專利名稱：一種竹材帚化碾壓設(shè)備的制作方法
一種竹材帚化碾壓設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明提供了一種竹材帚化碾壓設(shè)備，適于毛竹、慈竹、綠竹、水竹等桿莖的反復(fù)帚化、捶打和碾壓以制取用于竹材人造板加工的定向竹纖維束。
背景技術(shù)：
我國竹材資源豐富，竹林面積已達538. I萬公頃，竹子具有易于種植、生長速度快、周期短、一次造林可永續(xù)利用的特點。隨著我國竹材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，竹材在家具、裝修、地板、運輸和建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但工業(yè)化利用過程中過分依靠毛竹的單一模式，致使毛竹材原料短缺，價格飆升，產(chǎn)品成本增加。
近年來，我國竹材板材化利用已經(jīng)逐漸從竹條、竹片、竹篾或竹束等結(jié)構(gòu)單元，過渡到竹纖維束或纖維化竹束，竹材加工設(shè)備也已經(jīng)從只能加工大徑級散生竹的毛竹設(shè)備逐漸拓展到小徑級叢生竹的慈竹設(shè)備，但還存在大量手工操作、竹束纖維化不均勻、雜細胞過多等問題，最終造成生產(chǎn)的重組竹密度過大、施膠量過多等弊端。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種竹材帚化碾壓設(shè)備，其可以彌補現(xiàn)有竹材板材化利用基本單位纖維化竹束加工設(shè)備的缺陷，可以高效的制取橫向強度低且保留縱向強度的竹纖維束。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案
一種竹材帚化碾壓設(shè)備，其包含有
—機架，為設(shè)備整體的支撐框架，該機架中具有可完成帚化、碾壓和捶打的作業(yè)區(qū)域，所述的帚化、碾壓和捶打的作業(yè)區(qū)域位于同一水平位置；
一帚化機構(gòu)，至少包括一個固定在帚化作業(yè)區(qū)域的帚化輥組，該帚化輥組由上、下級兩個成對的帚化輥構(gòu)成，其中上級帚化輥上帶有疏解齒，下級帚化輥為光輥或其上亦帶有疏解齒；
一碾壓機構(gòu)，為固定在碾壓作業(yè)區(qū)域的單個或成對組碾壓輥；
—捶打機構(gòu),包括若干固定在捶打作業(yè)區(qū)域的敲打捶；
一可將待加工竹材傳遞輸送而橫穿帚化、碾壓和捶打作業(yè)區(qū)域的傳輸機構(gòu)；
一動力機構(gòu)組，分別或共同為帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)和傳輸機構(gòu)提供動力源。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備的帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)各為集中獨立設(shè)置的單元，或該三個機構(gòu)相互交叉混合設(shè)置。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，還可以進一步在機架中增設(shè)可完成去青的作業(yè)區(qū)域， 在所述帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)整合單元的前部加設(shè)一去青機構(gòu)，該去青機構(gòu)的主體功能部件采用金屬絲刷輥或刨刀結(jié)構(gòu)輥；所述的傳輸機構(gòu)可將待加工竹材傳遞輸送而橫穿帚化、碾壓、捶打和去青作業(yè)區(qū)域；所述的動力機構(gòu)組分別或共同為帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)、去青機構(gòu)和傳輸機構(gòu)提供動力源。所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述帚化輥上的疏解齒為直角梯形齒或螺旋刀型齒；其為直角梯形齒時，齒斜腰的斜度為25 65°，各齒的下底長與兩齒根部間距比為1/3 3/1。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述帚化輥上的疏解齒的齒高為待加工竹材壁厚的O. 3-0. 75倍；當上下級帚化輥同時具有疏解齒時，疏解齒的齒高為待加工竹材壁厚的0.3-0. 5 倍。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述帚化輥組的上、下級帚化輥采用速度差轉(zhuǎn)動；所述加工材料的傳遞輸送采取0-30°可調(diào)的曲線進料結(jié)構(gòu)。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，對于未配設(shè)去青機構(gòu)的竹材帚化碾壓設(shè)備來說所述的動力機構(gòu)組至少包括一個馬達組，所述的傳輸機構(gòu)為鋼帶或皮帶傳輸機構(gòu)，該馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)和傳輸機構(gòu)的主動軸聯(lián)動；或單獨分離出捶打機構(gòu)的動力機構(gòu)，增加氣壓傳動裝置作為捶打機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，對于配設(shè)了去青機構(gòu)的竹材帚化碾壓設(shè)備來說所述的動力機構(gòu)組包括一個可帶動所有機構(gòu)的大功率馬達組；或包括若干馬達組，分別驅(qū)動各單個機構(gòu)或混合組合機構(gòu)；各馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)、去青機構(gòu)和傳輸機構(gòu)中對應(yīng)帶動的機構(gòu)的主動軸聯(lián)動；或單獨分離出捶打機構(gòu)的動力機構(gòu)，增加氣壓傳動裝置作為捶打機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述成對組的帚化輥和成對組的碾壓輥中，各對組的上下輥間距離為可調(diào)。所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，可以將去青機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、帚化機構(gòu)和捶打機構(gòu)各自裝配成一個獨立可拆卸的模塊。
所述竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述竹材為去除竹節(jié)的竹桿。
本發(fā)明的優(yōu)點是該設(shè)備通過對去節(jié)后的竹材桿莖帚化、捶打和碾壓，可實現(xiàn)橫向強度降低、縱向強度保留的竹纖維束的制取，同時對去除了竹節(jié)后的竹桿又進一步的去除了雜細胞，能解決竹青和竹黃不易膠合的弊病，可提高終極產(chǎn)品竹材人造板的力學(xué)強度和膠合強度。


圖I為本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備一實施例的構(gòu)成示意圖(主視)。
圖2為圖I所示實施例的構(gòu)成示意圖(側(cè)視，局部剖)。
圖3為本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備帚化輥一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備帚化輥的梯形疏解齒結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備另一實施例的構(gòu)成示意圖(主視)。
下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
具體實施方式
參閱圖I、圖2所示，為本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備一基礎(chǔ)型的實施例，包括有機架1、傳輸機構(gòu)2、帚化機構(gòu)3、捶打機構(gòu)4和碾壓機構(gòu)5。
首先，本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備的主要用途是用于對竹材的進一步深加工(帚化、 捶打和碾壓)，在進入本發(fā)明設(shè)備前，應(yīng)將待加工的竹材進行先期處理去除竹節(jié)，可以采用“箭桿”去除竹材內(nèi)橫隔，對于小徑的竹桿不必進行去除竹節(jié)。
所述的機架I為設(shè)備整體的支撐框架，其上設(shè)計了可容置帚化機構(gòu)3、捶打機構(gòu)4 和碾壓機構(gòu)5的帚化、捶打和碾壓的作業(yè)區(qū)域，將這些作業(yè)區(qū)域設(shè)置于同一水平位置上。
所述的帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)可以是各為集中獨立設(shè)置的單元，即若干個成對組的帚化輥相互挨著排列構(gòu)成帚化作業(yè)區(qū)，隨其后是由若干個單個或成對組的碾壓輥挨著排列構(gòu)成碾壓作業(yè)區(qū)或是由若干個敲打捶挨著排列構(gòu)成捶打作業(yè)區(qū)。
所述的帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)亦可以是相互交叉混合設(shè)置，如圖I所示， 不限定個數(shù)的成對組的帚化輥和碾壓輥相互間隔設(shè)置，在每兩個輥(帚化輥和帚化輥；或帚化輥和碾壓輥；或碾壓輥和碾壓輥)之間設(shè)立一個敲打捶。
所述的帚化機構(gòu)3用于竹材的帚化分絲，可以是由一個或多個成對的帚化輥組成，固定在帚化作業(yè)區(qū)域。各組的上下級帚化輥即可是同時是具有疏解齒的結(jié)構(gòu)，亦可是采用一優(yōu)選方案上級的帚化輥具有疏解齒，而將下級帚化輥制為類似“鋼銼”的“光輥”結(jié)構(gòu)， 這樣上下級帚化輥共同作用，下級帚化輥起到驅(qū)動作用，上級帚化輥起到帚化作用。所述的帚化輥31的疏解齒311—般設(shè)計為直角梯形或螺旋刀型，優(yōu)選為前者。對于采用直角梯形的疏解齒，參見圖3和圖4，其幾何參數(shù)的選定是齒斜腰的斜度(Z a)為25 65°，各齒的下底長LI與兩齒根部間距L2比為1/3 3/1。這樣的設(shè)計，梯形齒的的直角邊具有矩形齒的垂直剪切力的效果，可以將竹材沿著維管束方向?qū)⒅癫闹慊_a保持合適的范圍能防止竹材帚化開后的竹束擠壓在縫隙處而造成竹材撕裂或不宜拔出；同時，LI和L2保持合理的比例能保證竹材帚化的效率和帚化后最終竹束的細度。
所述帚化輥的疏解齒的齒高可為輸入的代加工材(竹桿)壁厚的O. 3 O. 75倍，且優(yōu)選設(shè)計是讓上下級帚化輥采用速度差(速度差控制在O lm/min范圍內(nèi))運轉(zhuǎn)，起到剪切作用。如果采用的是多組成對的帚化輥，前后組帚化輥上的疏解齒既可以采用同形狀的齒，亦可采用不同形狀的齒。
當上、下級的帚化輥同時具有疏解齒時，疏解齒的齒高h要小于輸入的代加工材 (竹桿)壁厚 δ 的 O. 5 倍(O. 3 δ < h < O. 5 δ )。
這樣的設(shè)計，使得在帚化分絲時，無論是上下級帚化輥同時都具有疏解齒，還是單一的上級帚化輥具有疏解齒，都可以保證分絲后的加工材寬度方向上逐級松散，厚度方向上錯落分布，而在長度方向上保持纖維連續(xù)性的橫向相連、縱向連續(xù)的“松散型”竹纖維束。
所述的捶打機構(gòu)4包括若干固定在捶打作業(yè)區(qū)域的敲打捶，可以是由橡膠捶打頭和驅(qū)動臂組成。一般處在帚化輥作業(yè)區(qū)域后，經(jīng)過輕敲碎打，可以去除帚化過程中散落的薄壁細胞、石細胞等雜細胞，減少竹材人造板加工的用膠。
所述的碾壓機構(gòu)5用于竹束定向定厚整平作用，由單個或多個成對碾壓輥組成， 碾壓輥可均為光輥。
所述的傳輸機構(gòu)2可以將待加工材料傳遞輸送而橫穿帚化、碾壓和捶打作業(yè)區(qū)域，本實施例中，可以采用鋼帶或皮帶運輸。整個傳輸過程采取0-30°可調(diào)的曲線進料結(jié)構(gòu)，可以通過將鋼帶或皮帶運輸?shù)膫鲃虞啿捎闷妮喗Y(jié)構(gòu)或?qū)⑶昂蟮墓鹘M設(shè)置的水平位置聞低略不同而實現(xiàn)。
在圖I所示的實施例中，所述竹材帚化碾壓設(shè)備的動力組(變速器)可以直接采用一個或多個馬達，該馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)和傳輸機構(gòu)的主動軸5聯(lián)動，通過鏈條或齒輪直接驅(qū)動帚化機構(gòu)、捶打機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和傳輸機構(gòu)；如果是同時利用一組變速器驅(qū)動帚化機構(gòu)、捶打機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和傳輸機構(gòu)，傳動輪應(yīng)選擇偏心輪，或?qū)⒋反驒C構(gòu)單獨驅(qū)動。
圖5示出了本發(fā)明的又一實施例，其是在上述實施例的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上又加入了一去青機構(gòu)6，其設(shè)置在帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)整合單元的前面，該去青機構(gòu)的主體功能部件采用金屬絲刷輥或刨刀結(jié)構(gòu)輥(螺旋刨刀裝置、旋刨式刨刀或磁吸式刨刀)，目的是去除竹材外表面蠟質(zhì)薄層。此結(jié)構(gòu)下的動力機構(gòu)組可以是一個可帶動所有機構(gòu)的大功率馬達組；或是若干個馬達組，分別驅(qū)動各單個機構(gòu)或混合組合機構(gòu)，混合組合機構(gòu)是指這些機構(gòu)的任何組合形式，如第一個馬達組驅(qū)動帚化機構(gòu)3和碾壓機構(gòu)5，第二個馬達組驅(qū)動捶打機構(gòu)4，第三個馬達組驅(qū)動去青機構(gòu)6，第四個馬達組驅(qū)動加工材的傳輸機構(gòu)2 ;各馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)、去青機構(gòu)和傳輸機構(gòu)中對應(yīng)帶動的機構(gòu)的主動軸聯(lián)動。
所述成對組的帚化輥和成對組的碾壓輥中，各對組的上下輥間距為可調(diào)。實現(xiàn)其可調(diào)的具體結(jié)構(gòu)方式可以采用手輪7 (如圖2中所示)或電動螺旋結(jié)構(gòu)，可以分為粗調(diào)和細調(diào)。
另外，本發(fā)明竹材帚化碾壓設(shè)備可以采用模塊化設(shè)計和裝配，可以是將去青機構(gòu)、 碾壓機構(gòu)、帚化機構(gòu)和捶打機構(gòu)單獨裝配成一個獨立可拆卸的模塊，根據(jù)生產(chǎn)需要按一定順序排列組合他們的級數(shù)。模塊化設(shè)計的目的是方便設(shè)備的加工、運輸、裝配和維修，到現(xiàn)場根據(jù)生產(chǎn)線需要裝配設(shè)備長度。同時，針對具體竹種特性可以將每個機構(gòu)單一標準化，有利于設(shè)備的生產(chǎn)和推廣。
在上述兩主形式的設(shè)備中，對于圖I所示的基礎(chǔ)型竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述的動力機構(gòu)組至少包括第一馬達組201，所述的傳輸機構(gòu)為鋼帶或皮帶傳輸機構(gòu)，該馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)3、碾壓機構(gòu)5、捶打機構(gòu)4和傳輸機構(gòu)2的主動軸聯(lián)動；或單獨分離出捶打機構(gòu)的動力機構(gòu)，增加氣壓傳動裝置203作為捶打機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)。對于圖3所示的竹材帚化碾壓設(shè)備中，所述的動力機構(gòu)組至少包括第一和第二兩個馬達組201、202，所述的傳輸機構(gòu)為鋼帶或皮帶傳輸機構(gòu)，第一馬達組201的輸出端與帚化機構(gòu)3、碾壓機構(gòu)5、捶打機構(gòu)4和傳輸機構(gòu)2的主動軸聯(lián)動；或單獨分離出捶打機構(gòu)的動力機構(gòu)，增加氣壓傳動裝置作為捶打機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)；所述的第二馬達組202的輸出端通過鋼帶或皮帶傳輸機構(gòu)與去青機構(gòu)7的主動軸聯(lián)動。
上述各實施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說明所包含及附圖中所示的結(jié)構(gòu)應(yīng)視為例示性，而非用以限制本申請專利的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于包含有一機架，為設(shè)備整體的支撐框架，該機架中具有可完成帚化、碾壓和捶打的作業(yè)區(qū)域， 所述的帚化、碾壓和捶打的作業(yè)區(qū)域位于同一水平位置；一帚化機構(gòu)，至少包括一個固定在帚化作業(yè)區(qū)域的帚化輥組，該帚化輥組由上、下級兩個成對的帚化輥構(gòu)成，其中上級帚化輥上帶有疏解齒，下級帚化輥為光輥或其上亦帶有疏解齒；一碾壓機構(gòu)，為固定在碾壓作業(yè)區(qū)域的單個或成對組碾壓輥；一捶打機構(gòu)，包括若干固定在捶打作業(yè)區(qū)域的敲打捶；一可將待加工竹材傳遞輸送而橫穿帚化、碾壓和捶打作業(yè)區(qū)域的傳輸機構(gòu)；一動力機構(gòu)組，分別或共同為帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)和傳輸機構(gòu)提供動力源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述的帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)各為集中獨立設(shè)置的單元，或該三個機構(gòu)相互交叉混合設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于在機架中增設(shè)可完成去青的作業(yè)區(qū)域，在所述帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)和捶打機構(gòu)整合單元的前部加設(shè)一去青機構(gòu)，該去青機構(gòu)的主體功能部件采用金屬絲刷輥或刨刀結(jié)構(gòu)輥；所述的傳輸機構(gòu)可將待加工竹材傳遞輸送而橫穿帚化、碾壓、捶打和去青作業(yè)區(qū)域；所述的動力機構(gòu)組分別或共同為帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)、去青機構(gòu)和傳輸機構(gòu)提供動力源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述帚化輥上的疏解齒為直角梯形齒或螺旋刀型齒；其為直角梯形齒時，齒斜腰的斜度為25 65°，各齒的下底長與兩齒根部間距比為1/3 3/1。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述帚化輥上的疏解齒的齒高為待加工竹材壁厚的O. 3-0. 75倍；當上下級帚化輥同時具有疏解齒時，疏解齒的齒高為待加工竹材壁厚的O. 3-0. 5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述帚化輥組的上、下級帚化輥采用速度差轉(zhuǎn)動；所述加工材料的傳遞輸送采取0-30°可調(diào)的曲線進料結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述的動力機構(gòu)組至少包括一個馬達組，所述的傳輸機構(gòu)為鋼帶或皮帶傳輸機構(gòu)，該馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)和傳輸機構(gòu)的主動軸聯(lián)動；或單獨分離出捶打機構(gòu)的動力機構(gòu)，增加氣壓傳動裝置作為捶打機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述的動力機構(gòu)組包括一個可帶動所有機構(gòu)的大功率馬達組；或包括若干馬達組，分別驅(qū)動各單個機構(gòu)或混合組合機構(gòu)；各馬達組的輸出端與帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)、去青機構(gòu)和傳輸機構(gòu)中對應(yīng)帶動機構(gòu)的主動軸聯(lián)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于所述成對組的帚化輥和成對組的碾壓輥中，各對組的上下輥間距離為可調(diào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的竹材帚化碾壓設(shè)備，其特征在于將去青機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、帚化機構(gòu)和捶打機構(gòu)各自單獨裝配成一個可拆卸的模塊。
全文摘要
一種竹材帚化碾壓設(shè)備，包含一機架，具有可完成帚化、碾壓、捶打和去青的作業(yè)區(qū)域；一帚化機構(gòu)，至少包括一個帚化輥組，該帚化輥組由上、下級兩個成對的帚化輥構(gòu)成，其中上下級兩個帚化輥中至少是上級帚化輥上帶有疏解齒；一碾壓機構(gòu)，為單個或成對組碾壓輥；一捶打機構(gòu)，包括若干敲打捶；一去青機構(gòu)，采用金屬絲刷輥或刨刀結(jié)構(gòu)去青；一可將待加工材料傳遞輸送而橫穿帚化、碾壓和捶打作業(yè)區(qū)域的傳輸機構(gòu)；一動力機構(gòu)組，分別或共同為帚化機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、捶打機構(gòu)、去青機構(gòu)和傳輸機構(gòu)提供動力源。該設(shè)備能高效制取橫向強度低且保留縱向強度的竹纖維束。去青機構(gòu)、碾壓機構(gòu)、帚化機構(gòu)和捶打機構(gòu)均采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)設(shè)計成套拆裝。
文檔編號B27L11/00GK102909767SQ20121041386
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者程海濤, 王戈, 羅金海, 費本華 申請人:國際竹藤中心