CN209753047U - 一种植物纤维剪切装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种植物纤维剪切装置，该装置包括支架，支架上安装剪切箱，剪切箱内设置双螺旋剪切机构；剪切箱的顶部侧板的左端设置进料口，剪切箱的底部侧板的右端设置出料口；剪切箱左侧板上设置轴孔，双螺旋剪切机构通过转轴连接有动力机构，转轴穿过轴孔并伸出剪切箱。本实用新型能够实现植物纤维的有序、规则的切割，使植物纤维的切割细度和长度可控，保证了植物纤维的切割质量和生产效率；同时，大大缓解了切割过程中，植物纤维与切割件之间、植物纤维之间的剧烈碰撞，避免了植物纤维本身结构受损，保证了植物纤维的力学性能。

Description

一种植物纤维剪切装置

技术领域

本实用新型涉及植物纤维加工技术领域，尤其涉及一种植物纤维剪切装置。

背景技术

我国植物纤维分布广泛，应用前景可观，但人均森林资源严重不足，植物经工农业加工后产生大量的固体废弃物，仅部分用于燃烧发电，其大量堆放造成了极大的环境污染和资源浪费。2019年1月，国家发展改革委和工业信息化部发布相关文件，提出要以提高资源利用效率为核心，着力技术创新和制度创新，不断提高和扩大大宗固体废弃物综合利用技术水平、装备能力和应用效益，推动大宗固体废弃物“高值、高效、规模化利用”转变，逐渐缓解资源瓶颈压力，推动经济高质量可持续发展。

植物纤维的再利用过程必然需要对植物纤维固体废弃物进行切割处理。常用的植物纤维机械加工设备主要有水平磨盘研磨机、垂直磨盘研磨机、立盘爪式粉碎机、刀片打散机以及锤式粉碎机等。

其中，水平磨盘研磨机进料粒度要求严苛，较难控制研磨程度，物料容易卡住设备，效率低，且产物多以粉末为主，限制了植物纤维的应用领域。垂直磨盘研磨机需将物料进行初步碎段才能喂料，研磨的样品呈碎屑颗粒状，制备效率也不高。立盘爪式粉碎机将研磨作用变为搓擦作用，但进料口很小，需专门将原料粉碎或切短才能入料，并且对于粗硬的原料，加工起来困难，加工效率也不高。刀片打散机制备的纤维质量较好，但入料粒度也受限制，且设备为间歇式加工，制备效率低，仅可作为实验室用纤维加工设备。锤式粉碎机对入料粒度没有要求，但破碎粘湿物料时，易堵塞筛缝，为此容易造成停机影响生产效率。

以上的纤维加工设备对植物纤维进行切割处理时，其原理都是通过高速旋转的切割件，实现纤维的随机、无规则的破碎切割，其原理与搅拌混合类似，这样就会导致部分纤维重复多次切割而成粉末，而部分纤维未切割到而成为粗大纤维，纤维细度和长度不均匀，切割效果参差不齐，无法保证最终产物的质量；且在这种无规则的运动过程中，植物纤维与切割件间、植物纤维之间剧烈的碰撞、揉搓，造成纤维本身的结构破坏，进而影响纤维的力学性能。此外，现有的植物纤维剪切设备，还存在刀具易钝化，耐腐蚀性差，刀具磨损严重等问题。

实用新型内容

针对上述技术难题，本实用新型的目的在于提供一种植物纤维剪切装置、剪切方法和剪切装置的制造方法，本实用新型的剪切装置能够实现植物纤维的有序、规则的切割，避免了植物纤维的重复多次切割，使植物纤维的切割细度和长度可控，保证了植物纤维的切割质量和生产效率；同时，大大缓解了切割过程中，植物纤维与切割件之间、植物纤维之间的剧烈碰撞，避免了植物纤维本身结构受损，保证了植物纤维的力学性能。本实用新型的剪切方法简单，易于工业化推广，剪切装置制造方法保证了装置结构的稳定性。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。

一种植物纤维剪切装置，包括支架，所述支架上安装有剪切箱，所述剪切箱内设置有双螺旋剪切机构；所述剪切箱的顶部侧板的左端设置有进料口，所述剪切箱的底部侧板的右端设置有出料口；所述剪切箱的左侧板上设置有轴孔，所述双螺旋剪切机构通过转轴连接有动力机构，所述转轴穿过轴孔并伸出所述剪切箱。

另外，本实用新型提供的植物纤维剪切装置还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述双螺旋输送杆左右水平设置，所述双螺旋输送杆的两个螺旋杆之间竖向设置所述刀具；两个端板分别竖直设置于所述双螺旋输送杆的两端；两个端板的外侧分别连接所述转轴；其中，一个端板位于所述进料口的左侧，且一个端板通过所述转轴穿过轴孔与所述动力机构连接；另一个端板位于所述出料口的右侧，且另一个端板通过转轴与所述剪切箱的右侧板转动连接。

进一步优选的，所述双螺旋输送杆的两个螺旋杆之间的最大距离与螺距的比值为0.4-0.6。

进一步优选的，所述刀具为多个椭圆形双刃刀片。

更进一步优选的，多个椭圆形双刃刀片在所述双螺旋输送杆的两个螺旋杆之间为等间隔均匀布设。

进一步优选的，每个椭圆形双刃刀片的两端为螺纹端，所述双螺旋输送杆上对应设置有与椭圆形双刃刀片的螺纹端向匹配的竖直螺纹孔。

进一步优选的，所述双螺旋输送杆的螺距与相邻椭圆形双刃刀片的水平间距之比为13/2-10/1。

进一步优选的，所述椭圆形双刃刀片长轴与短轴之比为8-11。

进一步优选的，所述椭圆形双刃刀片的厚度为1.0-1.8mm，所述双刃刀片的每个刃口为15°-20°开锋。

进一步优选的，所述椭圆形双刃刀片的螺纹端的直径与椭圆形双刃刀片的短轴之比为3/10-1/2。

优选的，所述剪切箱为圆筒状，所述双螺旋输送杆的直径与所述剪切箱直径的比值为0.90-0.95。

优选的，所述动力机构包含电机和变速器，所述电机的输出轴通过联轴器与所述变速器的输入轴连接，所述变速器的输出轴通过联轴器与所述转轴连接。

优选的，所述双螺旋输送杆的外周水平设置有剪切罩，所述剪切罩的两端分别与两个端板连接；所述剪切罩上开设有与进料口、出料口相对应的物料口。

优选的，所述剪切箱内设置有挡板，所述挡板倾斜设置于剪切箱的右侧板与出料口右侧的剪切箱侧板之间。

优选的，还包括进料机构，所述进料机构由进料斗和振动器组成，所述进料斗设置于进料口上端，所述振动器设置于所述进料斗的外侧壁上。

优选的，还包括出料机构，所述出料机构由出料仓和接料斗组成，所述出料仓通过出料管与所述出料口连通，所述出料仓的底部设置有筛网，所述出料仓下端设置接料斗。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型采用在双螺旋输送杆之间设置刀具的特殊结构，实现了植物纤维的边进料边剪切的过程和连续式加工，提高剪切效率；同时，避免了部分纤维的重复多次剪切，使植物纤维能够得到均匀的剪切，保证了最终剪切产物长度和细度的均匀性；减小剪切过程中纤维之间的摩擦力，进而降低剪切过程中的阻力和限位损坏。

(2)本实用新型通过设计刀具与双螺旋输送杆的螺纹连接，使刀具的刀刃方向和刀具个数可调，通过刀具的刃口方向与双螺旋输送杆的配合，使植物纤维原料的剪切方向可控，进而实现植物纤维的按需剪切过程，避免了传统的植物纤维剪切方式带来的过多剪切粉末和粗大纤维，保证了最终剪切产物的品质；同时，椭圆形双刃刀具能够显著提高剪切效率。

(3)本实用新型通过对双螺旋输送杆的螺距、直径结合刀具间距、刀具形状等的结构设计，使植物纤维在双螺旋输送杆内的翻转前进过程与剪切过程匹配进行，减少了纤维在剪切过程中受到的破坏拉扯力，避免了纤维在剪切过程中的力学性能损坏，同时，保证了剪切过程中植物纤维的剪切均匀性，解决了植物纤维这种微观无序物的有序推进和规则剪切，提高了植物纤维的剪切品质。本实用新型的剪切方法可应用于不同种类的植物纤维的加工制备，应用范围广泛，操作简便、安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的一种植物纤维剪切装置一种实施例的结构示意图。

图2是本实用新型中双螺旋剪切机构的一种实施例的立体结构示意图。

图3是本实用新型中双螺旋剪切机构的正视图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是本实用新型中椭圆形双刃刀片的正视图。

图6是本实用新型中椭圆形双刃刀片的侧视图。

以上图中：1支架；2剪切箱；201转轴；202挡板；3双螺旋输送杆；301端板；302剪切罩；4刀具；401椭圆形双刃刀片；5进料口；501进料斗；502振动器；6出料口；601出料仓；602接料斗；7电机；8变速器。

具体实施方式

实施例1

参考图1，本实用新型的一种植物纤维剪切装置，包括支架1，所述支架1上安装有剪切箱2，所述剪切箱2内设置有双螺旋剪切机构；所述剪切箱2的顶部侧板的左端设置有进料口5，所述剪切箱2的底部侧板的右端设置有出料口6；所述剪切箱2的左侧板上设置有轴孔，所述双螺旋剪切机构通过转轴201连接有动力机构，所述转轴201穿过轴孔并伸出所述剪切箱2。

在以上实施例中，支架1用于支撑固定剪切箱2，动力机构用于为双螺旋剪切机构的转动提供动力，剪切箱2外的动力机构通过转轴201穿过轴孔与剪切箱2内的双螺旋剪切机构的一端连接，轴孔处设置轴承，保证转动过程中转轴201的润滑性；双螺旋剪切机构的另一端通过转轴201与剪切箱2的侧板连接，在转轴201与剪切箱2的侧板的连接处设置轴承，使转轴201可顺利转动；双螺旋剪切机构两端的转轴201对称设置，且位于同一直线上，保证双螺旋剪切机构的正常转动。植物纤维原料从剪切箱2的顶部侧板的左端的进料口5进入剪切箱2，并落入剪切箱2内的双螺旋剪切机构内，通过双螺旋剪切机构实现纤维的均匀剪切和纤维的边剪切边输送，最后，通过剪切箱2的底部侧板的右端的出料口6实现卸料过程。通过结构设计实现了植物纤维剪切和输送过程的同时进行，提高了剪切效率。

本实用新型的植物纤维剪切装置，还具有以下附加实施例：

参考图1-图4，根据本实用新型的一个实施例，所述双螺旋输送杆3左右水平设置，所述双螺旋输送杆3的两个螺旋杆之间竖向设置所述刀具4；两个端板301分别竖直设置于所述双螺旋输送杆3的两端；两个端板301的外侧分别连接所述转轴201；其中，一个端板301位于所述进料口5的左侧，且一个端板301通过所述转轴201穿过轴孔与所述动力机构连接；另一个端板301位于所述出料口6的右侧，且另一个端板301通过转轴201与所述剪切箱2的右侧板转动连接。

在以上实施例中，双螺旋输送杆3左右水平设置，所述双螺旋输送杆3的两个螺旋杆之间竖向设置刀具4，使刀具4与双螺旋输送杆3的输送方向相垂直，使物料的输送方向和刀具4的剪切方向垂直，这样既可以提高剪切效率，又将两者的阻力降到最小，降低了纤维剪切过程中的相互摩擦力，减小剪切带来的纤维损坏，实现了植物纤维的边进料边剪切的过程和连续式加工，提高剪切效率；同时，避免了部分纤维的重复多次剪切，使植物纤维能够得到均匀的剪切，保证了最终剪切产物长度和细度的均匀性。一个端板301位于所述进料口5的左侧，另一个端板301位于所述出料口6的右侧，使原料从进料口5进入后能落入双螺旋输送杆3内进行有效剪切，同时保证出料物料的正常出料。一个端板301通过所述转轴201穿过轴孔与所述动力机构连接，另一个端板301通过转轴201与所述剪切箱2的右侧板转动连接，两个端板301上的转轴201位于同一直线上，保证转动的正常进行。

参考图5-图6，根据本实用新型的一个实施例，所述刀具4为多个椭圆形双刃刀片401。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，多个椭圆形双刃刀片401在所述双螺旋输送杆3的两个螺旋杆之间为等间隔均匀布设。

在以上实施例中，刀具4为椭圆形双刃刀片401，使纤维一边在水平方向移动一边在竖直方向的剪切过程中，刀刃在竖直方向上的弧度与水平方向上纤维的移动弧度相匹配，从而避免了纤维在剪切过程中受到的破坏拉扯力，减少了纤维在剪切过程中的力学性能损坏。刀片等间隔均匀布设，保证了整个剪切过程剪切效果的均匀性，从而保证了最终纤维产物的长度和细度的均匀性，提高了剪切产物的品质。

参考图5-图6，根据本实用新型的一个实施例，每个椭圆形双刃刀片401的两端为螺纹端，所述双螺旋输送杆3上对应设置有与椭圆形双刃刀片401的螺纹端向匹配的竖直螺纹孔。

在以上实施例中，椭圆形双刃刀片401与双螺旋输送杆3之间通过螺纹连接，使刀具4的刀刃方向和刀具4个数可调，通过刀具4的刃口方向与双螺旋输送杆3的配合，使植物纤维原料的剪切方向可控，进而实现植物纤维的按需剪切过程，避免了传统的植物纤维剪切方式带来的过多剪切粉末和粗大纤维，保证了最终剪切产物的品质；同时，椭圆形双刃刀具4能够显著提高剪切效率。

参考图1-图4，根据本实用新型的一个实施例，所述双螺旋输送杆3的两个螺旋杆之间的最大距离与螺距的比值为0.4-0.6。

参考图1-图4，根据本实用新型的一个实施例，所述双螺旋输送杆3的螺距与相邻椭圆形双刃刀片401的水平间距之比为13/2-10/1。

在以上实施例中，双螺旋输送杆3的两个螺旋杆之间的最大距离、螺距、相邻刀片间的水平距离参数的相互匹配设置，保证了整个剪切过程装置的稳定性，使植物纤维在双螺旋输送杆3内的翻转前进过程与剪切过程匹配进行，同时，保证了剪切过程中植物纤维的剪切均匀性，解决了植物纤维这种微观无序物的有序推进和规则的剪切，提高了植物纤维的剪切品质。

参考图5-图6，根据本实用新型的一个实施例，所述椭圆形双刃刀片401长轴与短轴之比为8-11。

参考图5-图6，根据本实用新型的一个实施例，所述椭圆形双刃刀片401的厚度为1.0-1.8mm，所述双刃刀片的每个刃口为15°-20°开锋。

在以上实施例中，椭圆形双刃刀片401的长轴、短轴、厚度和刃口参数的相互匹配设置，能够保证刀片的剪切效果并延长刀片使用寿命。

参考图5-图6，根据本实用新型的一个实施例，所述椭圆形双刃刀片401的螺纹端的直径与椭圆形双刃刀片401的短轴之比为3/10-1/2。

在以上实施例中，保证了椭圆形双刃刀片401在双螺旋输送杆3的直径范围内有较宽的剪切范围，同时保证了剪切过程中的稳定性，避免刀片中间宽度大所带来的阻力而导致刀片断裂，保证剪切效率的同时延长刀具4使用寿命。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述剪切箱2为圆筒状，所述双螺旋输送杆3的直径与所述剪切箱2直径的比值为0.90-0.95。

在以上实施例中，剪切箱2为圆筒状，避免尖角处物料的堆积；双螺旋输送杆3的直径与所述剪切箱2直径的比值为0.90-0.95，使剪切箱2内留有一定的空间用于存储剪切过程中甩出的植物纤维，同时可起到保护作用。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述动力机构包含电机7和变速器8，所述电机7的输出轴通过联轴器与所述变速器8的输入轴连接，所述变速器8的输出轴通过联轴器与所述转轴201连接。

在以上实施例中，通过电机7和变速器8实现剪切速率的调节，使得本装置可应用于不同物料的不同剪切需求。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述双螺旋输送杆3的外周水平设置有剪切罩302，所述剪切罩302的两端分别与两个端板301连接；所述剪切罩302上开设有与进料口5、出料口6相对应的物料口。

在以上实施例中，双螺旋输送杆3的外周水平设置有剪切罩302，所述剪切罩302的两端分别与两个端板301连接，避免双螺旋输送杆3在高速旋转过程中，剪切物料被甩出双螺旋杆，保证剪切物料在有效的剪切范围内，提高剪切效率。剪切罩302上开设有与进料口5、出料口6相对应的物料口，便于进料和出料。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述剪切箱2内设置有挡板202，所述挡板202倾斜设置于剪切箱2的右侧板与出料口6右侧的剪切箱2侧板之间。

在以上实施例中，剪切箱2内设置有挡板202，所述挡板202倾斜设置于剪切箱2的右侧板与出料口6右侧的剪切箱2侧板之间，避免物料堆积，使剪切产物出料顺畅。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，还包括进料机构，所述进料机构由进料斗501和振动器502组成，所述进料斗501设置于进料口5上端，所述振动器502设置于所述进料斗501的外侧壁上。

在以上实施例中，通过进料斗501和振动器502实现植物纤维原料的有序进料，避免物料在进料口5处堆积。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，还包括出料机构，所述出料机构由出料仓601和接料斗602组成，所述出料仓601通过出料管与所述出料口6连通，所述出料仓601的底部设置有筛网，所述出料仓601下端设置接料斗602。

在以上实施例中，出料仓601作为植物纤维产物的暂存空间，保证了剪切箱2内的剪切物料能够顺畅出料，同时通过出料仓601底部的筛网，可实现产物的筛分，经过筛分的物料通过接料斗602进行收集。

实施例2

采用实施例1的植物纤维剪切装置对蔗渣进行剪切处理，具体步骤如下：

步骤1，对长度为3-5cm的蔗渣进行水洗，除去表面杂质，再用水浸泡2天，得待剪切料；

步骤2，将待剪切料加入实施例2中制造的植物纤维剪切装置中进行剪切，双螺旋输送杆的转速设置为1500r/min，剪切结束后在105℃烘干至恒重，得蔗渣产物。

对比例

采用常规剪切装置对蔗渣进行剪切处理，具体包括以下步骤：

步骤1，对长度为3-5cm的蔗渣进行水洗，除去表面杂质，再用水浸泡2天，得待剪切料；

步骤2，将待剪切料加入常规剪切装置中进行剪切，剪切转速设置为3000r/min，剪切结束后在105℃烘干至恒重，得蔗渣产物。

对比例中的常规剪切装置的具体信息如表1所示。

表1一种常规的植物纤维加工设备的参数

设备名称	木屑粉碎机	品牌	郑州供货
				商品货号	20180324	型号	600
主轴转速	3000(r/min)	进料粒度	≤300(mm)
				电机功率	15-19(KW)	出料粒度	5(mm)

根据《沥青路面用木质素纤维》(JT/T533-2004)对实施例2和对比例所得的蔗渣产物分别进行筛分、吸油率、单根纤维拉伸断裂强度测试，实验结果如表2所示：

表2蔗渣产物性能检测结果

从表2可以看出，本实用新型的剪切装置所得蔗渣产物的0.15mm筛通过率高于常规剪切设备，而本实用新型装置的剪切转速为1500r/min，常规装置的剪切转速为3000r/min，说明本实用新型装置的剪切速率至少是常规剪切装置的2倍，大大的提高了剪切效率。从吸油率数据可以看出，本实用新型所得产物的吸油率大于对比例的常规装置，说明本实用新型装置所得产物的蔗渣纤维的细度和长度更均匀。本实用新型所得产物的单根纤维拉伸断裂强度大于对比例的常规装置，说明本实用新型的装置在蔗渣纤维的剪切过程中，对纤维本身的损坏小，使纤维保持了本身的力学强度，进而使剪切后的纤维在后续的应用中发挥更大的增强作用。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种植物纤维剪切装置，其特征在于，包括支架(1)，所述支架(1)上安装有剪切箱(2)，所述剪切箱(2)内设置有双螺旋剪切机构；所述剪切箱(2)的顶部侧板的左端设置有进料口(5)，所述剪切箱(2)的底部侧板的右端设置有出料口(6)；

所述剪切箱(2)的左侧板上设置有轴孔，所述双螺旋剪切机构通过转轴(201)连接有动力机构，所述转轴(201)穿过轴孔并伸出所述剪切箱(2)。

2.根据权利要求1所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，所述双螺旋剪切机构包含双螺旋输送杆(3)、刀具(4)和两个端板(301)；

所述双螺旋输送杆(3)左右水平设置，所述双螺旋输送杆(3)的两个螺旋杆之间竖向设置所述刀具(4)；两个端板(301)分别竖直设置于所述双螺旋输送杆(3)的两端；两个端板(301)的外侧分别连接所述转轴(201)；

其中，一个端板位于所述进料口(5)的左侧，且一个端板(301)通过所述转轴(201)穿过轴孔与所述动力机构连接；另一个端板(301)位于所述出料口(6)的右侧，且另一个端板(301)通过转轴(201)与所述剪切箱(2)的右侧板转动连接。

3.根据权利要求2所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，所述双螺旋输送杆(3)的两个螺旋杆之间的最大距离与螺距的比值为0.4-0.6，所述双螺旋输送杆(3)的螺距与相邻刀具(4)间的水平间距之比为13/2-10/1。

4.根据权利要求3所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，所述刀具(4)为多个椭圆形双刃刀片(401)。

5.根据权利要求4所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，每个椭圆形双刃刀片(401)的两端为螺纹端，所述双螺旋输送杆(3)上对应设置有与椭圆形双刃刀片(401)的螺纹端相匹配的竖直螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，所述椭圆形双刃刀片(401)长轴与短轴之比为8-11，所述椭圆形双刃刀片(401)的螺纹端的直径与椭圆形双刃刀片(401)的短轴之比为3/10-1/2。

7.根据权利要求6所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，所述动力机构包含电机(7)和变速器(8)，所述电机(7)的输出轴通过联轴器与所述变速器(8)的输入轴连接，所述变速器(8)的输出轴通过联轴器与所述转轴(201)连接。

8.根据权利要求2所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，所述双螺旋输送杆(3)的外周水平设置有剪切罩(302)，所述剪切罩(302)的两端分别与两个端板(301)连接；所述剪切罩(302)上开设有与进料口(5)、出料口(6)相对应的物料口。

9.根据权利要求2所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，还包括进料机构，所述进料机构由进料斗(501)和振动器(502)组成，所述进料斗(501)设置于进料口(5)上端，所述振动器(502)设置于所述进料斗(501)的外侧壁上。

10.根据权利要求2所述的植物纤维剪切装置，其特征在于，还包括出料机构，所述出料机构由出料仓(601)和接料斗(602)组成，所述出料仓(601)通过出料管与所述出料口(6)连通，所述出料仓(601)的底部设置有筛网，所述出料仓(601)下端设置接料斗(602)。