CN115122538B - 一种机收膜杂混合物破碎装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种机收膜杂混合物破碎装置及方法，涉及破碎技术领域，用于实现对机收膜杂混合物的无尘破碎处理，使得团聚状的膜杂混合物变为散装状态。破碎装置包括机架，机架顶部具有输送机，输送机出料端的下方具有破碎箱，破碎箱内具有切割组件，切割组件包括切割单元、供水单元、平移驱动单元和垫板，切割单元包括稳压管和位于稳压管底部的喷嘴，供水单元向稳压管内输送高压水，垫板位于破碎箱底部，平移驱动单元位于破碎箱侧壁驱动稳压管在破碎箱内侧沿直线移动；破碎箱内具有推料组件，推料组件将垫板上的膜杂混合物推落至位于破碎箱敞口侧下方的收集箱内。本发明能够对膜杂混合物进行无尘破碎处理。

Description

一种机收膜杂混合物破碎装置及方法

技术领域

本发明涉及破碎技术领域，具体地说是一种机收膜杂混合物破碎装置及方法。

背景技术

地膜覆盖技术给农业生产带来了巨大的经济效益，但是残留在田间的地膜给农业生态环境带来了诸多问题，如影响作物产量、损坏农机部件，尤为严重的是对土壤与水资源的污染，导致作物果实塑化剂超标，给人类健康造成了严重威胁，残膜机械化回收与综合利用是现代农业发展的方向。

残膜机械化回收已初见成效，机械回收后的残膜中混合有大量的秸秆、土壤等杂质，由于缺乏有效的筛分设备，导致回收的机收膜杂混合物随意堆放或者掩埋，造成了环境的二次污染。膜杂混合物有效筛分的首要环节是将团聚状的膜杂混合物破碎成为散装均匀的膜杂混合物；但是带状或片状的柔性残膜与秸杆、土壤颗粒等杂物紧密缠绕包裹在一起，既有硬质棉秆也有柔韧性强的残膜，存在一定的压缩性，力学特性复杂，采用传统的刀片剪切或挤压等方式破碎效果差，破碎过程中扬尘严重，使用常规的方法难以实现有效的破碎，严重制约了机收膜杂混合物资源化再利用进程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机收膜杂混合物破碎装置及方法，用于实现对机收膜杂混合物的无尘破碎处理，使得团聚状的膜杂混合物变为散装状态。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种机收膜杂混合物破碎装置，包括机架，所述机架顶部具有输送机，所述输送机出料端的下方具有与机架固定连接的破碎箱，所述破碎箱内具有切割组件，所述切割组件包括切割单元、供水单元、平移驱动单元和垫板，所述切割单元包括稳压管和位于稳压管底部的若干喷嘴，所述稳压管滑动设置在破碎箱上部，所述喷嘴喷出片状的水刀，所述供水单元向稳压管内输送高压水，所述垫板位于破碎箱底部与水刀配合作用切断膜杂混合物，所述平移驱动单元位于破碎箱侧壁驱动稳压管在破碎箱内侧沿直线移动；所述破碎箱的一个侧壁敞口，所述破碎箱内具有推料组件，所述推料组件包括推料单元和平移驱动单元，所述推料单元包括位于破碎箱内的推料大板，所述平移驱动单元位于破碎箱侧壁驱使推料大板沿直线移动，且所述推料大板向破碎箱敞口端移动时将垫板上的膜杂混合物推落至位于破碎箱敞口侧下方的收集箱内，所述收集箱内侧具有筛网，所述收集箱下部的水经过滤后进入供水单元。

进一步地，所述切割单元为垂直设置的两个，其中一个所述切割单元对垫板上的膜杂混合物进行横向切割，另外一个所述切割单元对垫板上的膜杂混合物进行纵向切割。

进一步地，所述垫板顶部具有均匀设置的长槽，所述推料大板底部具有均匀设置的凸起，所述凸起伸入长槽内并与长槽滑动连接。

进一步地，所述长槽内具有辅助刀，所述辅助刀的刀刃朝上，所述辅助刀的底部具有与垫板插接配合的刀柄，所述凸起下部具有刀槽，所述凸起在长槽内移动时所述辅助刀在刀槽内移动；或/和

所述刀槽内壁具有磨料，所述辅助刀在刀槽内移动时，所述磨料与辅助刀接触对辅助刀刀刃进行打磨。

进一步地，所述供水单元包括位于破碎箱下方的水箱，所述水箱的一端与回收泵连接，所述回收泵与收集箱下部之间具有连接管，且所述连接管上具有过滤器；所述水箱的另一端与压力泵连接，所述压力泵与稳压管之间具有供水管路。

进一步地，所述推料大板下部固定有刮板，所述刮板呈弯曲状态且与垫板上表面接触。

进一步地，所述推料单元还包括推料支架，所述推料支架为“［”形结构，所述推料大板位于推料支架内侧与推料支架滑动连接，所述推料大板与推料支架之间具有弹簧，所述弹簧作用下推料大板与垫板之间接触压紧。

进一步地，所述弹簧下端具有弹簧座，所述弹簧座与推料大板螺纹连接，所述弹簧上端具有固定柱，所述固定柱与推料支架螺纹连接，所述固定柱的上端伸出推料支架上表面一段，所述固定柱上设有与推料支架上表面接触的螺母。

进一步地，所述平移驱动单元包括箱体，所述箱体内具有丝杠螺母副，所述箱体侧壁具有驱动丝杠螺母副的丝杠转动的伺服电机，所述丝杠螺母副的螺母与对应的稳压管、推料大板或推料支架固定连接。

进一步地，驱动所述切割单元的两平移驱动单元的箱体垂直设置，且两所述平移驱动单元的丝杠之间具有锥齿轮传动机构。

本发明还提供一种机收膜杂混合物高效破碎方法，包括以下步骤：

（1） 将膜杂混合物放置在破碎箱内；

（2） 利用水切割方式对膜杂混合物进行横向切断；

（3） 利用水切割方式对膜杂混合物进行纵向切断；

（4） 将经过横向和纵向切断的膜杂混合物放入收集箱内进行沥水；

（5） 收集破碎箱和收集箱内的水并进行过滤处理，重新用于水切割。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过水切割的方式对膜杂混合物进行切断处理，与现有技术中使用刀片进行切割的方式相比，可以有效避免扬尘的出现；

（2）喷嘴喷出的水刀与垫板配合作用，可以确保膜杂混合物可以被切断；

（3）切割膜杂混合物的水经回收、过滤后可重复利用，更加环保。

附图说明

图1为本发明的三维图；

图2为本发明的俯视图；

图3为垫板的三维图；

图4为切割单元的三维图；

图5为喷嘴的三维图；

图6为推料单元实施例一的三维图；

图7为平移驱动单元实施例一的结构图；

图8为破碎箱的俯视图；

图9为收集箱的剖视图；

图10为本发明的切割单元工作时的示意图；

图11为将膜杂混合物进行横向切割和纵向切割后的示意图；

图12为本发明的垫板实施例二的正视图；

图13为本发明的推料单元实施例二的正视图；

图14为图12中的A处局部放大图；

图15为本发明的推料单元实施例三的正视图；

图16为推料大板与推料支架的装配示意图；

图17为平移驱动单元实施例二的结构图；

图18为切割单元在破碎箱内的移动示意图；

图中：1机架，11电机，2输送机，3破碎箱，31缺口，32导轨，33导轨槽，4垫板，41长槽，42刀柄，43辅助刀，5稳压管，51喷嘴，511片状喷孔，52供水管路，53压力泵，54管接头，55水刀，6箱体，61伺服电机，62联轴器，63丝杠，64轴承座，65丝母，651连接块，66侧孔，7收集箱，71筛网，72垫块，8水箱，81回收泵，82过滤器，83连接管，9推料大板，91凸起，92刮板，93刀槽，94推料支架，95弹簧，96弹簧座，961耳板，97固定柱，98螺母，10膜杂混合物，12网状切割。

具体实施方式

如图1至图18所示，本发明包括机架1、输送机2、破碎箱3、切割组件和推料组件，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1、图2所示，一种机收膜杂混合物破碎装置包括机架1，机架1顶部具有倾斜设置的输送机2，输送机2出料端的下方具有与机架1固定连接的破碎箱3，在输送机2下端放置膜杂混合物后，膜杂混合物被输送机2输送至高处，并于输送机2出料端落下后落在破碎箱3内。破碎箱3内具有切割组件，切割组件包括切割单元、供水单元、平移驱动单元和垫板4，如图4所示，切割单元包括稳压管5和位于稳压管5底部的若干喷嘴51，稳压管5两端封口，喷嘴51均匀设置在稳压管5底部，喷嘴51的一端为圆形且与稳压管5连接固定，喷嘴51的另一端为等腰梯形结构，喷嘴51内具有片状喷孔511，如图10所示，稳压管5内高压水经片状喷孔511喷出后形成片状的水刀55。稳压管5滑动设置在破碎箱3上部，供水单元向稳压管5内输送高压水，如图1所示，垫板4位于破碎箱3底部与水刀配合作用切断膜杂混合物，平移驱动单元位于破碎箱3侧壁驱动稳压管5在破碎箱3内侧沿直线移动；破碎箱3顶部敞口，破碎箱3的一个侧壁还具有缺口31，如图8所示，使得破碎箱3的该侧壁敞口，破碎箱3内具有推料组件，如图1、图6所示，推料组件包括推料单元和平移驱动单元，推料单元包括位于破碎箱3内的推料大板9，平移驱动单元位于破碎箱3侧壁驱使推料大板9沿直线移动，且推料大板9向破碎箱3敞口端移动时将垫板4上的膜杂混合物推落至位于破碎箱3敞口侧下方的收集箱7内，如图9所示，收集箱7内侧具有筛网71，筛网71对经过切断处理的膜杂混合物进行沥水，收集箱7下部的水经过滤后进入供水单元。收集箱7内壁具有方框形的垫块72，垫块72的设置用于实现对筛网71的支撑、安装。

使用时，通过输送机2将膜杂混合物输送至破碎箱3内，供水单元向切割单元内输送高压水，高压水经切割单元的喷嘴喷出形成水刀，如图10所示，水刀55与破碎箱3底部的垫板4配合作用对膜杂混合物进行切割，将膜杂混合物切割成若干条。

为将膜杂混合物切割的更碎、更小，如图1所示，切割单元为垂直设置的两个，其中一个切割单元对垫板4上的膜杂混合物进行横向切割，另外一个切割单元对垫板4上的膜杂混合物进行纵向切割。具体地，如图1、图2所示，其中一个切割单元沿横向设置在破碎箱3内，该切割单元的稳压管5的一端与对应的平移驱动单元固定连接，该切割单元的稳压管5的另一端与破碎箱3侧壁的导轨槽33滑动连接。另外一个切割单元沿纵向设置在破碎箱3内，该切割单元的稳压管5的一端与对应的平移驱动单元固定连接，在破碎箱3的敞口端设有导轨32，该切割单元的稳压管5的另一端与导轨32滑动连接。两个切割单元一上一下设置，避免在平移驱动单元的作用下于破碎箱内移动时发生运动干涉。切割膜杂混合物时，可以先对膜杂混合物进行横向切断，然后对膜杂混合物进行纵向切断，如图11所示，此时便实现了对膜杂混合物10的网状切割12。

为配合水刀55对膜杂混合物进行切断，如图3所示，垫板4顶部具有均匀设置的长槽41，如图6所示，推料大板9底部具有均匀设置的凸起91，凸起91伸入长槽41内并与长槽41滑动连接。推料大板9于破碎箱3内移动时，推料大板9底部与垫板4上表面接触，凸起91与长槽41内壁接触，进而推动垫板4上被切断的膜杂混合物，并将膜杂混合物推落至收集箱7内。为将垫板4上的水刮到收集箱7内，如图6所示，推料大板9下部通过螺栓固定有橡胶材质的刮板92，刮板92呈弯曲状态且与垫板4上表面接触。推料大板9在破碎箱3内移动时，刮板92与垫板4上表面接触并刮除垫板4上的水。为增强对膜杂混合物的切断作用，如图12所示，长槽41内具有辅助刀43，如图14所示，辅助刀43的刀刃朝上，辅助刀43的底部具有与垫板4插接配合的刀柄42。刀柄42为长条形结构，刀柄42的横截面为“凸”字形结构，在垫板4上设有与刀柄42插接配合的插槽。使用时，将刀柄42插入插槽中，此时辅助刀43伸入长槽41内。如图13所示，凸起91下部具有刀槽93，凸起91在长槽41内移动时辅助刀43在刀槽93内移动。随着不断的使用，辅助刀43刀刃逐渐变钝，为实现对辅助刀刀刃的打磨，确保辅助刀刀刃的锋利，可在刀槽93内壁具有磨料，辅助刀43在刀槽93内移动时，磨料与辅助刀43接触对辅助刀43刀刃进行打磨。

为向供水单元的稳压管5内供水，供水单元包括位于破碎箱3下方的水箱8，水箱8的一端与回收泵81连接，回收泵81与收集箱8下部之间具有连接管83，连接管83与收集箱7的连接点位于筛网71下方，且连接管83上具有过滤器82；过滤器82的设置，用于对流出收集箱7的水进行过滤处理，滤除水中的泥土、薄膜碎片、秸秆碎片等杂质。回收泵82抽取收集箱7内的水加入到水箱8内，水箱8的另一端与压力泵53连接，压力泵53与稳压管5之间具有供水管路52。压力泵53抽取水箱8内的水并通过供水管路52输送至稳压管5内，经喷嘴51喷出。如图1所示，机架1上设有电机11，为压力泵53提供动力。

推料大板9与垫板4不断的摩擦过程后，垫板4与推料大板9之间存在缝隙，致使垫板4表面会存在薄膜的残留，此外还使得辅助刀43与刀槽93之间存在间隙，刀槽93内壁的磨料无法对辅助刀43刀刃进行打磨。为此，如图15所示，推料单元还包括推料支架94，推料支架94为“［”形结构，推料大板9位于推料支架94内侧与推料支架94滑动连接，推料大板9与推料支架94之间具有弹簧95，弹簧95作用下推料大板9与垫板4之间接触压紧。为实现对弹簧95的安装，如图16所示，弹簧95下端具有弹簧座96，弹簧座96上具有耳板961，弹簧95下端钩挂在耳板961上；弹簧座96与推料大板9螺纹连接，弹簧95上端具有固定柱97，固定柱97与推料支架94螺纹连接，固定柱97的上端伸出推料支架94上表面一段，固定柱97的下端具有耳板961，弹簧95上端钩挂在该耳板961上，固定柱97上设有与推料支架94上表面接触的螺母98。固定柱97与固定柱97下端的耳板961转动连接，旋转固定柱97，调节固定柱97旋入推料支架94的深度，进而推料大板9与推料支架94之间的预紧力。

为驱动稳压管5、推料大板9或推料支架94在破碎箱3内的往复直线移动，如图7所示，平移驱动单元包括箱体6，箱体6内具有丝杠螺母副，箱体6侧壁具有驱动丝杠螺母副的丝杠63转动的伺服电机61，丝杠螺母副的螺母65与对应的稳压管5、推料大板9或推料支架94固定连接。伺服电机61的输出轴通过联轴器62与丝杠63固定连接，箱体6为长方体形结构且固定在破碎箱3外壁，箱体6内具有轴承座64，通过轴承座64实现对丝杠63的支撑。丝杠螺母副的螺母65侧壁固定有连接块651，连接块651伸出箱体6一段，连接块651用于与稳压管5、推料大板9或推料支架94固定连接。箱体6侧壁设有条形的侧孔66，以避让移动的连接块651。推料大板9或推料支架94的一端与对应的连接块651固定连接，推料大板9或推料支架94的另一端则与破碎箱3内壁滑动连接。平移驱动单元设置有三个，其中一个平移驱动单元驱使一个切割单元的移动，第二个平移驱动单元驱使第二个切割单元的移动，第三个平移驱动单元驱使推料单元的移动。

为减少伺服电机61的数量，在对膜杂混合物进行横切的同时，对膜杂混合物进行纵切，如图17所示，驱动切割单元的两平移驱动单元的箱体6垂直设置，且两平移驱动单元的丝杠63之间具有锥齿轮传动机构。具体为：两箱体6的端部接触固定在一起形成“∟”形结构，其中一个平移驱动单元包括箱体6、伺服电机61、丝杠螺母副和轴承座64，另外一个平移驱动单元包括箱体6、丝杠螺母副和轴承座64，平移驱动单元的丝杠螺母副的丝杠63上固定有锥齿轮67，两平移驱动单元的丝杠63上的锥齿轮67啮合，进而其中一个平移驱动单元的丝杠63带动另外一个平移驱动单元的丝杠63旋转，进而实现两平移驱动单元的同步动作。这样，两切割单元的稳压管5一上一下设置且交叉垂直，如图18所示，伺服电机61启动后，两平移驱动单元驱使两切割单元的稳压管5同步移动，一个切割单元对膜杂混合物进行横向切断，另外一个切割单元对膜杂混合物同时进行纵向切断。

本发明的有益效果是：本发明通过水切割的方式对膜杂混合物进行切断处理，与现有技术中使用刀片进行切割的方式相比，可以有效避免扬尘的出现喷嘴喷出的水刀与垫板配合作用，可以确保膜杂混合物可以被切断；切割膜杂混合物的水经回收、过滤后可重复利用，更加环保；两个相互垂直切割单元的设置，可以对膜杂混合物进行横向和纵向切割，进而将膜杂混合物切割成更小的碎片或碎块，有利于后续的残膜与杂质的分离。垫板上辅助刀的设置，可以增强对膜杂混合物的切割作用，确保膜杂混合物可以被完全切断。推料大板底部凸起刀槽内壁磨料的设置，对辅助刀刀刃起到打磨作用，保持辅助刀的锋利。

Claims (6)

1.一种机收膜杂混合物破碎装置，包括机架，其特征在于，所述机架顶部具有输送机，所述输送机出料端的下方具有与机架固定连接的破碎箱，所述破碎箱内具有切割组件，所述切割组件包括切割单元、供水单元、平移驱动单元和垫板，所述切割单元为垂直设置的两个，其中一个所述切割单元对垫板上的膜杂混合物进行横向切割，另外一个所述切割单元对垫板上的膜杂混合物进行纵向切割；所述切割单元包括稳压管和位于稳压管底部的若干喷嘴，所述稳压管滑动设置在破碎箱上部，所述喷嘴喷出片状的水刀，所述供水单元向稳压管内输送高压水，所述垫板位于破碎箱底部与水刀配合作用切断膜杂混合物，所述平移驱动单元位于破碎箱侧壁驱动稳压管在破碎箱内侧沿直线移动；所述破碎箱的一个侧壁敞口，所述破碎箱内具有推料组件，所述推料组件包括推料单元和平移驱动单元，所述推料单元包括推料支架和位于破碎箱内的推料大板，所述推料支架为“［”形结构，所述推料大板位于推料支架内侧与推料支架滑动连接，所述推料大板与推料支架之间具有弹簧，所述弹簧作用下推料大板与垫板之间接触压紧；所述垫板顶部具有均匀设置的长槽，所述推料大板底部具有均匀设置的凸起，所述凸起伸入长槽内并与长槽滑动连接；所述长槽内具有辅助刀，所述辅助刀的刀刃朝上，所述辅助刀的底部具有与垫板插接配合的刀柄，所述凸起下部具有刀槽，所述凸起在长槽内移动时所述辅助刀在刀槽内移动；所述刀槽内壁具有磨料，所述辅助刀在刀槽内移动时，所述磨料与辅助刀接触对辅助刀刀刃进行打磨；所述平移驱动单元位于破碎箱侧壁驱使推料大板沿直线移动，且所述推料大板向破碎箱敞口端移动时将垫板上的膜杂混合物推落至位于破碎箱敞口侧下方的收集箱内，所述收集箱内侧具有筛网，所述收集箱下部的水经过滤后进入供水单元。

2.根据权利要求1所述的机收膜杂混合物破碎装置，其特征在于，所述供水单元包括位于破碎箱下方的水箱，所述水箱的一端与回收泵连接，所述回收泵与收集箱下部之间具有连接管，且所述连接管上具有过滤器；所述水箱的另一端与压力泵连接，所述压力泵与稳压管之间具有供水管路。

3.根据权利要求1所述的机收膜杂混合物破碎装置，其特征在于，所述弹簧下端具有弹簧座，所述弹簧座与推料大板螺纹连接，所述弹簧上端具有固定柱，所述固定柱与推料支架螺纹连接，所述固定柱的上端伸出推料支架上表面一段，所述固定柱上设有与推料支架上表面接触的螺母。

4.根据权利要求1所述的机收膜杂混合物破碎装置，其特征在于，所述平移驱动单元包括箱体，所述箱体内具有丝杠螺母副，所述箱体侧壁具有驱动丝杠螺母副的丝杠转动的伺服电机，所述丝杠螺母副的螺母与对应的稳压管、推料大板或推料支架固定连接。

5.根据权利要求4所述的机收膜杂混合物破碎装置，其特征在于，驱动所述切割单元的两平移驱动单元的箱体垂直设置，且两所述平移驱动单元的丝杠之间具有锥齿轮传动机构。

6.根据权利要求1至5任一项所述的机收膜杂混合物破碎装置的破碎方法，包括以下步骤：

（1）将膜杂混合物放置在破碎箱内；

（2）利用水切割方式对膜杂混合物进行横向切断；

（3）利用水切割方式对膜杂混合物进行纵向切断；

（4）将经过横向和纵向切断的膜杂混合物放入收集箱内进行沥水；

（5）收集破碎箱和收集箱内的水并进行过滤处理，重新用于水切割。

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