本发明专利技术公开了一种秸秆切割、粉碎和筛分一体化装备及方法，属于农业机械技术领域。包括筛分室、切割粉碎室、第一旋风分离器、第二旋风分离器和料仓。本发明专利技术低速筛分区别于切割粉碎时的高速，并且由于筛分叶片的搅动作用，使得物料的过筛能力增强，使细物料能得到充分筛分，而粗短物料能再次回到切割粉碎室，得到再次粉碎，同时提高粉碎效率。本发明专利技术筛分室和切割粉碎室的一体化设计，使得装备结构紧凑，占地面积较小。本发明专利技术适用于小型设施园艺种植企业和个体农户秸秆资源化处理，改善加工环境，降低劳动强度，提高加工效率，降低生产成本，促进设施园艺清洁高效生产和可持续发展。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种秸杆切割、粉碎和筛分一体化装备和工艺方法，尤其是适合园艺秸杆切割粉碎，属于农业机械
技术介绍
农作物秸杆是世界上数量最多的一种农业生产副产品，也是一种可以综合利用的重要生物资源。随着农业生产和农村能源事业的发展，秸杆出现大量的剩余，剩余秸杆的处理问题日渐凸显。尤其是近年来随着设施园艺的日益发展，每年都会产生大量的以茄果类和瓜类为主体的园艺秸杆与残茬废弃，园艺秸杆大多是藤茎类高杆秸杆，特别难于粉碎处理。因无空地堆放而胡乱丢弃于棚头、路边、河沟等处，受根结线虫、真菌、细菌和病毒等侵染的蔬菜残体二次传播，致使病虫害发生更加严重。为此，我国农村一些地区普遍焚烧秸杆，不仅浪费了宝贵的资源，还污染环境，严重威胁交通运输安全，在秸杆全面收获期，秸杆焚烧甚至成为了一个严重的社会问题。因此，秸杆等废弃物的合理处理和资源化利用对清洁高效生产和可持续发展显得至关重要。目前，秸杆的综合利用主要有直接切碎还田覆盖作为有机肥料、粉碎后作为饲料过腹还田、秸杆制沼气或者发电等作为农村能源、制浆造纸或人造板材等作为工业原料。由于经济价值限制，秸杆就地处理是较合适利用形式，其中，尤以还田覆盖处理技术最为成熟。但是秸杆还田覆盖处理技术主要针对小麦、水稻、玉米等大田作物，而对设施园艺作物秸杆，由于粉碎困难，直接还田后腐熟处理不彻底，营养质难于吸收等，秸杆还田覆盖技术在设施园艺生产中不适用。秸杆就地资源化处理另外一种有效方法是收集粉碎后再经发酵处理作为有机肥料，但是由于其成套加工工艺技术及装备缺乏，目前没有得到推广应用。其关键核心技术之一是秸杆高效切割粉碎技术。尽管国内外学者致力于粉碎领域的理论及应用研究已经有100多年，取得了一批具有现实指导意义的研究成果，在化工、冶金、建材、电子、化工、医药和食品饲料等领域具有广泛应用，但是主要是对颗粒物料粉碎，而针对秸杆的专用切割粉碎机几乎还是空白。目前主要采用与粮食饲料粉碎相似技术和设备来加工秸杆。典型产品有引进消化吸收国外先进技术开发的水滴型粉碎机、立轴式粉碎机、振动筛锤片式粉碎机等，基本原理均是利用高速旋转的锤片或者动齿对物料的撞击和搓擦作用，将物料破碎成若干小段，再通过筛孔漏下，从出料口吹出装袋。国外相关专利代表性有:2000年Franz Schrattenecker (澳大利亚)专利技术的一种旨在切碎例如稻杆那样的茎杆的切碎机(US006120373) ;2000年Lars Bach等(加拿大)专利技术了一秸杆分离器将谷类秸杆纵向分离机(US006131635)。国内专利比较多的是技术专利，如专利“高效节能铡草机(ZL200720002760.1)”和“秸杆粉碎机(ZL201020551173.X)”等，功能较为单一，要么只能铡草，要么只能粉碎等，此外也有多功能粉碎机，如专利“多功能饲料粉碎机(ZL200320113101.7)”，在普通粉碎室侧面设计了铡切进料口，并安装了定刀和切刀，能实现铡切、揉搓和粉碎功能，结构简单但是效率较低，能耗较高，而且也不能进行秸杆大规模批量处理。目前粉碎机用于对秸杆切割粉碎，存在主要问题和不足有两点:一是粉碎机械工作粗放，没有很好的考虑农作物秸杆的高水分、条状等物理特性，其速度与颗粒谷物粉碎速度相同，筛分速度偏高，物料过筛能力差，导致筛分不彻底，过多反复粉碎，工作效率低，功耗高，噪音大，而当秸杆晒干脱水后，粉碎粗细不均，产生的大量粉尘对工作环境污染严重；二是粉碎设备往往功率高，占地大，使用费用高，对小型设施园艺种植企业和个体农户不适用。
技术实现思路
本专利技术针对目前粉碎机粉碎工作粗放、筛分速度偏高、物料过筛能力差、大量粉尘对工作环境污染严重等缺点，提供了一种秸杆切割、粉碎和筛分一体化装备和工艺方法。本专利技术采用的技术方案是:通过粗切割、高速粉碎和低速筛分相结合方法，避免了传统粉碎设备中的过度粉碎、粉碎效率低，筛分速度高、过筛能力差等问题；秸杆切割粉碎与筛分后物料输送采用螺旋输送与气动输送相结合的方式，全过程密封，既可以实现多次反复循环粉碎和筛分处理，又可以提高高水分秸杆粉碎物流动性，减少秸杆粉碎过程中产生的粉尘对环境造成的污染。本专利技术的秸杆高效切割、粉碎和筛分一体化装备包括切割粉碎室、切割粉碎室的第一旋风分离器、筛分室、筛分室的第二旋风分离器和料仓五部分组成，各部分主要技术方案是: (1)切割粉碎室主要由皮带轮、为皮带轮提供动力的切割粉碎电机，安装在主轴上的切割动刀、固定于机架的切割定刀、粉碎锤片组、粉碎齿板和置于切割粉碎室左侧的进料口组成，在主轴上安装有螺旋叶片，螺旋叶片有助于左侧进料口进入的物料切割后顺利进入切割粉碎室，切割粉碎室的内壁附有波纹状粉碎齿板，这样的结构更有利于物料在粉碎锤片和粉碎齿板之间发生揉搓而粉碎，同时对物料从进料口进入有一个导向作用，切割粉碎室的主轴动力由右方的皮带轮提供； (2)在切割粉碎室左侧安装有第一旋风分离器，其进口和固体颗粒出口与切割粉碎室相通，气流出口与风机相连，使得夹杂粉碎物的气固混合气体从进口进入，粉碎物从固体颗粒出口再次进入切割粉碎室，从气流出口排出清洁空气； (3)筛分室在切割粉碎室的右下方，且与切割粉碎室直接相连通，筛分室主要由筛分叶片、筛网、筛分电机及机架组成，筛分叶片的左侧端有一段伸入切割粉碎室中，但其与锤片互不干涉，通过筛分叶片旋转，一方面使得切割粉碎后的物料进入筛分室，或者反转使得筛分后留下长物料再次进入切割粉碎室，另一方面筛分叶片在筛网上方低速旋转搅动作用下，达到有效筛分效果，使得短物料掉入筛网下方的出料口 ； (4)在筛分室的筛网下方设出料口，与第二旋风分离器的进口相连，其固体颗粒出口与料仓连接，气流出口与其风机相连，使得短物料通过气流送入料仓，清洁空气排出。(5)切割粉碎室中的的粉碎部件主要是粉碎锤片组，粉碎锤片组包括粉碎锤片、销轴、锤片隔套和锤架板。两个圆盘状锤架板分别固定在主轴两端，销轴的两端分别固定在锤架板的圆周上，并与主轴平行，21个销轴沿锤架板的圆周均匀分布；粉碎锤片悬挂于销轴，粉碎锤片和销轴铰接，并绕销轴自由转动，相邻粉碎锤片之间用锤片隔套间隔，且筛分叶片与粉碎锤片组互不干涉。本专利技术的秸杆高效切割、粉碎和筛分一体化方法采用的技术方案是: (1)长秸杆物料从进料口进入，通过安装在主轴上的切割动刀与固定于机架上的切割定刀实现粗切割； (2)粗切割后短秸杆物料在切割粉碎室主轴上螺旋叶片作用下，往前输送，且高速旋转的粉碎锤片组将秸杆反复击打，在粉碎锤片组与粉碎齿板共同作用下，对短秸杆揉搓、粉碎，得到短秸杆与细秸杆混合体； (3)短秸杆与细秸杆混合体在筛分室的筛分叶片和第二旋风分离器的风机风吸力共同作用下，送入筛分室，细秸杆在筛分叶片低速搅动作用下，掉入筛网下方，直接通过筛分室的第二旋风分离器进一步送入料仓； (4)经过一段时间的筛分后，在筛分室内无法通过筛网余留下的物料，一方面受筛分叶片反转输送作用，另一方面受切割粉碎室左侧的第一旋风分离器风机风吸力作用，再次进入切割粉碎室，与通过进料口进入的新秸杆进行粗切割后得到新短秸杆物料，一起再次进行第2步的粉碎处理，同时通过切割粉碎室左侧的第一旋风分离器排出清洁空气，物料和粉尘留在切割粉碎室内。本专利技术中选用的旋风本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种秸秆切割、粉碎和筛分一体化装备，其特征在于，包括筛分室（1）、切割粉碎室（2）、第一旋风分离器（3）、第二旋风分离器（4）和料仓（5）；所述切割粉碎室（2）包括皮带轮（21）、切割粉碎电机（28）、切割动刀（25）、切割定刀（26）、粉碎齿板（23）、主轴（22）、切割定刀（26）和进料口（27）；切割粉碎电机（28）为皮带轮（21）提供动力，切割动刀（25）安装在主轴（22）上，切割定刀（26）固定于机架（29）上，进料口（27）置于切割粉碎室（2）左侧；在主轴（22）上安装有螺旋叶片（221），螺旋叶片（221）使左侧进料口（27）进入的物料切割后顺利进入切割粉碎室（2）；切割粉碎室（2）的内壁附有锯齿状粉碎齿板（23），切割粉碎室（2）的动力由右方的皮带轮（21）提供；所述第一旋风分离器（3）安装在切割粉碎室（2）左侧，所述第一旋风分离器（3）的第一进口（32）和固体颗粒第一出口（33）与切割粉碎室（2）相通，所述第一旋风分离器（3）的第一气流出口（31）与第一风机（34）相连，使夹杂粉碎物的气固混合气体从第一进口（32）进入，粉碎物从固体颗粒第一出口（33）再次进入切割粉碎室（2），从第一气流出口（31）排出清洁空气；所述筛分室（1）设在切割粉碎室（2）的右下方，并与切割粉碎室（2）直接相连通，筛分室（1）内设有筛分叶片（14），所述筛分叶片（14）的左侧端的一段伸入切割粉碎室（2）中，通过筛分叶片（14）旋转使切割粉碎后的物料进入筛分室（1），通过筛分叶片（14）反转使筛分后留下长物料再次进入切割粉碎室（2），筛网（11）设于筛分叶片（14）与出料口（15）之间；所述筛网（11）下方的出料口（15）与第二旋风分离器（4）的第二进口（43）相连，第二旋风分离器（4）的固体颗粒第二出口（42）与料仓（5）连接，第二旋风分离器（4）的第二气流出口（41）与第二风机（44）相连，使粉碎后的物料通过气流送入料仓（5），清洁空气排出。...
【技术特征摘要】
1.一种秸杆切割、粉碎和筛分一体化装备，其特征在于，包括筛分室(I)、切割粉碎室(2)、第一旋风分离器(3)、第二旋风分离器(4)和料仓(5); 所述切割粉碎室(2)包括皮带轮(21)、切割粉碎电机(28)、切割动刀(25)、切割定刀(26)、粉碎齿板(23)、主轴(22)、切割定刀(26)和进料口(27);切割粉碎电机(28)为皮带轮(21)提供动力，切割动刀(25)安装在主轴(22)上，切割定刀(26)固定于机架(29)上，进料口( 27 )置于切割粉碎室(2 )左侧；在主轴(22 )上安装有螺旋叶片(221)，螺旋叶片(221)使左侧进料口(27)进入的物料切割后顺利进入切割粉碎室(2);切割粉碎室(2)的内壁附有锯齿状粉碎齿板(23)，切割粉碎室(2)的动力由右方的皮带轮(21)提供； 所述第一旋风分离器(3)安装在切割粉碎室(2)左侧，所述第一旋风分离器(3)的第一进口(32)和固体颗粒第一出口(33)与切割粉碎室(2)相通，所述第一旋风分离器(3)的第一气流出口(31)与第一风机(34)相连，使夹杂粉碎物的气固混合气体从第一进口(32)进入，粉碎物从固体颗粒第一出口(33)再次进入切割粉碎室(2)，从第一气流出口(31)排出清洁空气； 所述筛分室(I)设在切割粉碎室(2)的右下方，并与切割粉碎室(2)直接相连通，筛分室(I)内设有筛分叶片(14)，所述筛分叶片(14)的左侧端的一段伸入切割粉碎室(2)中，通过筛分叶片(14)旋转使切割粉碎后的物料进入筛分室(I )，通过筛分叶片(14)反转使筛分后留下长物料再次进入切割粉碎室(2)，筛网(11)设于筛分叶片(14)与出料口(15)之间；所述筛网(11)下方的出料口(15)与第二旋风分离器(4)的第二进口(43)相连，第二旋风分离器(4)的固体颗粒第二出口(42)与料仓(5)连接，第二旋风分离器(4)的第二气流出口(41)与第二风机(44)相连，使粉碎后的物料通过气流送入料仓(5)，清洁空气排出。2.根据权利要求1所述的一种秸杆切割、粉碎和筛分一体化装备，其特征在于，还包括粉碎锤片组(24)，所述粉碎锤片组(24)包括粉碎锤片(241)、销轴(242)、锤片隔套(243)和锤架板(244);两个圆盘...
【专利技术属性】
技术研发人员：张西良，李萍萍，徐云峰，孙晓佳，郭茜，路欣，王纪章，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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