CN108738680B - 一种快速收集木棉纤维的便携式设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，包括吸料部、主机及储料装置。碗状的吸料部，硬管组件的一端与进料口相接，另一端连接可弯曲的软管，软管连接主机；主机包括壳体，壳体内有分料室，风机一产生抽吸风一，从而通过吸料部、硬管组件及软管将纤维集合体吸入分料室内；位于分料室内的纤维集合体中的木棉纤维被风机二产生抽吸风二吸入储料装置内。本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述设备快速收集木棉纤维的方法。本发明给出了一套直接从木棉树上收集木棉纤维和木棉籽的方法和设备，解决了我国目前无法有效收集攀枝花木棉纤维的难题，在减少资源浪费的同时也减轻了木棉纤维飞花引起的环境污染。

Description

一种快速收集木棉纤维的便携式设备和方法

技术领域

本发明涉及一种收集木棉纤维的设备及基于该设备的收集木棉的方法。

背景技术

木棉属木棉科、落叶大乔木，主要生长于南北半球的热带和亚热带地区。木棉纤维是一种由木棉果壳的内壁细胞发育、生长而成的单细胞果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内部，其纵向外观呈圆柱形，表面光滑；截面为圆形或者椭圆形，两端封闭，细胞未破裂时呈气囊结构，破裂后纤维呈扁带状。纤维长约5～32mm、直径约15～45μm、壁厚约1～2μm、纤维中空度高达80％～90％，是目前中空度最大的天然纤维。木棉纤维的主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素。

木棉纤维的超轻比重(0.29g/cm³)、气囊结构和超高中空度使其作为优良的浮力材料、吸油材料和填充材料而得到广泛应用。同时由于超细柔软、保暖性好、吸湿导湿和天然抗菌等特性，木棉纤维常被应用于功能纺织产品的开发。木棉纺织产品在保持较好手感和服用性能的同时，也具备抗菌、防螨防虫、防霉等特殊功能。此外木棉籽也具有很高的利用价值，除可以榨取生物油以外，还可被用来提取很多种有机物，日本等国一直在批量收购木棉籽。

木棉树广泛分布于我国的云南、广东、广西、海南等热带省区。可作景观树，木棉花开的季节常吸引大量游客，可促进旅游产业发展，增加当地农民收入。此外，木棉树耐贫瘠，利用荒漠化的土地发展木棉天然木本纤维的种植，不仅可以为纺织行业开辟新的纤维来源，也可有效缓解我国棉花、麻等天然纤维原料短缺、部分依赖进口的局面。

在我国生长的木棉品种主要为攀枝花木棉，因开红花而俗称红木棉，因树干高大被称作英雄树。木棉花凋谢后长出木棉果，成熟木棉果呈细长柱形，长约100～300mm、中部周长约100～180mm，外皮坚硬且表面有凹凸纹路，攀枝花木棉成熟后的木棉果在太阳照射下极易开裂。由于木棉纤维与蒴果壳体内壁的附着力很小，攀枝花木棉果成熟后内部纤维很容易随风飘落，不仅难以收集使用，而且会形成危害环境的飞絮，影响行车视线，引起部分民众过敏，比杨柳树飞絮要严重的多。即便想人工采摘木棉果或纤维，也很难实施，因为采摘时木棉果稍微受力或受震动，已经裂开和将要裂开的外壳就会脱落，纤维也会同木棉果芯一起散落下来或随风飘扬，造成资源浪费并恶化工人劳动环境。所以，目前我国一般不采摘攀枝花木棉果和纤维，任其自生自灭，只有少数山区农民捡拾散落在地的木棉纤维用来自制枕头等。大量未采摘的开裂木棉果在风、雨等自然条件作用下，木棉纤维也会逐渐从蒴果壳体内壁脱落，且由于纤维长度较短、比重超轻、抱合力差，极易形成飞花。飞花不仅影响环境质量，也会给人们的生活带来很多危害，例如木棉纤维被吸入鼻腔后，可能会引起流涕、咳嗽等症状，对于易过敏人群还可能导致皮肤过敏和呼吸道疾病；飞花会阻挡车辆的出行视线，并堵塞汽车水箱散热片导致熄火，影响交通安全。如何有效收集木棉纤维一直是我国木棉林种植亟待解决的一大问题。广州的市花——木棉花、福建和海南等地的木棉行道树都在被纤维飞絮问题困扰，目前是既爱木棉花，又狠飞絮。

发明内容

本发明的目的是：简单、快速、有效地收集木棉纤维。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，包括吸料部、主机及储料装置：

碗状的吸料部，吸料部顶部开口，底部设有进料口，抽吸风一自进料口引出，且抽吸风一的力通过吸料部完全作用在待收集的包含有木棉纤维和夹杂物的纤维集合体上；

硬管组件的一端与进料口相接，另一端连接可弯曲的软管，软管连接主机；

主机包括壳体，壳体内有分料室，风机一产生抽吸风一，从而通过吸料部、硬管组件及软管将纤维集合体吸入分料室内；壳体底部设有棉籽箱，位于分料室内的纤维集合体中除木棉纤维外的夹杂物被棉籽箱所收集；位于分料室内的纤维集合体中的木棉纤维被风机二产生抽吸风二吸入储料装置内。

优选地，所述硬管组件采用伸缩结构。

优选地，所述伸缩结构包括多节伸缩硬管，相邻两节伸缩硬管之间通过伸缩节相连。

优选地，在所述硬管组件上设有把手。

优选地，所述抽吸风二的气流方向向上，所述抽吸风二产生的力仅能带走所述纤维集合体中的木棉纤维；所述夹杂物中的木棉籽依靠自身重力落入所述棉籽箱。

优选地，在所述分料室内设有金属筛网板，所述夹杂物依靠自身重力下落过程中，先经过金属筛网板后再落入所述棉籽箱内，金属筛网板的网孔大小确保仅木棉籽能通过该金属筛网板。

优选地，所述棉籽箱可拆卸地与所述壳体连接。

优选地，在所述壳体上设有与所述分料室相通的网孔，通过网孔排出所述分料室内过多的空气，以平衡所述分料室内外气压。

优选地，所述储料装置包括仓储袋和环形卡扣，仓储袋通过环形卡扣与所述主机紧密连接，通过调节环形卡扣拆卸和/或更换仓储袋。

本发明的另一个技术方案是提供了一种基于上述设备快速收集木棉纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动上述的便携式设备；

步骤2、将吸料部对准已开裂的木棉果准备抽吸木棉纤维，若木棉蒴果外壳开口不够大，用吸料部轻微触碰木棉蒴果外壳，使部分外壳脱落，暴露出纤维以便于木棉纤维收集；

步骤3、包含有木棉纤维和夹杂物的纤维集合体在风机一产生的抽吸风一作用下从木棉蒴果壳体内壁脱落，并沿着硬管组件及软管进入分料室；

在此过程中，风机二同步产生抽吸风二，将分料室内部的纤维集合体中的木棉纤维转移至储料装置；纤维集合体中除木棉纤维外的夹杂物在重力作用下下落，下落过程中经过分料室内的金属筛网板后落入棉籽箱，通过金属筛网板将夹杂物中除木棉籽外的部分过滤掉，使得仅木棉籽落入棉籽箱内。

本发明的有益效果是：

(1)给出了一套直接从木棉树上收集木棉纤维和木棉籽的方法和设备，解决了我国目前无法有效收集攀枝花木棉纤维的难题，在减少资源浪费的同时也减轻了木棉纤维飞花引起的环境污染。

(2)本发明具有设备简单、便携，收集方法快速、有效、可连续作业的优点。

附图说明

图1为从木棉树上快速收集木棉纤维的便携式设备示意图；

图2(a)及图2(b)为吸料部示意图；

图3为主机和储料装置示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供的一种快速收集木棉纤维的便携式设备主要包括吸料装置、主机和储料装置三个部分。

(1)吸料装置及其作用

结合图1、图2(a)及图2(b)，本发明设计的吸料装置包括：碗状的吸料部1、多节伸缩硬管2、伸缩节3、把手4和可弯曲的软管5。

吸料装置上部为吸料部1，作用是保证抽吸风力完全作用在椭球形纤维集合体上，并防止木棉纤维散落。吸料部1顶部开口、底部设有入料口。吸料部1顶部开口处直径a＝100-300mm，吸料部1的深度c＝60-160mm，入料口直径b＝30-60mm。

吸料部1的入料口与硬管组件相连。硬管组件包括多节伸缩硬管2及伸缩节3。相邻两节伸缩硬管2之间通过伸缩节3相连，使得所有伸缩硬管2及伸缩节3构成的硬管组件利用伸缩节3实现长度可调，以便吸取不同高度木棉果的木棉纤维。

硬管组件上有把手4，通过把手4手持硬管组件，使吸料部1对准已开裂的木棉蒴果下部(若木棉蒴果外壳开口不够大，用硬质吸料碗1轻微触碰木棉蒴果外壳，使部分外壳脱落，暴露出纤维)。开启主机开关后，木棉树枝上吊挂的一个木棉蒴果壳体内壁纤维连同夹杂的木棉籽和少量木棉果壳碎片、树叶(以下定义为纤维集合体)被抽吸进伸缩硬管2。

吸料部1和伸缩硬管2均由轻质高强材料制成，可通过三处伸缩节3自由调节硬管组件长度，以方便收集不同高度木棉果中的纤维。把手4用于方便工人单手握持硬管组件，以精准移动吸料部1到木棉果下方收集木棉纤维。软管5末端与主机的分料室6连接，被吸料部1抽吸的纤维集合体沿着伸缩硬管2和软管5进入分料室6。

(2)主机及其作用

结合图3，本发明设计的主机包括壳体\分料室6、产生抽吸风一的风机一7、用于将木棉纤维转移到储料装置的风机二8、收集木棉籽和木棉果壳碎片的可拆卸的棉籽箱9、网孔10、金属筛网板11、可开启的清仓门12、充电口13、便携式锂电池14。

分料室6位于壳体内。风机一7产生的抽吸风一的力作用在吸料部1对准的木棉纤维和夹杂物，使纤维集合体沿着伸缩硬管2、软管5飞入分料室6内。分料室6后上方设置有风机二8，产生抽吸风二形成向上的抽吸气流，通过抽吸风二可将进入分料室6的纤维集合体中的木棉纤维转移至储料装置。纤维集合体中的木棉籽和木棉果壳碎片由于比重较大，不能被抽吸风二吸走，最终会由于重力落入下方的棉籽箱9。棉籽箱9由透明材料制成，可观察木棉籽的收集情况，便于及时清理。木棉籽积存到一定数量后拆卸下棉籽箱9，清出木棉籽。同时，分料室6下部铺有一层金属筛网板11，金属筛网板11上面分布有均匀孔洞，孔径在10～15mm范围，金属筛网板11仅允许木棉籽通过，从而过滤掉纤维集合体中例如破损果壳和树叶之类的其他杂物。分料室6尾部设置有可开启的清仓门12，由透明材料制成，长时间工作后，金属筛网板11会积存杂物，开启清仓门12后，从分料室6内取出这些杂物。

分料室6前侧设制有一组网孔10，可排出主机内部过多的空气，以平衡分料室6内外气压，提高设备工作效率，孔径在2～6mm范围，孔数2～10。

车载直流电等可通过充电口13为便携式锂电池14充电，由便携式锂电池14为风机一7及风机二8提供工作电源，以满足便携式收集木棉纤维的能量需求。

(3)储料装置及其作用

本发明的储料装置包括仓储袋15和环形卡扣16。仓储袋15通过环形卡扣16与主机紧密连接，仓储袋15料满后可调节环形卡扣16，拆卸已满的仓储袋16并更换另一空的仓储袋。仓储袋15为透气性面料制成的布袋，可有效降低仓储室15的气压，提高木棉纤维抽吸效率，同时其表面孔隙尺寸较小可阻挡木棉纤维通过。

本发明的另外一个技术方案是提供了一种采用上述设备的简单、快速、有效地从木棉树上收集木棉纤维的方法包括以下步骤：

步骤1、通过车载直流电等电源为主机的便携式锂电池14充电；

步骤2、根据木棉果高度调节硬管组件至合适长度，通过把手4单手握持硬管组件，将吸料部1对准已开裂的木棉果准备抽吸木棉纤维。若木棉蒴果外壳开口不够大，用吸料部1轻微触碰木棉蒴果外壳，使部分外壳脱落，暴露出纤维以便于木棉纤维收集。

步骤3、纤维集合体在风机一7产生的抽吸风一的力作用下从木棉蒴果壳体内壁脱落，并被抽吸进本发明提供的吸料装置。之后纤维集合体沿着伸缩硬管2和软管5进入主机的分料室6内。

在此过程中，风机二8同步产生抽吸风二，将分料室6内部的纤维集合体中的木棉纤维转移至储料装置。纤维集合体中的木棉籽和木棉果壳碎片比重较大，不能被抽吸风二吸走，最终会由于重力通过分料室6下部铺设的金属筛网板11后落入可拆卸的棉籽箱9。纤维集合体中除木棉籽、木棉纤维外的木棉果壳碎片等杂物被留在金属筛网板11上。通过清仓门12定期清除金属筛网板11上的杂物。网孔10上均匀排列的孔洞可排出主机内部过多的空气，平衡分料室6内外气压，同时也可防止木棉纤维被抽排出分料室6。

步骤4、木棉纤维在抽吸风二的作用下最终进入储料装置的仓储袋15，仓储袋15装满后，通过调节环形卡扣16将满料的仓储袋15拆卸下来，并更换一空的仓储袋15后可继续木棉纤维的收集工作。

Claims (8)

1.一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，包括吸料部(1)、主机及储料装置：

碗状的吸料部(1)，吸料部(1)顶部开口，底部设有入料口，抽吸风一自入料口引出，且抽吸风一的力通过吸料部(1)完全作用在待收集的包含有木棉纤维和夹杂物的纤维集合体上；

硬管组件的一端与入料口相接，另一端连接可弯曲的软管(5)，软管(5)连接主机；

主机包括壳体，壳体内有分料室(6)，风机一(7)产生抽吸风一，从而通过吸料部(1)、硬管组件及软管(5)将纤维集合体吸入分料室(6)内；壳体底部设有棉籽箱(9)，位于分料室(6)内的纤维集合体中除木棉纤维外的夹杂物被棉籽箱(9)所收集；位于分料室(6)内的纤维集合体中的木棉纤维被风机二(8)产生抽吸风二吸入储料装置内；

所述抽吸风二的气流方向向上，所述抽吸风二产生的力仅能带走所述纤维集合体中的木棉纤维；所述夹杂物依靠自身重力落入所述棉籽箱(9)；

所述分料室(6)内设有金属筛网板(11)，所述夹杂物依靠自身重力下落过程中，先经过金属筛网板(11)后再落入所述棉籽箱(9)内，金属筛网板(11)的网孔大小确保仅木棉籽能通过该金属筛网板(11)；

包含有木棉纤维和夹杂物的纤维集合体在风机一(7)产生的抽吸风一作用下从木棉蒴果壳体内壁脱落，并沿着硬管组件及软管(5)进入分料室(6)；在此过程中，风机二(8)同步产生抽吸风二。

2.如权利要求1所述的一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，所述硬管组件采用伸缩结构。

3.如权利要求2所述的一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，所述伸缩结构包括多节伸缩硬管(2)，相邻两节伸缩硬管(2)之间通过伸缩节(3)相连。

4.如权利要求1所述的一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，在所述硬管组件上设有把手(4)。

5.如权利要求1所述的一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，所述棉籽箱(9)可拆卸地与所述壳体连接。

6.如权利要求1所述的一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，在所述壳体上设有与所述分料室(6)相通的网孔(10)，通过网孔(10)排出所述分料室(6)内过多的空气，以平衡所述分料室(6)内外气压。

7.如权利要求1所述的一种快速收集木棉纤维的便携式设备，其特征在于，所述储料装置包括仓储袋(15)和环形卡扣(16)，仓储袋(15)通过环形卡扣(16)与所述主机紧密连接，通过调节环形卡扣(16)拆卸和/或更换仓储袋(15)。

8.一种基于权利要求1所述设备快速收集木棉纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、启动如权利要求1所述的便携式设备；

步骤2、将吸料部(1)对准已开裂的木棉果准备抽吸木棉纤维，若木棉蒴果外壳开口不够大，用吸料部(1)轻微触碰木棉蒴果外壳，使部分外壳脱落，暴露出纤维以便于木棉纤维收集；

步骤3、包含有木棉纤维和夹杂物的纤维集合体在风机一(7)产生的抽吸风一作用下从木棉蒴果壳体内壁脱落，并沿着硬管组件及软管(5)进入分料室(6)；

在此过程中，风机二(8)同步产生抽吸风二，将分料室(6)内部的纤维集合体中的木棉纤维转移至储料装置；纤维集合体中除木棉纤维外的夹杂物在重力作用下下落，下落过程中经过分料室(6)内的金属筛网板(11)后落入棉籽箱(9)，通过金属筛网板(11)将夹杂物中除木棉籽外的部分过滤掉，使得仅木棉籽落入棉籽箱(9)内。

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