[发明专利]玉米秸秆皮瓤分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域中以玉米秸秆物料高值化利用机构的结构设计和应用技术领域，特别提供了一种玉米秸秆皮瓤分离装置。

背景技术

玉米秸秆由叶、外皮和瓤构成，其中：瓤和叶含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、半纤维素和糖等，是育畜的优良饲料；外皮的主要成份是纤维素和木质素，它强度高、韧性好，是造纸、制板的好原料。但是，在秸秆的皮瓤未分离前作饲料，其作为传统饲料使用则存在适口性差，采食率低，咀嚼困难等亟待改善的问题；若在秸秆的皮瓤未分离前将其用于造纸、制板，则由于糖和蛋白含量高，致使浆液粘度大，生产效率低，成本增加。

如果将秸秆外皮分离，必将明显有利于资源的高效利用，甚至可能使其利用效率倍增。然而玉米外皮和瓤的结合力使得其高效分离有难度。目前玉米秸秆皮和瓤分离技术针对单株秸秆剥叶，接着切割刮瓤，由于秸秆个体的差异性，存在分离质量不稳定，分离效率低，进而没有得到推广应用。此外，因为玉米秸秆的存量大，每年都有大量秸秆因得不到及时有效利用被焚烧，对环境造成了污染。

东北农业大学的王德福研制的玉米秸秆皮瓤叶分离设备，对剥瓤机构进行了试验研究。其利用试验台对其主要影响因素：剥瓤刀与支持板间隙、剥瓤刀数量、剥瓤刀安装角和剥瓤辊转速进行了试验。王德福设计的玉米秸秆皮瓤分离机由除叶机构和剥瓤机构组成。玉米秸秆皮瓤分离主要工艺 为：秸秆喂入-两级除叶-旋切剥瓤-外皮输出，其关键工艺为除叶与剥瓤。其皮瓤分离过程是，在喂入辊夹持输送下秸秆根部向前进入齿辊除叶机构，经其打击、搓擦，大部分叶片脱离茎杆；然后秸秆进入剥瓤机构，经纵向切割、展开、压平、内瓤切削，实现内瓤与外皮的分离；最后外皮由输出辊导出。(参见文献：王德福，陈争光，于克强.玉米秸秆剥瓤机构参数优化[J].农业机械学报，2012，43(10)：90-94.文献：王德福，陈争光，于克强.玉米秸秆剥瓤机构参数优化[J].农业机械学报，2012，43(10)：90-94.)

东北林业大学李平凡，设计了一种用于分离玉米秸秆皮、瓤、叶的一体机(参见文献：李平凡，花军，张向明.玉米秸秆皮.瓤.叶分离体机的设计研究[J].安徽农业科学，2013(33)：13038-13041)。该机主要由电机、机架、去叶装置和除瓤装置等组成，按照先去叶后除瓤的顺序对玉米秸秆进行加工，其中去叶基于搓擦原理，除瓤基于劈展刮削原理。以上2种皮、瓤分离机共同的特点是，对每个单株秸秆进行打击、搓擦，脱叶；然后切割秸秆、展开、压平、内瓤切削这样的过程，实现外皮与瓤叶的分离。由于秸秆个体的差异性，皮瓤分离质量不稳定，工作效率低。

为了提高秸秆的应用价值，做到精细化利用；进行新的技术发明和应用势在必行。解决玉米秸秆的外皮和瓤叶高效分离技术对农民尽快实现小康、改善生态环境、实现可持续发展和国家十三五的宏伟目标具有重要的意义。人们迫切希望获得一种技术效果优良的玉米秸秆皮瓤分离装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良的玉米秸秆皮瓤分离装置。

本发明重点涉及一种玉米秸秆皮瓤分离装置，其特征在于：其以秸秆 及皮瓤硬度、密度、弹性模量等差异较大的物料特性进行皮瓤分离研究为切入点，建立碾压、剪切和锤击分离机构体系；其工作原理是：待加工的玉米秸秆从喂料口进入玉米秸秆皮瓤分离装置中实现碾压、剪切和锤击分离，在高速旋转的锤刀和外齿圈之间受到冲击、剪切和摩擦作用而实现皮瓤分离；其分离机理为下述几点的组合：①高速旋转锤击粉碎单元对物料直接冲击作用；②带齿衬套对物料的反击作用；③锤刀和外齿圈所形成的的狭窄间隙对物料的剪切、挤压和摩擦作用；④物料间的相互碰撞、摩擦作用。

所述玉米秸秆皮瓤分离装置，优选要求保护下述内容：

所述玉米秸秆皮瓤分离装置采用先压后碎再分离的方式对秸秆进行处理；即：先使用1-2对压辊对玉米秸秆进行预压处理，然后将压成条状的秸秆进行切割分段，切割后在揉碎机中揉碎，最后通过旋风分离将皮瓤分离并存储。

对玉米秸秆进行预压处理所使用的是轴线相互垂直的2对压辊，其中一组为轴线水平布置的水平辊子2，另一组为轴线竖直布置的竖直辊子；其中：水平辊子2整体为圆柱状结构，其外圆柱面上固定布置有用于挤压配合的齿滚结构；水平辊子2有两个组成一对且二者共同构成喂入辊组，两个水平辊子2的轴线平行且在同一竖直平面中布置；两个水平辊子2之间留有相配合的能调节的喂料间隙；成对的水平辊子2中主动件由外部动力驱动；

轴线竖直布置的竖直辊子在玉米秸秆加工流程中布置在水平辊子2的下游，其也由两个组成一对且二者共同构成继续对玉米秸秆进行预压的辊组；