CN104259091A - 一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置及方法，涉及农业机械领域。本发明所述的分离式双层滚筒螺旋筛分装置由内层筛筒、外层筛筒、长料收集壳、短料收集壳和支架等组成，内层筛筒同轴安装于外层筛筒的内部，所述内层筛筒与所述外层筛筒分别由安装于支架上的电机独立驱动。本发明所述滚筒螺旋组合筛分方法由加料、粗筛、细筛、出料四个步骤循环组成。本发明具有不易堵塞、筛分效率高、结构紧凑，振动、噪音和对环境污染较小等优点，可应用于秸秆等条状物料的筛分。

Description

一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置及方法
技术领域
本发明涉及农业机械领域，尤其涉及秸秆粉碎后的筛分装置，主要应用于秸秆等条状物料的筛分。
背景技术
目前农业机械中常用的筛分设备有振动筛、旋风分离器、滚筒筛以及螺旋筛。振动筛的噪音较大，且设备笨重，不易深入田间作业；旋风分离器的筛分效果不佳，且封闭性较差，在使用过程中环境粉尘污染严重；滚筒筛具有振动和噪音小、物料适应性好的优点，但是转速慢、处理量较低，同时当秸秆含水量偏高时，易粘连结块，使用单层筛网进行筛选时，大筛孔则筛分质量下降，小筛孔则会因为筛孔堵塞而造成筛分效率下降。
螺旋筛分的机械结构简单，筛分质量高，同时便于封闭，对环境的影响较小，但是筛网底部的筛孔容易堵塞，且难以自动清理，连续工作能力差。
为了进一步提高筛分效率和效果，有技术人员提出将滚筒筛和螺旋输送装置两者相结合的筛分装置。如实用新型CN99221030.5公开了一种用于谷物除杂的清选装置，其筛筒与搅龙可反向旋转，筛分效率和质量较高，但是目前此类筛分装置仅适合谷物颗粒的清选。
秸秆物料性质不同于谷物籽粒，其茎秆强度和韧性好，重量轻，密度和摩擦力小，流动性差，输送困难。在对秸秆进行螺旋输送时，长条秸秆易缠绕、堆积于加料口，导致加料不畅；同时由于叶片与长条秸秆的摩擦，导致加料口附近温度急剧上升。因此滚筒筛和螺旋输送装置两者相结合的筛分装置对秸秆筛分并不适用。
此外，我国学者在《5QX-15型双圆筒筛清选机的研制》一文中提出了双圆筒筛，通过两层同轴转动的筛网对玉米进行筛选，其结构紧凑、筛分质量也有所提高。但是其双圆筒筛的两个筛面无法独立控制转速，属于对滚筒筛的结构改进，并没有克服滚筒筛转速慢、处理量低的缺点。
综上所述，现有设备对秸秆物料筛分困难、容易堵塞以及振动噪音大、粉尘污染严重等问题。因而市场上亟需针对秸秆物料的专用筛分设备，用于秸秆的筛选分类，以便秸秆再利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置及方法，以降低秸秆物料筛分的难度、减少堵塞、降低振动噪音、减少粉尘污染。
为了解决以上技术问题，本发明一方面采用分离式双层滚筒筛分方法，分别控制双层滚筒的转动，在充分发挥滚筒筛振动噪音较小的优点同时，提高筛分效率；另一方面通过在内层筛筒内壁设有搅拌刮片，内层筛筒外壁面设有螺旋输送叶片，实现内层筛筒的螺旋搅拌粗筛和外层筛筒的螺旋输送细筛的分级筛分效果，通过对筛分过程细分，防止筛网堵塞，连续工作的稳定性好，进一步提高了筛分的效率和速度，更适合秸秆等条状物料的筛分，具本技术方案如下：
一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：由内层筛筒(3)、外层筛筒(5)、长料收集壳(41)、短料收集壳(42)和支架(1)等组成；
所述内层筛筒(3)同轴安装于外层筛筒(5)的内部，内层筛筒(3)与外层筛筒(5)分别由安装于支架(1)上的电机独立驱动；所述内层筛筒(3)的前端与入料口(6)直接连通，内层筛筒(3)的末端开有第一出料口(35)；第一出料口(35)与长料收集壳(41)直接连通；
所述内层筛筒(3)内壁设有搅拌刮片(32)，搅拌刮片(32)为直板形或螺旋形；内层筛筒(3)的筒壁上设有粗滤网(33)，通过粗滤网(33)实现粗筛，外壁面设有螺旋叶片(31)，通过螺旋叶片(31)对粗筛后的秸秆碎末在外层筛筒(5)内逐渐向前搅拌和推动，同时进行细筛。
所述入料口(6)连接于支架(1)上，入料口(6)末端嵌套有轴承(34)；内层筛筒(3)的前端安装于轴承(34)外侧，内层筛筒(3)的末端通过连接轴(36)安装在主轴支撑架(37)上，内层筛筒(3)以此两处为支点绕中心轴旋转。
所述外层筛筒(5)的末端设有第二出料口(55)，第二出料口(55)与长料收集壳(41)连通；外层筛筒(5)的筒壁设有细滤网(53)；细滤网(53)外围设有短料收集壳(42)。
所述外层筛筒(5)两端分别套有前摩擦环(52)和后摩擦环(54)，外层筛筒(5)通过一对摩擦轮组件(7)驱动；所述摩擦轮组件(7)包括安装于支架(1)上的摩擦轮支撑座(71)、连接杆(73)以及前摩擦轮(72)和后摩擦轮(74)，连接杆(73)的一端连接有摩擦轮驱动电机(22)。
5.根据权利要求1所的一种述分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述螺旋叶片(31)为满螺旋叶片或齿形螺旋叶片或杆状螺旋叶片。
所述粗滤网(53)孔径是细滤网(33)孔径的2到4倍，粗滤网(53)和细滤网(33)的筛孔为圆形或腰形或椭圆形或矩形；粗滤网(53)的作用主要是滤除未被切到的长秸秆以及粘接在一起的块状秸秆，要求保证有较好的通过率，因而孔径较大；细滤网(33)的主要作用是控制秸秆的长度、筛选出合格的细秸秆，因而孔径根据筛选要求设置得较小。
7.根据权利要求1或3所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述短料收集壳(42)为封闭壳体，其将细滤网(53)完全包裹在内，外层筛筒(5)可在其中转动；短料收集壳(42)固定在支架(1)上，其底部设有下料口，用于收集已经粉碎合格的细秸秆；所述长料收集壳(41)为封闭壳体，其前端与第二出料口(55)连接，外层筛筒(5)可在其中转动；长料收集壳(41)固定在支架上，其底部设有下料口，用于收集粉碎不合格的长秸秆。
8.根据权利要求1或3所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述第二出料口(55)的边缘设有翻边(51)；在细滤网(53)的两侧连接处分别设有朝外的前隔板(56)与后隔板(57)；翻边(51)嵌套在长料收集壳(41)边缘的内侧，前隔板(56)与后隔板(57)分别嵌套在短料收集壳(42)两侧边缘的内侧，从而形成封闭空间，防止秸秆碎末溢出，保持环境卫生。
所述支架(1)包括底部的支撑柱(14)及其上方的支撑板(13)，支撑板(13)上连接有电机安装架(11)，电机安装架(11)上安装有与内层筛筒(3)连接的主驱动电机(21)；支撑板(13)上还安装有摩擦轮支撑座(71)和摩擦轮驱动电机(22)；外壳(12)连接于支撑板(13)上，用于遮盖内层筛筒(3)、外层筛筒(5)、长料收集壳(41)和短料收集壳(42)主要工作部件。
一种分离式双层滚筒螺旋筛分方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，加料：通过鼓风机送物料或是重力落物料，使物料进入入料口(6)时具有一定初速度；
步骤二，粗筛：物料由入料口(6)进入转动的内层筛筒(3)，长度超过粗滤网(33)筛孔的物料由第一出料口(35)进入长料收集壳(41)，其余物料经粗滤网(33)筛选后进入外层筛筒(5)；
步骤三，细筛：物料进入外层筛筒(5)后，在螺旋叶片(31)的推动下以及风力的作用下向末端移动，在此过程中，长度小于细筛网(53)筛孔的物料经细滤网(53)落入短料收集壳(42)中，长度大于细筛网筛孔(53)的物料在螺旋叶片(31)的推动下由第二出料口(55)进入长料收集壳(41)；
步骤四，出料：由短料收集壳(42)排出合格的短小秸秆，以便利用处理；其余不合格的长秸秆由长料收集壳(41)排出，返回到粉碎装置重新粉碎处理后，再回到所述步骤一进行筛分处理。
本发明具有有益效果。
1. 本发明与现有的螺旋输送和螺旋筛分相比，直接将秸秆送至内层筛筒内部，进料方式发生了改变，更有利于秸秆的加料。
2. 本发明与现有的双圆筒筛，以及滚筒筛和螺旋输送装置两者相结合的筛分装置相比，结构简单紧凑，筛分质量高，可靠性好。
3. 本发明新提出的滚筒螺旋组合筛分方法与滚筒筛分、螺旋筛分等方法相比：(1)物料在内层筛筒内的粗筛分过程接近滚筒筛分，其对物料的适应性较好，可以适应秸秆韧性强、湿度大、容易粘接的特点，同时噪音和振动较小，充分发挥了滚筒筛分优点；(2)物料在内层筛筒外和外层筛筒内之间，秸秆较短小，筛分过程接近螺旋筛分，其筛分效率与螺旋叶片转速相关，筛分效率高，并且封闭性好，充分发挥了螺旋筛分优点；(3)内层筛筒与外层筛筒独立控制转速和转向，两者转向相反，在绝对转速不高的情况下使螺旋叶片达到较高的相对转速，提高了筛分效率和效果，且又克服了螺旋筛分对长秸秆筛分处理的不适应性；(4)通过大筛孔筛网粗筛，保证物料的透筛性，小筛孔筛网细筛，保证出料物的粒度，实现粗细分级筛分，既克服了含水量高易粘接秸秆易堵塞筛网的缺陷，又进一步提高筛分效率和效果，更加符合秸秆筛分的特点和要求。
附图说明
图1是本发明的立体局部剖视图。
图2是本发明主要工作部件的立体局部剖视图。
图3是本发明内层筛筒的立体剖视图。
图4是本发明内层筛筒的主视剖视图。
图5是本发明内层筛筒的另一种实施例视图。
图6是本发明外层筛筒的立体视图。
图7是图2中A处的局部放大图。
图8是图6中B处的局部放大图。
图9是本发明工作时物料的流动原理图。
1-支架，11-电机安装板，12-外壳，13-支撑板，14-支撑柱；21-主驱动电机，22-摩擦轮驱动电机；3-内层筛筒，31-螺旋叶片，32-搅拌刮片，33-粗滤网，34-轴承，35-第一出料口，36-连接轴,37-主轴支撑座；41-长料收集壳，42-短料收集壳；5-外层筛筒，51-翻边，52-前摩擦环，53-细滤网，54-后摩擦环，55-第二出料口，56-前隔板，57-后隔板；6-入料口,61-法兰；7-摩擦轮驱动组件，71-摩擦轮支撑座，72-前摩擦轮，73-连接杆，74-后摩擦轮。 
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明装置由内层筛筒3、外层筛筒5、长料收集壳41、短料收集壳42和支架1等组成，内层筛筒3同轴安装于外层筛筒5的内部，内层筛筒3与外层筛筒分别由安装于支架1上的电机独立驱动。
如图1所示，所述支架1包括底部的支撑柱14及其上方的支撑板13，支撑板13上连接有电机安装架11，电机安装架11上安装有与内层筛筒3连接的主驱动电机21；外壳12连接于支撑板13上，用于遮盖内层筛筒3、外层筛筒5、长料收集壳41、短料收集壳42等主要工作部件。
如图2到图4所示，所述内层筛筒3的前端与入料口6直接连通，入料顺畅，其末端开有第一出料口35，第一出料口35与长料收集壳41直接连通，出料亦顺畅；内层筛筒3内壁设有搅拌刮片32，其筒壁上设有粗滤网33，通过粗滤网33实现粗筛，其外壁面设有粗壮的螺旋叶片31，通过螺旋叶片31对粗筛后的秸秆碎末在外层筛筒5内逐渐向前搅拌和推动，同时进行细筛。
如图2到图4所示，搅拌刮片32为直板形或螺旋形。搅拌刮片32一方面对进入内层筛筒3的物料起到搅拌筛分作用，防止物料成团直接从内层筛筒3的前端贯通进入末端，导致筛分不彻底；另一方面，对未筛分出的长料秸秆起到一定的向前输送作用，使得其逐渐从前端推送到末端；直板形搅拌刮片易于充分搅拌物料，螺旋形搅拌刮片易于输送物料；调整螺旋形搅拌刮片的倾斜角度可以改变搅拌刮片的搅拌和输送性能。
如图2和图4所示，入料口6边缘设有法兰61，通过法兰61连接于支架1的外壳12上，入料口6末端嵌套有轴承34；内层筛筒3的前端安装于轴承34外侧，内层筛筒3的末端通过连接轴36安装在主轴支撑架37上，主轴支撑架37安装于支架1上，内层筛筒3以此两处为支点绕中心轴旋转。
如图5所示，螺旋叶片31为满螺旋叶片或齿形螺旋叶片或杆状螺旋叶片；筛分过程中，高速转动的螺旋叶片可以在外层筛筒内形成螺旋气流，带动物料前行。
如图2和图6所示，外层筛筒5同轴安装于内层筛筒3的外围，可与内层筛筒3反向旋转；其末端设有第二出料口55，第二出料口55与长料收集壳41连通；外层筛筒5的筒壁设有细滤网53；细滤网53外围设有短料收集壳42。
如图6所示，外层筛筒5两端分别套有前摩擦环54和后摩擦环56，外层筛筒5通过一对摩擦轮组件7驱动；所述摩擦轮组件7包括安装于支撑板13上的摩擦轮支撑座71、连接杆73以及前摩擦轮72和后摩擦轮74，连接杆73的一端连接有摩擦轮驱动电机22。
如图2到图6所示，粗滤网33孔径是细滤网53孔径的2到4倍，粗滤网33和细滤网53的筛孔为圆形或腰形或椭圆形或矩形。粗滤网33的作用主要是滤除未被切到的长秸秆以及粘接在一起的块状秸秆，要求保证有较好的通过率，因而孔径较大；细滤网53的主要作用是控制秸秆的长度、筛选出合格的细秸秆，因而孔径根据筛选要求设置得较小。
如图1和图2所示，短料收集壳42为封闭壳体，其将细滤网53完全包裹在内，外层筛筒5可在其中转动；短料收集壳42固定在支架1上，其底部设有下料口，用于收集已经粉碎合格的细秸秆；长料收集壳41亦为封闭壳体，其前端与第二出料口55连接，外层筛筒5可在其中转动；长料收集壳41固定在支架1上，其底部设有下料口，用于收集粉碎不合格的长秸秆。
如图2到图8所示，出料口包括第一出料口35和第二出料口55：在内层筛筒3上设第一出料口35，在外层筛筒5上设第二出料口55；第二出料口55的边缘设有翻边51；在细滤网53的两侧连接处分别设有朝外的前隔板56与后隔板57；翻边51嵌套在长料收集壳41边缘的内侧，前隔板56与后隔板57分别嵌套在短料收集壳42两侧边缘的内侧，从而形成封闭空间，防止秸秆碎末溢出，保持环境卫生。
本发明所述的一种分离式双层螺旋筛分装置实现的滚筒螺旋组合筛分方法特征是：一方面通过可分别控制转速的分离式双层滚筒筛，实现双层滚筒不同转速、不同转向的粗筛分和细筛分；另一方面通过内层筛筒内壁的搅拌刮片，实现螺旋搅拌滚筒粗筛，通过内层筛筒外壁面的螺旋输送叶片，实现螺旋输送滚筒细筛，达到分级筛分效果。
如图9所示，本发明方法的筛分步骤包括：
首先，加料。通过鼓风机送料或是重力落料，使其进入入料口6时具有一定初速度。
其次，粗筛。物料由入料口6进入转动的内层筛筒3，长度超过粗滤网33筛孔的物料由第一出料口35进入长料收集壳41，其余物料经粗滤网33筛选后进入外层筛筒5。
然后，细筛。物料进入外层筛筒5后，在螺旋叶片31的推动下以及风力的作用下向末端移动，在此过程中，长度小于细筛网筛孔53的物料经细滤网53落入短料收集壳42中，长度大于细筛网53筛孔的物料在螺旋叶片31的推动下由第二出料口55进入长料收集壳41。
最后，出料。由短料收集壳42排出合格的短小秸秆，以便利用处理；不合格的长秸秆由长料收集壳41排出，返回到粉碎装置重新粉碎处理。
以上四步可以连续不断进行，实现高速、高效的秸秆筛分处理。
以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限制，本发明所限定的范围参见权利要求。在不违背本发明基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：由内层筛筒(3)、外层筛筒(5)、长料收集壳(41)、短料收集壳(42)和支架(1)等组成；
所述内层筛筒(3)同轴安装于外层筛筒(5)的内部，内层筛筒(3)与外层筛筒(5)分别由安装于支架(1)上的电机独立驱动；所述内层筛筒(3)的前端与入料口(6)直接连通，内层筛筒(3)的末端开有第一出料口(35)；第一出料口(35)与长料收集壳(41)直接连通；
所述内层筛筒(3)内壁设有搅拌刮片(32)，搅拌刮片(32)为直板形或螺旋形；内层筛筒(3)的筒壁上设有粗滤网(33)，通过粗滤网(33)实现粗筛，外壁面设有螺旋叶片(31)，通过螺旋叶片(31)对粗筛后的秸秆碎末在外层筛筒(5)内逐渐向前搅拌和推动，同时进行细筛。
2.根据权利要求1所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述入料口(6)连接于支架(1)上，入料口(6)末端嵌套有轴承(34)；内层筛筒(3)的前端安装于轴承(34)外侧，内层筛筒(3)的末端通过连接轴(36)安装在主轴支撑架(37)上，内层筛筒(3)以此两处为支点绕中心轴旋转。
3.根据权利要求1所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述外层筛筒(5)的末端设有第二出料口(55)，第二出料口(55)与长料收集壳(41)连通；外层筛筒(5)的筒壁设有细滤网(53)；细滤网(53)外围设有短料收集壳(42)。
4.根据权利要求1或3所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述外层筛筒(5)两端分别套有前摩擦环(52)和后摩擦环(54)，外层筛筒(5)通过一对摩擦轮组件(7)驱动；所述摩擦轮组件(7)包括安装于支架(1)上的摩擦轮支撑座(71)、连接杆(73)以及前摩擦轮(72)和后摩擦轮(74)，连接杆(73)的一端连接有摩擦轮驱动电机(22)。
5.根据权利要求1所的一种述分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述螺旋叶片(31)为满螺旋叶片或齿形螺旋叶片或杆状螺旋叶片。
6.如权利要求1或3所述分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述粗滤网(53)孔径是细滤网(33)孔径的2到4倍，粗滤网(53)和细滤网(33)的筛孔为圆形或腰形或椭圆形或矩形；粗滤网(53)的作用主要是滤除未被切到的长秸秆以及粘接在一起的块状秸秆，要求保证有较好的通过率，因而孔径较大；细滤网(33)的主要作用是控制秸秆的长度、筛选出合格的细秸秆，因而孔径根据筛选要求设置得较小。
7.根据权利要求1或3所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述短料收集壳(42)为封闭壳体，其将细滤网(53)完全包裹在内，外层筛筒(5)可在其中转动；短料收集壳(42)固定在支架(1)上，其底部设有下料口，用于收集已经粉碎合格的细秸秆；所述长料收集壳(41)为封闭壳体，其前端与第二出料口(55)连接，外层筛筒(5)可在其中转动；长料收集壳(41)固定在支架上，其底部设有下料口，用于收集粉碎不合格的长秸秆。
8.根据权利要求1或3所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述第二出料口(55)的边缘设有翻边(51)；在细滤网(53)的两侧连接处分别设有朝外的前隔板(56)与后隔板(57)；翻边(51)嵌套在长料收集壳(41)边缘的内侧，前隔板(56)与后隔板(57)分别嵌套在短料收集壳(42)两侧边缘的内侧，从而形成封闭空间，防止秸秆碎末溢出，保持环境卫生。
9.根据权利要求1所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置，其特征在于：所述支架(1)包括底部的支撑柱(14)及其上方的支撑板(13)，支撑板(13)上连接有电机安装架(11)，电机安装架(11)上安装有与内层筛筒(3)连接的主驱动电机(21)；支撑板(13)上还安装有摩擦轮支撑座(71)和摩擦轮驱动电机(22)；外壳(12)连接于支撑板(13)上，用于遮盖内层筛筒(3)、外层筛筒(5)、长料收集壳(41)和短料收集壳(42)主要工作部件。
10.根据权利要求1所述的一种分离式双层滚筒螺旋筛分装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，加料：通过鼓风机送物料或是重力落物料，使物料进入入料口(6)时具有一定初速度；
步骤二，粗筛：物料由入料口(6)进入转动的内层筛筒(3)，长度超过粗滤网(33)筛孔的物料由第一出料口(35)进入长料收集壳(41)，其余物料经粗滤网(33)筛选后进入外层筛筒(5)；
步骤三，细筛：物料进入外层筛筒(5)后，在螺旋叶片(31)的推动下以及风力的作用下向末端移动，在此过程中，长度小于细筛网(53)筛孔的物料经细滤网(53)落入短料收集壳(42)中，长度大于细筛网筛孔(53)的物料在螺旋叶片(31)的推动下由第二出料口(55)进入长料收集壳(41)；
步骤四，出料：由短料收集壳(42)排出合格的短小秸秆，以便利用处理；其余不合格的长秸秆由长料收集壳(41)排出，返回到粉碎装置重新粉碎处理后，再回到所述步骤一进行筛分处理。
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