СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СТЕБЛЕЙ ЛУБЯНЫХ КУЛЬТУР НА КОСТРУ, ВОЛОКНО И ПРИМЕСИ
METHOD OF SEPARATION OF STEMS OF BAST CROPS FOR CHAFF, FIBRES AND IMPURITIES

Изобретение относится к области первичной обработки лубяных волокон, преимущественно получаемых из стеблей конопли, кенафа, джута, льна, и может быть использовано при получении волокна и костры, а также отделении образующихся примесей.
Существующие способы получения лубяного волокна из длинностебельных и среднестебельных лубяных культур, в том числе и конопли, кенафа, джута, льна и других, требуют использования специального оборудования, особенностью которого являются значительные габариты, определяемые размерами стеблей. Это ведет к усложнению процесса обработки, росту производственных затрат и поэтому существующие способы требуют совершенствования.
Известен (SU, авторское свидетельство 533684) способ получения лубяного волокна, включающий в себя формирование больших партий однородных по свойствам стеблей, слоеформирование, мятье и трепание. При реализации указанного способа стебли после формирования партий попадают в слоеформирующую машину, в которой слой стеблей выравнивают по комлям и утоняют зубчатыми дисками. Затем стебли проминают, а потом обрабатывают на трепальной машине. Получаемые волокнистые отходы обрабатывают на куделеприготовительном агрегате, где происходит очистка короткого волокна.
Недостатком известного способа следует признать значительное количество отходов, а также засоренность волокна остатками костры. Кроме того, при обработке конопли способ нерентабелен.
Известен также (RU, патент 2384656) способ получения лубяного волокна, преимущественно из стеблей конопли, включающий подготовку слоя стеблей, их механическую обработку путем получения сырца при промине, трепание сырца с применением скользящего изгиба и очистку волокна от костры.
Недостатком известного способа является сложность переработки и невозможность получения однородных по свойствам волокон из длинностебельных лубяных культур, например конопли. Это объясняется тем, что в лубяных культурах со значительной длиной стеблей (конопля, кенаф, джут) расположенные в них волокна имеют разные свойства по длине стебля. В верхних частях стебля - в соцветии - качество волокон ниже. Они менее сформированы, имеют пониженную прочность на разрыв, плохо дробятся в поперечном направлении. Также очевидна сложность переработки стеблей повышенной длины указанным способом. Требуются машины с большими габаритами и значительной энергоемкостью.
Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (RU, патент 2461670) известный способ получения волокна из конопли. Согласно известному способу получения волокна подготовку слоя стеблей, их механическую обработку осуществляют путем получения сырца при промине, трепание сырца с применением скользящего изгиба и очистку волокна от костры, при этом в процессе подготовки слоя производят отделение у стеблей их соцветий, осуществляя последующую механическую обработку образованных масс участков стеблей и соцветий раздельно, в процессе промина каждой из образованных масс участков стеблей и соцветий производят резку получаемого сырца на отрезки длиной до 0,6 м, а очистку волокна от костры осуществляют путем соударения образованного сырца с перфорированной преградой и последующего его многократного встряхивания.
Отделение от совокупности стеблей их соцветий в процессе подготовки слоя для последующей раздельной механической обработки оставшихся участков стеблей и соцветий позволяет достигнуть следующих эффектов. Зная, что в вершиночных участках стеблей, а именно в соцветиях, расположено волокно с пониженным качеством, указанное отделение будет исключать смешивание в процессе механической обработки этих волокон с теми, которые имеются в оставшейся части длины стеблей - технической длине. Раздельное механическое выделение волокна из соцветий и из оставшихся участков длины стеблей обеспечит получение двух масс волокон, которые будут по-разному перерабатываться и использоваться для производства различных изделий. При этом в каждой массе волокон будет обеспечиваться пониженная неровность свойств, что облегчит процесс получения из них пряжи или иных полуфабрикатов.
…
Применение резки получаемого сырца на отрезки длиной до 0,6 м в процессе промина участков стеблей (соцветия или участки, связанные с комлем) позволяет упростить процесс последующего выделения и очистки волокна. Резка сырца в сравнении с резкой стеблей позволяет реализовать образование отрезков до 0,6 м непосредственно при промине в условиях движущегося материала с ориентацией стеблей вдоль перемещения потока. Это обусловлено пониженной жесткостью сырца. Образование отрезков до 0,6 м позволит использовать машины с меньшими габаритами для размещения таких отрезков в поле обработки - зоне трепания, исключить зажгучивание прядей и их намоты на вращающиеся детали машин. Кроме этого, использование отрезков указанной длины обусловлено тем, что после их освобождения от тресты последующая переработка волокна будет производиться с использованием кардочесальных машин. Нормальная работа этих машин возможна при определенной штапельной длине волокон, которые, например, содержатся в отходах трепания пеньки. Средняя штапельная длина волокон в этом случае составляет 400 600 мм. Следует также отметить, что при длине отрезков сырца до 0,6 м появится возможность с меньшими трудностями формировать поток прядей сырца, ориентированных вдоль направления движения слоя обрабатываемого материала.
Осуществление очистки волокна от костры путем соударения образованного сырца с перфорированной преградой и последующего его многократного встряхивания позволяет повысить эффективность удаления костры и снизить затраты энергии на очистку. Это объясняется следующими обстоятельствами. Выполнение операций соударения тресто-волокнистой смеси о перфорированную преграду позволит перед многократным встряхиванием значительно облегчить волокнистую массу за счет выделения части костры. При этом, используя силы инерции, встряхивание массы волокон с трестой будет осуществляться в более рыхлом состоянии и на это потребуется меньше энергии.
Недостатком известного способа следует признать неполное отделение костры от волокон.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в увеличении степени отделения костры от волокна лубяной культуры при разделении стеблей лубяной культуры на костру и волокно и примеси/пыли.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ разделения стеблей лубяных культур на костру и волокно. Согласно разработанному способу стебли скошенной лубяной культуры пропускают через, по меньшей мере, одну пару, состоящую из средства подачи и разрушения стебля и вращающегося перфорированного цилиндра, в котором происходит контакт размятого (разрушенного) стебля с перфорированной поверхностью цилиндра, центральная ось которого расположена наклонно относительно поверхности земли, причем измельченную костру собирают под боковой поверхностью перфорированного цилиндра, а волокна выгружают из перфорированного цилиндра через торцевую часть, противоположную области загрузки.
Использование пары - средство подачи и разрушения стебля и вращающийся перфорированный цилиндр, центральная ось которого расположена наклонно относительно поверхности земли - позволяет раздавить стебель лубяного растения с разрушением костры без разрушения волокон с последующим отделением частичек костры от волокон в процессе перемещения размятых стеблей по вращающемуся перфорированному цилиндру с осуществлением контакта размятых стеблей с перфорированной поверхностью цилиндра. Перемещение стеблей по вращающемуся цилиндру происходит за счет одновременного вращательного движения перфорированного цилиндра и сил гравитации, что приводит к появлению дополнительного эффекта по удалению кусочков костры с волокон. Вращение цилиндра может быть как постоянным, так и шаговым. В этом случае удалению разрушенной костры с волокон будет способствовать и импульс шагового поворота перфорированного цилиндра.
При реализации пары «средство подачи и разрушения стебля - перфорированный цилиндр» желательно использовать средство, разрушающее костру, не нарушая при этом целостность волокна, а размер отверстий перфорации желательно привести в соответствие с размером частиц измельченной костры, которые в дальнейшем будут использованы. Наклон продольной оси перфорированного цилиндра, а также его длину выбирают таким образом, что за время перемещения раздавленного стебля по цилиндру от стебля отвалилось максимальное количество костры. Усилие воздействия средства разрушения стебля на стебель регулируют таким образом, чтобы разрушить оболочку стебля без повреждения волокон.
Отверстия перфорации зависят от желательного размера отделяемых частичек костры, а также от степени очистки волокон от костры.
Для уменьшения размеров используемого оборудования желательно подвергать обработке не целые стебли лубяного растения, а стебли, разделанные на отрезки длиной от 6 до 50 см. Длина используемого отрезка зависит от области применения получаемого волокна. Разделение стеблей на отрезки предпочтительно выполнить в поле при уборке лубяной культуры. Однако не исключен вариант разделения стебля на отрезки и в месте переработки стеблей лубяной культуры на волокно и костру. В последнем случае перед первой парой «средство подачи и разрушения стебля - перфорированный цилиндр» устанавливают средство разделения стеблей на отрезки мерной длины. В качестве такого средства может быть использован дисковый нож, гильотинные ножницы, ножевой барабан.
В процессе переработки стеблей лубяных культур возможно дополнительно собирать примеси, в том числе и обрывки волокон, и пыль, образующую при переработке стеблей лубяных культур. В некоторых вариантах реализации способа собранную пыль гранулируют.
В базовом варианте при переработке конопли разработанный способ используют следующим образом.
Стебли созревшей конопли с предварительно отделенной верхушечной частью при уборке конопли разделяют на отрезки длиной от 6 до 50 см. Отрезки стеблей помещают в бункер, из которого по транспортеру подают отрезки к вальцам первой пары «вальцы-перфорированный цилиндр». В процессе движения по транспортеру происходит ориентирование отрезков перпендикулярно продольной оси вальцов. При прохождении через вальцы происходит раздавливание отрезков стеблей с разрушением внутреннего слоя и образованием частичек костры. Из вальцов раздавленные отрезки стеблей конопли поступают через открытую торцевую часть внутрь вращающегося перфорированного цилиндра, установленного под углом к поверхности. За счет вращения перфорированного цилиндра и сил гравитации раздавленные отрезки стеблей перемещаются вдоль поверхности перфорированного цилиндра. В процессе перемещения происходит взаимное перемещение раздавленных отрезков стеблей, что дополнительно отделяет частички костры от волокон. Отделившиеся частички костры через отверстия перфорации проваливаются вниз, где их собирают как один из целевых продуктов переработки. Сбор частичек костры может быть осуществлен как на транспортер, так и на установленный под перфорированным цилиндром поддон. При прохождении через перфорированный цилиндр отрезки стеблей поступают в следующие вальцы, где происходит дополнительное раздавливание отрезков, с последующим попаданием в следующий перфорированный цилиндр.
Для максимально возможного отделения частичек костры от волокон желательно использовать несколько пар «средство подачи и разрушения - перфорированный цилиндр» или установить перед перфорированным цилиндром молотковую дробилку.
Использование разработанного способа позволяет увеличить степень отделения костры от волокна конопли при разделении стеблей конопли на костру и волокно до 100%.