CN110302953A - 一种机收膜杂混合物分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机收膜杂混合物分离装置及方法，它解决了现有技术中地膜回收率低，且分离装置密封性差的问题，具有能够高效实现地膜与其他混合物分离、筛分效果好的有益效果，其方案如下：一种机收膜杂混合物分离装置，包括机架；筛分机构，通过机架支撑能够实现旋转，且筛分机构设有多个筛孔，筛分机构的一侧设置进料口，从筛分机构进料口一侧到另一侧，筛分机构筛孔分若干区域设置，且若干区域的筛孔尺寸逐步增大；风机，风机与筛分机构连接以向筛分机构内吹风，并通过机架支撑；密封件，固定于机架，密封件环绕筛分机构外部设置，且密封件内在筛分机构的下方设有输送机构。

Description

一种机收膜杂混合物分离装置及方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别是涉及一种机收膜杂混合物分离装置及方法。

背景技术

地膜覆盖栽培技术具有增温、保墒、保肥、抑制杂草生长、减轻作物病害和提高作物产量的作用。因废旧地膜的分子结构非常稳定，具有不易腐烂，难以分解等性能，其在土壤中可以残留百年之久，对农业生产及土壤、环境等都产生非常大的负面影响。近年来在广大科技工作者的努力下，机械化回收已成为治理地膜污染的重要途径和有效方法。

机械化回收后的地膜破损严重，地膜中含有大量棉杆、土壤等杂质，同时地膜与棉杆等杂质缠绕严重等问题，直接采用传统的物料分离方法如风选法，振动法，静电法，两相流分离法等难以将地膜与其它混合物分离，人工分拣回收地膜，劳动强度大、工作效率低，成本高，无法推广和应用。回收后的膜杂混合物只能被随意堆放、掩埋或者焚烧，直接造成土地与环境的二次污染，且无法实现机收地膜的再生处理和循环利用，未从根本上解决地膜污染问题。与此同时，地膜属于聚乙烯材料，是一种宝贵的可再生资源，可用来加工塑料颗粒，我国每年进口废旧塑料200万t以上，均用来加工塑料颗粒。

现有的膜杂混合物分离装置较少，发明人发现装置主要存在如下几方面的问题：

1)整体结构密封性能较差，气流的风向无法得到保证，从而使得地膜分离效果差，而且密封较差也使得粉尘四散飞扬；

2)筛孔的尺寸为单一尺寸，导致过大或过小的筛孔，筛孔小，容易堵塞，大的秸秆、土块颗粒随着滚筒输送到末端，需要专门的出料口，增加了设备的复杂性。筛孔大，易于落料，但是容易将裹挟土块和棉杆的地膜筛掉，影响筛分效果。

3)进料口设置位置较高，不易在现场进行操作，需要人力站的比较高，才能实现进料。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种机收膜杂混合物分离装置，将地膜从混合物中分离出来，得到纯净的地膜，降低白色污染，促进绿色农业的发展。

一种机收膜杂混合物分离装置的具体方案如下：

一种机收膜杂混合物分离装置，包括：

机架；

筛分机构，通过机架支撑能够实现旋转，且筛分机构设有多个筛孔，筛分机构的一侧设置进料口，从筛分机构进料口一侧到另一侧，筛分机构筛孔分若干区域设置，且若干区域的筛孔尺寸逐步增大；

风机，风机与筛分机构连接以向筛分机构内吹风，并通过机架支撑；

密封件，固定于机架，密封件环绕筛分机构外部设置，且密封件内在筛分机构的下方设有输送机构。

上述的分离装置，膜杂混合物进入筛分机构，筛分机构能够实现旋转，风机向筛分机构吹风提供气流，这样膜杂混合物在气流场、翻转离心力场及重力场的作用下逐渐出现分层沉降，通过筛孔分区域设置，符合膜杂混合物中各物料的沉降规律，通过各个区域的筛孔实现不同物料的收集，且膜杂混合物中的地膜在风力作用下被传送至滚筒筛的另一侧。

进一步地，所述筛分机构包括滚筒筛，滚筒筛的两侧均设置与滚筒筛连接的环形体，所述筛孔设于滚筒筛，筛孔在滚筒筛分三段区域设置，环形体的外侧面设有花纹，通过花纹的设置增大摩擦力，便于与滚动轮接触，从而带动筛分机构的旋转，滚动轮设于主动转轴和从动转轴，转动转轴由第一电机带动实现旋转。

进一步地，从筛分机构进料口一侧到另一侧，所述滚筒筛筛孔三段区域所占的比例依次为40～50％、30～40％和10～20％，这样的设置是符合膜杂混合物中各主要物料的特点，混合物中短小较轻的物料较多，较重的尺寸大在物料移动过程中，也逐步减少。

进一步地，从筛分机构进料口一侧到另一侧，所述滚筒筛筛孔三段区域内筛孔的直径依次为：20～30mm、30～45mm和45～60mm，这样短小的物料从第一段区域内筛孔被筛掉，剩下相对尺寸适中的土块和棉杆从第二段区域内被筛掉，最后较大的杂物从第三段区域内被筛出。

进一步地，所述筛分机构进料口的一侧设置进料机构；

进料机构为倾斜设置的输送带，输送带表面设有若干输送板，输送带设于壳体内，壳体的底侧在输送带的上方设置加料口，壳体顶侧设置出料口，出料口与筛分机构的进料口连通，输送带的主动辊与输送电机连接，主动辊在下，从动辊在上，其主动辊由机架支撑。

进一步地，所述密封件包括环绕所述滚筒筛设置的上密封罩，上密封罩的底部开有落料口，落料口的下方设置下密封罩，下密封罩与上密封罩连接，且下密封罩内设置所述的输送机构，输送机构为蛟龙输送机构，上密封罩的内径略大于滚筒筛的外径，以避免对滚筒筛转动的干涉，下密封罩的一侧设置侧板，另一侧设置出料口，这样由输送机构将物料传送至出料口处，通过密封件的设置基本保证气流方向一致，这样气流基本沿着滚筒筛内部长度向集膜箱处流动。

进一步地，所述风机通过风管与所述的筛分机构连接，风管设置风速计。

进一步地，所述筛分机构进料口侧设置端板，端板与筛分机构之间设置轴承，端板通过机架固定，进料口设于端板的顶部，筛分机构相对于进料口的另一侧设置集膜箱，通过集膜箱来收集从膜杂混合物中吹出的地膜。

进一步地，所述滚筒筛内沿着滚筒筛内表面设有螺旋输送叶片，螺旋输送叶片与滚筒筛可拆卸连接，螺旋输送叶片设置圆孔，通过螺栓实现螺旋输送叶片与滚筒筛的连接。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种机收膜杂混合物分离装置的使用方法，包括如下内容：

风机向筛分机构内输入气流，筛分机构转动，膜杂混合物通过筛分机构的进料口进入筛分机构内部；

筛分机构继续转动，膜杂混合物被打散，游离状态的混合物在气流场、翻转离心力场及重力场的作用下逐渐出现分层沉降，即随着筛分方向的进行，物料逐步分层下落，并通过筛孔下落，由密封件内的输送机构实现部分物料的输送，同时，在气流作用下，膜杂混合物中的地膜被吹向筛分机构相对于进料口的另一侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过整体分离装置的设置，能够有效将地膜从膜杂混合物中分离出来，有效回收地膜，大大降低白色污染。

2)本发明通过筛分机构中筛孔分区域设置，且筛孔分大小不同设置，符合混合物中各物料的沉降规律，不仅有效避免对筛孔的堵塞，而且地膜不易被筛掉，有效提高了筛分效果。

3)本发明通过对筛孔不同区域大小及相对应的筛孔尺寸限定，符合膜杂混合物中各主要物料的特点，即短小较轻的物料较多，中间尺寸的物料次之，较大和较重的物料最少，而且前侧筛孔尺寸小，混合物不易流出，有利于输送过程中振酥裹挟于地膜中央的土块颗粒及棉杆，便于在筛内输送过程中逐步分离。

4)本发明通过倾斜向上的输送带设置，将物料从底侧传送至筛分机构的顶侧，不仅使得整个装置结构设置布局合理，而且能从破碎机出料口处直接将物料送入加料口，无需再设置额外的人力，而且输送带在传送过程中，也避免了膜杂混合物的堆积，便于膜杂混合物各物料在滚筒筛的有效分离。

5)本发明通过密封件的设置，能够有效提高整个装置的密封性能，保证气流的风向，并有效防止粉尘飘扬。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1中机收膜杂混合物分离装置的主视图；

图2为本发明实施例1中滚筒筛结构示意图；

图3为本发明实施例1中滚筒筛展开后筛孔分布示意图；

图4为本发明另一实施例中锥形滚筒筛的示意图；

图5为本发明实施例1中螺旋推进叶片的侧视图；

图6为本发明实施例1中螺旋推进叶片的主视图；

图7为本发明实施例1中密封件的结构示意图；

图中：1.输送电机 2.加料口 3.壳体 4.输送带 5.筛分机构 6.密封件 7.集膜箱8.机架 9.控制器 10.显示屏 11.第一电机 12.风速计 13.轴流风机 14.连接架 15.移动轮 16.滚动轮 17.环形体 18.端板 51.滚筒筛 52.螺旋推进叶片 61.上密封罩 62.下密封罩 63.输送绞龙机构。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种机收膜杂混合物分离装置，下面结合说明书附图，对本发明做进一步的阐述。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种机收膜杂混合物分离装置，包括机架8，机架8的底部设置可锁止的移动轮15，用于带动整个分离装置的移动，机架8支撑筛分机构5，筛分机构5与通过机架8支撑的第一电机11连接，第一电机11转动带动筛分机构5的转动，筛分机构5环向设置密封件6，密封件6通过螺栓固定在机架8，保证气流风向及防止粉尘飘扬，筛分机构5的一侧设置轴流风机13，轴流风机13通过风管与筛分机构连通，在风管设置风速计12，风速计12用于风量输入及风速测定，通过轴流风机13用于向筛分机构5内吹入空气，筛分机构5的一侧设置输送带4，输送带4用于向筛分机构内送入膜杂混合物，筛分机构的另一侧设置集膜箱7。

其中，集膜箱7的尺寸大于筛分机构5的直径，集膜箱7与筛分机构5一同实现旋转，集膜箱7的一侧设置开关门，打开开关门后，从集膜箱7中取出收集的地膜，集膜箱7与轴流风机13相对设置，也是便于地膜在受风力作用的情况下被直接吹送入集膜箱7内。

在本实施例中，筛分机构的一侧设置端板18，风管穿过端板18设置，端板18顶部设置进料口，端板18与机架8固连，端板18与筛分机构5之间设置滚动轴承，这样筛分机构旋转，端板不转动，第一电机11带动设于机架8的主动转轴实现转动，主动转轴和从动转轴设于筛分机构5的两侧，主动转轴与从动转轴各设有两个滚动轮，主动转轴带动相应滚动轮16转动，进而带动筛分机构5的转动。

输送带4倾斜向上设置，输送带4设于壳体3内，壳体3的底侧设置加料口2，壳体3顶侧设置出料口，出料口与筛分机构5的进料口连通(这样壳体3与端板18实现连接)，这样输送带4倾斜向上传送膜杂混合物，通过筛分机构5的进料口进入筛分机构5内部，其中壳体3的加料口一侧为斜面，便于膜杂混合物进入输送带4，输送带4表面均布有输送板，输送板与输送带表面垂直，或输送板与输送带4之间有设定角度的夹角。

输送带4的主动辊与输送电机1连接，主动辊在下，输送带4从动辊在上，其主动辊通过连接架14与机架8实现连接，连接架14低于壳体3设置。

在一些实施例中，壳体可替换为设于输送带两侧的护板，护板通过机架支撑，两侧护板底部之间通过斜板连接，这样在护板底部以及斜板内侧形成加料口。

如图2所示，筛分机构5包括滚筒筛51，滚筒筛51的两侧设置与滚筒筛连接的环形体17，如图1所示，环形体17与滚筒筛51为一体结构，环形体17与滚动轮16接触的外表面设置花纹以增大摩擦力，滚筒筛51周侧开有筛孔，筛孔用于落料，从筛分机构5的进料口一侧到另一侧，筛孔分三段区域设置，三段区域内筛孔的直径依次增大，前侧的筛孔小，混合物不易流出，有利于输送过程中振酥裹挟于地膜中央的土块颗粒及棉杆，便于在筛内输送过程中逐步分离。将筛孔按筛分方向逐渐增加，如图3和图4所示。混合物筛分过程中随着筛分方向的进行，短小物料被逐步筛掉，针对大的土块和较大的棉杆，随着筛分的进行，最大的杂物从大孔筛出，这样既能保证筛分效果，又能保证系统性能。

滚筒筛51采用厚度为4mm的钢板，根据破碎机破碎物料的尺寸范围在30～50mm，确定三段区域内筛孔直径为30mm、40mm、50mm，沿筛分方向排布，所占比例分别为50％、40％、10％，筛孔采用激光切割成型。

筛孔也可以是方形、矩形、三角形等，在每一区域内筛孔也可交错排布。筛分机构5也可根据需要设计成锥形，如图4所示。

在滚筒筛51内部设置螺旋推进叶片52，如图2所示，螺旋推进叶片52通过螺栓固定在筛分机构5内部，螺旋推进叶片52为整体式，为便于螺旋推进叶片52的拆卸安装，在螺旋推进叶片52外侧开有直径为5mm的圆孔，考虑螺旋推进叶片的制造工艺与材质的耐磨性，选用40Cr材料制造，如图5和图6所示。

如图7所示，密封件6包括通过机架8支撑的上密封罩61，上密封罩61环绕筛分机构5设置，且上密封罩61的长度小于筛分机构5的长度，上密封罩61在长度方向设于两个滚动轮16之间，上密封罩61的底部开有落料口，落料口的宽度为滚筒筛51直径的1/8-1/5，落料口的下方设有下密封罩62，上密封罩61与下密封罩62连接，在下密封罩62内设置蛟龙输送机构63，蛟龙输送机构63设于筛分机构5的下方，用于实现物料的传送，蛟龙输送机构63由第二电机带动实现转动，进而实现物料的传送，第二电机通过机架8支撑。

需要注意的是，为了提高密封性，上密封罩61的尺寸略大于滚筒筛的尺寸，以避免对滚筒筛转动的干涉，下密封罩62的一侧设置侧板，另一侧设置出料口(出料口只是占到很小的面积，对滚筒筛51内的风力和风向影响较小)，这样由蛟龙输送机构63将物料传送至出料口处。

风速计12、第一电机11、第二电机和输送电机1与设于机架的控制器9连接，控制器9与显示屏10连接，显示屏10用于显示风速，控制器优选PLC控制器。

具体使用方法如下：

轴流风机通过风管输入气流，筛分机构在第一电机驱动下开始自转。物料通过输送带输送到筛分机构内，在筛分机构转动与气流的复合作用下，膜杂混合物被打散，随着筛分机构的转动与螺旋推进叶片向后输送过程中，游离状态的膜杂混合物在气流场、翻转离心力场及重力场的作用下逐渐出现分层沉降，轴流风机产生一个大于地膜悬浮速度而小于碎土块和棉杆悬浮速度的气流速度，地膜则被吹向筛分机构末端，由集膜箱进行收集；膜杂混合物中的碎土块和棉杆通过筛孔甩出，通过输送绞龙机构输送到下密封罩的出口侧，完成分离。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，包括：

机架；

筛分机构，通过机架支撑能够实现旋转，且筛分机构设有多个筛孔，筛分机构的一侧设置进料口，从筛分机构进料口一侧到另一侧，筛分机构筛孔分若干区域设置，且若干区域的筛孔尺寸逐步增大；

风机，风机与筛分机构连接以向筛分机构内吹风，并通过机架支撑；

密封件，固定于机架，密封件环绕筛分机构外部设置，且密封件内在筛分机构的下方设有输送机构。

2.根据权利要求1所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，所述筛分机构包括滚筒筛，滚筒筛的两侧均设置与滚筒筛连接的环形体，所述筛孔设于滚筒筛，筛孔在滚筒筛分三段区域设置。

3.根据权利要求2所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，从筛分机构进料口一侧到另一侧，所述滚筒筛筛孔三段区域所占的比例依次为40～50％、30～40％和10～20％。

4.根据权利要求2所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，从筛分机构进料口一侧到另一侧，所述滚筒筛筛孔三段区域内筛孔的直径依次为：20～30mm、30～45mm和45～60mm。

5.根据权利要求1所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，所述筛分机构进料口的一侧设置进料机构；

进料机构为倾斜设置的输送带，输送带表面设有若干输送板，输送带设于壳体内，壳体的底侧在输送带的上方设置加料口，壳体顶侧设置出料口，出料口与筛分机构的进料口连通。

6.根据权利要求2所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，所述密封件包括环绕所述滚筒筛设置的上密封罩，上密封罩的底部开有落料口，落料口的下方设置下密封罩，下密封罩与上密封罩连接，且下密封罩内设置所述的输送机构。

7.根据权利要求1所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，所述风机通过风管与所述的筛分机构连接，风管设置风速计。

8.根据权利要求1所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，所述筛分机构进料口侧设置端板，筛分机构相对于进料口的另一侧设置集膜箱。

9.根据权利要求2所述的一种机收膜杂混合物分离装置，其特征在于，所述滚筒筛内沿着滚筒筛内表面设有螺旋输送叶片，螺旋输送叶片与滚筒筛可拆卸连接。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种机收膜杂混合物分离装置的使用方法，其特征在于，包括如下内容：

风机向筛分机构内输入气流，筛分机构转动，膜杂混合物通过筛分机构的进料口进入筛分机构内部；

筛分机构继续转动，膜杂混合物被打散，游离状态的混合物在气流场、翻转离心力场及重力场的作用下逐渐出现分层沉降，即随着筛分方向的进行，物料逐步分层下落，并通过筛孔下落，由密封件内的输送机构实现部分物料的输送，同时，在气流作用下，膜杂混合物中的地膜被吹向筛分机构相对于进料口的另一侧。