CN110607564A - 一种基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种棉纤维转移装置包括托棉板、上罩板、锯片辊筒、刺条辊筒、锯片后盖板，通过设置锯片辊筒、刺条辊筒的间距、锯片后盖板覆盖锯片辊筒的弧度，得到棉纤维转移所需的旋转圈数N，依据旋风分离器的临界直径公式，设置锯片辊筒的转速和直径，求得产生的棉纤维浮游层厚度B分布，根据不同厚度B的棉纤维浮游层与刺条辊筒交汇区的弦长S设置刺条辊筒与锯片辊筒的最低线速比。棉纤维除杂装置在棉纤维转移装置基础上增设排杂板、后盖板、补风口、上罩板，并细化安装参数达到降噪和排杂的目的。

Description

一种基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置及方法

技术领域

本发明涉及棉花初加工机械领域，特别是涉及一种基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置及方法。

背景技术

锯齿轧花机、锯齿剥绒机是目前棉花初加工机械中的主要设备，他们的作用如下：

如专利CN203668559U，锯齿轧花机采用锯片辊筒与毛刷辊筒的组合，锯片辊筒勾拉棉纤维通过肋条间隙，过滤棉籽，再通过毛刷辊筒将锯片辊筒上的棉纤维分刷下来，再收集压实输送出机体；通过轧花机加工出来的棉籽表面还附着一部分短而密集的短绒纤维，它的含量相当于皮棉的6.7％左右，是一项不可忽视的纤维资源，目前被轧花厂广泛采用的一种机械剥绒的方法是采用锯齿剥绒机，如专利 CN200981900U一种双层锯齿剥绒机，采用锯片辊筒与毛刷辊筒组合，工作原理是棉籽通过工作箱均匀喂入到锯片辊筒上一组多片并列的锯片间，剥刮下棉籽表面的短绒，在转动过程中，毛刷辊筒表面的毛刷将剥下的绒刷下，通过吸风管道吸出收集起来。

如图1，现有锯齿轧花机、锯齿剥绒机的，锯片辊筒的相邻锯片之间安装隔圈，隔圈厚10～18mm，隔圈比锯片半径小80mm，锯片厚度0.95mm，肋条延伸至锯片之间，锯片左右侧离肋条仅有1mm，锯片勾拉棉纤维通过肋条间隙过滤掉大颗粒杂质，棉纤维从锯片辊筒转移到毛刷辊筒，务必要求100％完全转移，即便只有百分之一，甚至千分之一的棉纤维没有被转移干净，都会导致这部分棉纤维随锯片辊筒向工作箱方向运动，或飘向地面、或飘向工作箱下部、或重新回到工作箱，这样都会造成：(1)长时间工作后会堵塞肋条下部，造成机器不能正常工作，甚至因堵塞的棉纤维与锯片长时间摩擦引起火灾；(2)棉纤维飘向工作箱下部地面，造成棉纤维的流失和环境污染；(3)棉纤维重新回到工作箱，受锯片再次勾拉，造成棉结、索丝，影响棉纤维质量。

由于毛刷与棉纤维的摩擦系数0.35～0.4接近于锯片与棉纤维的摩擦系数0.3，因此毛刷辊筒100与锯片辊筒700为接触式分刷方式安装，毛刷辊筒的毛刷101要伸入锯片辊筒1-3mm，便于分刷转移干净锯片辊筒上的棉纤维，然而，毛刷强制分刷锯片上棉纤使原本在锯片辊筒上已经开始暴露的杂质与棉纤维再次产生融合，给杂质与棉纤维的分离造成困难，且由于毛刷辊筒的邻排毛刷与毛刷之间有30mm 左右的间距，在高速刷棉转移过程中，还产生棉纤维在毛刷间隙间的瞬间堆积，妨碍杂质的分离，由于采用接触式分刷，为避免摩擦起火，只能采用对棉纤维几乎没有握持力的毛刷辊筒，毛刷辊筒只有离心力，故其排杂率较低，而且杂质中容易带出有效纤维，造成衣分的亏损。且毛刷长期磨损，使用时间较短。

目前对于从锯片辊筒上转移棉纤维还没有非接触式分刷方案。

且现有技术的锯齿轧花机、锯齿剥绒机存在以下问题：

1、除杂效率低，增加后续除杂设备的购置、使用成本：现有技术的锯齿轧花机、锯齿剥绒机加工出来的棉纤维不能达到下游用户的使用要求：根据锯齿轧花机GB/T19819-2005、锯齿剥绒机GB/T 21306-2007的“技术要求”，其“整机主要性能”中并没有对棉纤维的除杂率提出明确的标准要求，即反映出现有技术的锯齿轧花机、锯齿剥绒机的除杂功能较弱；为了满足下游用户的使用要求，由现有技术锯齿轧花机加工出来的皮棉，还需要额外配置专门的皮棉清理机，如GB/T 21208-2007；由现有技术锯齿剥绒机加工出来的棉短绒，还需要额外配置专门的棉短绒清理机，如GH/T1023-2000；这样，既会增加除杂设备的购置成本，其安装连接成本也很高，而且还会增加除杂设备的使用与维护成本。

2、噪音大、空气污染严重，增加后续除尘设备的建设成本：现有技术的锯齿轧花机、锯齿剥绒机均安装有锯片辊筒和毛刷辊筒，毛刷辊筒的核心作用是将上述机械加工出来的棉纤维分刷转移并输送出机体，是上述机械的主要工作部件之一；由于上述机械的毛刷辊筒，其旋转速度一般要达到每分钟1000转以上时，才能将锯片辊筒加工出来的棉纤维分刷转移干净；由此毛刷辊筒高速旋转所吸入的气流，必然会与其周围的机械部件发生剧烈摩擦和切割，导致上述机械产生较大的噪音；根据锯齿轧花机GB/T19819-2005、锯齿剥绒机GB/T 21306-2007的“整机主要性能”中规定,“锯齿轧花机的空载噪声应不大于90dB(A)”,“锯齿剥绒机的空载噪声应不大于85dB(A)”；另外，上述机械的毛刷辊筒在高速旋转时，都会将棉纤维上的杂尘吹扬，吸入的是大量干净空气，排出的是对应数量的含灰尘的气体，造成严重空气污染，故在每台锯齿轧花机、锯齿剥绒机中，都必须额外配置处理量约为6000m³左右的除尘管道、除尘风机和除尘塔等设施，造成生产线的建设成本和能源消耗大幅增加。

因此，当前锯齿轧花机、锯齿剥绒机采用锯片辊筒与毛刷辊筒组合形式的技术方式，既除杂效率低、又生产较大的噪音污染和空气污染，必须加以改进。

发明内容

本发明的目的是针对上述锯齿轧花机、锯齿剥绒机除杂效率低、又生产较大的噪音污染和空气污染问题，提供一种棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置及方法，使用刺条辊筒代替上述机械中的毛刷辊筒，达到简化棉籽加工工艺的目的，同时附带高效除杂与降低噪音与空气污染的效果。

本发明的目的在于，将现有的接触式刷棉扎花机改为非接触式刷棉扎花，达到减少刷棉辊筒磨损，防止摩擦起火，将非接触式刷棉辊筒的棉纤维转移效率提高至100％，进一步降低噪声，大幅提高排杂效果。

本发明采取的技术方案是：一种棉纤维转移装置，包括弧形的托棉板和上罩板，在两侧箱板间自上向下安装上罩板和托棉板，托棉板和上罩板之间围成筒形腔，筒形腔圆弧面上的一窗口分别连接通至由下导棉板和后挡风板在两侧箱板间围合成籽棉纤维出口通道，筒形腔内沿轴线安装刺条辊筒，锯片辊筒平行布置在筒形腔背向籽棉纤维出口通道的另一窗口，所述锯片辊筒的肋条与上罩板靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为42°～180°，锯片辊筒携棉纤维旋转M弧度形成厚度为B的浮游层，所述浮游层和刺条辊筒相交侧形成刷棉区，刷棉区对应刺条辊筒的弦长为S，S大于2εL_m，所述上罩板与刺条层的间隙为不大于5mm，优选0.2～3mm，所述后挡风板与刺条层的间隙为不大于5mm，优选0.2～3mm，所述上罩板靠近锯片辊筒的起始端距锯片辊筒的距离大于所述初始浮游层的厚度，该起始端距锯片辊筒与刺条辊筒中心连线的距离大于所述初始浮游层的虚拟圆周与刺条辊筒圆周所共弦长S的一半，所述刺条辊筒和锯片辊筒按以下方式布置安装和驱动：刺条辊筒和锯片辊筒表面保持间距x 为不大于3mm，优选0.6～1mm，刺条辊筒与锯片辊筒旋转时的线速度比大于或等于锯片辊筒与刺条辊筒旋转方向相反；其中 L_m为棉纤维的长度,ε为棉纤维倾斜系数，ε取值0.8～1。

进一步地，所述锯片辊筒从肋条间将棉纤维钩拉出形成厚度为 Lm×sinι的初始浮游层，Lm为棉纤维的长度，ι是钩拉出的棉纤维与该棉纤维与锯片辊筒圆周交点的切线的夹角。

ι＝θ＝40±4°，θ是锯片滚筒的锯齿进侧边与过锯齿顶的法平面之间的夹角。

进一步地，所述锯片辊筒位于肋条与刺条辊筒间的上表面隔覆盖锯片后挡板，锯片后挡板一端与上罩板相连，锯片后挡板覆盖锯片辊筒表面的弧度M为42°～180°，所述锯片后挡板靠近上罩板的一端距锯片辊筒表面的距离大于21mm，锯片后挡板另一端距锯片辊筒表面3～10mm。

进一步地，所述棉纤维随锯片辊筒在锯片后盖板下旋转运动的圈数N＞(M)/(2Πr_j)，r_j为锯片辊筒的半径，再根据旋风分离器的临界直径公式求棉纤维浮游层的厚度B，

其中w为锯片辊筒转速、d_c为棉纤维的直径、ρ_s为棉纤维的比重，μ为空气的流体黏度。

进一步地，所述棉纤维浮游层与刺条辊筒的交汇后对应于刺条辊筒的弦长S为R_c为刺条辊筒的半径，r_j为锯片辊筒的半径。

基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置，进一步地，排杂板在所述托棉板靠近锯片辊筒一侧与两侧箱板可拆卸连接，同时刺条辊筒相对于上罩板旋转，使在锯片后挡板侧形成低压区，棉纤维在低压区内随锯片辊筒离心旋转时减小受到的空气阻力。

进一步地，所述托棉板开设有补风口。

进一步地，所述排杂板靠近锯片辊筒的一端到刺条辊筒中心与刺条辊筒、锯片辊筒中心连线夹角为20-60°之间，排杂板上端与刺条辊筒的间距为15-45mm。

基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置的转移方法,进一步地，所述锯片辊筒携棉纤维和杂质旋转N圈形成厚度为B的浮游层，刺条辊筒与厚度为B的浮游层相交处形成长度为S的刷棉区，刺条辊筒与锯片辊筒的线速比按不小于S：S-2εL_m设置，L_m为棉纤维长度，S大于2εL_m，ε为棉纤维倾斜系数，ε取值0.8～1，使梳针齿条或锯齿钩连浮游层中的棉纤维随刺条辊筒旋转经过排杂板刮除棉纤维表面的杂质，剩余棉纤维及杂质随刺条辊筒旋转至籽棉纤维出口通道后排出。

本发明中棉纤维转移的机理：

内部参考资料显示，随锯片齿向工作点移动的籽棉，碰到轧花机肋条后立即改变运动方向和速度，沿着肋条表面向上运动，籽棉卷的工作点处的速度最慢，约为1.1～1.5m/s，在肋条工作点处，锯齿从棉籽上拉脱纤维的瞬间，锯片的运转力Fp可以分解为两个互相垂直的分力Fr和Ft，Fp的方向与锯齿在工作点处的运动方向一致垂直于锯片的径向，Fr垂直于肋条，是工作点处的锯齿从棉籽上拉脱纤维的力， Ft平行于肋条，是工作点处的锯齿推动籽棉卷运转的力，肋条工作点的圆弧切线和锯片圆周切线(Fp方向)的夹角为压力角，锯齿经过肋体工作点过程中该压力角不断增大，使籽棉卷沿肋条圆弧切线向上运转的作用减小，由于籽棉卷存在沿肋条圆弧切线向上运转的现象，使锯齿完全拉脱棉纤维离开肋条时，棉纤维与过锯齿顶的法平面之间的夹角σ小于与锯齿进侧边的夹角δ的极大值为

而本发明的锯片滚筒安装有具有向心角的锯片，锯齿进侧边与过锯齿顶的法平面之间的夹角θ＝40±4度，使棉纤维与锯片圆周切线的夹角的极大值为θ，即在锯片滚筒转速极低或锯片滚筒靠近刺条滚筒侧为相对负压区时，棉纤维随锯片旋转不受到迎面空气阻力的情况下，棉纤维保持从肋条完全拉脱时的状态，棉纤维浮游层的厚度为Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，Lm为棉纤维的长度，取值23～ 30mm。

由于锯片滚筒与刺条滚筒间距x优选为0.5mm，锯片滚筒上形成的棉纤维浮游层的虚拟圆与刺条滚筒的圆周相交共用弦长S，即刷棉区，以棉纤维浮游层的厚度B、刺条辊筒的半径Rc为变量，根据已知半径和圆心距的两圆求两圆所共的弦长S，刺条辊筒的半径Rc取值125～310.5mm。

Z₁、Z₂为被两圆所共的弦分割的，两圆圆心连线的各段长度，x 为锯片辊筒与刺条辊筒的表面间距。

棉纤维随锯片辊筒离开肋条，在锯片辊筒线速度低于1.5m/s时，棉纤维浮游层的厚度B为13.51～20.84mm；而超过该速度时，棉纤维还受到迎风阻力，和锯片辊筒对棉纤维施加的离心力。

本发明中棉纤维随锯片辊筒高速旋转时理论上在离心力的作用下应形成的浮游层的厚度：

根据旋风分离器的临界直径公式棉纤维相当于被分离的颗粒，一根棉纤维的直径d_c＝15微米，该棉纤维的平均长度是28毫米，该棉纤维的体积：3.14*0.015mm*0.015mm*28 ＝0.019782立方毫米，棉纤维的比重ρ_s是1.5克每立方厘米，30℃时μ＝0.0186mPa*s，棉纤维在锯片滚筒表面所旋转的圈数N大于(M) /(2Πr_j)，锯片辊筒的半径为r_j，w为锯片辊筒转速，u_i为颗粒与气体在旋风分离器内的切线速度，相当于棉纤维随锯片辊筒旋转时的线速度，u_i＝2Πr_jw，B为颗粒沉降过程中所穿过的气流的最大厚度，相当于棉纤维浮游层的厚度，

根据安装经验锯片辊筒肋条至上罩板的弧度为现有的锯片辊筒的直径为320mm。N＞(M)/(2Πr_j)，假设棉纤维起初贴在锯片辊筒表面则锯片辊筒旋转时产生的浮游层的厚度B如表1所示。所述上罩板靠近锯片辊筒的一端距锯片辊筒表面的距离大于所述棉纤维浮游层的厚度B。

表1不同锯片辊筒转速下锯片辊筒表面浮游层厚度B的分布

即锯片辊筒的旋转对棉纤维施加的离心力抵消了棉纤维迎风受到的阻力，转速越高，旋转圈数越长，抵消效果越显著。同时刺条辊筒旋转时在表面形成层流，而上罩板与刺条辊筒间距极小，从籽棉出口通道过来的层流流量极小，刺条辊筒旋转时还在刺条辊筒与锯片辊筒交汇处下方产生向下的气流，使交汇处上方的刷面区形成低压区或相对负压区，进一步降低了棉纤维的迎风阻力。使棉纤维浮游层能保持从肋条拉脱时的浮游层厚度。尤其是在锯片滚筒靠近刺条辊筒一侧与肋条之间覆盖锯片后盖板时，在锯片后盖板下形成真空区，棉纤维未受到空气阻力。

本发明刺条辊筒从锯片辊筒转移并输送棉纤维的原理：

锯片辊筒分离出来的棉纤维，随锯片辊筒旋转形成浮游层，旋转到与刺条辊筒的刷棉区时，线速度更高，梳针齿条与棉纤维的摩擦力大于毛刷与棉纤维的摩擦力，棉纤维在刷棉区被刺条辊筒表面的梳针齿条勾拉拉直；

当棉纤维远离锯片的一端在刷棉区中移动所用时间等于或小于，棉纤维与锯片的挂着点随锯片运动至脱离锯片时经过的弧长所用时间时，该状态下刺条辊筒与锯片辊筒的线速比足够使锯片上的棉纤维全部转移到刺条辊筒上，不会产生返棉。同时要求刷棉区对应刺条辊筒的弦长S大于两倍的棉纤维长度，若S小于2L_m，则说明棉纤维在脱离锯片辊筒时，棉纤维在刺条辊筒上的运动方向与棉纤维在锯片滚筒上的运动方向存在不可忽略的夹角，导致棉纤维两端分别被锯片和刺条辊筒勾拉，造成分离困难。由于棉纤维在从锯片辊筒转移至刺条辊筒过程中的刚被刺条辊筒钩拉时，及离开锯片辊筒时，棉纤维并非垂直于锯片辊筒与刺条辊筒的中心连线，棉纤维与锯片辊筒和刺条辊筒的中心连线的垂线具有夹角φ，故实际刷棉区对应刺条辊筒的弦长 S大于两倍的棉纤维长度与棉纤维倾斜系数ε的乘积时，仍能完全转移棉纤维，故本发明中当S大于2εL_m，则说明棉纤维能够转移，ε取值0.8～1时，εL_m表示L_mcosφ。

锯片辊筒旋转产生的圆形浮游层与刺条辊筒的相交区域共的弦 S，如表2，该弦长约等于棉纤维被刺条辊筒勾拉后随刺条辊筒运动的距离。

表2

ε取值为1时，以上弦长S对应的刺条辊筒与锯片辊筒的线速度比为表3。

表3

ε取值为0.8时，以上弦长S对应的刺条辊筒与锯片辊筒的线速度比为表4。

优选地，所述锯片辊筒的直径d_c为320mm，所述锯片辊筒转速大于300r/min，所述锯片辊筒携棉纤维旋转M为所述刺条辊筒半径R_c大于锯片辊筒半径，形成的所述浮游层厚度B为大于 13.54mm时，所述刺条辊筒与锯片辊筒被减速电机按线速比为S：S-2 εL_m驱动旋转，L_m为棉纤维长度，ε为棉纤维倾斜系数，ε取值0.8～1， S为所述棉纤维浮游层与刺条辊筒的交汇后对应于刺条辊筒的弦长，等于x为0.6～1mm。

转移过来随刺条辊筒移动的棉纤维，在刺条辊筒旋转离心力作用下，离开刺条辊筒，受设置在刺条辊筒下部活动排杂板、托棉板的托持和后挡风板的阻挡，棉纤维在离心力和离心惯性力作用下，从棉纤维出口被抛出机体。

本发明的技术方案首次实现了锯片辊筒上的棉纤维向刺条辊筒100％转移。使非接触式轧花机具备工业应用的条件。

本发明对棉纤维的高效除杂原理：

本发明使用的刺条辊筒表层均布有梳针齿条、对棉纤维的握持力较大、而且刺条辊筒与锯片辊筒为非接触安装，在转移过程中，不会对原本在锯片辊筒上已经开始暴露的杂质与棉纤维产生融合，相反的，因为棉纤维比杂质轻、细、长、毛糙，容易被梳针齿条勾拉握持，而不孕籽、叶屑、棉壳、棉籽皮等杂质重、小、短、光滑，不容易与梳针齿条勾拉握持，因此，棉纤维转移到刺条辊筒后，随刺条辊筒的旋转向前移动，而杂质受刺条辊筒勾拉握持力小，在刺条辊筒旋转离心力作用下，很容易被抛出棉纤维层，杂质受刺条辊筒下部设置的活动排杂板的阻挡而被排出机体；因此本发明使用刺条辊筒的排杂效率可以高达50％以上，达到并超过皮棉清理机GB/T 21208-2007和棉短绒清理机GH/T1023-2000要求的清杂效率，可实现锯齿轧花与皮棉清理一体化、锯齿剥绒与棉短绒清理一体化的加工效果。

本发明降低工作噪音与降低工作灰尘的原理：

梳针齿条的高度远小于毛刷的长度，使得刺条辊筒旋转时通过上罩板的风量远小于毛刷辊筒，大大降低了粉尘体积；且穿过上罩板的气流减少，也降低了气流速度，使气流速度远低于刺条辊筒的表面线速度，防止气流切割梳针齿条产生噪音。

附图说明

图1为对比例中现有技术的接触式棉纤维转移装置的结构示意图；

图2为本发明的基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置的结构示意图；

图3为本发明的棉纤维转移装置的棉纤维转移过程示意图；

图4为本发明的棉纤维转移装置中被转移棉纤维受力示意图；

图5为对比例中棉纤维转移装置的棉纤维转移过程示意图；

图6为本发明的基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置的结构示意图；

图7为参考资料中锯片辊筒锯齿在肋条工作点对籽棉卷施加力的示意图

图8为锯片辊筒从肋条拉脱棉纤维时棉纤维与锯片辊筒圆周切线夹角的示意图。

具体实施方式

通过附图对现有技术及本发明技术作进一步对比说明：

对比例1

如图1，现有技术的锯片辊筒与毛刷辊筒组成的锯齿轧花机、锯齿剥绒机、锯齿皮棉清理机，锯齿轧花机的锯片辊筒700的锯片701 的直径320mm，锯片辊筒700工作长度1024.25mm，转速500转/ 分钟；毛刷辊筒壳100直径为310mm，周围均布28根毛刷101，毛刷101高度为50mm即毛刷束110的高度25mm和毛刷根120的高度25mm，毛刷辊筒壳半径为155mm，即毛刷辊筒旋转时旋转直径为410mm，单个毛刷束厚度为10mm，单个毛刷根厚度为25mm，毛刷辊筒100长度1070mm，旋转速度1010转/分钟，毛刷辊筒下半周被托棉板404包裹。

如图5，锯片701与棉纤维的A端点挂着，棉纤维沿锯片的切线方向做向心运动，棉纤维的的另一端C受到沿棉纤维方向的拉力从而跟随棉纤维的A端旋转，使棉纤维拉直，该拉力的可分解为指向圆心 O点的向心力F_向和平行于圆弧切线的分力F_分，棉纤维的的C端还受到离心力F_离和与离心力反方向的阻力，使得棉纤维B端与A端的连线与锯片的切线方向夹角为β，即棉纤维随锯片旋转时产生浮游层，该浮游层与毛刷辊筒表面部分圆弧相交，相交的圆弧段即为刷棉区，毛刷束有效作用范围即毛刷束与锯片辊筒的接触时旋转的弧度，毛刷辊筒的毛刷101要伸入锯片辊筒1mm，对应的弦长为61.677mm，毛刷束有效作用范围对应于锯片辊筒的中心角φ_j＝13.566°，毛刷束有效作用范围对应于毛刷辊筒的中心角φ_m＝11.464°，相邻毛刷束对应毛刷辊筒的中心角刷棉区对应φ_o和φ_m的和，表示锯片随毛刷束沿毛刷束有效作用范围位移的时间等于毛刷束在刷棉区位移所花的时间：(φ_j·D_j)/v_j＝(φ_o+φ_m)·D_m/v_m，v_j表示锯片的线速度，v_j表示锯片的线速度，根据经验公式毛刷辊筒于锯片辊筒的线速比i≥(φ_o+φ_m)·D_m/(φ_j·D_j)＝2.068，才能刷棉干净。由此得直径410mm的毛刷辊筒刷棉区对应的圆心角为22.445°。

可以简单计算出现有毛刷辊筒工作时分钟产生的风量，计算公式为：

风量Q3＝毛刷辊筒受风体积V*转速S/分钟

毛刷辊筒受风体积:

V＝{毛刷辊筒轮廓面积-毛刷辊筒壳体面积-26个毛刷束和毛刷根的面积}×毛刷辊筒的长度

＝{3.14*(0.155+0.025+0.025)m²*(0.155+0.025+0.025)m²-3.14*0.155 m*0.155m-[(0.025*0.025)+(0.01*0.025)]㎡*26}*1.4m＝0.047278m3

风量Q3＝0.047278m3*1010/min＝47.75m3/min＝0.796m3/s

即得出毛刷辊筒每小时生产的风量约为2865.05m3；后挡风板 403与毛刷辊筒的毛刷顶部的间隙一般要求设置在3mm；那么，毛刷辊筒上部进风口面积只有1.4m*0.003m＝0.0042㎡，而毛刷辊筒产生的风量为0.796m3/s，即理论上该交汇处的风速v₃要达到0.796÷ 0.0042＝189.4872m/s，毛刷束的线速为： 3.14*(0.155+0.025+0.025)*2*1010÷60＝21.671m/s，即毛刷束的线速小于毛刷束与后挡风板403的1-3mm间隙间进气口要求的气流速度 189.4872m/s，受到后挡板403和毛刷束110的阻挡使毛刷束和毛刷根迎风切割产生振动发出噪音，且在毛刷上盖板402处形成负压甚至真空，巨大的气压差和风速，必然与1-3mm间隙进气口的后挡风板 403，发生剧烈摩擦与切割，导致此处产生巨大的啸叫噪音

由伯努利方程P₃+ρgh+1/2ρv₃ ²＝P₀+ρgh+1/2ρv₀ ²；

如图1，P₃为排杂板左端的压强，P₀为锯片辊筒处的压强，P₀为大气压，锯片辊筒旋转时产生的气流可忽略，v₀＝0m/s，空气密度ρ＝1.293g/l，毛刷束与排杂板左端的间隙设置为20mm，该进风口面积是1.4m*0.02m＝0.024㎡，而毛刷束产生的风量为0.796m3/s，即理论上该排杂板左端与毛刷束之间进风口处的风速v₃要达到0.796÷0.024＝33.16m/s，该处的风速大于毛刷束的线速度27.786m/s，且排杂板右端与毛刷束间隙60mm，该处风速还要下降3倍。

△P'＝P₃-P₀＝-1/2ρv₃ ²＝-710.893Pa。即排杂板左端与毛刷束之间的气压为负压，与锯片辊筒侧的大气压相差大，对棉纤维产生吸力，棉纤维朝向排杂板与毛刷辊筒间的通道侧被吸入，由于风速大于毛刷束的线速度，不孕籽、叶屑、棉壳、棉籽皮等杂质在毛刷辊筒表面来不及分层就被吸入排杂板与毛刷辊筒间的通道，排杂板只能将粒径较大，大于排杂板与毛刷辊筒间通道宽度的杂质挡在外面；由于风速大于毛刷束的线速度，棉纤维快于毛刷束向前运动，被前一个毛刷束挡在邻排毛刷与毛刷之间，握持力进一步降低，还会损失衣分。

实施例1

一种基于刺条辊筒的高效棉纤维除杂装置，两侧箱板之间架设刺条辊筒200、锯片辊筒700，所述刺条辊筒的直径大于所述锯片辊筒的直径，所述刺条辊筒的有效长度大于所述锯片辊筒的有效长度，所述刺条辊筒和锯片辊筒按以下方式布置安装和驱动，在锯片辊筒与刺条辊筒之间形成刷棉区：刺条辊筒和锯片辊筒轴向平行；刺条辊筒和锯片辊筒表面保持间距x为0.6mm；刺条辊筒200和锯片辊筒700由驱动装置驱动旋转，旋转方向相反，刺条辊筒的线速度大于锯片辊筒的线速度，使棉纤维随锯片辊筒旋转形成浮游层，浮游层随刺条辊筒旋转转移，最后沿刺条辊筒切线方向抛出；托棉板404和上罩板402 分别沿刺条辊筒壳体201下半圆周外表面及上半周外表面平行安装在两侧箱板之间，锯片后盖板409间隔布置在锯片辊筒上半圆周表面，托棉板404和上罩板402远离锯片辊筒700的一端分别连接至下导棉板405和后挡风板403，下导棉板405和后挡风板403及两侧箱板围合成籽棉纤维出口通道406，籽棉纤维出口通道406平行于所述抛出方向，上罩板402另一端与刷棉区的垂直距离为40-100mm，距离锯片辊筒表面的垂直距离大于21mm，锯片后盖板409左端距锯片辊筒表面3～10mm，右端与上罩板402相连，托棉板404另一端可拆卸的连接排杂排401，排杂排401平行于刺条辊筒壳体下半圆周外表面，排杂板401靠近锯片辊筒700的一端与刺条辊筒圆心的连线，该连线与锯片辊筒和刺条辊筒中心连线的夹角为40～60度，锯片后盖板 409覆盖锯片辊筒表面的弧度为62度。

如图2，本实施例具体参数设置如下：锯齿轧花机的锯片辊筒700 的锯片701的直径320mm，锯片辊筒700工作长度1024.25mm，转速 500转/分钟，锯片辊筒的隔圈厚18mm，锯片厚0.95mm，相邻锯片之间间隔18mm，共有55片锯片组成，锯片辊筒700的有效长度＝55*0.95＝52.25mm，空隙长度为＝1024.25-52.25＝972mm，隔圈直径为 160mm，隔圈表面到锯片齿尖表面的距离为80mm；刺条辊筒壳体407 直径400mm，刺条辊筒壳体工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408的半径R₁＝203mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速1440转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒表面间隙0.6mm，刺辊上罩板402与刺条层408表面间隙3mm，排杂板距刺条辊筒表面30mm，刺条辊筒表面梳针齿条的线速度为：3.14*(0.2+0.003)*2*1440÷ 60＝30.59m/s，锯片辊筒表棉锯齿的线速度为3.14*(0.16)*2*500÷ 60＝8.37m/s，刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速度比为3.65：1。试验结果，经发明人初步观测检测，排杂量高达50％以上，棉纤维转移率达到100％，且棉纤维长度整齐度较高，加工质量优于现行皮棉清理机GB/T21308-2007的加工水平。

对以上实施例产生效果的原因进行分析计算如下：

1.根据本发明刺条辊筒工作时产生气流场分析棉纤维刷棉区棉纤维浮游层的产生区域

风量Q2＝刺条辊筒受风体积V*转速S/分钟*1.4米

刺条辊筒受风体积 V₁＝[3.14*(0.2+0.003)m*(0.2+0.003)m*1.4m-3.14*0.2m*0.2m*1.4m]*60 ％＝0.003189m³

风量Q₁＝0.003189m³*1440/min＝4.592m³/min＝0.0797m³/s

即得出刺条辊筒每小时生产的风量约为286.9973m³，梳针齿条表面轮廓与后挡风板的间隙同样设置为3mm，进风口面积是1.4m*0.003m＝0.0042㎡，而刺条辊筒产生的风量为0.0797m³/s，即理论上该上罩板与刺条辊筒之间、进风口处、出风口处的风速v₁达到0.0797÷0.0042＝18.981m/s。形成从进风口处向出风口处移动的刷棉气流，由于上罩板连接锯片后盖板，和籽棉出口通道，且籽棉出口通道处为负压，因此刺条辊筒旋转时无法从籽棉出口通道侧向锯片辊筒侧排风，而将在锯片辊筒侧形成负压真空区。

由伯努利方程P₁+ρgh+1/2ρv₁ ²＝P₀+ρgh+1/2ρv₀ ²；

P₁为上罩板左端的压强，P₀为锯片后盖板外的压强，P₀为大气压，空气密度ρ＝1.293g/l，v₀小于v₁，△P＝P₀-P₁＝1/2ρ(v₁ ²-v₀ ²) ＝232.927-1/2ρv₀ ²＞0。即该锯片后盖板与锯片辊筒之间形成负压，棉纤维进入锯片后盖板覆盖区域后不受到迎风阻力，棉纤维不会被吹向锯片间的间隔内，而会被甩出。锯片后盖板覆盖锯片辊筒表面的弧度 M为62度，可依此计算棉纤维进入锯片后盖板内的低阻力区运动至刺条辊筒表面的旋转圈数N，N大于62度，大于(M)/(2Πr_j)，N 为棉纤维随锯片辊筒离心运动至被甩到刺条辊筒表面时所旋转的圈数，锯片辊筒的半径为r_j，如表1为M对应的夹角与圈数的关系；

表5

2.根据排杂板的安装位置分析排杂效果

排杂板401靠近锯片辊筒700的一端与刺条辊筒圆心的连线，该连线与锯片辊筒和刺条辊筒中心连线的夹角为40～60度，即如表5棉纤维被转移至刺条滚筒后旋转0.111、或0.139、或0.167圈后与排杂板相遇，依据表1的棉纤维浮游层厚度B，

计算的棉纤维被转移至刺条滚筒后旋转0.111、或0.139、或0.167圈后形成的厚度为21mm、27mm、32mm。由于杂质的密度和直径远大于棉纤维，因此杂质转移至刺条滚筒后旋转0.111、或0.139、或0.167 圈后形成杂质浮游层厚度远大于棉纤维浮游层的厚度，排杂板与刺条辊筒200表面的间隙为21或28或33mm时可将棉纤维挡在排杂板与刺条辊筒之间，而将杂质分离。可见该浮游层的厚度低于排杂板与刺条辊筒的间隙，排杂板不伤棉纤维，但由于棉纤维中的杂质的密度和粒径远大于棉纤维，故杂质随刺条辊筒旋转时离心厚度大于棉纤维浮游层的厚度，大于排杂板与刺条辊筒的间隙，能被排杂板排出。

3.棉纤维被从锯片辊筒转移至刺条辊筒的机理分析：

如图4，锯片701与棉纤维的A端点挂着，棉纤维沿锯片的切线方向做向心运动，棉纤维的的另一端C受到沿棉纤维方向的拉力从而跟随棉纤维的A端旋转，使棉纤维拉直，该拉力的可分解为指向圆心 O点的向心力F_向和平行于圆弧切线的分力F_分，棉纤维的的C端还受到离心力F_离和与离心力反方向的阻力，使得棉纤维B端与A端的连线与锯片的切线方向夹角为β，即棉纤维随锯片旋转时产生浮游层，该浮游层与刺条辊筒表面部分圆弧相交，相交的圆弧段即为刷棉区，刷棉区对应的刺条滚筒的弦长S。

如图3，由于刷棉区的S长度较短，棉纤维从锯片701转移到刺条层408的过程可以等同于，从直线运动的物体a上将棉纤维转移到直线运动的物体b上，ε取值为1时，棉纤维长L_m＝28mm，起始状态时，棉纤维一端挂着在物体a的A点，另一端挂着在物体b的B点， A与B点的最大长度为棉线纤维的长度，棉纤维完全转移的条件是：棉纤维与物体b的挂着点B”到棉纤维与物体a的挂着点A”的距离大于棉纤维的长度，即棉纤维离开物体a时是被完全拉直的，这样棉纤维的一端才能与物体a的挂着点A”分离，若未在刷棉区内完成，物体a和物体b的速度方向改变，使物体a在物体b运动方向的反方向产生速率分量时，棉纤维将被物体a和物体b扯断，导致棉纤维的不完全转移、返花、纤维充塞等现象。刷棉区的长度S需大于 2Lm+2hs，hs为棉纤维与刺条层的挂着点追上棉纤维与锯片的挂着点时棉纤维与锯片的挂着点运动的距离,因此hs/v_a≥(hs+Lm)/v_b， hs≥Lm*v_a/(v_b-v_a)，v_b、v_a分别为刺条层和锯片的线速度。

4.对以上实施例的棉纤维转移特点进行验算：

由于本实施例的刺条辊筒、锯片辊筒尺寸、锯片辊筒的转速与对比例1相仿，本实施例中锯片后盖板覆盖的锯片辊筒弧度为依据表1的棉纤维浮游层厚度B，

一根棉纤维的直径d_c＝15微米，一根棉纤维的长度是28毫米，一根棉纤维的体积：3.14*0.015mm*0.015mm*28＝0.019782立方毫米，棉纤维的比重ρ_s是1.5克每立方厘米，30℃时μ＝0.0186mPa*s，w为锯片辊筒转速，u_i为颗粒与气体在旋风分离器内的切线速度，相当于棉纤维随锯片辊筒旋转时的线速度，u_i＝2Πr_jw。

依据表5的棉纤维随锯片辊筒离心运动至刺条辊筒的旋转圈数，本实施例为62°，刺条辊筒与锯片辊筒表面的间距0.6mm，计算锯片辊筒上棉纤维浮游层的厚度为9.13mm，因此从表1中可知对应形成的棉纤维浮游层厚度为9.13mm<21mm，棉纤维浮游层不会碰到刺辊上罩板，棉纤维浮游层与刺条辊筒交汇区域(刷棉区)共用的弦长S不小于表2中的78.88mm，相应弦长S 为78.88mm。S＝78.88mm＝2(hs+εLm)，计算得hs＝11.44mm，而实际的v_b：v_a＝3.65>3.45：1。线速比大能使棉纤维转移时始终呈伸直状态，减少扭搓成结的可能性。自然当锯片后盖板覆盖的锯片辊筒弧度大于62°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。

此外，实际上，刺条辊筒表面梳针齿条的线速为： 3.14*(0.2+0.003)*2*1500÷60＝31.87m/s，刺条辊筒表面的线速为： 3.14*(0.2)*2*1440÷60＝31.4m/s，即刺条辊筒的线速和刺条辊筒表面梳针齿条的线速均大于进风口的气流速度3.322m/s，所以刺条辊筒表面的梳针齿条不因气流高速切割产生振动，达不到形成噪音的条件，也不会形成气流切割的噪音，所以本发明的降噪效果十分明显。

实施例2：

如图2一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速700转/ 分钟；刺条辊筒直径400mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407 表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408的半径R₁＝203mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速1440转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410，锯片辊筒上部靠近刺条辊筒一侧，安装有锯片后盖板409，锯片后盖板409左端与锯片辊筒表面间隙3mm，锯片后盖板409右端与刺辊上罩板相连，锯片后盖板409右端距锯片辊筒700表面21mm。刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为2.57：1。

若本实施例中锯片后盖板409左端至刺条辊筒与锯片辊筒中心连线对应的弧长为因此从表1中可知对应形成的棉纤维浮游层厚度为6.597mm<21mm，棉纤维浮游层不会碰到刺辊上罩板，如表3 相应弦长S为68.18mm。S＝68.18mm＝2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm)/hs＝3.12＞2.57表示，不能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。

试验结果，经发明人初步观测检测，排杂量高达50％以上，本实施例的线速比小于3.12，棉纤维揉搓成结,不能100％转移棉纤维。

实施例3

如图6，一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速390 转/分钟；刺条辊筒直径250mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109 个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407 表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408的半径R₁＝128.5mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速2100转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙 0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410，刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为4.30：1。

本实施例中当ε取值为0.8时，锯片辊筒的肋条702与上罩板 402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为62°，因此从表1中可知在离心力作用下理论上对应形成的棉纤维浮游层厚度为7.12mm，小于上罩板左端到锯片辊筒表面的距离21mm，如表6～7相应弦长S为68.83mm。S＝68.83mm＝2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm) /hs＝2.86<4.30，能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。自然当锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M大于62°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。而棉纤维保持从肋条完全拉脱时，棉纤维浮游层的厚度为Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，锯片的离心作用，能保持该厚度，实际也在锯片辊筒下侧监视返回的棉纤维的情况，未发现锯片滚筒旋转离开刷棉区后夹带棉纤维。

表6

表6为锯片辊筒旋转产生的圆形浮游层与刺条辊筒的相交区域共的弦S补充计算结果。

以上弦长S对应的刺条辊筒与锯片辊筒的线速度比为表7。

表7

实施例4

一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速500转/分钟；刺条辊筒直径400mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408 的半径R₁＝203mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速1040转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离 65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410。刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为2.639：1。

本实施例中当ε取值为0.8时，锯片辊筒的肋条702与上罩板 402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为因此从表1中可知理论上锯片辊筒的离心力的作用对应形成的棉纤维浮游层厚度为7.65mm，如表6～7相应弦长S为71.61mm。 S＝71.61mm＝2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm)/hs＝2.67>2.639，不能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。

而若本实施例中锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为因此从表1中可知对应形成的棉纤维浮游层厚度为9.13mm，小于上罩板左端到锯片辊筒表面的距离21mm，如表6～7相应弦长S为78.88mm。S＝78.88mm＝ 2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm)/hs＝2.31<2.6，能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。自然当锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M大于62°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。而棉纤维保持从肋条完全拉脱时，棉纤维浮游层的厚度为 Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，锯片的离心作用，能保持该厚度，实际也在锯片辊筒下侧监视返回的棉纤维的情况，未发现锯片滚筒旋转离开刷棉区后夹带棉纤维。

实施例5

一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速650转/分钟；刺条辊筒直径400mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408 的半径R₁＝203mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速1365转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离 65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410。刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为2.664：1。

本实施例中当ε取值为0.8时，锯片辊筒的肋条702与上罩板 402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为因此从表1中可知锯片辊筒的离心作用对应形成的棉纤维浮游层厚度为8.04mm，小于上罩板左端到锯片辊筒表面的距离21mm，如表6～7相应弦长S为73.39mm。S＝73.39mm＝2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm) /hs＝2.57<2.664，能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。

自然当锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M大于42°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。而棉纤维保持从肋条完全拉脱时，棉纤维浮游层的厚度为Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，锯片的离心作用，能保持该厚度，实际也在锯片辊筒下侧监视返回的棉纤维的情况，未发现锯片滚筒旋转离开刷棉区后夹带棉纤维。

实施例6

一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速675转/分钟；刺条辊筒直径615mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408 的半径R₁＝310.5mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速618转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离 65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410。刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为1.776：1。

本实施例中当ε取值为0.8时，锯片辊筒的肋条702与上罩板 402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为72°，因此从表1中可知锯片辊筒的离心作用对应形成的棉纤维浮游层厚度为14.31mm，小于上罩板左端到锯片辊筒表面的距离21mm，如表 6～7相应弦长S为109.59mm。S＝109.59mm＝2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm) /hs＝1.69<1.776，能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。

自然当锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M大于72°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。而棉纤维保持从肋条完全拉脱时，棉纤维浮游层的厚度为Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，锯片的离心作用，能保持该厚度，实际也在锯片辊筒下侧监视返回的棉纤维的情况，未发现锯片滚筒旋转离开刷棉区后夹带棉纤维，

实施例7

一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速780转/分钟；刺条辊筒直径615mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408 的半径R₁＝310.5mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速730转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离 65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410。刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为1.816：1。

本实施例中当ε取值为0.8时，锯片辊筒的肋条702与上罩板 402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为因此从表1中可知锯片辊筒的离心作用对应形成的棉纤维浮游层厚度为13.32mm，小于上罩板左端到锯片辊筒表面的距离21mm，如表 6～7相应弦长S为105.44mm。S＝105.44mm＝2(hs+0.8Lm)， (hs+0.8Lm)/hs＝1.74<1.816，能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。

自然当锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M大于58°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。而棉纤维保持从肋条完全拉脱时，棉纤维浮游层的厚度为Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，锯片的离心作用，能保持该厚度，实际也在锯片辊筒下侧监视返回的棉纤维的情况，未发现锯片滚筒旋转离开刷棉区后夹带棉纤维，

实施例8

一种基于刺条辊筒的高效纤维除杂装置，锯齿剥绒机锯片辊筒锯片的直径320mm，锯片辊筒工作长度1024.25mm，转速500转/分钟；刺条辊筒直径615mm，刺条辊筒工作长度1070mm，由109个梳针齿条及针布组成的刺条层408均匀沿圆周缠绕在刺条辊筒壳体407表面，刺条缠绕间距2mm，所有梳针齿条在刺条辊筒壳体407表面朝同一旋转方向分布或垂直于刺条层表面布置，梳针齿条高3mm，刺条层408 的半径R₁＝310.5mm，梳针齿条占刺条层408体积的容积率为40％，刺条辊筒转速455转/分钟；锯片辊筒与刺条辊筒轴向间隙0.6mm，刺条辊筒旋转方向与锯片辊筒旋转方向相反，刺辊上罩板与刺条层表面间隙3mm，刺辊上罩板左端与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离 65mm，刺辊上罩板右端与后档风板相连接、后档风板与刺条层表面间隙3mm，排杂板左端与刺条层表面间隙15mm、与锯片辊筒和刺条辊筒相切处的垂直距离120mm，排杂板右端与托棉板连接，排杂板右端与刺条层表面间隙60mm；托棉板表面开设有补风口410。刺条辊筒与锯片辊筒的表面线速比为1.76：1。

本实施例中当ε取值为0.8时，锯片辊筒的肋条702与上罩板 402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为因此从表1中可知锯片辊筒的离心作用对应形成的棉纤维浮游层厚度为13.54mm，小于上罩板左端到锯片辊筒表面的距离21mm，如表 6～7相应弦长S为109.59mm。S＝109.59mm＝2(hs+0.8Lm)，(hs+0.8Lm) /hs＝1.73<1.76，能及时将所有棉纤维呈直线状态勾拉走。

自然当锯片辊筒的肋条702与上罩板402靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M大于92°时，本实施例的刺条辊筒在相同转速下均能实现从锯片滚筒上完全转移棉纤维。而棉纤维保持从肋条完全拉脱时，棉纤维浮游层的厚度为Lm×sinθ＝13.51～20.84mm，锯片的离心作用，能保持该厚度，实际也在锯片辊筒下侧监视返回的棉纤维的情况，未发现锯片滚筒旋转离开刷棉区后夹带棉纤维。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定，任何在本发明的精神和原则之内所作的修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。发明人使用本发明的装置在锯片滚筒转速为10转/分钟时，测试同样发现刺条滚筒与锯片滚筒线速比大于表3中的数值是仍能完全转移棉纤维，且该锯片滚筒表棉的棉纤维浮游层厚度如表13.51～20.84mm。

Claims (9)

1.一种棉纤维转移装置，包括弧形的托棉板和上罩板，在两侧箱板间自上向下安装上罩板和托棉板，托棉板和上罩板之间围成筒形腔，筒形腔圆弧面上的一窗口分别连接通至由下导棉板和后挡风板在两侧箱板间围合成籽棉纤维出口通道，筒形腔内沿轴线安装刺条辊筒，锯片辊筒平行布置在筒形腔背向籽棉纤维出口通道的另一窗口，其特征在于，所述锯片辊筒的肋条与上罩板靠近锯片辊筒的一端之间对应于锯片辊筒表面的弧度M为锯片辊筒携棉纤维旋转M弧度形成厚度为B的浮游层，所述浮游层和刺条辊筒相交侧形成刷棉区，刷棉区对应刺条辊筒的弦长为S，S大于2εL_m，所述上罩板与刺条层的间隙为不大于5mm，所述后挡风板与刺条层的间隙为不大于5mm，所述上罩板靠近锯片辊筒的起始端距锯片辊筒的距离大于所述初始浮游层的厚度，该起始端距锯片辊筒与刺条辊筒中心连线的距离大于所述初始浮游层的虚拟圆周与刺条辊筒圆周所共弦长S的一半，所述刺条辊筒和锯片辊筒按以下方式布置安装和驱动：刺条辊筒和锯片辊筒表面保持间距x为不大于3mm，刺条辊筒与锯片辊筒旋转时的线速度比大于或等于锯片辊筒与刺条辊筒旋转方向相反；其中L_m为棉纤维的长度,ε为棉纤维倾斜系数，ε取值0.8～1。

2.根据权利要求1所述的棉纤维转移装置，其特征在于，所述锯片辊筒从肋条间将棉纤维钩拉出形成厚度为Lm×sinι的初始浮游层，Lm为棉纤维的长度，ι是钩拉出的棉纤维与该棉纤维与锯片辊筒圆周交点的切线的夹角。

3.根据权利要求1所述的棉纤维转移装置，其特征在于，所述锯片辊筒位于肋条与刺条辊筒间的上表面隔覆盖锯片后挡板，锯片后挡板一端与上罩板相连，锯片后挡板覆盖锯片辊筒表面的弧度M为 所述锯片后挡板靠近上罩板的一端距锯片辊筒表面的距离大于21mm，锯片后挡板另一端距锯片辊筒表面3～10mm。

4.根据权利要求3所述的棉纤维转移装置，其特征在于，所述棉纤维随锯片辊筒在锯片后盖板下旋转运动的圈数N＞(M)/(2Πr_j)，r_j为锯片辊筒的半径，再根据旋风分离器的临界直径公式求棉纤维浮游层的厚度B，

其中w为锯片辊筒转速、d_c为棉纤维的直径、ρ_s为棉纤维的比重，μ为空气的流体黏度。

5.根据权利要求2或4的棉纤维转移装置，其特征在于，所述棉纤维浮游层与刺条辊筒交汇后对应于刺条辊筒的弦长S为R_c为刺条辊筒的半径，r_j为锯片辊筒的半径。

6.基于权利要求1所述的棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置，其特征在于，排杂板在所述托棉板靠近锯片辊筒一侧与两侧箱板可拆卸连接，同时刺条辊筒相对于上罩板旋转，使在锯片后挡板侧形成低压区，棉纤维在低压区内随锯片辊筒离心旋转时减小受到的空气阻力。

7.根据权利要求6所述的基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置，其特征在于，所述托棉板开设有补风口。

8.根据权利要求6所述的基于棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置，其特征在于，所述排杂板靠近锯片辊筒的一端到刺条辊筒中心与刺条辊筒、锯片辊筒中心连线夹角为20-60°之间，排杂板上端与刺条辊筒的间距为15-45mm。

9.根据权利要求6所述的棉纤维转移装置的棉纤维除杂装置的转移方法，其特征在于，所述锯片辊筒携棉纤维和杂质旋转N圈形成厚度为B的浮游层，刺条辊筒与厚度为B的浮游层相交处形成长度为S的刷棉区，刺条辊筒与锯片辊筒的线速比按不小于S：S-2εL_m设置，L_m为棉纤维长度，S大于2εL_m，ε为棉纤维倾斜系数，ε取值0.8～1，使梳针齿条或锯齿钩连浮游层中的棉纤维随刺条辊筒旋转经过排杂板刮除棉纤维表面的杂质，剩余棉纤维及杂质随刺条辊筒旋转至籽棉纤维出口通道后排出。