CN1096153A - 四合一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 在仅有一根螺旋绞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秆、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。分离出的短茎秆与残留其中 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

本发明是用于处理谷物联合收割机或脱粒机的脱出物，用这一个装置同时实现短茎杆的分离、谷粒的清选、断穗的复脱和物料的升运等四项功能。

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分离短茎秆等夹杂物，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而通过筛孔的。由于要振动、结构复杂、作业性能欠稳定，未能推广开。

（1、J、K、Park，"A        Vertical        Rotating        Screen        Separator"，"Agricultural        Engineering"，1967，No，5;2、E.C.Гончаров，"ОPационалной        форме        поверхности        Центробежно-ВибрационныхРешет"，"Механизая        И        Электрифцкацця        СоциалистическогоХозяйства"1962.NO.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        Rotating        Screens        for        Separating        Seeds        from        Trashy        Materials，""Transactions        of        the        ASAE        1974        P.606-610;N.R.Brandenburg，J.K.Park，"Experimental        Seed        Combine，"Transactions        of        the        ASAE"1982.P.598-606）

国内的研究如施小伦（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”）（如附件的附图）所采用的立式筒筛与筒内螺旋搅龙均作同方向的旋转（但螺旋搅龙转速低于筒筛的），物料亦由顶端喂入，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）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。

国内另一项研究是马骥的发明专利（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-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：（1）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之向上抽吸，保证了清选作用的可靠性。（2）脱出物的其余部分是由旋转叶轮甩出的，但它不如本发明那样在其外围设立了有45°锥角的锥面，使横向抛撒开的谷粒撞击到锥面上而在反弹时获得一个向下的初速度，从而使谷粒不容易被气流抽走，也就是说可用比上述发明中所用气流较高的速度进行清选，清洁率也就较高。

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、短茎秆的分离、谷粒的清选和断穗的复脱、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，其外套着一个圆筒筛，圆筒的下段为无孔的，上段为有筛孔的。在有筛孔段的外面再套一个圆筒，从而形成一个环形沉降室缘，在无筛孔段的顶部有一三角皮带轮，轮缘有螺旋桨式的叶片。在上述环形沉降室的外围还有一圆筒，它与环形沉降室的外壳构成环形吸气通道。此通道的上端与具有负压的气流相通，圆筒的下端连着一个锥顶角为90°的截顶的圆锥面，形似喇叭口。上述各件组成一个环形吸气流清选室。在喇叭口的下方围绕着无筛孔的圆筒设置一个倾斜的溜槽，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：脱粒装置的脱出物或经过一次气流初清选的脱出物经传统型式的横置的螺旋输送器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带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并撞击到喇叭口的锥面上，谷粒撞击后由于锥面与水平具有45°的倾角使得谷粒从锥顼反弹的出射角正是垂直向下的，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。当物料被旋转叶轮上的螺旋叶片幅射甩开时物料就形成一个水平的薄层，从喇叭口由下往上进入的上升气流与物料的运动平面近于垂直相交，这就能将几乎全部杂物部分（部分短茎秆除外）由上升气流吸出机外。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或者由设在圆筒外围的横向抖动板作横向输送装入容器。短茎秆等较大的物料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排出进入联收机或脱粒机的原工艺流程的前一道工序环节。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再循环中得到再次处理。这种再循环流程不会使圆筒筛筛面上的未筛过物中夹杂的谷粒象“平面筛-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极小。对筒筛的筛分能力要求也不很严格，这就容易操作。脱粒装置的脱出物或经过一次气流清选过的脱出物由横向螺旋输送器和轴端的叶片拨入立式螺旋搅龙时为了防止短茎秆在垂直螺旋搅龙相邻两螺旋叶片间阻塞，其垂直间距应足够大。

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，在螺旋与立筒之间的间距宜不小于7mm。筒筛的筛孔可以是长孔或圆孔的。因为物料在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。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。当欲提高生产率，此时可能由于筒筛筛面摩擦力不足，短茎秆等物料不能沿螺旋面上升，此时筒筛内表面应增加摩擦力，其措施可知：在长形筛孔的两个长边中的一个边制成向里的卷边，卷边露出筒内表面的高度不宜超出1.5mm;或者在筒筛面上由外向里冲出点状突起，其突起锥面应陡些，高度为2mm上下，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筋，条状筋与筒筛轴线间的夹角可与有筛孔段内长筛孔的倾角一致。

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（除芒）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推动器及杂余升运器。

4、与已有立式筒筛相比省去了筛筒上下振动，而用螺旋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，因而这一机构不会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、正因为如此，本发明具有较好的谷物断穗的复脱和稻粒的去芒、去梗的能力。

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。

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、锥面螺旋搅龙及排草叶片

附图3、旋转叶轮与三角皮带轮、锥面的连结

附图4、排草叶片与导管的顶视图

附图5、筒筛长孔筛的卷边示意图

实施本发明的一种较好方式见附图1

双头（或单头）螺旋构成的立式螺旋搅龙（17）由上下滚动轴承（15，25）所支承，在它的外围有圆筒，圆筒的下半段（2）为无筛孔的，上半段（9）为有筛孔的。在此段的顶端按螺旋搅龙旋转的切线方向引出一导管（11），作为短茎秆等夹杂物排出口，它又可与机器的有关部位连接以便这些物料进入原工艺流程进行再循环。

螺旋搅龙也可制成锥面螺旋（图2）。在螺旋搅龙顶部的排草叶片（1）系螺旋叶片的延伸部分，不过叶片系平行于螺旋搅龙的轴线呈径向配置。故排草叶片与螺旋叶片之间有折线（2）过渡。

实现物料喂入本发明的立式螺旋搅龙，在于原机上的输送脱出物的横向螺旋搅龙（23）（图1）在槽（25）内将物料推运到立式螺旋搅龙（17）相连接的一端时在其轴端固定着排料叶片（26）在其上方围着弧形外壳（24）形成蓄料库、以调节喂入立式螺旋搅龙时物料的余缺。

在有筛孔的筛筒外围设置着第一层圆筒（18），它与筒筛构成环形沉降室（10），在筒筛的底部固定着锥面导向环带（7），在谷粒与小杂物从筒筛筛孔筛出经环形沉降室和导向环带（7）到达与旋转叶轮（5）制成一体的锥面（6）上，旋转叶轮亦与三角皮带轮（4）制成或连接成一体（图5中的2与3），后者由滚动轴承（20）（图1）和与筒筛固定在一起的轴承内圈（3）所支承，此皮带轮经三角皮带（22）由另一传动轴驱动。

旋转叶轮（图5）的螺旋桨式叶片（1）与水平之间的夹角α为25°-45°之间。

为了实现气流清选，在第一圆筒的外围又套一个第二圆筒（19）（图1），它与第一圆筒（18）之间构成环形气吸清选室（8），在第二圆筒的下端连接着一个锥顶角为90°的截顶圆锥体（21），它罩在旋转叶轮的外围，锥面内表面与旋转叶轮叶片（5）之间保持一定距离。

在第一圆筒顶部与一个罩在筒筛顶部上方的圆锥体（12）相接，第二圆筒的顶部亦为一圆锥体，二者之间构成锥面的环形吸气通道（14），被吸运的轻杂物与气流由此经过进入与风机相接的吸气管道（13），并排出机外。

清选过的谷粒被旋转叶轮抛散开撞击在锥面（21）反弹落入倾斜溜槽（1）进入容器。

筒筛内未能被筛出的短茎秆及小部分谷粒与未处理完的断穗将由螺旋搅龙（7）顶部（图4）的排草叶片（5）经导管（1）引入机器的原工艺流程，此导管要穿透环形沉降室（3）和环形吸气清选通道（2）。

图5表示长孔筛的两长边之一朝筛筒的里面冲成卷边的情况，此图是面向筛筒内表面的视图，筛孔轴线与筛筒轴线的夹角为β，卷边应在谷物螺旋线运动轨迹的旋转方向一侧。

Claims (4)

1、一种脱出物处理装置，包括由螺旋搅龙和圆筒构成的立式螺旋推运器、环形沉降室、旋转叶轮、环形吸气清选室、谷粒倾斜溜槽。本发明的特征在于上述的几个组成部分均依次地设置在立式螺旋搅龙的外围。在螺旋推运器无筛孔的下半段为物料的升运，在有筛孔的上半段进行谷粒的分离。筛出的谷粒混合物在抛撒叶轮和垂直气流作用下实现薄层谷粒混合物的气流清选。清选过的谷粒沿着设在无孔圆筒段外围的倾斜溜槽下滑进入容器在立式螺旋推运器中未被筛出的短茎秆等由螺旋搅龙顶端的叶片排出筒外由自重落入联合收割机或脱粒机的原工艺流程进行再循环。

2、如权利要求1所述的脱出物处理装置，其特征在于圆筒筛固定而螺旋搅龙是旋转的，螺旋头数等于或多于2，每头螺旋叶片到顶部应由螺旋面转变为径向的平面叶片，相邻螺旋叶片间距要大于一般短茎杆的长度。螺旋搅龙的另一种型式是锥面螺旋搅龙，即螺旋面的素线系不垂直于轴线而有一个向下倾角，它与水平线的夹角（γ）为20°-45°。螺旋边缘与筒筛内表面筛孔卷边的间隙不应小于5～7mm。

3、如权利要求2所述的立式圆筒筛，其特征在于筒筛段内的筛孔是长孔的或圆孔的，长孔的轴线顺着螺旋的旋转方向往前倾一个角度（β）为30°-50°，此时轴线基本与物料所作螺旋线运动同方向。筒筛内表面可具有不同型式的突起，如系长筛孔则在筛孔沿着物料在筛面作螺旋运动轨迹的倾斜方向一侧（面向筛筒内表面段）的那个长边向里冲出一个90°的卷边，卷边高出筒内表面1.0-1.5mm，如为圆形筛孔则可在与上述相同的位置冲出一个近于半圆的卷边，尺寸同上。也可在筒表面无筛孔的部分由外向里冲出高度为1.0-1.5mm的柱形突起，均匀分布。在无筛孔的升运段圆筒上亦宜冲出如上的条状的突起。也可在所有圆筒内表面涂以摩擦系数较高的耐磨涂料。或在筒筛和无孔圆筒内表面按螺旋线方焊细铁丝，以增加摩擦力。

4、如权利要求1所述的环形沉降室、旋转叶轮和环形吸气管，其特征在于：由筒筛与外围的第一层圆筒构成环形沉降室，再由外围的第一、第二层圆筒构成环式吸气通道，在有筛孔段与无筛孔段之间固定着滚动轴承的内圈，而其外圈与三角皮带轮固定。三角皮带轮轮缘上与一锥面连接，在其四周有螺旋浆式叶片若干个，叶片与旋转平面间的夹角（α）为20°-45°。在上述锥面上方有另一个固定在圆筒上的锥面罩着它，以便引导筛出的谷粒及杂物进入旋转叶轮。环形吸气管的顶部收缩为一个环形锥体管道，最后接管弯头通达风机，而筛筒顶部的排草管道即穿过此环形锥体管道与机器有关部位连接。

Images