CN1063901A - 带有可移动刀片的切削滚筒改型 - Google Patents

Abstract

一种切削滚筒，具有圆筒基体和至少一个基本上 平行于轴线的刀片连接在该处，它用于分离甘蔗、甜 高梁或类似植物。在基体上的槽具有带锯齿的壁，其 与刀片的带锯齿的侧面啮合，而楔块将刀片可作合适 的径向调节地固定在槽内。在每个槽内有多个刀片 和形成很小倾角的锯齿(棱)，可允许刀片循环安置以 提供一使高度准确和容易调节的切削滚筒。

Description

本发明通常涉及用于甘蔗、甜高粱和类似植物的分离系统，更具体地说，将此类植物分离成为它们的组分，亦即本发明涉及切削滚筒。

甘蔗杆包括一外皮，它是硬的，像木纤维一样的物质。外皮包围着蔗髓核心，其能产生几乎所有的糖汁，从而可以做出各种的含糖食品。外皮的表层是一薄的、柔软的外表壳，此处称为“迪玛克（dermax）”。

直到今日，传统的甘蔗工业实践主要是利用甘蔗中的糖分，在这种工业生产中，主要的制糖工艺包括将甘蔗杆切断、压榨以便得到糖汁，而固体废料（甘蔗渣）主要用作燃料。

虽然贯穿制糖工业的这种生产实践实质上是一样的，但是人们已经认识到，如果将甘蔗杆首先分离成为外皮，蔗髓和迪马克组分，则从甘蔗中可以制出许多非常有用的产品，通过此种分离能够生产出许多有用的最终产物，从而可提供巨大的经济效益。在制糖生产中，此种分离也会提供显著的效果。

尽管没有必要涉及甘蔗，但对于分离杆的早期成果涉及到下列的美国专利：

605293（Madden），  608630（Wright），

616177（Adelsperger），  623753（Winchell），

623754（Winchell），  627882（Sherwood），

632789（Remy），  657341（Demy），

657341（Dyer），  670037（Sherwood），

675758（Sherwood），  684492（Adamson），

707531（Adamson），  1689387（Heimlich），

2706312（Bobkowicz）.

甚至早在十九世纪末期就开始尝试分离杆技术，但是，基本上整个甘蔗工业继续采用上述的传统工艺，包括切断和压榨整杆以提取糖汁。

直到二十世纪六十年代，该领域的技术保持着相当的平静，此后开始苏醒、活跃，这就是在工业上大都涉及的公知的Tilby系统，即甘蔗分离系统，它以主要的创始人Sydney.E.（“Ted”）Tilby命名的。

概括地说，Tilby系统包括许多工艺步骤，由甘蔗分离机器的许多部分来实现。甘蔗段，即甘蔗杆最好切成大约25-35cm长的甘蔗段，向下通过分割器，使其沿纵向分裂成半圆柱形，即半圆杆段，然后一节分裂杆的两个半圆段分别由分离器的下游对称部分进行加工。

此种分离器下游的第一部分是分离蔗髓台，它包括切削滚筒和阻挡滚筒以用来将蔗髓从半圆杆段的外皮上分离出去同时展平外皮，随后一个下游部分是分离迪玛克台，从那里外皮已露出，并准备用于各种方式的加工程序，包括分割、压榨和/或许多其它的加工步骤。将蔗髓从分离台输送到榨取装置，在此提取糖汁。

从二十世纪六十年代开始，有关Tilby系统和对此系统改进的相当数量的专利已经授权。一般涉及甘蔗加工方面并相当近期的美国专利如下：

3424611（Miller），  3424612（Miller），

3464877（Miller等），  3464881（Miller等）

3566944（Tilby），  3567510（Tilby），

3567511（Tilby），  3690358（Tilby），

3698459（Tilby），  3721567（Miller等），

3796809（Miller等），  3873033（Tilby），

3976498（Tilby），  3976499（Tilby），

4025278（Tilby），  4151004（Vukelie），

4312677（Tilby），  4572741（Mason），

4636263（Cundiff），  4702423（Pinto），

4743307（Mason），  4816075（Gruenewald）.

当最终完全商品化的观点看，Tilby系统可以生产若干高价值的产品，这就大大提高了每吨甘蔗的现金收益，而对于工业来说一个非常重要的因素是赢利在近年来已达到最佳边缘状况。一般来说这是重要的，特别对于许多发展中的国家尤为重要，因为蓬勃发展的甘蔗工业将是有益于经济的发展和稳定。

考虑到甘蔗是一种成长最迅速，发展和接种都容易的生物资源，所以Tilby系统的完全商品化可以明显地减少对森林以及其它作物和资源的依赖。由Tilby系统分离的甘蔗组分所制取的产品是增多了花样品种的糖，食品和食品添加剂，动物食品，多种的木质制品和建筑材料，还有用于各种目的的酒精、纸和含其桨的产品以及各种各样的特殊产品。

尽管Tilby系统主要的技术发展已有多年的时间，但许多困难和关键性问题尚未解决，不克服此种问题的确阻碍了Tilby系统的商品化生产。本发明所描述的内容和提出的权利要求，就在于解决这些有关的问题。

用于从半圆杆段分离蔗髓的切削滚筒公开在上述的这些美国专利中：

3567510（Tilby），  3567511（Tilby），

3690358（Tilby），  3976498（Tilby等），

4151004（Vukelie），  4312677（Tilby等）

4572741（Mason），  4743307（Mason）.

用于分离半圆杆段中蔗髓的切削滚筒，通常是相当宽的，以致在分离器中，能跨越杆段料流的通道。

现有技术的切削滚筒包括其圆围上间置多个槽的圆筒基体，刀片可调节地固定在槽内，在槽中的刀片是用各种紧固件和楔块固定的。

这种现有的切削滚筒装置已暴露出许多重要的问题和缺陷。有些涉及的是不能充分地分离蔗髓和迪马克。其他涉及的是难以调节刀片。还有涉及的是安全问题及有关切削滚筒在高速运转下的重要问题。

由于在切削滚筒上的刀片总是逐渐磨损或损坏，所以有些问题它们自身就会明显暴露出来。通过磨锐可以完成对刀片的检修，然而此时滚筒只是重复磨锐则使其减少了有效直径，因此在切削滚筒和阻挡滚筒之间形成较大的间隙，甚至可以让半圆杆段在其中间通过，这时就完全丧失了分离蔗髓的功用。

在切削滚筒的长度上，刀片的不均匀磨损的现实，使这些问题更严重。中间部分倾向于磨损较快，重复磨锐刀片减少了切削滚筒的直径，即加大了切削滚筒与阻挡滚筒之间的距离，两个因素中任一作用的影响都使得不能从半圆杆段上完全分离蔗髓。

在现有的切削滚筒中，刀具磨损问题，不完全分离蔗髓和有关的停工问题都是很重要的问题，在很短的使用时间后，全部更换刀片，费用相当大。一旦磨损到一定程度，刀片则不能继续使用。通过正常使用和重复磨锐，刀片则不具有合适的尺寸以有效地用于现有技术的切削滚筒上，只好报废这些刀片而花费巨大成本。

现有技术中切削滚筒的另一个主要问题是，在槽内按要求调节刀片并将其固定遇到相当大的困难，即将刀片固定在合适的位置是很难的，而且特别耗费时间，只有推迟磨锐和调节刀片来避免此种问题，然而，其结果将是不完全或不合适的分离蔗髓。在调节过程中还会发生明显的刀片滑动问题。

由于切削滚筒的高速旋转和刀片固定于滚筒基体的方式，都会涉及安全问题，因为刀片会从基体飞出，非常危及该区域的工人。此类失控问题大多发生在使用高强度材料制造的刀片时，由于这种材料表面比普通金属材料表面要光滑。在有些情况下，固定在它们相对端的刀片会向外弯曲，这会引起进一步危险和不正常的运转。

总之，应用于甘蔗分离系统的现有技术之切削滚筒存在许多缺陷与问题，所以需要改进这种切削滚筒以便充分地利用Tilby甘蔗分离系统所固有的优点。

本发明目的在于提供一种改进的切削滚筒，以克服现有技术的一些问题和不足。

本发明另一目的是提供一种改进的用于甘蔗分离系统的切削滚筒。

本发明又一目的是提供一种改进的用于甘蔗分离系统的切削滚筒，以使刀片的磨损是均匀地分布在滚筒的整个长度上。

本发明另一目的是提供一种改进的用于甘蔗分离系统的切削滚筒，以使当一刀片损坏时不必作整体的更换。

本发明再一目的是提供一种改进的切削滚筒，以便刀片可以重复磨锐而不改变切削滚筒的有效直径。

本发明另一目的是提供一种改进的用于甘蔗分离系统的切削滚筒，以使刀片可以在滚筒的径向位置上复原以便补偿刀片的磨损和刀片的重复磨锐。

本发明又一目的是提供一种改进的用于甘蔗分离系统的切削滚筒，以便在一操作工位中磨损太多的刀片可以用于系统内的别的工位并有助于降低生产成本。

本发明另一目的是提供一种改进的用于甘蔗分离系统的切削滚筒，以使刀片可以磨锐或迅速更换而没有明显的停工和提高生产成本。

从下面对本发明的描述，可使这些和其它重要目的得以清楚理解。

本发明是一种改进的切削滚筒，特别用于甘蔗分离系统的切削滚筒，本发明克服了一定问题和不足，包括上面概述的那些。

本发明一个重要方面是改进刀片的组合和刀片安装装置。本发明结构方案可以使刀片装置在槽内作径向的移动，以便容易地保持滚筒直径和对磨损的补偿。该方案也能使刀片牢固地安装定位，从下面的说明将使本发明的各种优点变得明显。

本发明的切削滚筒具有一圆筒基体和其上至少置有一基本上平行于轴线的刀片，它包括（1）在基体上置有基本平行于轴线的槽，其具有基本上是径向的槽壁并沿着此壁面置有平行的锯齿;（2）一刀片，它有外刀刃和第一、第二侧面，带有锯齿的第一侧面与带有锯齿的槽壁相配合;（3）施力装置，它迫使刀片的第一侧面对靠到带锯齿的槽壁上，并可松开地将刀片固定在槽内以作合适的径向调节。该施力装置最好包括将刀片对着带锯齿槽壁楔入的装置。

在确定的最佳实施例中，除了带有锯齿壁外，该槽还具有一个基本上是径向的第二壁，它相对于刀片上不带锯齿的侧面成一角度，以致不带锯齿的槽壁和不带锯齿的刀片侧面沿着半径收敛。用楔块支承到不带锯齿的侧壁和刀片不带锯齿的侧面上，使刀片对着带锯齿的槽壁固定，并用紧固装置将楔块固定其位。

在确定的最佳实施例中，不带锯齿的槽壁和刀片不带锯齿的侧面朝着基体轴线的方向收敛，紧固装置是一双头螺纹的螺钉，以使基体和楔块连接在一起，在此情况下，楔块最好具有第一和第二楔表面，它们基本上各自平行于不带锯齿的槽壁和刀片不带锯齿的侧面。

在确定的实施例中，槽有槽底部，楔块包括支承部分和主体部分，支承部分与槽底部和刀片不带锯齿的侧面接触。主体部分与支承部分以及不带锯齿的槽壁配合，在该实施例中，最好是，槽底部的结构方式使得支承部分能保持恒定的方位，而与刀片的径向尺寸变化无关。

在某些最佳实施例中，不带锯齿的槽壁和刀片不带锯齿的侧面朝着离开基体轴线的方向收敛，紧固装置是螺钉，其与楔块配合并支承到基体上。楔块具有第一和第二楔表面，它们各自基本上平行于不带锯齿的槽壁和刀片的不带锯齿的侧面。

在这种实施例中，最好是，槽置有槽底部，而楔块有一支承部分和一伸缩部分，支承部分与槽底部和刀片不带锯齿的侧面接触。伸缩部分具有接近端部带螺纹的部分，它与楔块的支承部分相接合，还具有顶部，它与不带锯齿的槽壁接合。该伸缩部分也构成紧固装置。在该实施例中，最好是，槽底部的结构方式使得支承部分能保持恒定的方位而与刀片的径向尺寸变化无关。

相对于基体的旋转方向说，最好是，槽的带锯齿的壁是尾随的壁，而槽与楔块所限定的空腔位于刀片的前方。

在最佳的实施例中，刀片的前导外刀刃，当相对于基体的旋转方向来确定时，它离开滚筒轴线的径向距离大于外刃口上任何其他部分至轴线的距离。即尾随的外刃口具有稍小的半径，以使阻力减至最小。

在最佳的实施例中，在每一个槽中，刀片是由许多刀片头尾相接排列成的组合体，每一刀片用单独的楔块固定。上述的槽壁锯齿（棱）相对于圆筒体的轴线成一角度，这样将其啮合的刀片沿着该槽壁的锯齿运动就可使刀片径向向外地移动。在最佳优选的实施例中，槽壁的锯齿（棱）是这样成角度的，即在槽的整个长度上，锯齿（棱）在径向增加一个等于锯齿宽度的距离。

正如已经指出的，在现有技术中Tibly甘蔗分离系统具有确定的优点，本发明的切削滚筒可以使这些优点更充分地获得。

举一个例子说，正如上面所描述的，带锯齿的槽壁与刀片带锯齿的侧面相啮合，就是着手解决刀片的磨损问题和磨锐成新的形状。置成倾角的槽壁锯齿和在每个槽内使用多个头尾相接的刀片，可以增加刀片的循环使用，保证均匀的磨损和保持刀片离阻挡滚筒的合适距离。

在这种增加的循环使用中，每个刀片沿着槽壁移动一个等于刀片宽度的距离，这样从槽的端部移出最后的刀片，当已经移出时，即在槽的导入端，可以将该刀片再插入槽内作为第一刀片，但是其位置比另外的高一个锯齿。

本发明结构的主要优点在于，可使切削滚筒和阻挡滚筒之间的有效距离保持相同，尽管有不均匀的刀片磨损和反复磨锐影响的倾向。通过使用多个刀片组合也可以实现降低成本。而现有技术正相反，如果刀片的某部分损坏或由于某种原因不能有效地分离蔗髓时，即要更换全部刀片。应用本发明的切削滚筒则仅仅是需要更换损坏的那一刀片，即在槽端直接插入一个新的刀片以更换旧的。

同样在现有技术中如果刀片磨损到不能有效分离蔗髓的程度，即以相当大的成本代价报废全部刀片。而对于本发明，用于分离蔗髓的切削滚筒的刀片一旦磨损到一定程度仍可以用于分离迪马克的类似切削滚筒上，从而可进一步提高生产效率和降低生产成本。

在本发明的最佳实施例中，每个刀片与它自己的楔块相配对。由于切削滚筒高速旋转而产生的离心力，要求每个刀片牢固地配合于带锯齿的槽壁上。当每个刀片用其楔块和切削滚筒以螺纹连接固定在槽内时，就可实现刀片最佳的固定。

结合甘蔗系统对本发明已作了描述，然而本发明的应用将超出上述的范围，包括不受限制地应用于具有木质外皮和比较柔软的内芯的其它植物材料。

附图的简要说明：

图1是一个含有本发明切削滚筒的甘蔗分离系统正视图;

图2是一完整的最佳切削滚筒基体的透视图

图3是一能与基体连接的完整的最佳刀片透视图

图4是一最佳的切削滚筒刀具槽、刀片和楔块的分解透视图

图5A-5D是切削滚筒刀具槽、刀片和楔块的四种最佳结构的放大侧视图，图5B的结构与图4的结构相类似，

图6是一组刀片如排在一个切削滚筒刀槽内组成单一刀片的缩小透视图

本发明涉及改进的切削滚筒50，它包括在图1示意表明的甘蔗分离设备中。在图2-5D中将详细地说明改进的切削滚筒50。

图1表示一个塔形的分离单元20，用于分割和加工甘蔗杆段。如众所周知的现有技术，分离单元20是一对称的“镜像”式结构，两边的部件用于加工切割甘蔗杆形成的半圆甘蔗杆段。在分离单元20的两边，正如现有技术已知的，置有许多安装在翼板37上的部件，它（37）能绕着枢轴41向上转动以使单元20的操作维修简便。

分离单元20从上面连续接受整段的甘蔗，甜高梁或类似的植物。通过一对供料辊23强迫这些圆杆段向下送到分割刀21处，它使这些圆杆段沿着纵向分割成为半圆杆段，接着这些已露出内蔗髓的每个半圆杆段移动并通过旋转控制刷25进入蔗髓分离台27，它包括切削滚筒组件50和配合的阻挡滚筒52。在蔗髓分离台27处，通过切削滚筒组件50将半圆杆段的含糖蔗髓从其外皮上切下并成为相当小的碎块，同时外皮也被展平。

如图2清楚可见，切削滚筒50包括圆筒基体82，它具有多个纵向槽84，这些槽基本上平行于基体82的旋转轴线。每个槽84由第一槽壁86和第二槽壁88所限定同时形成空腔92。第一槽壁86置有许多平行的锯齿90，它沿着槽壁面延伸。

如图3所示，刀片94，在其第一侧面98置有许多平行的锯齿96，它与第一槽壁86上的平行锯齿相配合。刀片94具有第二侧面100和外刀口102，它具有前导刃并该前导刃在相对于基体旋转的方向离圆筒轴线的径向距离大于外刀口102上任何其他部分至轴线的径向距离。

如图4最能看出的，刀片94上带锯齿的第一侧面98与第一槽壁86相配合，并用楔块104固定到这相对的第一槽壁86上。如果将楔块104放入槽84内，则楔块第一表面106是对着刀片第二侧面100的，而楔块第二表面108是对着第二槽壁88。如图4所示，用螺钉110穿过孔112使楔块104和槽底84相接合，这样，楔块104就对着第二槽壁88和刀片第二侧面100而被固定。

在一最佳的实施例中，即图5A所示，第二槽壁88a和刀片第二侧面100朝着基体82的轴线方向收敛。楔块第一和第二表面106a和108a分别平行于刀片第二侧面100和第二壁88a。双头螺钉110a将基体82和楔块104a相接合并使它们拉紧在一起，同时，使刀片94的锯齿侧面与带锯齿的槽壁相啮合。若反向旋转双头螺钉110a，即松开连接，就可允许刀片94沿着槽滑动。

另一个最佳实施例见图5B所示，第二槽壁88b和刀片第二侧面100在离开基体82轴线的方向上收敛。楔块第一和第二表面106b和108b各自基本上平行于刀片第二侧面100和第二槽壁88b。为使基体82和楔块104b之间拉紧而拧进螺钉110b，进而使楔块104b对着刀片94固定，并保持锯齿啮合，若部分地退出螺钉110b，即松开连接。

另一个最佳实施例见图5C，刀片第二侧面100和第二槽壁88c在离开基体82轴线的方向收敛。楔块104c具有一支承部分114c，它与突起的槽底122的侧面和刀片第二侧面100相接触。突起的槽底122的尺寸是如同刀片94这样时的宽度，即当高置刀片94时，使支承部分114c的侧面保持与刀片第二侧面100相接触，并保持刀片的定位与刀片94的径向位置无关。楔块104c还具有一伸缩部分120（带有头部的螺栓），螺栓120有一直达端头附近的螺纹部分116，它与螺纹孔118相配合，该孔位于支承部分114c中，并且其顶部（螺栓头）与第二槽壁88c相顶靠。若从支承部分114c退出的方向转动螺栓120，则使由支承部分114c施加到刀片94上的力增加，这样即保持锯齿啮合。以相反的方向转动螺栓120，则松开连接，即可以让刀片94沿着槽移动。

一个特别优选的实施例见图5D所示，第二槽壁88d和刀片第二侧面100朝基体82的轴线方向是收敛的。楔块104d有一支承部分114d和主体部分124。支承部分114d与刀片第二侧面100和突起的槽底122的侧面接触。突起的槽底122的宽度大小如图5C的实施例一样，楔块主体部分124与支承部分114d和第二槽壁88d相接合。用一双头螺钉110d将主体部分124与基体82固定连接，该螺钉与图5A所示的110a螺钉相同。

在一个最佳的实施例中，当最初使用本发明蔗髓分离切削滚筒时，刀片94长约2英寸，高约3/4英寸。通过反复的磨损和磨锐，刀片的高度减少至1/2英寸，此时可将该刀片用于迪马克的分离切削滚筒上。刀片94可以用多种材料，然而最好是用硬质合金钢制成。

正如已经指出的，在每个槽84中，刀片是许多刀片的组合件。由图6可以说明，它表示在单个槽中，刀片94a至94n头尾相接地排列成行。

本发明中零件可以使用多种材料，对于本领域理解本发明的技术人员来说，选择合适的材料是明显已知的。

由于已结合特别的实施例对本发明的内容作了说明，所以应该清楚地认识到，采用这些例子仅仅是为了说明，而不在于限定本发明的范围。

Claims (10)

1、甘蔗分离设备，具有用以分割蔗杆的装置和用以从分割的蔗杆段外皮上分离材料的切削滚筒，该滚筒包括一圆筒基体和其上至少置有一基本上平行于轴线的刀片，用于每个刀片的切削滚筒的改进包括：

在基体内置有一基本平行于轴线的槽，该槽具有基本径向的第一壁面，其置有沿该壁平行延伸的锯齿；

一刀片，它具有外刃口和第一、第二侧面，在第一侧面上具有锯齿与槽壁上的锯齿相啮合；和

一施力装置，将刀片第一侧面靠到槽的第一壁面上，同时可松开地将刀片固定在槽内以使刀片能作适当的径向调节。

2、按照权利要求1所述的设备，其中施力装置包括将刀片楔入槽的第一壁面的装置。

3、按照权利要求1所述的设备，其中，楔入装置包括：

槽具有基本上径向的第二壁面，它相对于刀片的第二侧面成一角度，以致于第二壁面与第二侧面沿径向收敛;

一楔块，它对置于第二壁面和刀片的第二侧面;和

用于将楔块对着第二壁面和第二侧面固定的装置。

4、按照权利要求3所述的设备，其中，槽的第一壁面相对于旋转的方向是尾随壁，槽与楔块所限定的空腔是在刀片的前方。

5、按照权利要求1所述的设备，其中所说的刀片外刃口有一相对于旋转方向的前导刃，它离圆筒轴线的径向距离大于外刃口的任何其他部分至轴线的距离。

6、按照权利要求1所述的设备，其中所说的刀片是多个在槽内头尾相接安置的刀片组合。

7、按照权利要求6所述的设备，其中所说的槽壁面锯齿（棱）相对于圆筒的轴线成一角度，因此，使刀片与槽壁上的锯齿啮合并沿其运动时就可使刀片径向向外地移动。

8、按照权利要求7所述的设备，其中所说槽壁上的锯齿（棱）的倾角是这样的，即在槽的整个长度上，锯齿（棱）在径向上增加一个等于锯齿宽度的距离，因此在刀片磨损以后，通过将啮合在槽壁面锯齿上的刀片沿着该锯齿（棱）运动一个等于一个刀片宽度的距离就可再复原位，亦即将最后的刀片移出，然后将它再插入槽中作为第一刀片而其位置比另外的高一个锯齿。

9、按照权利要求8所述的设备，其中所说的刀片和锯齿的形状与结构设置应使得每一刀片可以几次重复插入，以便能沿着槽作重复的多处定位调节。

10、按照权利要求9所述的甘蔗分离设备，其中所说的切削滚筒用于从半圆杆段分离蔗髓，并还包括第二切削滚筒，用于在分离蔗髓后从外皮分离出迪马克，该第二切削滚筒的结构特征与分离蔗髓的切削滚筒一样，只是用于第二切削滚筒的刀片具有较小的径向尺寸，因而在分离蔗髓的切削滚筒上用过的刀片可以沿着第二切削滚筒的槽插入和重复插入，以便沿着该槽作重复的多处固定调节，因此延长了刀片的使用寿命。

Images