CN1042488C - 一种谷物脱出物处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明系四合一谷物脱出物处理装置。本发明在仅有一根螺旋搅龙的外围依次设置筒筛、和与之同心的两个圆筒、在中段设置旋转叶轮。从而同时实现：从脱出物中分离出短茎杆、吸气流吸走轻杂物、螺旋叶片与筛孔的共同作用对断穗的复脱、除芒以及谷物的升运等四个功能。分离出的短茎杆与残留其中的谷粒、断穗等送入原流程作再循环，免除了一般平面筛筛尾的谷粒损失。机构简单，结构紧凑，显著提高谷物的清洁率。

Description

一种谷物脱出物处理装置

本发明是用于处理谷物联合收割机或脱粒机的脱出物，用这个装置同时实现短茎的分离、谷粒的清选、物料的升运和断穗复脱的自循环四项功能。

现有的设有轴流滚筒脱粒装置而不设平面筛的联合收割机上凹板排出的脱出物由横向气流清选出一部分轻杂物后，谷粒落入搅龙经升运器进入粮袋，由于不设筛子谷粒内有较多短茎秆等杂物，清洁率低。

在传统型联合收割机上，“平面筛一气流”清选机构庞大而复杂，如除了谷粒的螺旋搅龙输送器和升运器外，还得设有运送断穗等杂余的螺旋输送器和升运器。平面筛的往复运动造成机器的振动。

当立式筒筛与螺旋搅龙相组合进行短茎秆等夹杂物的分离，由于物料具有几倍于重力的离心力作用，可显著地提高分离能力，从而缩小了体积和减轻了重量，此外立式筒筛的作业性能对地面的坡度很不敏感。

现有的立式筒筛的研究。国外在60年代就研究立式的并作上下振动的筒筛。物料从顶端喂入筒内并抛撒开、贴附于筛筒的内表面，并随之一起旋转，谷粒是依靠筛筒振动产生与筛面的相对位移面通过筛孔的。由于要振动、结构复杂、作业性能欠稳定，未能推广开。

(l、J、K、Park,"A Vertical Rotating Screen Separator","Agricultural Engfneering",1967,No,5；2、E.C.ГоНчароБ,"ОРаЦ ИоНаяьНоЙφорМеПоВерхИосTИЦеНТрбежНо-ВИбраЦИоННЫХРеШеТ","МехаНИзаЦИяИЭлеКТрИφИ-КаЦИяСоЦИаЛИсТИЧескогоХозяйсТВа"1962.N0.5)

到70年代和80年代J、K、park等人继续研究立式筒筛，保留了上下振动的特点，并在筒内设立一个螺旋搅龙，此螺旋搅龙是不转的，筒筛朝着与物料顺着螺旋面下滑的方向旋转，在此同时又作上下振动。物料从顶端喂入，沿螺旋面的外缘在筒筛面的摩擦力作用下向下滑动。实践表明此装置的单位面积筛面的分离能力较高，但是由于要使筒筛既旋转又作上下振动采用了凸轮、滚轮、推杆等机构，就很复杂、振动力很大。为了清理筛孔防止堵塞，在筒壁外还得设毛刷辊子，也使机构复杂，使用不便，成本增高。此外，物料是从顶端喂入的，清选过的谷粒系从装置的底部排出，故必须设谷粒输送和升运装置，所有这些使得脱出物的处理机构过于复杂，未能推广。(J.K.Park,"Vertical BotatingScreens for Separating Seeds from Trashy Materfalg","Transactions of the ASAE 1974 P.606-610；N.B.Brandenburg,J.K.Park,"Experimental Seed Combine,"Transactions ofthe ASAE"1982.P.598-606)

国内的研究如旋小伦(1983年第2期“农业机械学报”，“质点在圆筒筛面上的运动特性及对垂直圆筒筛性能的影响”)(如附图6)所采用的立式筒筛1与筒内螺旋搅龙2均作同方向的旋转(但螺旋搅龙转速低于筒筛的)，物料亦由顶端喂入口3喂入，谷粒从筒筛孔筛出后由底部的刮粮板11排出，短茎秆等物料在筒内沿螺旋面下滑由下方的排草轮10经出草口9排出机外。为了消除筛出的谷粒中的轻杂物，把筒筛的外围作成一个“”形管道形成风选室12。气流从一端进入绕筛筒作半个圆周运动，带出轻杂物由另一端排出。此装置的分离效率较高，但由于要使筒筛及螺旋搅龙同时以不同的速度旋转，机构仍较复杂。物料从顶部喂入，底部排出，也需要设升运器。此外，筒筛外围的清选室，由于气流要吹透厚度为筒筛半个周长的很厚的谷物流层，清选效果很差。

国内另一项是马骥的发明专利(申请号901001716仅公开尚未审定)“立式轴流脱粒部件外风道气流清选装置”。撇开其中与本文无关的部分一立式轴流脱粒部件不谈，仅就其外风道气流清选装置来说，它与本发明的气流风选有着显著的不同：其脱出物在从凹板抛出后就受到上升气流的抽吸，由于被清选的轻杂物要穿过很厚的物料层(即立式轴流脱粒部件的高度)就很难全部被抽吸走。而本发明是将全部物料经旋转叶轮辐射方向抛撒开形成很薄的物料层，而气流又是接近垂直于它的方向作向上抽吸，保证了清选作用的可靠性。

本发明的目的是设计一种装置，它能处理轴流脱粒滚筒脱出物或经逐秸器排出长茎秆后的切流滚筒的脱出物或者这些脱出物经过一次气流初清选后的物料。它同时进行被处理物料的升运、短茎的分离、谷粒的清选和断穗复脱的自循环、并将这四个功能综合在一起，在一个立式筒筛的内外来实现。

本发明的四合一脱出物处理装置是一个立式的旋转着的螺旋搅龙，其外套着一个圆筒，圆筒的下段为无孔的，上段为有筛孔的，即圆筒筛。在圆筒筛的外面套着第一层圆筒，它与圆筒筛形成一个环形沉降室。在无筛孔段的顶部和圆筒筛的下方有一三角皮带轮，轮缘有螺旋桨式的叶片。在上述第一层圆筒的外围套着第二层，它与第一层圆筒构成环形气吸清选室。此室的上端与具有负压的气流相通。第二圆筒的下端连着一个锥顶角为90°的截顶的圆锥面。在圆锥面的下方围绕着具有倾斜溜槽的外罩，供排放清选过的谷粒用。

本发明处理谷物脱出物的工艺流程是：脱粒装置的脱出物经过气流初清选由传统型的横置的螺旋搅龙推运到一端由轴上的叶片拨入垂直螺旋搅龙的底部。之后由后者推运上升，进入有筛孔段内后，在螺旋的作用下物料在筛筒内表面作螺旋线运动。谷粒和小的夹杂物在离心力的作用下从筛孔筛出，进入环形沉降室，下降到旋转着的与三角皮轮成一体的旋转叶轮上。在螺旋桨叶片的作用下谷粒按水平辐射方向抛散开形成一个很薄的物料层，撞击到上述截顶锥面上，谷粒撞击后由于锥面与水平面间具有45°的倾角使得谷粒从锥面反弹的射出方向正是垂直向下的，谷粒从锥面反弹获得一个较大的向下的初速度，从而可用较大的吸气流来吸运杂物，不致使谷粒被吸走，也就可提高清洁率。从截顶锥面由下往上进入的上升气流与上述薄层物料近于垂直相交。更有利于提高清洁率。而撞击锥面后的谷粒以铅垂方向反射向下，沿着设在圆筒外围的溜槽下滑进入装粮容器。未脱净的少量断穗与短茎秆在筛筒内壁摩擦力的作用下沿着旋转着的螺旋搅龙的螺旋面上升到顶端，由固定在轴上的叶片经导管排出进入联收机的原工艺流程的复脱工序，以便进行再循环。裹夹在物料中的极少量谷粒和未脱净的断穗在循环中得到再次处理。这种再循环流程不会使圆筒筛面上的未筛过物中夹杂的谷粒象“平面筛一气流”清选机构中那样从筛尾被排出机外造成损失，因此此装置的谷粒损失为零。经过一次气流清选过的脱出物由横向螺旋揽龙和轴端的叶片拨入立式螺旋搅龙时为了防止短茎在垂直螺旋搅龙叶片间阻塞，两相邻螺旋叶片的间距应足够大。

为了使筒筛筛面的分离作用得到充分利用，立式螺旋搅龙宜用双头螺旋，在螺旋边缘与立筒之间的间隙不宜小于7mm。筒筛的筛孔可以是长孔或圆孔的。因为物料在圆筒筛内表面作螺旋线上升运动，故长孔筛的轴线宜向螺旋的旋转方向偏转一个倾角，即与上述的物料螺旋线运动方向一致。当螺距等于螺旋的外径时，筛孔对垂直线的倾角宜在40°～60°范围内。为了防止由于圆筒筛筛面摩擦力不足而限止了生产率，有以下措施增加圆筒筛内表面摩擦力，在长筛孔的两个长边之一制成向里的卷边，卷边露出筒内表面1.0-1.5mm；或者在筒筛面上由外向里冲出柱状突起，其突起锥面应陡些，高度为1.5mm以下，这些点可均匀分布在筛孔之间的纵横连接片上。无筛孔的下半段圆筒也可冲压出向里突起的条状突起，条状突起与圆筒筛轴线间的夹角可与圆筒筛长筛孔的倾角一致。

本发明与现有脱出物清选装置相比具有以下一些优点：

1、与“平面筛-气流”清选机构相比，单位面积的筛面所能负担的生产率显著增高，因而适合于高产、高效联合收割机的清选。

2、具有升运、分离、清选和复脱自循环的四个功能，而且它们都是在一个筒筛内外实现的，故结构简单。

3、与“平面筛-气流”清选机构相比可省去杂余螺旋搅龙及杂余升运器。

4、与已有立式圆筒筛相比省去了筛筒上下振动，而用螺旋搅龙的旋转代替筛筒的旋转，在机构上简单得多。

5、此发明的螺旋与筛筒的相对运动的特点是螺旋面使得物料在筛筒内表面上刮过，处在螺旋边缘与筒面之间的物料有被强制挤压的作用，因而有较强的自清理筛孔的能力，就不需专设一个清理筛孔的刷辊。park等人的筒筛因其旋转速度均比螺旋的快就无此强制挤压的作用，须特设一清理筛孔的刷辊。

6、未能筛过的谷粒就随着物料被送入原流程内，进行再循环，因而这一机构不存在象平面筛上那样因调节不当所出现的谷粒随物料从筛尾滑出的那种损失。

7、本发明对物料湿度的变化不敏感，即使物料表面水分较高时也不堵塞筛孔。

8、与“平面筛-气流”清选机构相比其清选性能不受地面坡度的影响。即不会因筛面倾斜过甚造成谷粒的损失及其清洁率的下降。

9、被筛出的谷粒中混着的轻杂物由于它们被抛散成薄层、气流方向又与之垂直，而且谷粒打击在锥面获得向下的初速度就可用较大的吸气流，因而此装置的清选作用强，清洁率高。

附图1、表示本发明的实施实例的工艺流程和总体配置

附图2、旋转叶轮与三角皮带轮、锥面的连结

附图3、附图1中H线的剖视图以示排草叶片与导管的位置

附图4、圆筒筛长筛孔的卷边示意图

附图5、附图4中A-A剖面图

附图6、对比文件(说明书第2页15行)所指的附图

实施本发明的一种较好方式见附图1

双头螺旋构成的立式螺旋搅龙17由上下两个滚动轴承15,17所支承，在它的外围有固定圆筒，圆筒的下半段2为无筛孔的为升运段。上半段9为有筛孔的为圆筒筛。其上有长筛孔，长筛孔的轴线应顺着螺旋搅龙的旋转方向偏转一个角度(β)40°-60°(图4)。长筛孔的左右两个长边中的任意一个向简的里面冲出90°的卷边(即面向筒的内表面看卷边是突起的)。卷边高出筒内表面1.0-1.5mm(图5)，图5是图4中的A-A剖面的剖面图。在无筛孔的圆筒的升运段2上亦宜冲出高度为1.0-1.5mm的条状突起或柱形突起以增加脱出物与圆筒内表的摩擦力。在圆筒筛外围设置着第一层圆筒18，它与圆筒筛构成环形沉降室10。在第一层的外围又设有第二层圆筒19，它们之间构成环形清选室B，在第二层圆筒的下端有一个锥顶角为90°的截顶锥面21它罩在旋转叶轮的外围，在截顶锥面21的外围设置有倾斜溜槽的外罩1。在圆筒筛的根部在无筛孔的升运段的筒面上固定着滚动轴承的内圈3，轴承的外圈就是三角皮带轮4，内外圈均有沟槽，滚珠在沟槽中转动。在三角皮带轮4轮圈的上表面四周固定着螺旋浆叶片5和锥面6。螺旋浆叶片5(见图2)与水平之间夹角α为25°-45°之间。此皮带轮经三角皮带22(图1)由另一传动轴驱动。三角皮带轮也可由固定在圆筒上的三个滚珠轴承支承，它们三个互成120°在圆周上均布。在锥面6的上方在圆筒上固定着导向环带7笼罩在锥面上。

谷物脱出物经横向输送螺旋搅龙23推运到轴端，经轴上的两个排料叶片26拨送入立式螺旋搅龙17的螺旋叶片内，脱出物被推运上升至圆筒筛，谷粒与细杂物被分离出来沉降至旋转叶轮，被后者向四周幅射方向水平抛出，谷粒撞击至第二圆筒根部的截顶锥面21的内表面，谷粒被反弹按近似垂直方向下落进入有溜槽1的外罩，由此进入粮袋。被旋转叶轮水平抛散开的细轻杂物被环形清选室8的上升吸气流吸走，该气流是由大气进入经外罩1与截顶锥面21之间的缝隙再进入环形清选室的。

立式螺旋搅龙的螺旋与圆筒的升运段与圆筒筛段的内表面之间应留有≥7mm的间隙，每头螺旋叶片到顶部时应由螺旋面过度为径向的与螺旋搅龙轴线平行的平面叶片16。在圆筒筛9的顶端按圆筒的切线方向开出一个导管(它的断面为图1上11示)。此导管11要穿透第一层与第二层圆筒18,19并与收获机的复脱部分连接(图3)。由螺旋搅龙17推运上升经过圆筒筛时已将绝大部分谷粒分离出去，断穗亦得到进一步的复脱，而脱净的与仍未脱净的断穗及较长的短茎秆被螺旋搅龙17推运到顶端受径向叶片16刮送入导管11，进入复脱部件作第二次循环处理。

在横向螺旋搅龙23(图1)轴端的两个排料叶片26的上方，螺旋搅龙的圆柱形外壳在此处就扩展为蛋形断面的外壳(24)，形成一个蓄料库，以调节喂入立式螺旋搅龙时物料的瞬间余缺，消除了物料在此转角处容易发生的堵塞。

Claims (6)

1．一种谷物脱出物处理装置，具有喂入装置、圆筒筛、螺旋搅龙、排草叶片，其特征在于：螺旋搅龙是直立旋转的，而其外围有圆筒，此圆筒分上下两部分，其下半部分为无孔的升运段，上半部分为有筛孔的圆筒筛，在圆筒筛外围有第一层圆筒，它们之间构成环形沉降室，在第一层的外围又有第二层圆筒，它们之间构成环形清选室，在圆筒筛根部外围有由轴承所支承的旋转叶轮，在第二层圆筒的尾端周围有一截顶锥面，在截顶锥面的外围设置有倾斜溜槽的外罩，谷物脱出物在圆筒内被螺旋搅龙升运至上半段的圆筒筛，谷粒与细杂物被分离出来沉降到旋转叶轮，谷粒被抛向上述截头锥面并被反弹向下经外罩的倾斜溜槽进入粮袋，轻杂物由清选室内的上升气流吸运走，在圆筒筛顶端按筒的切线方向开出一个导管，它穿透第一与第二层圆筒，与收获机的复脱部分连结，圆筒筛内未脱净的断穗经此导管进入复脱部分作第二次循环处理。

2．如权利要求1所述的谷物脱出物处理装置，其特征在于：圆筒筛是固定的而螺旋搅龙是旋转的，螺旋搅龙上的螺旋可以是单头或双头的，每头螺旋到顶部应由螺旋面过度为径向的与螺旋搅龙轴线平行的平面叶片，相邻螺旋叶片轴向间距要大于一般最大短茎秆的长度，螺旋边缘与圆筒筛和圆筒升运段的内表面的间隙应大于谷粒的最大尺寸。

3．如权利要求1所述的谷物脱出物处理装置，其特征在于：圆筒筛的筛孔是长孔的或圆孔的，长筛孔的轴线顺着螺旋搅龙的旋转方向往前偏一个角度(β)为40°-60°，长筛孔的左右长边中任意一个长边向筒的里面冲出90°的卷边，即面向筛筒内表面看是突起的，卷边高出筒内表面1.0-1.5mm，为圆形筛孔时，在与上述相同的位置冲出一个近于半圆的卷边，其高度与上述相同。

4、如权利要求1所述的谷物脱出物处理装置，其特征在于：在无筛孔的升运段圆筒上亦向筒里冲出高度为1.0-1.5mm的条状的突起或柱形突起。

5、如权利要求1所述的谷物脱出物处理装置，其特征在于：在圆筒筛的根部在无筛孔的升运段的筒面上固定着滚动轴承的内圈，制成环形的三角皮带轮作为轴承的外圈，在内外圈之间放置滚珠以支承住三角皮带轮，或者在升运段筒面上均布固定着三个滚珠轮承，由它们支承住制成环形的三角皮带轮。

6、如权利要求1所述的谷物脱出物处理装置，其特征在于：在制成环形的三角皮带轮轮圈的上表面的四周有螺旋浆式叶片12-24个，形成旋转叶轮，叶片与旋转平面间的夹角(α)为20°-45°。在螺旋浆式叶片上方有一个固定在三角皮带轮上的锥面，在锥面上方有另一个固定在圆筒筛基部的锥面罩着它，以便引导筛出的谷粒及轻杂物进入旋转叶轮。

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