的多边形边缘部段的装置，所述分断辊和梳打辊具有外部端口和通到中空内部的通道。

图4、5、6和7是空气梳的透视图。

图8、9和10是从外部到机器中心一侧的分解透视图。

图11、12和13是从外部到机器中心的相反侧的分解透视图。

图14是纤维植物秸秆脱皮机的侧视图。

图15是另一纤维植物秸秆脱皮机的侧视图。

图16是具有可调进料台的另一纤维植物秸杆脱皮机的侧视图。

图17是纤维植物秸秆脱皮机的透视图。

图18是纤维植物秸秆脱皮机的顶视透视图。

图19是部分轮毂组件的透视图。

图20是图18所示的部分轮毂组件的另一透视图。

图21是部分轮毂组件的透视图。

图22是图20所示的部分轮毂组件的另一透视图。

图23是组装好的轮毂的透视图。

图24是脱皮机叶片的透视图。

图25是适于图23所示脱皮机叶片的组装组件的透视图；

图26是用于将图23所示的叶片组装到图22所示轮毂的夹具的透视图；

图27是轮毂和叶片组件的透视图。

具体实施方式

图1至图2和图8至图13所示的机器被安装到以14（图8至图13）所示的一对实心直立框架结构内。框架结构14具有足够的间隔以便适应进料机构2a、2b、3和13以及脱皮元件5、6和7的宽度。所述机器由三角形腿部15支撑。存在由13所示的输入端口和以35所示的输出端口。从这些附图应该容易明了的是所述发明本质上代表一个箱式结构，其可通过多个结构装置而被装以框架，固定和受到支撑。这种箱式设计可特别理想地执行为饲料和收割组合设备。

许多装置可用于在挤压辊2a和2b的作用下而送入秸秆。图8至图13中所示的机器通过手动装置经由输入端口13而将秸秆送入。

图1示出将纤维植物秸秆1送入到反向旋转的挤压辊2a和2b内，挤压辊2a和2b被安装到轴16和18上。在附图的图8和图9中，轴16和18适配到支撑于结构框架14内的轴承17a-17b和19a-19b中。图11和图12示出其中挤压辊2a和2b通过驱动轴16、18和20而与夹持辊4串联驱动的方式，驱动轴16、18和20附接到其相应的链轮38、39和36内且由驱动轴22推进，驱动轴22附接到链轮37且驱动链条36。

在本发明的优选实施例中，该优选实施例未在附图中示出，但容易理解的是，轴承17a和17b应在结构框架14的两侧而附接到合适的结构导向器。这些结构导向器支撑轴承17a和17b，并允许垂直运动。这些结构导向器将允许诸如螺旋弹簧的产生合适压力的装置被安装在连接到轴承17a和17b的结构框架14内，以便将挤压辊2b压入到挤压辊2a内。

在图1中，纤维植物秸秆1通过挤压辊2a的逆时针旋转和挤压辊2b的顺时针旋转被向前推进的同时而在挤压辊2a和2b之间被挤压。这种摊平动作用于形成纤维秸秆材料的均匀垫层，且开始破坏韧皮纤维和木质芯材之间的结合。此外，挤压动作将水分从湿润植物秸秆上去除。

在离开挤压辊2a和2b之后，纤维植物秸秆1被接收到进料台3上，进料台3比较薄且由光滑金属或复合材料制成。进料台3被支撑在结构框架14内。有益的是将光滑的疏水性涂层或末道漆施加到进料台3以便减少摩擦以及改善植物纤维秸秆1的流动性。还有益的是对进料台3的表面穿孔，这通过提供水分逸出路线和使得空气由于梳打辊7及其附属空气梳8的风扇作用而吹动通过孔的一种装置可同样降低摩擦和提高流动性。

在本发明的优选实施例中，夹持辊4由硬化橡胶、聚氨酯或类似的夹持聚合物制成，且沿植物纤维秸秆1的行进路径直接定位到进料台3的上方且直接邻近挤压辊2a和2b。这种紧凑的设计使得在挤压辊2a和2b以及夹持辊4的双重作用下以尽可能长的持续时间保持纤维植物秸秆1，从而最大限度地减少纤维植物秸秆1滑动到脱皮元件内的可能性。这种设计也使其自身根据进料速度以及相对于梳打辊7和分断辊6的直径来独特地优化适于挤压辊2a和2b的工作直径。

在附图中，夹持辊4安装于轴20上，轴20由轴承21a和21b支撑于结构框架14内。但是，在本发明的优选实施例中，夹持辊4也可以安装到垂直可移动的轴承上，其附接到构建于结构框架14内的结构导向器以便与诸如弹簧线圈的施加压力装置相啮合。这种压力装置将安装到结构框架14且附接到轴承21a和21b，以便抵靠进料台2来压缩夹持辊4，并牢固地保持纤维植物秸秆1。

夹持辊4以比挤压辊2a和2b稍快的速度逆时针转动，在脱皮元件的作用下将秸秆送入的同时向前拉动秸秆，而不是允许其聚成一团。

在离开夹持辊4的夹持之后，纤维植物秸秆1在进料台边缘5的上方向前推进以及进入分断辊6的轨道路径，然后进入到梳打辊7的轨道路径内。进料台3是可伸缩的，允许进料台边缘5进出移动，以适应秸秆直径、柔性和脆性不同的纤维植物秸秆。一般而言，进料台边缘5不超过夹持辊4最远的向前周向点。该切点垂直于进料台3。进料台边缘5和分断辊6的周向轨道之间的距离可在5毫米至44毫米的范围内进行调节。

分断辊6和梳打辊7可以许多方式布置有不同直径和数目的叶片。然而，在本发明的优选实施例中，分断辊6和梳打辊7具有相同的大小，并具有相同数量的叶片。如在图1至图2和图8至图13中可以看出的那样，这种对称设计需要分断辊驱动轴28与进料台3的平面相交以及需要梳打辊驱动轴25与从圆滑的进料台边缘5下降的切线相交，该切线相对垂直于纤维植物秸秆1的定向流动且相对接近进料台边缘5且在进料台边缘5之后。这种工作部件的布置在进料台边缘5、分断辊驱动轴28和梳打辊驱动轴25之间形成约90-45-45度的三角形。在进料台边缘5、分断辊6和梳打辊7之间形成90度的角。这种布置还确保分断辊6和梳打辊7在基本相同的位置挤压纤维植物秸秆1。作为该动作的结果，纤维植物秸秆1被重复地来回弯曲,导致芯材被彻底粉碎以及从纤维植物秸秆1、1a和lc中除去。

图8和图11示出了用于将分断辊6和梳打辊7固定到结构框架14两侧的装置。具体而言，分别对应于分断辊6和梳打辊7的驱动轴25和28分别固定于轴承26a-26b和29a-29b中。两套轴承26a-26b和29a-29b可安装在固定到结构框架14的旋转接头中，以便更好地控制在相对辊6和7上的空气梳叶片8之间的冲击角和相互啮合深度。

图1和图2示出具有多个特殊构造叶片8(以下简称为空气梳)的切碎辊6和梳打辊7。在图4-7中示出适于这些空气梳的优选设计。图4和图5示出单个L型机加工的金属件，其具有在外部背面侧8a内切出的槽以及顶端8b处的圆滑内端。当如图6和图7所示将两个L形件背靠背放置时，将得到为空气梳8的复合件。

空气梳附接到分断辊轮辋部段9和梳打辊轮辋部段9，上述在图1和图3中示出。图3还示出了在其内空气梳8插入到轮辋部段9内的端口。图3示出这些端口如何打开通到中空轴内部10，这也在图1中示出。压缩空气通过作为驱动机构的在相对侧上的驱动轴25和28而被传送到中空轴内部10，其对应于该附图中的图11。该空气可被冷却或加热。在本发明的优选实施例中，压缩空气被引导通过体积减少的槽，其有效地使得空气流加速流入射流鼓风内，以便更有效地打开纤维束la以及除去芯材1c。空气梳也降低分断辊6的叶片和梳打辊7的叶片之间的冲击角以及相互啮合度。因此，仅需要较少的冲击力来将芯材1c从扁平和脱掉皮的纤维秸秆材料1a去除，上述最大限度地减少了对所回收纤维1b的机械性纤维损伤。如图4-7中所示的“空气梳”是一种纯粹新颖的装置。然而，其并不限于这种设计。空气梳8可简单地由典型的空气刀或类似的体积减少的射流喷嘴类型的装置构造而成，上述装置能够在与纤维材料接触的接触点处传送加压空气以及从叶片的尖端或末端遍布整个轨道路径。这种空气刀和喷嘴可在一般市场上得到。为了利用这些装置之一来制备合适的空气梳，所述装置之一将用合适的硬化材料（诸如金属或复合材料）来加强所述装置的前进侧，以便形成用于进行分断和梳打操作的叶片。以这种方式增强的空气刀、一束或多束射流是新颖的，以及所提出的这种装置的应用也是新颖的。

在本附图中未示出的具有益处的另一特征是梳理槽，其平行于纤维植物秸秆的定向流动而对准且在进料台边缘5和空气梳8内切出。梳理槽有助于打开纤维束，从而有助于将芯材1c去除。

进料台边缘5和空气梳8均为圆滑的且经过平滑表面处理，甚至可带有梳理槽。这些部件表面也可有利地施加光滑的疏水性涂层和末道漆，以减少摩擦和提高纤维植物秸秆的流动性。这些设计措施允许纤维束滑过碰撞表面，减少潜在的机械损伤。

洁净的韧皮纤维1b从脱皮机通过输出端口35而喷射出。

图3中示出制备轮辋部段9的装置。轮辋部段9由圆柱形或对称多边形的由金属或合适硬化复合材料构成的轴或管制备而成。轮辋部段9在外表面中构造有用于接纳空气梳叶片8的端口。这些端口给中空轴内部10提供缺口，并允许空气进入空气梳8。在图2中，轮辋部段9在轮辋部段9的横向端部处通过实心板12而附接到驱动轴25和28，从而形成能够接受加压空气的密封中空轴内部10。

轮辋部段9可构造成如本附图所示的机器单一部段，或轮辋部段9可与多个轮辋部段9互锁以便形成不同宽度的分断辊6和梳打辊7。当轮辋部段9互锁以形成一个多部段辊时，其可以诸如直线形的图案或诸如人字形或螺旋形盘绕的重复偏移图案来布置叶片。在图8和图9中示出用于推动分断辊6和梳打辊7的装置。电动机34驱动链条31，链条31环绕着推进驱动轴25和27的链轮27和30，驱动轴25和27分别对应于分断辊6和梳打辊7。链条31还驱动推进驱动轴22的链轮24，其驱动挤压辊2a和2b以及夹持辊4。

参照图14，系统110包括用于将纤维植物秸秆引入到压缩区域114内的传送带112。压缩区域114由传送带112和带116所界定。带116可为带齿的驱动器或动力传动带，且在辊118、124和126的上方路过。辊118和辊120分别部分地限定带116和传送带112的路径，且起到挤压辊的作用，以便进一步压缩送入到系统110内的植物秸秆。该动作形成纤维植物秸秆的均匀垫层。除了挤压辊之外，纤维植物秸秆沿进料台122受到引导。进料台122可相对于分断辊120和梳打辊130以固定的方式定位。在其它实施例中，进料台122是可调的，以允许操作员调节将纤维植物秸秆引入到分断辊128上的叶片132的角度。叶片132联接到分断辊128的轮毂134。

分断辊128和梳打辊130的每一个设有用于击打纤维植物秸秆的若干个叶片。梳打辊130设有联接到轮毂138的叶片136。特别地，叶片132和136可以重叠，使得纤维植物秸秆在其通过系统110时来回弯曲。此外，叶片132和134的重叠在叶片132和136的尖端耙过纤维植物秸秆时导致拉伸动作。当离开分断辊128和梳打辊130之间的重叠区域时，将纤维植物秸秆引导通过垂直于与分断辊128和梳打辊130两者轴线平行的平面取向的排出口。

图15和16示出纤维秸秆脱皮机，其具有可调节的进料组件211，大的分断辊228，以及小的梳打辊230。分断辊228由附接到轮毂234上的二十个空气梳叶片232构成，而梳打辊230由气附接到轮毂238的十个空气梳叶片236构成。基于分断辊和梳打辊的这种构造，梳打辊230和分断辊228之间的齿轮传动比必定为2：1。

可在两个位置看到进料台211。进料台211在图15中示出其为平坦或直形的，而在图16中示出其处于8度的倾斜角。可调节的范围将落入0度至10度的范围内。进料台222由隔板223构成，隔板223可如由机器操作员所确定的那样来去除和插入，以便于达到将进料台222的边缘和分断辊228的轨道之间的空间缩短或延长的目的。

框架210包绕植物纤维秸秆脱皮机。挡板248、250和251保护内部且将被粉碎的芯材引导到脱皮机底部。

纤维植物秸秆在输入端口214处进入到机器内。在进入之后，将纤维植物秸秆在辊218和220的上方被压扁。辊218为进料带组件211的一部分。辊218和224通过适于施加向下压力的装置而被固定到结构框架。每个辊218和224可彼此独立地向上或向下行进0.5英寸的距离。当纤维植物秸秆进入输入端口214时，横向挡板导向器215防止扁平的纤维材料在进料台222的边缘上方横向溢出。进料带组件211由受到辊226驱动的进料带216构成。进料带216为带齿正时带，其由提供夹持作用的聚合物诸如聚氨酯构成。如前所述，辊218和224提供向下的压力，并可向上和向下行进0.5英寸的距离。辊218和224带齿。张紧器240由轴244、压力装置246和辊247构成。张紧器240的目的是保持进料带216绷紧。

图17示出适于位于上部分断辊228和下部梳打辊230两者上的空气梳叶片252和254的凹入尖端。

图18是从纤维状植物秸秆脱皮机上面看过去的视图，其示出进料台边缘255具有反向的轮廓以便与凹入的空气梳叶片尖端252匹配。在图18中也示出横向挡板215。将会注意到，空气梳叶片252超过进料路径256的宽度。在进料路径横向边缘上的该额外的间距有助于包含材料流以及防止横向溢出。

图19-27示出脱皮元件组件。图19和20示出轮毂组件的内部隔板310。该空间可构建成适应任何操作宽度。空间322是中空的，并接受来自中心轴的空气。孔323和324代表从内部空间322到隔板外部的空气通道。空气梳510固定到隔板的外表面314和外侧轮毂的外表面414。每个空气梳510通过叶片夹具610利用穿过点614、518和416的螺钉附接。垫圈可插入到表面314上以便形成隔板和空气梳之间的气密密封。

图21和22示出外侧轮毂410。外侧轮毂410利用螺钉通过螺钉插入点326和426而被栓接到内部隔板310的两侧上。外侧轮毂410的内板面415和420适配到隔板310的相应板面312和320内。橡胶密封垫圈可插入到轮辋318和418之间以形成气密密封。

空间422接纳中心驱动轴，其通过螺钉插入通过孔432而被锚固。外侧轮毂410的外表面434还具有突出的轮辋唇缘430和轮辋表面428。孔432贯通延伸到轮辋唇缘430。垫圈或垫片可绕该中心驱动轴插入且插入到空间422内以形成气密密封。图23和图27示出没有空气梳510以及具有空气梳510的整个轮毂组件。图27示出整个脱皮元件。图24示出空气梳510，其通过两个图25中所示的L形叶片528背靠背放置而组装成。组装好的空气梳利用螺钉穿过点518附接到图23示出的轮毂组件。叶片表面514从轮毂组件延伸出，并达到圆滑尖端520。每个L形叶片528具有在叶片表面514的背面侧内切出的槽。当两个L形叶片背靠背定位时，这些槽形成从内部底部526延伸到位于圆滑叶片尖端520内的端口522的空气通道。侧面512密封这些通道。横向侧间隙513可以通过焊接或通过树脂来密封。

图26示出将空气梳510固定到轮毂组件的叶片夹具。角612对应于图19和20的角316以及图21至22的角416。叶片夹具610适配到空气梳510边缘的上方。螺钉插入通过的孔614对应于空气梳510中的孔518和外侧轮毂410中的孔424。此外，本公开中所述的脱皮方法提供一种合适的装置，其用于构建高效率和有效的脱皮机，该脱皮机能够实现与现代饲料或收割组合设备合作来经济地运作所述脱皮机所需的快速吞吐量能力，以及等于或超过现代常用脱皮系统的吞吐量。

毫无疑问，可从本发明得到部件的许多变型和布置。前面的描述提供了用于构建和操作本发明的准则，但并不意味着将本发明的操作限制到迄今为止关于下述权利要求所述的潜在变型和布置。根据本文的描述和附图，示例性实施例的一些特征包括：

1）一种吞吐量可变的具有独特脱皮元件的脱皮机，其可有效地和高效地将植物秸秆的外部韧皮纤维从其内部木质芯材分离，包括如下布置的工作部件：

a.由下部和上部进料带组件构成的进料元件，其将植物秸秆压缩成均匀的垫层且在夹持进料辊的作用下将所述均匀的垫层在进料台的上方传送。其意图、能力、设计和目的就是实现声称新颖的这种结果。

b.进料台，其具有可调的倾斜角度和长度以及由金属或合适的复合材料构成，并涂覆有光滑的疏水性涂层或末道漆，以便当均匀的垫层在进料台上方以及在夹持送料辊的作用下受到驱动时减少摩擦和提高流动性。

c.上部进料带，其由夹持聚氨酯（诸如“确保夹持力”）构成，以便在将纤维垫层通过脱皮元件送入的同时牢固地保持纤维垫层，这样包含于垫层内的整个长度上的植物秸秆被脱皮。

d.横向挡板或导向组件，其位于挤压辊之间且通过包含均匀垫层的夹持进料辊，防止均匀垫层从横向溢出。

e.进料台边缘，其具有反向轮廓以便与分断辊空气梳叶片尖端的凹入尖端相匹配。

f.在上部分断辊的轨道周边和进料台边缘之间的间隙距离可在5毫米到44毫米的范围内进行调节。该距离范围提供最佳的纤维清洁，最大限度地减少损伤，并允许对含有不同程度的水分含量的纤维植物秸秆进行操作。

g.分断辊和梳打辊，其由两个外侧轮毂和一个中空的中央隔板构成。所述组件可以是圆形或多边形的形状，且附接到中空的中央驱动轴，其能够将空气传送到中空的中央隔板。空气梳叶片附接到轮毂的外周。中央隔板是中空的并具有将空气传送到空气梳的在外周切出的通道。

i.空气梳叶片由金属或其它合适的硬化材料制成，其能够经受与处于湿润或干燥物理状态的纤维材料快速重复的碰撞，且能够以射流、束、带等的任何形式在相对接近与纤维材料接触的接触点以及从空气梳叶片的末端或尖端来传送加压空气。可以理解存在许多用于实现这一结果的手段。其意图、能力、设计和目的就是实现声称新颖的这种结果。

j.分断辊和梳打辊的轨道路径在空气梳叶片的周向路径内相互啮合。相互啮合的程度或级别可通过调节位于梳打辊或分断辊任一上的空气梳叶片的高度来进行控制。

k.新颖的脱皮元件设计，其包括外径比下部梳打辊更大的上部分断辊。所述组件在分断辊和梳打辊轨道路径的啮合过程中形成有利的独特除去动作。具体而言，下部梳打辊以比上部分断辊更快的周向速度行进。因此，当下部梳打辊叶片进入上部分断辊的轨道路径内时，称为间距点的空间中的点将获得与后部分断辊叶片相距的距离以及获得在啮合轨道的整个期间与前部分断辊叶片相距的距离。该动作形成对纤维材料的额外弯曲和挠曲，上述有利于将芯材从纤维开松和释放。将会注意到，通过改变下部梳打辊叶片轨道关于分断辊叶片轨道的间距点，可提供各种扫掠效果。其它新颖的方面并不限于该创新设计，且可结合由外径相同和叶片数目相同的两个辊构成的分断辊和梳打辊组件。

1．空气梳叶片和进料台边缘以如此的方式进行圆滑处理，以便在脱皮过程中没有会切断或切割纤维材料的尖锐边缘。这些边缘可以是光滑的或可切有平行于纤维材料行进路径延伸的纵向对准的微梳槽。这些圆滑边缘通过减少摩擦以及允许纤维材料滑过表面而最大限度地减少纤维损伤。具有微梳槽的圆滑边缘具有类似的益处，同时还在脱皮过程中有利地具有增强打开纤维束的能力。

2）适于分断辊和梳打辊叶片的新颖空气梳设计，其起到减少纤维损伤，提高纤维的清洁和开松，提高材料的处理，以及简化构造和维修，其包括：

a.由合适金属形成的两个L形件，其具有凹入的尖端和附接到分断辊轮毂和梳打辊轮毂和隔板组件的另外称为轮辋的基部，提供适于脱皮元件的独特叶片组件。两个L形件对称且背靠背适配到一起。它们可通过焊接到一起，通过树脂，或通过任何其它合适的手段而形成气密密封。

b.空气梳叶片的外表面可进行表面处理或涂覆有光滑的疏水性涂层或末道漆，以便减少摩擦和提高流动性。

c.空气梳叶片附接到外部轮辋且纵向延伸过表面。

d.空气梳叶片可直接垂直于纤维材料的定向流动而成一定角度，或向前或向后偏移一定的角度。

e.在单个L形叶片的背面侧切出从基部到单个叶片尖端体积减小的多个通道。当单个叶片背靠背地结合到一起时，这些通道形成射流喷嘴。

f.空气梳叶片的基部具有突出的键槽和突出的端口，上述键槽和端口对应于在分断辊及梳打辊的外部切出的凹入键槽和凹入端口。突出－凹入键槽和端口允许进行简单的固定和拆卸，以及容易进行角度调节，通过螺钉或类似的控制和固定机构可相对于轨道行进方向前进和后退。

3）新颖的分断辊和梳打辊组件，其包括两个外侧轮毂和一个内部隔板。

a.内部隔板可构造成适应任何横向宽度。

b.外侧轮毂可能是轴颈键合以将空气梳叶片锁定在位。

c.内部隔板是中空的，以接受来自中心轴的空气，并可包括内部挡板，以将气流引导到内圆周弧的有限部段。

d.组件可通过包括但并不限于垫片、垫圈和树脂的各种装置而气密密封。

4）根据声明1，2和3的脱皮机，其中进料元件和脱皮元件受到单独的变速驱动器的控制，其允许每次前进的挤压次数被精确校准。

5）将外部韧皮纤维从其木质芯材分离的植物秸秆脱皮方法，包括以下有益动作。

a.在上部和下部带和压力辊之间的初始压缩和挤压动作破坏纤维植物秸秆的韧皮纤维皮层和木质芯材之间的结合，形成压扁的纤维植物秸秆的均匀垫层以便脱皮，去除水分和树胶，以及在进料台边缘的上方驱动垫层前进并且使其进入脱皮元件的轨道内。

b.为上部进料带组件一部分的第二夹持进料辊在纤维垫层向前进料并受到脱皮元件的作用的同时夹持纤维垫层。上部带应由诸如聚氨酯的聚合物构成，其能够夹持材料而不允许其向前滑动。

c.第三分断动作将纤维材料在进料台的上方向下弯曲和挠曲60度至120度之间的角度，以便粉碎木质芯材以及从芯材开松韧皮纤维。

d.第四梳打动作以基本上与先前分断挤压相同的平面来捕获前进的纤维材料，将前进的纤维材料在相反的方向上向回弯曲60到120度的角度，并且当纤维材料捕获在分断辊叶片和梳打辊叶片的轨道路径的相互啮合的轨道之间时迫使其瞬间地进行额外的弯曲和挠曲。该额外的弯曲和挠曲导致粉碎和开松的芯材从纤维被击打或鞭打下来。

e.来自梳理槽、微梳槽或其它的第五梳理、打开和清洁动作，上述梳理槽、微梳槽或其它在进料台内和位于分断辊和梳打辊两者上的空气梳叶片尖端切出，且平行于纤维材料的定向流动延伸，用于打开纤维束以及提高纤维清洁。

f.第六气动清洁动作，其包括从分断辊和梳打辊叶片（这种装置另外被称为空气梳叶片）的周向末端传送加压空气鼓风，以及在与纤维材料接触的接触点处传送所述鼓风，从而有效地将芯材从纤维材料除去，打开纤维束，降低水分，防止纤维包绕移动部件，并有助于脱皮后的纤维回收。

g.第七气动动作，其包括将鼓风冷却空气通过气动清洁元件，即空气梳，以便达到使得木质芯材更快速和容易地从纤维材料分离的目的。

h.第八反向的气动动作，其包括使得鼓风加热的空气通过气动清洁元件，即空气梳，以便达到迅速减少纤维材料水分含量的目的。

i.第九脱皮动作，其由使得下部梳打辊比上部分断辊更大的周向速度行进，以便增加所述下部梳打辊的清洁效率。

j.第十减小摩擦的动作，其由施加到进料台、进料台边缘以及所有的空气梳叶片尖端的光滑疏水性涂层、末道漆或其它材料来提供，其允许纤维材料滑动和流动通过前面所列元件以及在前面所列元件的上方通过。

K.在整个工艺过程中的第十一横向引导动作，其从具有横向挡板的进料元件中开始，并通过具有凹入叶片尖端的分断辊和梳打辊继续。通过使得脱皮元件宽度在任一侧超过进料元件宽度0.5英寸或以上的距离也可增强横向控制。

6）根据声明5所述的植物秸秆脱皮方法，其利用位于分断辊和梳打辊叶片的周向尖端的另外称为作为空气梳的空气鼓风特征，以尽量减少所述叶片和纤维材料之间接触的持续时间和程度，导致级别较低的弯曲以及分断辊叶片和梳打辊空气梳叶片之间相互啮合的深度，这有助于最大限度地减少机械纤维损伤，同时增强材料的脱皮后处理。

7）根据声明6的植物秸秆脱皮方法，其允许基于分断辊和梳打辊的操作宽度来改变吞吐量能力，且分断辊和梳打辊可安装于收割头工具，拾取头工具，或用作常用轧机的一部分。

Claims (10)

1.一种纤维植物秸秆脱皮机，其包括：

进料装置；

具有第一多个叶片的分断辊；

具有第二多个叶片的梳打辊，梳打辊定位成使得第一和第二多个叶片重叠；

多个空气出口，其通过叶片且配置成当纤维植物秸秆通过脱皮机时向其提供加压空气。

2.适用于纤维植物秸秆脱皮机的脱皮元件，所述脱皮元件包括：

第一外侧轮毂；

第二外侧轮毂；

以及联接到所述第一和第二外侧轮毂的内侧轮毂；

其中，所述外侧轮毂或内侧轮毂之一设有与压缩空气源流体连通的出口。

3.根据权利要求2所述的脱皮元件，进一步包括多个叶片，所述叶片具有用于将压缩空气传送到纤维植物秸秆的空气出口。

4.根据权利要求3所述的脱皮元件，其特征在于，所述叶片包括两个相同的半组件。

5.一种纤维植物脱皮机，其包括根据权利要求3所述的脱皮元件。

6.根据权利要求5所述的纤维植物脱皮机，包括至少第一脱皮元件和第二脱皮元件。

7.根据权利要求6所述的纤维植物脱皮机，其特征在于，所述第一脱皮元件所包括的叶片数量为第二脱皮元件所包括的叶片数量的两倍。

8.根据权利要求7所述的纤维植物脱皮机，其特征在于，所述叶片包括凹入边缘。

9.根据权利要求8所述的纤维植物脱皮机，还包括进料台，其中，所述脱皮元件的叶片配置成在进料台边缘的1cm范围内经过。

10.根据权利要求8所述的纤维植物脱皮机，其特征在于，所述进料台边缘具有对应于叶片边缘凹入形状的突出形状。

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