CN112293052B - 一种长苗绳海带连续捋切采收装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长苗绳海带连续捋切采收装置，苗绳在绞机的带动下，依次沿着海带输送机、海带缓存装置、海带旋转环切装置、苗绳往复捋切装置、绞机的方向向后输送；海带缓存装置包括一升降机，其上设有重力传感器，重力传感器根据测得的海带重量，调节升降机的高度，从而使苗绳的高度与海带旋转环切装置相适应；海带旋转环切装置的环切旋转器的旋转环切刀呈圆环状，旋转环切刀内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第一环形刀锋，环形刀锋位置与海带根柄相适应；海带根柄旋转环切刀由动力带动旋转。本发明容许附着海带的苗绳轴心可以与圆环轴心线一定的夹角，增加了苗绳位置的冗余量。

Description

一种长苗绳海带连续捋切采收装置与方法

技术领域

本发明涉及长苗绳的机械化海带采收装备，尤其涉及一种长苗绳海带连续捋切采收装置与方法，属于海带采收技术领域。

背景技术

海带作为重要的海藻类经济价值，具有极高的食用价值和工业价值。由于海带养殖方式与传统藻类养殖方式的不同，海带收割机械虽有多家科研单位进行过研究，但往往在经济适用性上存在缺陷，没有得到大面积的推广。目前海带收割机尚无成熟方案，大多处在原理样机的设计与研发阶段。其收割原理主要分为两大类。一是在船体上设置拔杆、拖拽装置，将海带苗绳拖至船体上，然后进行人工解绳，从而减轻了人工拖拽的强度。二是在船体上增加切绳装置，将海带苗绳两端的吊绳直接由架绳上切断然后通过拖拽装置拖至船体上。

由于海带架绳及苗绳在海水中的环境不同于陆地环境，其随潮汐、风浪会出现上下较大幅度的起落，架绳上下活动量可达1.5-2m左右，也就是说苗绳在海水中的水平位置会出现较大的上下位移。

采用上述两类海带收割船进行作业时，由于海带苗绳水平位置的上下移动给苗绳的抓取以及对海带苗绳两端吊绳的切割都造成了困难，作业效率没有得到显著提升，而且极易形成海带漏收的情况。另外由于整根苗绳呈柔性状态，上述两类海带收获船采用拖拽装置进行输送时不能实现整根苗绳的平稳运输，不但在拖拉的过程中极易造成海带损伤，而且收获到船体上的海带摆放杂乱，给后期的卸船操作带来较大的困难。

此外，现有研究的采收装备需要将海带长苗绳提升至3米左右的高度，让海带完全下垂再进行切割。采收装置加高容易引起采收船体在风浪下倾覆，为了提高船舶的稳性，就需要加大采收船的尺度，制造成本大幅增加。同时将海带长苗绳提升至高位后，提升力大幅增加，海带更容易散落在甲板上。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：降低采收海带的提升高度，在不伤苗绳的前提下海带根柄快速切断技术，苗绳附着根系高效捋切清除技术；降低海带采收的苗绳拖送及海带堆放的劳动强度；提高海带采收的机械化程度，解决海带采收的机械化及连续性，人工辅助工作繁琐的难题；可将海带苗绳做成50～200米的长苗绳，便于机械化连续采收。

本发明采取以下技术方案：

一种长苗绳海带连续捋切采收装置，包括绞机1、海带缓存装置6、苗绳往复捋切装置I、海带旋转环切装置II、海带输送机9；所述苗绳7在绞机1的带动下，依次沿着海带输送机9、海带缓存装置6、海带旋转环切装置II、苗绳往复捋切装置I、绞机1的方向向后输送；所述海带缓存装置6包括一升降机6-2，其上设有重力传感器6-3，所述重力传感器6-3根据测得的海带重量，调节升降机6-2的高度，从而使苗绳的高度与海带旋转环切装置II相适应；所述海带旋转环切装置II包括海带根柄旋转环切刀II-3、环切旋转器II-2的旋转环切刀呈圆环状，旋转环切刀内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第一环形刀锋，环形刀锋位置与海带根柄相适应；所述海带根柄旋转环切刀II-3由动力带动旋转；所述苗绳往复捋切装置I包括与海带根柄旋转环切刀II-3同轴设置的苗绳剖分式捋切刀I-2，所述苗绳剖分式捋切刀I-2内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第二环形刀锋，所述苗绳剖分式捋切刀I-2不可旋转，但可在振荡器的带动下前后震荡，通过振荡冲击作用，配合后部绞机的拖拽作用，将苗绳上的海带根系铲下来。

优选的，所述海带缓存装置6的升降机6-2上设有侧向输送机6-1，将切割下的海带进行侧向输送。

优选的，所述海带旋转环切装置II包括主动齿轮II-9、从动齿轮II-8、支架II-4；电动机II-10与支架连接，电机输出轴安装主动齿轮，与安装在环切旋转器的从动齿轮构成一对齿轮副，一对齿轮副降低环切旋转器的速度至1000rpm；海带根柄旋转环切刀II-3安装在环切旋转器II-2上。

优选的，第一环形刀锋的圆环线展开后呈正弦曲线形、余弦曲线形、V形或波浪形中的一种，波谷和波峰的距离大于海带根柄的直径。

优选的，所述苗绳往复捋切装置I还包括剖分式捋切刀架I-1、往复捋切导轨组件I-4、捋切振荡器I-5；捋切刀架I-1安装在下部的往复导轨上，捋切振荡器I-5安装在捋切刀架下部，与刀架固定的导轨滑台两端安装可压缩弹簧。

优选的，苗绳剖分式捋切刀I-2直径为30～40mm；苗绳剖分式捋切刀I-2与刀架通过螺钉相连接；苗绳剖分式捋切刀I-2与刀架采用剖分式，分上下两半，围成圆环；刀架一侧设有铰支座和销轴，海带苗绳绳结头直径50～60mm，经过苗绳剖分式捋切刀I-2的圆环时，通过液压油缸或手动的方式使剖分式捋切刀与刀架上部朝一侧旋转张开，待绳结过后再闭合。

进一步的，所述刀架的导轨座安装在旋转环切刀支架II-4上，旋转环切刀支架II-4下部安装二级振荡器II-6，固定旋转环切刀支架II-4的导轨滑台两端设有压缩弹簧，便于沿海带根柄旋转环切刀II-3的轴线往复振荡，增加往复捋切装置的来往幅度。

更进一步的，海带捋切采收装置底架3一侧与机架4铰接，另一侧通过螺杆调节海带根柄旋转环切刀II-3轴线与水平面的夹角，调节后通过蝶形螺母锁定。

在进一步的，绞机1设在滑轮的后方与机架固结，绞机上缠绕捋切干净的苗绳；所述侧向输送机长3.5～4.0m，宽500mm；海带缓存装置6的一侧在长度方向开3500×500mm的矩形口作为海带侧向卸料口6-4；在海带缓存装置6的所述海带输送机9斜入船尾的水线下方，海带输送机9两侧设有导向滚筒。

本发明的有益效果在于：

1)海带旋转环切装置的巧妙之处在旋转刀呈圆环状，刀的圆环内为喇叭形，直径是内小外大；圆环外部呈锥台状，直径是内大外小。两圆形几何体相交后形成的边沿即刀锋，刀锋圆直径100mm。这样的最大好处在于容许附着海带的苗绳轴心可以与圆环轴心线一定的夹角，容许夹角最大不得超过喇叭形内圆锥角。增加了苗绳位置的冗余量。刀锋圆环线展开后呈正弦曲线形，也可以是余弦形、V形或波浪形，波谷和波峰的距离为5mm，比海带根柄的直径2.5～4mm略大。这样在刀具旋转时比较容易将海带根柄切断，切口齐平。

2)往复捋切装置的刀具与支架采用剖分式，分上下两半，围成圆环。支架一侧设有铰支座和销轴，通过捋切刀环时，通过液压油缸或手动的方式使刀与支架上部朝一侧张开，待绳结过后再闭合。通过实现沿苗绳轴线方向振荡器往复振荡，通过振荡冲击作用，配合后面绞机的拖拽作用，将苗绳上的根系铲下来；海带环切装置与往复捋切装置的顺序作用，既可以将长苗绳上的海带规整切割，也可以将苗绳上紧密附着的海带根系去除，节省了海带苗绳清洁的工序。同时还降低了海带苗绳悬挂的高度，经旋切后的海带一致头朝前，尾部朝后排列，便于后续切稍等作业。

3)海带捋切采收装置，前部设有海带缓存装置，包括侧向输送机、升降机、重力传感器。通过重力传感器对升降机上侧向传输装置动态重量数值变化，调节升降机的高度，使侧向传输装置上方的海带高度(重量)动态维持海带旋转环切适宜高度，当升降机下降至最低点时，启动侧向输送机排出环切后的海带。海带动态维持适宜的高度有利于海带旋转环切达到最佳切割状态和效果。

4)捋切采收海带系统使绞机、海带采收捋切装置、海带缓存装置、以及船尾海带输送机的协调作用，可实现低位海带采收与切割，降低了现有高位采收的危险性，降低了设备的成本，也减少了采收船的制造成本。

5)侧向输送机排出的海带可以衔接海带转运输送带，将海带转运至毗邻的运输船上，适合机械化连续作业；同时，待升降机降至最低位置时，将切割下的底层区海带进行侧向输送，可维持上层海带的动态高度；由于海带首尾排列的一致性，适合在输送带传输边上安装旋转切割刀，很容易实现海带切稍的工序。因此，本系统对运输船的辅助要求极小，便于推广应用。

附图说明

图1是本发明长苗绳海带连续捋切采收装置示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明长苗绳海带连续捋切采收装置使用样例图。

图中，1——绞机；2——滑轮；3——底架；4——机架；5——海带捋切采收装置；6——海带缓存装置；6-1——海带侧向输送机；6-2——升降机；6-3——重量传感器；6-4——海带侧向卸料口；7——苗绳；8——海带；9——海带输送机；10——采收船；I——海带往复捋切装置；I-1——剖分式捋切刀架；I-2——苗绳剖分式捋切刀；I-3——往复捋切支架；I-4——往复捋切导轨组件；I-5——捋切振荡器；II——海带旋转环切装置；II-1——减速箱；II-2——环切旋转器；II-3——海带根柄旋转环切刀；II-4——旋转环切刀支架；II-5——二级往复导轨组件；II-6——二级振荡器；II-7——底架；II-8——从动齿轮；II-9——主动齿轮；II-10——电动机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图3，一种长苗绳海带连续捋切采收装置，包括绞机1、海带缓存装置6、苗绳往复捋切装置I、海带旋转环切装置II、海带输送机9；所述苗绳7在绞机1的带动下，依次沿着海带输送机9、海带缓存装置6、海带旋转环切装置II、苗绳往复捋切装置I、绞机1的方向向后输送；所述海带缓存装置6包括一升降机6-2，其上设有重力传感器6-3，所述重力传感器6-3根据测得的海带重量，调节升降机6-2的高度，从而使苗绳的高度与海带旋转环切装置II相适应；所述海带旋转环切装置II包括海带根柄旋转环切刀II-3、环切旋转器II-2的旋转环切刀呈圆环状，旋转环切刀内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第一环形刀锋，环形刀锋位置与海带根柄相适应，这样的最大好处在于容许附着海带的苗绳轴心可以环切刀轴心线呈一定的夹角，容许夹角最大不得超过喇叭形内圆锥角，增加了苗绳位置的冗余量，使环切刀不会轻易切刀苗绳；所述海带根柄旋转环切刀II-3由动力带动旋转；所述苗绳往复捋切装置I包括与海带根柄旋转环切刀II-3同轴设置的苗绳剖分式捋切刀I-2，所述苗绳剖分式捋切刀I-2内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第二环形刀锋，所述苗绳剖分式捋切刀I-2不可旋转，但可在振荡器的带动下前后震荡，通过振荡冲击作用，配合后部绞机的拖拽作用，将苗绳上的海带根系铲下来。

参见图3，所述海带缓存装置6的升降机6-2上设有侧向输送机6-1，将切割下的海带进行侧向输送。所述侧向的方向为图1中垂直于图纸平面的方向。

参见图1-2，所述海带旋转环切装置II包括主动齿轮II-9、从动齿轮II-8、支架II-4；电动机II-10与支架连接，电机输出轴安装主动齿轮，与安装在环切旋转器的从动齿轮构成一对齿轮副，一对齿轮副降低环切旋转器的速度至1000rpm；海带根柄旋转环切刀II-3安装在环切旋转器II-2上，便于更换。

在此实施例中，第一环形刀锋的圆环线展开后呈正弦曲线形、余弦曲线形、V形或波浪形中的一种，波谷和波峰的距离大于海带根柄的直径。附图未对展开的图形进行展示，但本领域技术人员可以想象得出。这样在刀具旋转时比较容易将海带根柄切断，切口齐平。

参见图1，所述苗绳往复捋切装置I还包括剖分式捋切刀架I-1、往复捋切导轨组件I-4、捋切振荡器I-5；捋切刀架I-1安装在下部的往复导轨上，捋切振荡器I-5安装在捋切刀架下部，与刀架固定的导轨滑台两端安装可压缩弹簧。

参见图1，苗绳剖分式捋切刀I-2直径为30～40mm；苗绳剖分式捋切刀I-2与刀架通过螺钉相连接；苗绳剖分式捋切刀I-2与刀架采用剖分式，分上下两半，围成圆环；刀架一侧设有铰支座和销轴，海带苗绳绳结头直径50～60mm，经过苗绳剖分式捋切刀I-2的圆环时，通过液压油缸或手动的方式使剖分式捋切刀与刀架上部朝一侧旋转张开，待绳结过后再闭合。捋切振荡器实现沿苗绳轴线方向往复振荡，通过振荡冲击作用，配合后部绞机的拖拽作用，由捋切刀将苗绳上的根系铲下来。

参见图1，所述刀架的导轨座安装在旋转环切刀支架II-4上，旋转环切刀支架II-4下部安装二级振荡器II-6，固定旋转环切刀支架II-4的导轨滑台两端设有压缩弹簧，便于沿海带根柄旋转环切刀II-3的轴线往复振荡，增加往复捋切装置的来往幅度。同时在旋转环切海带根柄时增加了刀具的往复运动，解决海带根柄环切时阻塞现象。

参见图3，海带捋切采收装置底架3一侧与机架4铰接，另一侧通过螺杆调节海带根柄旋转环切刀II-3轴线与水平面的夹角，调节后通过蝶形螺母锁定。

参见图1-3，海带捋切采收装置底架3与机架4的连接采用铰接方式，另一侧通过螺杆调节旋切环切刀轴线与水平面的夹角，调节后通过蝶形螺母锁定。可调夹角的好处在于，进入旋转环切刀的苗绳状态受重力重用会呈悬链线状，适合的环切角度对顺利切下海带根柄而不切伤苗绳的作用显著。装置设有转向滑轮2，滑轮与底架固结，并跟随底架调节的角度而变化。绞机1设在滑轮的后方与机架固结，绞机上缠绕捋切干净的苗绳。海带捋切采收装置，前部设有海带缓存装置6，包括海带侧向输送机6-1、升降机6-2、重力传感器6-3。升降机上设有侧向输送机，升降机底部通过重量传感器固定在机架上。侧向输送机长3.5～4.0m海带的长度，宽500mm(附着在苗绳上的海带包络直径约500mm)。缓存装置的一侧在长度方向开3500×500mm的矩形口作为海带侧向卸料口6-4。在缓存装置的前部设有海带输送机9，并斜入船尾的水线下方，海带输送机两侧设有导向滚筒。

下面结合具体实例对于本实施例进一步说明如下：

为适应海带机械化采收，海带养殖筏架做了优化，即将平养海带的苗绳首尾结串接，形成1根50～200m的多结长苗绳。在此基础上进一步优化为1根无结长苗绳，便于连续捋切采收。在采收海带时，附着海带的长苗绳7一端穿过海带捋切装置经过滑轮2与绞机1连接，随着绞机的持续绞收，电动机带动一对齿轮副，使环切旋转器连同旋转环切刀一起高速转动，速度为1000rpm。旋转环切刀及环切旋转器的内部设固定静止圆柱通道，使苗绳进入通道内不会被迫强行旋转。此时苗绳上的海带根柄部被海带旋转环切装置的环切刀II-3不断切下，但海带的根系保留在苗绳上继续随苗绳前行。进入苗绳捋切装置的剖分式捋切刀I-2的环形刀口内，开启装置的上部剖分结构，使苗绳头部的绳结通过环刀内部后，上部剖分结构合拢。

同时气源提供的压缩空气驱动捋切振荡器I-5及二级振荡器II-6往复振荡，使剖分式捋切刀前后快速振动。捋切环形刀口径比苗绳直径略大，在环形刀直线往复运动及绞机持续绞收的作用下，苗绳上的海带根系被捋切干净。必要时可增设高压水泵进行冲洗。

在捋切海带的过程中，为了限定旋转环切前部的海带苗绳保持在30度的锥角变化，确保成品海带层叠高度上沿与旋转环切刀轴线的距离保持动态平衡，因此在捋切采收装置5前部增设了海带缓存装置6，当切后层叠海带逐渐堆高时，重力传感器6-3输出信号，使升降机6-2逐渐下降。升降机下降至最低位置时，重力传感器给出信号由控制系统出发升降机上的海带侧向输送机6-1向海带侧向卸料口排除海带，侧向输送机的转速由重力传感器的模拟量信号控制，其转速快慢的目的是使成品海带层叠高度上沿与旋转环切刀轴线的距离保持动态平衡。海带输送机9从船尾斜入海水中，与输送时绞机配合，减少提升海带的绞机绞收力，海带也不容易掉落。输送带两侧设有导向滚筒，确保海带苗绳沿输送带的中间部位向上移动至旋转环切的位置。

整个设备安装简单，采用本海带捋切采收装备海带输送高度大幅降低，旋转环切海带效率高，成本低。同时又很容易地将海带根系捋切干净，减少了苗绳清洁的人工。作业时采用绞机机械化绞收苗绳与输送机输送苗绳及海带，解决了传统海带平养模式中人工将长满海带的苗绳拖至运输船的甲板上，劳动强度大的问题。有效解决了现有海带采收装置功能单一、配套不全，辅助工作量大的难题。适用于海带专业化采收作业，对采收船的辅助要求极小，便于推广应用。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：

包括绞机(1)、海带缓存装置(6)、苗绳往复捋切装置(I)、海带旋转环切装置(II)、海带输送机(9)；

所述苗绳(7)在绞机(1)的带动下，依次沿着海带输送机(9)、海带缓存装置(6)、海带旋转环切装置(II)、苗绳往复捋切装置(I)、绞机(1)的方向向后输送；

所述海带缓存装置(6)包括一升降机(6-2)，其上设有重力传感器(6-3)，所述重力传感器(6-3)根据测得的海带重量，调节升降机(6-2)的高度，从而使苗绳的高度与海带旋转环切装置(II)相适应；

所述海带旋转环切装置(II)包括海带根柄旋转环切刀(II-3)、环切旋转器(II-2)，海带根柄旋转环切刀(II-3)安装在环切旋转器(II-2)上；环切旋转器(II-2)的旋转环切刀呈圆环状，旋转环切刀内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第一环形刀锋，环形刀锋位置与海带根柄相适应；所述海带根柄旋转环切刀(II-3)由动力带动旋转；

所述苗绳往复捋切装置(I)包括与海带根柄旋转环切刀(II-3)同轴设置的苗绳剖分式捋切刀(I-2)，所述苗绳剖分式捋切刀(I-2)内部为开口向前的喇叭形，外部呈锥台状，内外两几何体同轴，相交后形成的边沿即第二环形刀锋，所述苗绳剖分式捋切刀(I-2)不可旋转，但可在振荡器的带动下前后震荡，通过振荡冲击作用，配合后部绞机的拖拽作用，将苗绳上的海带根系铲下来。

2.如权利要求1所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：所述海带缓存装置(6)的升降机(6-2)上设有侧向输送机(6-1)，待升降机降至最低位置时，将切割下的底层区海带进行侧向输送，维持上层海带的动态高度。

3.如权利要求1所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：所述海带旋转环切装置(II)包括主动齿轮(II-9)、从动齿轮(II-8)、支架(II-4)；电动机(II-10)与支架连接，电机输出轴安装主动齿轮，与安装在环切旋转器的从动齿轮构成一对齿轮副，一对齿轮副降低环切旋转器的速度至1000rpm。

4.如权利要求1所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：第一环形刀锋的圆环线展开后呈正弦曲线形、余弦曲线形、V形或波浪形中的一种，波谷和波峰的距离大于海带根柄的直径。

5.如权利要求1所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：所述苗绳往复捋切装置(I)还包括剖分式捋切刀架(I-1)、往复捋切导轨组件(I-4)、捋切振荡器(I-5)；捋切刀架(I-1)安装在下部的往复导轨上，捋切振荡器(I-5)安装在捋切刀架下部，与刀架固定的导轨滑台两端安装可压缩弹簧。

6.如权利要求2所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：苗绳剖分式捋切刀(I-2)直径为30～40mm；苗绳剖分式捋切刀(I-2)与刀架通过螺钉相连接；苗绳剖分式捋切刀(I-2)与刀架采用剖分式，分上下两半，围成圆环；刀架一侧设有铰支座和销轴，海带苗绳绳结头直径50～60mm，经过苗绳剖分式捋切刀(I-2)的圆环时，通过液压油缸或手动的方式使剖分式捋切刀与刀架上部朝一侧旋转张开，待绳结过后再闭合。

7.如权利要求6所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：所述刀架的导轨座安装在旋转环切刀支架(II-4)上，旋转环切刀支架(II-4)下部安装二级振荡器(II-6)，固定旋转环切刀支架(II-4)的导轨滑台两端设有压缩弹簧，便于沿海带根柄旋转环切刀(II-3)的轴线往复振荡，增加往复捋切装置的来往幅度。

8.如权利要求7所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：海带捋切采收装置底架(3)一侧与机架(4)铰接，另一侧通过螺杆调节海带根柄旋转环切刀(II-3)轴线与水平面的夹角，调节后通过蝶形螺母锁定。

9.如权利要求8所述的长苗绳海带连续捋切采收装置，其特征在于：绞机(1)设在滑轮的后方与机架固结，绞机上缠绕捋切干净的苗绳；所述侧向输送机长3.5～4.0m，宽500mm；海带缓存装置(6)的一侧在长度方向开3500×500mm的矩形口作为海带侧向卸料口(6-4)；在海带缓存装置(6)的所述海带输送机(9)斜入船尾的水线下方，海带输送机(9)两侧设有导向滚筒。

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