[发明专利]用于轧棉的装置、过程和与其相关的方法

说明书

本发明根据37CFR 1.119(e)要求美国临时专利申请60/721,444的优先权，其全部内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于轧棉的装置、过程和与其相关的方法。

背景技术

世界棉花产量在2005/06年度被估计为2470万吨，这代表比2004-2005季下降了5.7％，同时在2006年的世界消费量被预测升高到2550万吨的新的空前最高纪录，比上一季增加了170万吨或7.4％。棉花、羊毛和丝绸的使用在2005年增加了7.0％达到2680万吨，增长率超过人造纤维应用的增长率的四倍。根据这些数字，显然，棉花消费量正在超过生产量。此外，库存的平衡价格增加了，如在Cotlook A Index中看到的(从在2005年初的大约0.50美元/磅到2005年第四季度的0.60美元/磅)。美国在2005年生产了2390万包的棉花，大部分是美国陆地棉，平均价格为每磅0.56美元。以每包480磅算，美国棉花工业代表了64亿美元的市场。国际纤维杂志也预测了2005/06年度的世界棉花面积为3470万公顷，比2004/05年度下降了3.1％。另外，棉花产量从2004/05年度的732公斤/公顷下降到当前季节的712公斤/公顷。耕作面积和产量的变化给下游的纺织产业造成了可靠计划的问题并对农民的生存造成威胁。

一般的棉农把以34/32英寸生产的棉纤维长度作为目标。如果平均的棉纤维长度是33/32英寸或更低，则纤维就不会博得其更长的(35/32英寸)同类的奖励。对于新技术存在机会以允许农民通过仅仅替换他们的轧花机来将产量增加大约7％并由于可能通过新的轧花机从相同的籽棉生产的纤维的长的短纤长度而博得奖励。与类似的或更好的产量结合的这个增大的纤维长度将确保农民的竞争性并且可能增加利润。

棉花锯齿轧花机在1794年被Eli Whitney研制出来作为一种将有用的棉纤维从棉籽(其不用于棉花产品中)分离出来的方式。自从EliWhitney的锯齿轧花机以来，仅仅对轧花机作出了几个改进。在锯齿轧花机的研制之前，使用辊式轧花机(见图4)，并且大多数人都承认它是第一个用于轧棉的机械设备。辊式轧花机使用与现代的衣服绞拧机相似的两个辊子，其夹紧棉纤维并从棉籽拉棉纤维。这允许每天大约5磅皮棉的棉纤维产量。该辊式轧花机或“叉卡装置”(“churka”)是主要的轧花工具，直到Eli Whitney在1794年取得锯齿轧花机的专利权为止。

Whitney的锯齿轧花机用有钉的圆筒将籽从棉纤维移除，所述圆筒将皮棉拉过对于籽来说太狭窄而不能通过的木制狭缝。锯齿轧花机比手工轧棉快50-100倍。它在分离硬物以移除陆地棉中的籽方面是特别有效的，使得这些短绒棉的生产比以前更经济。后来对Whitney的锯齿轧花机进行了改进，例如用圆形有齿锯代替Whitney的锯齿轧花机中的钉，该圆形有齿锯使得分离籽和纤维更有效。锯齿轧花的过程在图2和3a-d中示出。在图2中，原棉进入狭缝并且籽落下穿过狭缝，并且棉纤维被吹出。在3a中，锯齿旋转以钩住纤维并剥离籽。在3b中，锯齿上的纤维被拉过狭缝。3c将从纤维剥离的籽表示为从狭缝落出。图3d表示迅速转动的刷子，其将纤维从锯齿扫走，同时强迫空气将纤维吹离刷子并吹出轧花机。Whitney的锯齿轧花机的后来的改进允许每台每小时大约15包皮棉的产量。

虽然锯齿轧花机比辊式轧花机快得多，但它没有完全代替辊式轧花机。虽然辊轧棉花更慢，但它对于棉花来说比锯齿轧花机更柔和。锯齿轧花机拥有有齿锯，其趋向于弄断更多的棉纤维。虽然比较慢，但辊式轧花机继续用于轧皮玛棉以保护特别长的纤维或长度、增加棉纤维价值的期望质量。

辊式轧花机继续用于轧纤维特别长的棉花，但其低的轧花速度使得维护和操作太昂贵。在增加其轧花能力的努力中，研制出了几种轧花机，它们改进了辊子的轧花速度，可是这些改进没有引人注目地改进轧花速度。直到1960年代为止，当时在与轧花机制造商和私营轧花厂合作的西南轧棉研究实验室研制出了滚刀式轧花机，辊式轧花机的操作才变得更有效且不太昂贵。