CN1063902A - 改进的甘蔗皮切割装置 - Google Patents

Abstract

一种蔗皮切割装置具有一对反向转动的圆柱组 件，该组件具有多个相互啮合的圆盘及柔性隔圈。这 些圆盘可以很容易地进行沿轴的轴向调整。圆盘侧 面靠近周边附近设有轴向凹槽，使啮合的两圆盘的周 边在处于该凹槽处。圆盘之间的固定梳状件导引着 蔗皮和蔗皮细条。这些圆盘的相互啮合作用把蔗皮 迅速有效地切开。

Description

本发明涉及甘蔗皮、甜高梁皮等的加工装置，尤其涉及了皮的切割装置。

甘蔗杆上有一层蔗皮，该外皮是一种坚硬的、木质纤维物质，它包裹着一个处于中心的蔗髓。蔗髓几乎包含了作为糖制品原料的全部糖汁。蔗皮的外表面上有一层很薄的、蜡质的外层，我们称之为“表层”。

到目前为止，在传统的蔗糖业中，使用甘蔗的主要目的仅仅是因其含有糖份。加工的方法是切碎和压榨甘蔗茎杆，以获得糖汁，剩下的固体废料（甘蔗渣）则一概当作燃料，主要用于制糖作业。

虽然这种做法在制糖业中基本上雷同无异，但是人们已经认识到，如果能先将甘蔗茎杆上的蔗皮、蔗髓和表层分离，那么就能用甘蔗生产出许多有用的产品，经过这种分离而获得的多种有用的最终产品会带来很大的经济效益。这种分离还能大大提高制糖效率。

尽管早在十九世纪后期就开始试着将植物茎杆进行分离，但在整个制糖行业中却仍沿用上面提及的传统加工方法，即：将整根甘蔗茎杆切碎压榨，提取糖汁。

直到本世纪六十年代上述方法一直因循守旧。到六十年代兴起了开发活动，在制糖业中，几乎都与所谓的Tilby系统相关，即与该系统的发明人Sydney  E.（“Ted”）Tilby的名字命名的甘蔗分离系统相关。

概括地说，Tilby系统包括由甘蔗分离机的不同部分完成的多步骤的加工过程，甘蔗先被切成最好是25-35厘米的甘蔗坯料，该坯料被向下送到一个劈刀上，沿纵向将其劈成两个半圆柱形的半坯料，然后，一分为二的两个半坯料分别由分离机的下游部分对称设置的部位进行加工。

分离机下游的第一个部位是去蔗髓区，它包括一个切割辊和一个支承辊，用以将蔗髓从半坯料的外皮上切削下来，并同时将外皮展平。下游随后的部分是去表层区，经过该区处理后的外皮即可送至其后的各种工序加工中，包括纵割，削薄和/或其它加工工序。蔗髓则从分离机被送至压榨区，取出糖汁。

Tilby系统完全商业化后，可以生产出多种极有价值的产品，大大提高了每吨甘蔗的产值。这对于一个多年来利润率至多只不过是处于边际水平的行业来说，是非常重要的。但对于许多经济增长与稳定都有赖于制糖业繁荣的发展中国家来说，就更具特殊的重要性。

由于甘蔗是一种生长快，易成熟，便于获得的生物资源，所以，Tilby系统的完全商业化可以大大降低对森林及其它作物和资源的依赖。用Tilby系统分离的甘蔗所生产出的产品包括各种木制品和建筑材料。

尽管多年来，Tilby系统已经有了实质性的技术进步，但仍面临着很多困难和棘手的问题。这些问题的存在使Tilby系统难以充分商业化，本发明旨在解决上述的某些问题。

Tilby系统完全商业化部分地取决于大量的去蔗髓后的蔗皮的使用，为了使蔗皮能够成为高价值的木质产品和建材的生产原料，必须在加工过程中利用蔗皮的天然纤维强度。人们已经发现：纵向切成细条的一分为二的蔗段的皮有许多用途，例如：制成建筑用板。纤维的抗拉强度得以保持，并被充分利用。

在切割蔗皮的早期尝试中，人们采用了一种已有的设备，即筒式切碎机。美国专利3，567，511（Tilby）中就能看到这样的例子。当蔗皮送入一对相互反向转动的圆筒之间时，圆筒上相互啮合并间隔设置的许多环形凸起（或圆盘）把蔗皮纵向地切割。这些相互啮合的环形凸起机械地挤压蔗皮，产生剪切作用，把蔗皮切成许多细条。

这种现有的装置虽能工作，但是存在一些明显的问题和缺陷。多数问题都与蔗皮流堵塞切割装置有关，这些问题是由切割装置的形状引起的。

一个主要问题是，现有的、相互啮合的环形凸起（或圆盘）稍经使用就会很快变钝。典型地，每套圆盘都具有一个与直径垂直的恒定的轴向尺寸。一套圆盘与另一套圆盘精密地啮合，以便彻底地切割蔗皮。圆盘磨损将会造成切割不完全和降低效率。这将阻碍蔗皮穿过切割装置的运动。磨损的凸起（圆盘）还会撕断蔗皮纤维，降低其抗拉强度，有害地影响最终蔗皮制品的质量。

另外，蔗皮以错误的方式穿过切割装置时，产生的剪切力，经常对圆盘造成不可修复的损坏。在现有技术中，圆盘相互啮合所采用的刚性结构，会使圆盘在上述那种压力下出现损坏的现象。

另外，现有的切割装置造价昂贵。正确操作所要求的高精度需要技工花费大量时间。即使不考造价，圆盘变钝后，精度迅速降低，也需要更换零部件或进行附加的机械加工。

另一个明显的问题是蔗皮经常堵塞切割装置。某些现有切割装置的相互啮合的圆盘并不总能与蔗皮适当地接触。相反，圆盘的周边会在蔗皮上打滑，这样就会降低蔗皮的生产率并导致一些蔗皮未被切割。这种情况不仅降低了效率，而且损坏了切割装置。

总之，在现有的蔗皮切割技术中存在相当多的缺点和问题，这就需要一种改进的蔗皮切割装置，以便更容易开发蔗皮的潜在的商业价值，及更容易地利用Tilby甘蔗分离系统。

本发明的一个目的是提供一种改进的甘蔗皮切割装置，它克服了现有技术中的一些问题和缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种改进的甘蔗皮切割装置，该装置可迅速调节圆盘的磨损，而不需要更换分离系统的价格昂贵的零件或者使分离系统的停机时间过长。

本发明的另一个目的是提供一种甘蔗皮切割装置，它在使用过程中保持锋利。

本发明的另一个目的是提供一种改进的切割装置，它能在短时间内完全和高效地切割甘蔗皮等物。

本发明的另一个目的是提供一种改进的切割装置，它不需要昂贵精密的机械加工。

本发明的另一个目的是提供一种改进的切割装置，它能在必要时廉价地更换零部件。

本发明的另一个目的是提供了一种具有改进与圆盘相联系统的切割装置，它可以承受变化的压力，而不致损坏圆盘。

本发明的另一个目的是提供一种改进的蔗皮切割装置，它接受并切割大量的蔗皮而不发生堵塞。

本发明的另一个目的是提供一种改进的蔗皮切割装置，它避免或减少了圆盘之间的碎屑聚积。

本发明另一个目的是提供一种蔗皮切割装置，它能保持对蔗皮输入流及细条输出流的高度控制。

上述的以及其它重要目的将在下面对本发明的说明中看得很清楚。

本发明是一个用于甘蔗分离系统的改进的蔗皮切割装置。本发明克服了某些前文概要中指出的问题和缺陷。

本发明涉及了一个改进的相互啮合的圆盘组件。本发明的布置可以迅速而高效地切割大量蔗皮，而无需过多地保养。在整个使用过程中圆盘始终保持锋利，以确保蔗皮完全切断。由此生产的产品具有全部蔗皮纤维天然抗拉强度的优点。通过沿轴向迅速调整圆盘，可以补偿任何圆盘的磨损。这样可以高效、经济地组织生产，不存在过长的修理或更换零件停机时间。

每对反向转动的圆柱形组件都有一个轴和沿轴设置的多个圆盘。这些圆盘与另一圆柱形组件的圆盘相互啮合。每个圆盘具有两个侧面和一个周边。每个圆盘插入另一个圆柱形组件的两个圆盘之间，沿其周边附近的侧面，面对面地接触。柔性隔圈设在每根轴上，并设置在圆盘之间，以便隔开圆盘。每根轴上都有一个机构，它沿轴线方向把圆盘和柔性隔圈压紧。这个机构使人们有可能沿着轴作轴向调整。

每个柔性隔圈最好是O形状，它的未被压缩的轴向尺寸大于圆盘周边的轴向尺寸（另一个圆柱组件）。该圆盘安装在隔圈的两个侧面的圆盘之间。

每根轴的圆周面上都制有花键，轴上的圆盘也被制成与花键联接的形状。这样就阻止了圆盘的翘起（弯曲的非正常面）。最好在每根轴上至少制成四条键，而每个圆盘上至少制有四个相应的键槽。在最佳实施例中，两个圆柱组件的圆盘的周边均被滚花，以便更好地夹紧和驱动蔗皮穿过切割装置。

每个圆盘的两相对侧面最好沿轴向设置一凹槽，该凹槽在径向位置上与圆盘周边的间隔小于相互啮合重叠区的径向范围内，并且该凹槽径向向内延伸，至少到达上述啮合重叠区的径向范围之外的某一位置。该凹槽的轴向尺寸最好大于蔗皮的厚度，以便从圆盘之间清除被切的蔗皮。

当然，圆盘由坚硬的金属制成，这种坚硬的金属形成了这条凹槽。在一个最佳实施例中，凹槽中被填入较软的金属，以防止碎屑的积聚。

一个最佳实施例还包括：在圆盘之间设置固定的梳状件，这些梳状件固定在位于每个圆柱组件旁边的固定件上。对每根轴上的每个单独圆盘来说，一个固定的梳状件在另一根轴上的两个相邻圆盘之间延伸，并与各个圆盘成一直线。在径向超过并靠近各个圆盘周边的位置上，梳状件具有一条导向边。该导向边处于两圆盘之间。这条导向边沿着各个圆盘的周边，在两个相邻的圆盘之间构成一条细条的通道。这个梳状件还有一个安装部分，用以连接到固定件之一上。

每个梳状件最好从固定件一直延伸到梳状件的内边缘。内边缘处于两圆盘之间，靠近并局部围绕安装有上述两圆盘的轴。这条内边缘朝向离开固定件的方向，以便在圆柱组件的一侧留有开口。这样便于清除碎屑和为便于清洁而引入流体（空气或水）。

每个梳状件最好还具有一条横边，该边在一定的非圆心角处，从梳状件的内缘径向向外延伸，形成一条朝外指向的斜边。圆盘的转动带动碎屑撞到斜边上。这种设计有利于碎屑在切割操作期间，自动地从两圆盘之间排出。

圆盘彼此相互啮合，其中一个插入到另一个中并进入到凹槽中。其中一个圆盘的反向转动有助于保持圆盘的锋利程度，这种锋利程度对于完全和高效地切割蔗皮来说是必要的。本发明的这种结构形状带来了自砺的效果。

圆盘的轴向尺寸仍不可避免地要发生某种程度的磨损。每根轴的两端的圆盘定位环和锁紧螺母与圆盘之间的柔性隔圈共同起作用，把圆盘沿轴向压紧。隔圈是可压缩的，若拧紧锁紧螺母和定位环，就使圆盘压紧在一起，以补偿圆盘的轻微磨损。

任何大量处理蔗皮的切割装置无例外地会受到应力的作用。这种力会使圆盘扭偏或翘起，偏离其绕轴的转动平面。这样导致零件断裂。显然，修理花费的停机时间会降低产量，增大成本。本发明的设计提供了优良的吸收压力的结构。由于采用了柔性隔圈和花键，圆盘可较松地安装，并且是灵活的。圆盘上的多个键在轴花键中移动，避免了圆盘的翘起，消除或吸收上述的力，以减少圆盘损坏的程度。

本发明的圆盘廉价高效。这些圆盘制造成本较低，必要时，更换方便。这是相对于现有的、昂贵的加工的精密圆盘而言的。

甘蔗的分离产生了大量的蔗皮。蔗皮加工规模的经济性要求蔗皮尽可能迅速高效地通过切割装置。本发明的切割装置可以迅速而高效地切割蔗皮，并且采用的切割方式，使蔗皮制品具有最佳的纤维强度。

本发明的切割装置避免了现有技术中磨损过大、精度要求高等问题。本发明在无需修理或更换零件的条件下，即可获得较长的设备有效寿命，并且整个分离加工有较好的经济性和商业上的潜力。

图1是一个正面示意图，表明本发明的切割装置与甘蔗分离系统的有关区的位置关系。

图2是本发明的一个转动的圆柱状圆盘组件的局部剖径向视图。该图只画出了少量圆盘和隔圈，以便更好地说明本发明的特征。

图3是一对带有啮合圆盘的圆柱状组件的横截面轴视图。

图4是图3所示装置的局部剖径向视图。

图5是啮合圆盘的局部放大剖面图。

图6是一个圆盘的局部稍微放大的截面图，表示本发明的一种变化。

图7是一个类似于图3的横截面的轴向图，但表示的是本发明的另一个实施例。

附图中表示了一种改进的蔗皮切割设备30。所示的切皮设备30是图1的甘蔗分离生产线60的一部分。在详细描述切割设备30本身之前，先介绍一下分离生产线是有益的，切割设备是这条生产线的一部分。

分离生产线60包括一个塔形中央部件20，该中央部件呈“镜像”对称地布置。中央部件20接受甘蔗茎段，该甘蔗段由一对喂入辊23向下先强制输送到劈刀21上，把蔗段纵向地劈成半圆柱形的蔗段。这些蔗髓暴露在外的半蔗段被转动的控制刷25导引到两个去蔗髓区27，该区在中央部件20的两侧各设一个，每个去蔗髓区都跟着三个辊子对29，每对辊子都有刷辊31和喂入辊33，起到切割蔗髓的作用。完全除去蔗髓的蔗皮，随后由一对由橡胶包裹的夹紧辊39从设在中央部件20的每侧挡板37上的口35中排出。

图1还表示出两套滑架97，该滑架被定位，以便接受和进一步地加工从中央部件20排出的蔗皮。每套滑架97都具有主滑架91、第二滑架93和第三滑架113。

每个主滑架91靠近中央部件20设置。并且具有一个表层去除装置。该表层去除装置把表层松开并通过管83运走。设备主滑架91的输出物是蔗皮，蔗髓和表层都已从蔗皮上去掉。

第二滑架93上装有本发明的切割装置30，该装置的详细情况下面将参照附图2-5进行说明。切割装置30接收那些被弄平的、端部在前地沿基本水平的方向移动的蔗皮。经切割操作的输出物可以运走，以进行下一步的加工;也可以送入第三滑架113装置中，进行切碎或其他处理，这一切取决于产物的最终用途。

下面我们来说明附图2-5所示的切割装置30。

切割装置30包括一个独特的互相啮合的圆盘结构，该结构包括圆盘34侧面上的若干凹槽36以及设在圆盘34之间的柔性隔圈38。切割装置30分别安装在平行的两转动轴上的两套圆盘上，两轴的位置保证了两套圆盘在其边缘附近相互啮合。

最好参看图2，每个圆盘34都固定在轴32上，并由隔圈38把相邻的圆盘彼此隔开，轴32贯穿圆盘34。圆盘34两侧的凹槽36可使一些圆盘与另一套圆盘相互啮合，并提供了本发明的改进的切割功能。

如图3所示，梳状物40a和40b分别安装在圆盘34a和34b之间。梳状物的支承轴42a和42b把梳状物40固定和定位，使被切的蔗皮不与轴32a和32b发生干涉。圆盘34a和34b分别用花键46a和46b键连接在轴32a和32b上。圆盘34a和34b分别有滚花边缘44a和44b。

参见图4，圆盘定位环与锁紧螺母组合件48a/50a及48b/50b分别将圆盘34a和34b固定到轴32a和32b上。当圆盘轴向磨损后，圆盘定位环48a、48b及锁紧螺母50a、50b可以压紧圆盘和隔圈，以保持有效的缝隙。这种调整很容易完成。

参见图5，蔗皮被切成段，其宽度等于每个圆盘的厚度减去凹槽的厚度。梳状物40防止切开的蔗皮聚积在圆盘之间，这种聚积将会影响切割操作。圆盘34a和34b上的凹槽36a和36b的径向尺寸使凹槽可以容纳各种厚度的蔗皮。每组圆盘的滚花边缘44a、44b的作用是抓住蔗皮并把蔗皮拉进相互啮合的圆盘34a、34b之间。

圆盘34最好用坚硬的金属制成，而梳状物40则可由各种较软的材料制成，例如黄铜。隔圈38可以用各种柔韧的、有弹性的材料制成，最合适的材料包括柔韧的硅酮和橡胶。对那些了解本发明的技术人员来说，很清楚哪些材料选择是可以接受的。

在某些优选实施例中，圆盘凹槽36的尺寸被定得使蔗皮段的宽度约为2.38mm。圆盘34的两侧最好在轴向上凹进约0.38mm。这些凹槽最好始于距每个圆盘周边约0.38mm处，并且径向向内延伸约4.75mm。

图6表示了圆盘64上的凹槽的一种优选的形式。象所有圆盘一样，圆盘64最好由坚硬的金属制成，并具有由该种坚硬金属制成的凹槽。但是，在本实施例中凹槽被填入一种软金属部分66，该部分66例如由黄铜制成。这样就防止了碎屑聚集和堵塞在凹槽中，并使圆盘自砺和提供其他本发明的优点。

图7表示了一种非常好的固定梳状件的形式，它是图3和图4所示方案的一种替代方案。图7所示装置的梳状件70a沿轴80a在圆盘71a之间排列，而梳状件70b沿轴80a在圆盘71b之间排列。梳状件70a和70b分别具有安装部件74a和74b，安装部件分别固定到每个圆柱组件旁边的固定件75a和75b上。

梳状件70a和70b分别具有相对的导向边76a和76b。梳状件70a及其导向边76a与圆盘71b处于同一轴向位置。梳状件70a的位置应使其导向边76a在径向上超过并且靠近圆盘71b的周边77b。这样，在周边77b和导向边76a之间形成了一个细条通道78b。每个圆盘与超过其周边的相应的梳状件构成一些类似的通道。

导向边76b和76b导引摊平的蔗皮72进入切割装置，当蔗皮通过上述通道从切割装置中出来时，已被切成了细条73。

图7中的梳状件70a还进一步地体现了这种梳状件的其他重要特征。梳状件70a从固定件75a延伸到一对相邻圆盘之间的弓形内缘79a。内缘79a设置在轴80a旁边并且部分地围绕着该轴80a。在轴80a上安装有两个相邻的这种圆盘。内缘79a朝着离开固定件75a的方向设置，并且离开圆柱组件开口的一侧。这种结构便于清理碎屑和引入空气或水进行清洗。

梳状件70a还有横边81a，该边81a以一定的非圆心角从梳状件的内缘79a径向向外延伸，形成一个朝外指的斜边。圆盘的转动带动碎屑撞到该斜边上。这种设计有利于自动地从这两圆盘之间除去碎屑;聚集在圆盘之间的碎屑可以由圆盘携带运动，直到这些碎屑撞到横边81a上，然后，碎屑沿边81a运动从组件中排出。

上面已经用一种甘蔗皮切割装置为例对本发明作了说明。但是本发明的应用超过了上述范围，这些应用包括但不局限于切割一些木皮，例如甜高梁杆的皮。

本发明的原则已经在一些具体的实施例中，作了说明，但是应清楚地认识到：这些说明仅仅是些例子，并没有对本发明的范围作任何限制。

Claims (10)

1、一种切割装置，用于将展平去髓的甘蔗或高梁一分为二的外皮分成细条，该装置包括：

-一对反向转动的圆柱形组件，每个组件包括一个轴，及许多沿该轴布置并与另一组件的圆盘相互啮合的圆盘；每个圆盘有一条周边，每个圆盘插入另一圆柱形组件的两个相邻的圆盘之间，在其边缘附近面对面地接触，上述轴上布置有柔性隔圈，把圆盘沿轴间隔开来，

一沿轴向把圆盘和柔性隔圈压紧在轴上的机构，

借此可以沿上述轴作轴向调整。

2、如权利要求1的装置，其特征在于：每个柔性隔圈的未被压缩的轴向尺寸大于圆盘周边的轴向尺寸，该圆盘从隔圈的两侧面的圆盘之间插入。

3、如权利要求2的装置，其特征在于：上述每根轴周面上都有花键，轴上的圆盘被制出与花键键联接的形状，从而防止圆盘翘起。

4、如权利要求1的装置，其特征是：上述每个圆盘都有两个侧面，这两个侧面有轴向凹槽，该凹槽在径向位置上与圆盘周边的间隔小于相互啮合重叠区的径向范围内，并径向内延伸，至少到达上述啮合重叠区以外的某一位置。

5、如权利要求4的装置，其特征是：上述凹槽的轴向尺寸大于蔗皮的厚度，以便于从圆盘之间清除被切的蔗皮。

6、如权利要求4的装置，其特征是：圆盘由坚硬的金属制成，上述凹槽中填有较软的金属，以防止蔗皮碎片进入凹槽。

7、如权利要求1的装置，其特征是该装置进一步包括：

-一个设置在圆柱形组件旁边的固定件，

-每根轴上的每个单独的圆盘都配有一个固定的梳状件，该梳状件在另一轴上的两个相邻的圆盘之间延伸，在两圆盘之间梳状件有一条导向边，该导向边位于径向超过并靠近上述单独圆盘周边的位置上，在上述两圆盘之间构成一条细条通道，该梳状件具有一个安装部分，用以连接到固定件之一上。

8、如权利要求7的装置，其特征是：每个梳状件从固定件一直延伸到处于两圆盘之间梳状件的内边缘，内边缘靠近并部分围绕装有上两圆盘的轴;该内边缘朝着离开固定件的方向，以便在圆柱形组件的一侧留有开口，便于清除碎屑和引入流体。

9、如权利要求8的装置，其特征是：每个梳状件具有一条横边，该横边以一定的非圆心角从梳状件的内边缘径向向外延伸，形成一条朝外指向的斜边，圆盘的转动带动碎屑撞到斜边上，促使碎屑从两圆盘之间自动地排出。

10、一种用蔗皮纤维束生产建筑板的方法，除包括其他步骤外，还包括：将展平的一分为二的蔗段的外皮或类似物切成细条，这种切割步骤的改进在于：把上述展平的一分为二的蔗段的外皮输入并通过权利要求1的切割装置。

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