CN1096927C - 细长刨花定向器 - Google Patents

Abstract

一种定向器，该定向器由包括顶层、底层和至少一层叠置在另一层上的中间层的多个层构成，在每一层中限定出基本竖直延伸的通道，底层的通道宽度预选定为宽度(Y_B)，该宽度足够小以确保细长刨花(16)的定向至所需的平均定向程度，该定向程度是相对于基本垂直于测量通道宽度的方向的方向而言的。底层上通道的宽度，根据下述公式2^(n-1)Y_B逐级增大，其中n是在垫层上方的层数，并且Y_B是通过底层的通道的宽度。在所有层上的侧通道基本竖直对齐，顶层的两个通道都被等分成在紧接于其下的层上的两个相等的通道。

Description

细长刨花定向器

发明领域

本发明涉及一种细长刨花(strand)定向器，更具体而言，本发明涉及一种多层细长刨花定向器，该定向器用于定向细长刨花，使细长刨花长度无明显的分散性。

发明背景

使细长刨花通过狭窄的垂直通道(与要定向的细长刨花的轴向长度相对而言)而定向细长刨花的概念用于华夫板或细长刨花板工业，并且已有多年。

这样一种装置在1963年12月24日授予stokes等人的美国专利3115 431中示出。这种装置包括多个相互配合的旋转圆盘，这些圆盘安装在置于同一平面上的多根基本平行的并列式轴上。轴上的圆盘与其相邻轴上的中间圆盘均匀地放置。在所述装置中，相邻轴上的圆盘沿同一方向旋转，而最后一个圆盘沿相反的方向旋转。这种类型的设备(以后称作stokes设备)能满意地，特别是用于长的细长刨花。此处引入stokes等人的专利公开文本以作参考。

在1987年5月19日授予Burkner的美国专利4 666 029中示出了另一种类似装置，但其中相邻轴上的圆盘成对放置，并且成对圆盘成并列关系，成对圆盘中的一对圆盘限定出定向通道的一侧，形成另一轴向间隙的成对圆盘限定出通道的另一侧。这种设备(以后称作Burkner’s设备)也能满意地执行任务，但Stokes设备较Burkners设备简单些，并且在使细长刨花对齐方面更为有效。此处引入Burkner等人的专利以作参考。

这两种装置都使用旋转圆盘来携带较长的细长刨花，这些长细长刨花不直接通过轴向有间隙的圆盘之间，而是沿着圆盘的顶面向一端运行。其中圆盘之间的轴向间距较宽，这样较长的细长刨花优选地向定向器的一端放置，而较短的细长刨花优选地向定向器的另一端放置。

在1994年7月5日授予Crittenden等人的美国专利5 325 954中描述了一种改型的设备，该设备采用了至少一对层，即预定向层和定向层。这明显地改进了系统的操作，并更好地保证了细长刨花、特别是超过6英寸的长细长刨花更容易地通过下定向层中的竖直通道，这点是通过首先使细长刨花借助于预定向器上的圆盘倾斜，然后更有效地引导它们进入定向器中的相对狭窄的通道。这种系统对Burkner和stokes设备进行了明显的改进，并特别适合于处理长细长刨花.

美国专利5 325 954的定向系统一般使用较长的底层，该底层上有朝向定向器一端的轴向间距较宽的圆盘，但并不将细长刨花沿长度分散至Burkner和stokes设备中所产生的程度。

在收集带上形成的垫层或覆层的上方距底定向层的下边缘的高度对带上大片刨花(wafers)或细长刨花的保持定向有明显的影响，这点是已知的。此间距越大，对到达定向器中的细长刨花的定向损失就越大，这样最好保持此距离较小，在1至3英寸之间，最好再小些以将定向损失最小化。

很明显，如果沿长度较分散，位于收集带上的细长刨花将覆盖带上一段较长的距离。这本身并不是个问题，然而如果细长刨花沿定向器的长度分布不均匀，带上覆层的高度将不均匀，从而使带上覆层的高度形成朝向定向器一端的隆起。

这就意味着必须调整定向器的倾斜底层以调节上述隆起，这样底层和带上细长刨花顶面之间的间距可设置成在隆起上方一所需的距离，但一定要离开隆起，这样在定向器这部分的细长刨花的平均定向角度明显增加了，即对定向造成损失。

在1974年4月30日授予wood等人的美国专利3807931中描述了另一种定向器，该定向器使用了多层竖直方向的叠层，每一叠层是由振动盖上的固定竖直的片形成，以提高木碎料在其间的运动。每层上都有多个紧接于该层上的肋片，从而上层上的肋片直接上复下层上的相应肋片，并且由上层分流，由此形成的分流进一步由下一层分开。在这种装置中顶层肋片之间的间距大约是待定向细长刨花平均长度的一半。上下层之间的间距定义成比细长刨花平均长度大些的距离。很显然该专利的定向系统对长的大刨花无效，对普通长度(3至4英寸)的细长刨花的作用也不是很好。

在1973年2月6日授予Turner等人的加拿大专利920,529中示出了另一种定向器形式，其中间壁设计成能移动的，以阻止堵塞。

发明简述

本发明的目的是提供一种多层定向系统，该系统控制细长刨花通过其通道，以将细长刨花沿长度的分散性最小化，并减小细长刨花卡在定向器中并造成堵塞的可能性。

广义讲，本发明涉及定向木材碎料的定向系统，设定向系统包括顶层，底层和至少在上下两层之间的一中间层，以形成一系列基本垂直的上下叠置的所述层，基本垂直延伸的通道通过所述每一层，每一通道由一对间隙壁限定，至少在所述顶层上的壁是由从多根平行轴上伸出的轴向有间隙的圆盘限定，所述通过底层的通道有一预定的宽度Y，该宽度在底层所述壁之间的第一方向上测得，该宽度足够小，保证细长刨花定向地从其中通过并按所要求的平均角度倾斜，该倾斜角度是相对于基本垂直于第一方向的第二方向而言的，在所述系列层的一对竖直相邻层中的上层上的通道宽度与通过所述至少一对层中相邻下层的通道宽度有关，这样，通过所述系列层中一对相邻层中上层的通道由通过所述成对层的下层所形成的通道分成两个通道，从而使向下通过上层中通道的木材仅仅落在所述底层上的两通道的公共壁的一顶边缘上，并意味着要旋转所述圆盘。

最好在所述顶层的同一根轴上的圆盘的轴向间距要至少等于要定向的细长刨花的最大切割长度。

优选地，上层所述通道的壁基本是竖直的，并轴向与紧跟于其下的层上的通道壁对齐。

最好在所述底层上方的每一中间层和顶层上的竖直通道有一宽度，该宽度基本等于2⁽ⁿ⁾Y，此公式用于stokes圆盘设备，其中n是在所述底层之上的层数。

优选地，所有通道的至少上边缘由圆盘边缘形成，圆盘轴向有间隙地安装在轴上。

最好，所有所述层上的通道壁要由安装在轴上的、轴向有间距的圆盘形成。

优选地，在所述层中任一层上的所有轴都安置在同一平面上。

最好，轴上的所述圆盘安装在每一所述层中相邻两轴上两圆盘之间的中间位置上。

最好相邻层上的轴基本安装在同一竖直平面上。

附图简述

本发明的其它特点，目的和优点从下面结合附图对本发明的优选实施例的描述中显而易见，其中：

图1是根据本发明构造的多个定向系统的示意安装图，定向系统并列放置；

图2是平行于带运动方向，并通过根据本发明构造的一般定向系统的截面图；

图3是沿图2中线3-3所取的截面图，其示出了形成通道侧壁的圆盘的优选装置。

优选实施例的详述

图1示出一种定向器，该定向器包括三个根据本发明构造的定向系统，这三个定向系统分别用1、2和3表示，并且并行放置，以在传送器或类似装置14上放置标为12的垫层或覆层。垫层12形成一敷层以将从定向器1，2，3出来的材料制成压实的复合木制品。很显然，在图1中示出的根据本发明构造的3个定向系统表明了定向系统如何放置才能充分利用分配系统的特殊形式的优点，将原料喂给根据本发明构造的定向系统，即一个或多个定向系统1、2或3可以独立使用或与本发明的其他定向系统结合使用。

用于本发明的定向系统的木质细长刨花一般有合理的长度，一般小于12英寸，厚度小于0.25英寸，一般小于0.05英寸，宽度大约为1/2英寸，最高达3英寸，长宽比至少为2。

在图示设备中，使用带齿的分离辊或类似装置20将细长刨花由传送器或类似装置18喂入，并将其分散以使其喂入成对间隙分配辊22、24，分配辊22、24也是带齿的辊的形式，并且平行、有间隙地安装，这样在图示设备中，大约1/3的细长刨花通过两分配辊22和24之间，并形成定向系统2即中间定向系统的喂入，同时分配辊22将另外1/3的细长刨花分配至定向系统3，辊24将剩下的1/3细长刨花喂入定向系统1。最好，喂入每一定向系统1，2和3的细长刨花基本相同，但这不是必要的。

定向系统1，2和3的分别标为26、28和30的喂入流在间壁或直壁32、34、35、36、37和38之间下落，这些间壁或直壁至少定出细长刨花流26、28和30的喂入宽度，并且也可以如下所述形成定向系统1、2和3之间的界壁。这些直壁32、34、35、36、37和38将细长刨花导引进入相应定向系统1、2或3的上或顶层，并朝向一定长度内的外圆盘的周边，该长主最好在通过外圆盘轴线的竖直平面的内侧(见图2中的间壁32和34)。

使用本发明的定向系统，基本所有细长刨花流26、28和30中的细长刨花直接通过它们相应的定向系统1、2和3，并离开它们相应的定向系统，覆盖一较短的长度，该长度沿传送器的方向用X表示。

这种设备中，细长刨花流26、28和30中的喂入细长刨花都通过它们相应的定向系统1、2和3，成为一在垫层或敷层上测得长度为(x)的较窄的流，这样这种设备就保证了细长刨花长度基本不分散，并且细长刨花以一种更为均匀的方式放置。一般长度x在1至3英寸之间。

并且通过将铺设的细长刨花集中成一较短的长度x，定向系统的底面和正形成的垫层的顶面40之间的间距z可以保持一相对恒定值，在图1和图2中用尺寸z表示。

在图示设备中，并列的定向系统1，2和3水平对齐。然而假设定向系统1是基准，定向系统2可以按箭头42相对于系统1竖直运动，同样定向系统3也可以按箭头44相对于定向系统2竖直移动，以使每个定向系统的底面相对于垫层的顶面40按要求成形，即如果圆盘层之间的距离很明显，更加需要使各层与层3成阶梯形关系，即在带的运动方向的上游，定向系统3比其它两个更靠近带。

很明显通过已经示出的三个定向系统1，2和3的结合，本发明可以使用一单一的定向系统或使用两个或更多的定向系统。当用一对分配辊22和24时，使用三个定向系统相对普遍，这是由于一主流可以容易地由一单一流源分成三段分流。

如图2中示意性地所示，每一定向系统(仅仅描述一个)，至少由三层构成，底层B，至少一中间层I(i)和一顶层T(见图1)。

在图示装置中，仅示出一层中间层。然而，可以按需设置多层如用(i)表示的中间层以满足所需的在底层上的宽度为Y的两等分通道的数量要求，从而获得待定向细长刨花的所需定向程度以及长度L，这些将在下面描述。

圆盘44应被驱动并且有由箭头52示意性表示的适当装置以驱动圆盘44，一般通过驱动轴46来驱动的，这点是很重要的。在图示装置中，示出每一层定向系统的一端(离开端)的圆盘沿与其它圆盘相对的方向驱动，然而这不是必要的或优选的。

不同层上的轴46的轴线最好以一种栅格式安装，给定层上的轴的轴线最好放在同一平面上(如图2中以点划线表示的平面54、56和58)，并且成层叠关系的一系列叠层上的轴的轴线在平面60、62、64、66和68中，这些平面最好基本平行。平面54、56和58最好平行，并最好沿垂直于平面60、62、64、66和68延伸的方向延伸。虽然已示出平面54、56和58沿基本水平的方向延伸，但如果需要，它们可以设置成基本平行于成形垫层的顶面40。

在任何情况下，图2所示装置中，每一层B、I(i)和T都由轴向间隙地安装在轴46上的多个圆盘44形成，在图2的示例中，顶层T的轴标为a_t。同样轴相对于一端(前端)的位置用数字表示，即在示出的五轴系统中，1表示最靠近前部48的轴，用5表示最远离前部48的轴。在每一层上都用了类似的数字标号。每一中间层都被标为I(i)，(i)表示在底层B上方中间层的位置或数字，并且轴以一种类似的方式来表示，即46(i)是紧接于底层B上的中间层上的前(第一)轴。底层B上的圆盘和轴由类似的参考数字表示，但用下角标表示底层，例如46_1B。

在示例中，所有的圆盘44_T，44_Ii，44_B有基本相同的直径D。

安装在基本竖直对齐的轴，即轴46(1T)，46(1Ii)，46(1B)等上的相邻圆盘之间的间隙用尺寸t表示。尺寸t一般小于2英寸并可能接近1英寸，并且当圆盘叠合时可能是一负值。

定向系统的全高很重叠，由于叠合将大大减少系统的高度，所以一层上的圆盘与其相邻的较高或较低层的圆盘的叠合是很重要的。叠合程度显然不必很大，并且圆盘必须置于相邻层上以确保相邻层上的圆盘之间没有影响，并且一层的操作不与其相邻层的操作相影响。

直径D与轴46的直径d和同一层上的轴46之间的间距S有关，以确保每一层上的轴46之间的间距至少等于待处理细长刨花的长度，即1/2(S-d)一般至少等于待处理细长刨花的最大长度，(见图2顶部的细长刨花52)，并且D/2＝r稍小于S-d以形成间隙。

申请人已经发现，直径D为16英寸，轴的直径等于2英寸。间距为9英寸时能对大片刨花或细长刨花进行令人满意的加工，大片刨花或细长刨花的最大长度小于6¹/₂英寸，并且平均为5¹/₂英寸。

在图示装置中，已经示出圆盘如上所述按stokes装置一样安装。然而它们也可按Burkner装置一样安装。但是，由于所需的层数可以减少，所以stokes装置优于Burkner装置。

在任何一对有序的相邻层中，例如层I₍₁₎和B中，从层I₍₁₎上的通道P_(Ii)下落至通道P_(B)的细长刨花仅仅接触一侧，即仅仅接触层B上通道(P_B)一侧壁的顶部，这样成对的相邻层中的上层中的每一通道P_(Ii)分成通过成对层中下层的两个通道P_(B)，这是很重要的。最好上层的通道在下层分成两个等宽的通道，下层的两个通道的总宽将等于成对层中上层的通道的宽度(忽略沿轴的轴向测得的圆盘或壁厚)。

如图3所示，每一层上圆盘中心之间(轴的轴线之间，忽略沿轴的轴向测得的圆盘或间壁厚)测得的相邻圆盘44之间的轴向间距按如下设置：层B上的圆盘44的轴向间距设成尺寸Y_b，该尺寸是所需的能获得所要求的细长刨花的定向角度(平均角度偏移)的尺寸，上述细长刨花形成垫层12，该层之上的层上圆盘的轴向间距与其有尺寸关系，以确保在每层上的圆盘之间限定的竖直通道(通道P_T、P_I(i)、P_B)宽度根据下述公式增加：Y_(pi)＝2⁽ⁿ⁾Y_B，其中Y_B等于底层上通道的宽度，即通道P_B的宽度，并且n等于底层上方从底层数起层的位置，即底层不计算在内(即底层B为n＝0)，第一中间层是第一层(n＝1)等。在图示装置中，层I_(i)是第一层，尺寸Y_(zi)是尺寸Y_B的两倍，再上一层的尺寸Y_T，由于只有三层，其将等于2⁽²⁾Y_B或4倍的Y_B。

很显然，用stokes圆盘装置相对Burkner装置而言，所需的层数减少了，这是由于宽度Y_T是由相邻轴上的圆盘限定出，该轴两分同一轴上的两层之间的空间，即在stokes装置中通道宽度由相邻轴上圆盘之间的间距限定。而Burkner装置中，通道宽度由同一轴上两圆盘之间的间距限定，由于顶层同轴上两圆盘之间的间距与细长刨花长度L有关，即至少与大片刨花的长度一样宽。stokes设备所需的层数小于Burkner设备所需的层数。

这样在顶层的同一轴上的相邻圆盘之间的最小尺寸等于或大于细长刨花的最大切割长度L，该长度L在图2中用尺寸A表示。

当使用stokes装置时，图2中用虚线表示的相邻轴上的圆盘在顶层T上有一间距A/2，即在中间层I为A/4，底层为A/8，所示的三层中Y_T＝A/2＝4Y_B。

当使用Burkner装置时，由于不能获得相邻轴上的圆盘的偏移作用，所需的层数较多，然而每一层上通道的尺寸必须是通过紧接于该层之上的层的通道宽度的一半，最大宽度即宽度Y_T必须能容纳细长刨花长度L，这就要求同一轴上的两相邻圆盘之间的实际通道宽度等于尺寸A，而使用stokes装置时，该宽度为1/2A。stokes装置有较少的层，这是因为在任一位置看细长刨花，仅仅是相邻轴上圆盘上方凸出的圆盘部分，这样同一根轴上的圆盘间隙是两倍的所需通道宽。

很显然大片刨花长度的最大值和定向程度将决定所需求的中间层数，底层上的轴向间距要足够小以获得所要求的定向程度，并且顶层的轴向间距要比待处理的大片刨花的最大切割长度大，这是很重要的。例如圆盘44_B之间的间距为1英寸，即Y_B＝1/2英寸，那么最大大片刨花长度为12英寸，而第一中间层的尺寸Y_I1为2⁽¹⁾Y_B＝1英寸，第二中间圆盘层有通道，其尺寸Y_I2＝2⁽²⁾Y_B＝2英寸，第三层有通道宽Y_I3＝2⁽³⁾Y_B＝4英寸，再上一层的通道宽为Y_I4＝2⁽⁴⁾Y_B＝8英寸，并且最顶层的通道宽Y_T＝2⁽⁵⁾Y_B＝16英寸。

值得注意的是图示装置中通道P_T、P_Ti和P_B中的每一个都竖直向下，并与紧接于其上的通道对准，并平分在其上的通道，即当通道壁的一部分被限定在上层时，下面层的通道壁(圆盘)在同一竖直平面内。

相信在至少顶层T上使用圆盘这点是必要的，然而在中间层使用叶片代替圆盘是理想的，并且，当然在底层也可使用叶片代替圆盘或与圆盘结合使用以进一步改进定向，特别是消除间隙g(图2中示出)以及在叶片底面之间保持一更准确的间距，叶片在图2中用虚线60表示。

在实验装置中，直径为16英寸的圆盘安装在直径为2英寸的轴上如上所述。采用了三层标为1，2和3的轴向间距分别为6英寸，3英寸和1.5英寸的圆盘，层的数字和设置是变动的。采用间距t＝1英寸。在每次试验中900克6英寸长的细长刨花被喂入定向系统中，定向系统有不同的层数和层的设置，试验结果在表1中标出：

                               表1

顶层(层数)	1	无	无	无
					中间层(层数)	2	2	1	无
底层(层数)	3	3	3	3
					定向器一端的溢出(克)	0	250	0	550
印迹-铺设垫层的长度(英寸)	18	＞48	48	＞48

很显然，当根据本发明的系统中采用三层结构时，在避免长度分散性以及确定定向器每英尺的较高喂入量方面(在轴所在平面，和垂直于轴的平面上测得)将更为有效。而不用本发明的定向系统时，系统的迹印将明显地从18英寸增至至少48英寸。

最好当操作定向器时，引导细长刨花的主流进入圆盘的顶端，并朝向直接位于轴上方的位置，即至远离两轴之间中间位置放置的圆盘的顶端，这是由于在两轴之间中间位置有最大的堵塞机会或倾向，其中圆盘的周边在相邻轴上横过。

虽然上面已对本发明作出描述，然而对本技术领域的普通技术人员而言在不脱离由所附权利要求书限定的本发明范围的基础上可以做出变更。

Claims (5)

1.一种用于定向木质细长刨花的定向系统，该定向系统包括至少三层，顶层、底层和至少一层在上述顶层和底层之间的中间层，从而形成一系列至少三层的、一层在另一层之上基本竖直的叠层，基本竖直延伸的通道通过上述每一层，在上述每一层上的每个通道的宽度由成对的有间距的壁界定，上述层为竖直成对的形式，成对层中的每一对都包括上层和下层，上层可以是顶层和中间层中的一层，下层可以是底层或中间层之一，通过所述底层的通道有一预定宽度Y，该宽度沿第一方向测得，该第一方向基本垂直于所述底层的所述壁，宽度Y足够小以保证所述细长刨花定向通过其中，并达到所需的平均倾斜角度，该倾斜角度相对于基本垂直于第一方向的第二方向而言，在一系列竖直相邻对层中每一对层的上层中的通道的宽度与通过成对层中相邻下层的通道宽度有关系，宽度是沿第一方向测得的，这样通过成对相邻层中上层的通道由其下方的通道分成两个通道，其中在其下方的通道通过成对竖直相邻层中的下层的两条通道的总宽度等于上述通过上层的通道宽度，这样通过上层通道下降的细长刨花段可以直接进入在两通道之间的公共壁的顶边缘，两通道直接在上层通道下方位于下层上，所述顶层形成一对成对竖直相邻层中的上层，底层形成另一对成对竖直相邻层中的下层，并且每一中间层形成一具有与其竖直相邻下层的上层，和具有与其紧相邻上层的下层，其中在每一成对竖直相邻层中的每一上层中的所述通道壁在轴向和纵向上都基本与所述通道的一对相邻通道的外壁对齐，所述成对通道直接位于所述通道下方，并在紧位于所述通道下方的下层上。

2.如权利要求1所述的定向系统，其中在至少顶层上的壁由轴向有间距的圆盘限定，圆盘从多根平行轴上伸出，有旋转所述圆盘的装置，在顶层的同一轴上的圆盘之间的轴向间距至少与喂入其中的细长刨花的最大长度相等。

3.如权利要求1或2所述的定向系统，其中在所有层上的所述通道壁由轴向有间距的圆盘形成，圆盘径向从平行轴上延伸出。

4.如权利要求3所述的定向系统，其中在底层上方的每一中间层和顶层上的竖直通道的宽度基本等于(2)ⁿY，其中n表示底层上方的层数。

5.根据权利要求2、3或4所述的定向装置，其中轴上的圆盘安装在所述层上相邻轴上的圆盘之间的中间位置处。