一种双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机的制作方法

本发明涉及农业装备技术领域，特别涉及一种双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机。

背景技术：

再生稻是利用收割后稻桩上存活的休眠芽进行培育，使之抽穗再次成熟的一类水稻品种，相比传统水稻有众多优点，近年来，水稻单产达到瓶颈，而种植再生稻能有效提高复种指数，提高水稻产量。但在收获头季稻时，收获机对割后稻桩的碾压是不可避免的，为了保证被碾压后的稻桩在第二季时能再次抽穗，避免损失，轻量化应当作为再生稻收割机的重要设计要求。

清选装置是稻麦联合收获机的重要组成部分，其性能的优劣直接影响着整机的作业效果。大量的研究结果和实践表证明，风筛式清选装置稳定性高适应性强，是目前所广泛使用的清选装置，但其结构复杂体积庞大，对动力和空间要求较高，不能满足对再生稻收割机轻量化需求。

再生稻第一季收割时有高留茬的农艺要求，即只收割水稻穗头以下大约40cm的长度，与收获传统水稻相比，再生稻脱出物中的籽粒含量极大，能达到80％左右，其余一般为轻杂余和短茎秆的组合，因此，在合适的喂入量下，收获再生稻相比于收获传统水稻更适合使用旋风分离清选装置。

旋风清选装置目前已经开始逐步应用于小型收获机上，但其仍有设计不合理之处，现在农业上广泛使用的单入口旋风分离筒，筒的上端连接吸杂风机，入口位于筒体圆柱段，沿切向伸入筒内，入口通过扬谷管道和扬谷器连接，在吸杂风机和扬谷器的共同作用下，旋风分离筒内产生沿筒壁的螺旋下降气流和位于筒中轴线的螺旋上升气流。脱出物由扬谷器抛撒至清选筒内，谷粒等质量大的脱出物贴筒壁旋转下滑，由出粮口落入粮仓，较轻的杂质则被吸风机产生的高速气流吸走并排出。常用旋风分离筒内部的流场也是不对称的，螺旋上升气流存在一定的偏心，这必然会对该清选装置的清选效果造成一定影响，如高速气流将筒壁上的籽粒卷起造成损失，或使茎秆在下方出粮口悬浮堆积并落下降低清洁率。

此外，传统旋风分离筒对于大喂入量脱出物的清选效果也较差，一方面，在旋风分离筒内，为了使轻杂余能够有效地被上升气流吸出，需要保证中心涡流达到杂余的最高漂浮速度，受制于小型收割机的动力和吸杂风机的功率，在一定范围内，旋风分离筒的直径越小则其内部的流场特性越好，中心涡旋的风速越高，这时由于筒体本身和入口尺寸的限制，该清选装置在清选大喂入量脱出物时必然会产生堵塞现象，从而无法达到工作要求；另一方面，传统旋风清选装置应对大喂入量脱出物最直接的方法是增大筒体直径和入口尺寸，该方法能有效解决喂入量大时出现的堵塞问题，但同时也会降低筒体中心涡流的风速，使悬浮速度较高的茎秆等从下方的出粮口落下，降低了清选装置的清洁率，若在增加了筒体直径的基础上为了保证中心涡流的风速而选用了功率更大的吸杂风机，则不仅增加了整个清选机构的重量，同时为联合收获机的动力带来了更大负担，这样就失去了旋风清选装置本身的优势。

为解决上述问题，现阶段农业上也有使用对称双入口切入式旋风分离筒，但该结构的入口管道直接切入筒体，缺乏过渡，过于靠近筒体的中心线，由扬谷器抛洒进入的谷物分散在旋风清选筒的整个半径长度上，加之筒体中心处上升涡流的体积较大，靠近筒体中轴线处的物料籽粒极易随上升气流从吸杂口排出，从而增大清选损失率。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，通过采用对称分布的双入口避免了传统旋风清选装置中的气流不对称流动，提高清选效果。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种双入口旋风清选装置，包括分离筒，所述分离筒的筒体上设有两个入口，两个所述入口分别通过沿筒体径向延伸的入口管道与扬谷器连接，用于使分离筒中产生对称分布的涡旋流场。

进一步，所述入口管道为沿筒体径向延伸的螺旋蜗壳形状侧壁与筒体壁面构成的管道；所述分离筒的筒体对称设有两个入口，两个入口的筒体上对称布置所述入口管道。

一种双入口旋风清选装置，包括分离筒，所述分离筒的筒体上设有两个入口，两个所述入口通过沿筒体径向延伸的入口管道交汇后与扬谷器连接，用于使分离筒中产生对称分布的涡旋流场。

进一步，所述入口管道为沿筒体径向延伸的螺旋蜗壳形状侧壁与筒体壁面构成的管道，所述入口管道为双层管道；所述分离筒的筒体对称设有两个入口，一个筒体上的入口与一层入口管道出口连通，另一个筒体上的入口与另一层入口管道出口连通，所述两层入口管道进口合并交汇后与扬谷器连接。

进一步，所述入口管道宽度沿物料流动方向渐缩。

进一步，所述分离筒的出粮口内设有导向条。

进一步，所述导向条为螺旋方向与筒内下旋气流流向相同的螺旋导向条。

进一步，所述导向条的螺旋角20°至30°，所述导向条的宽度20mm至30mm。

进一步，所述分离筒的出粮口附近均布若干通气孔；所述分离筒内表面可附着耐磨内衬。

进一步，所述分离筒的排杂口最小直径为：

式中：d1为排杂口最小直径，m；

v1为分离筒内输入的短茎秆最大悬浮速度，m/s；

v0为清选所需最小风量，m³/s。

进一步，所述分离筒的出粮口直径为：

式中：d2为出粮口直径，m；

v2为再生稻籽粒最小悬浮速度，m/s。

进一步，所述入口管道通过扬谷管道与扬谷器连接，与入口管道连接的所述扬谷管道一段呈弧形管，用于减少物料和气流流入分离筒过程中所受到的阻力；所述扬谷管道横截面积沿物流方向逐渐递减。

一种再生稻联合收获机，安装所述的双入口旋风清选装置。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，可以充分利用再生稻脱出物以轻杂余和短茎秆为主的特点，采用气流清选的方法在保证清选效果的同时简化收获机结构，降低整机重量。

2.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，通过采用对称分布的双入口避免了传统旋风清选装置中的气流不对称流动，提高清选效果。

3.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，通过调节风量调节阀门，可以快速满足不同喂入量条件下的工作需求。

4.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，分离筒的排杂口和出粮口直径由清选所需风量和物料各组分的悬浮系数决定，有明确的设计依据，更符合再生稻脱出物的特性。

5.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，分离筒下侧筒壁设置有螺旋方向与筒内下旋气流流向相同的导向条，能很好地解决茎秆在筒内堆积的问题从而提高清洁率。

6.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，分离筒下锥段沿轴向开设了层状分布的通气孔，避免了茎秆在出粮口的堆积，使茎秆更容易被上升螺旋气流吸走以提高清洁率。

7.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，分离筒内表面通过附着耐磨内衬，一方面可以减小筒壁对气流和物料流产生的阻力，另一方面可以防止内壁被磨损，提高装置寿命。

8.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，分离筒入口管道凸出筒壁能保证脱出物在进入分离筒时尽量远离筒体中轴线，降低了籽粒被中心涡旋吸走的可能性，从而降低了损失率。

9.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，两个入口管道宽度沿物料流方向渐缩，使得物料流在进入分离筒之前有一个加速过程，在离心力的作用下籽粒更加贴近筒壁，以减小损失率。

10.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，扬谷管道靠近分离筒入口管道的一段呈平滑过渡到水平方向的弧形，减少了物料和气流流入分离筒过程中所受到的阻力。

11.本发明所述的双入口旋风清选装置及再生稻联合收获机，扬谷管道的横截面积沿物料流方向均匀减小，可以降低气体流动所受到的局部阻力损失。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的双入口旋风清选装置结构图。

图2为本发明实施例1所述的分离筒的结构示意图。

图3为图2的主视图。

图4为图3的剖视图。

图5为本发明实施例2所述的双入口旋风清选装置结构图。

图6为本发明实施例2所述的分离筒的结构示意图。

图7为图6的主视图。

图8为图7的剖视图。

图中：

1-吸杂风机；2-吸风管道；3-分离筒；4-扬谷管道；5-扬谷器；6-输粮绞龙；21-风量调节阀；31-排杂口；32-入口管道；33-侧壁；34-导向条；35-通气孔；36-出粮口。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明实施例1所述的双入口旋风清选装置，包括吸杂风机1、分离筒3、扬谷器5和输粮绞龙6，所述输粮绞龙6用于将脱粒后的物料从接料箱输送到扬谷器5中，所述分离筒3上端排杂口31通过吸风管道2与吸杂风机1相连，圆柱段上的分离筒3径向延伸并且对称分布的两个入口管道32，每个所述入口管道32通过扬谷管道4与扬谷器5连接，扬谷器5与输粮绞龙6同轴安装，两输粮绞龙6可以分别安装在两个接料箱中，也可以平行安装在同一个接料箱中。所述的吸杂风机1采用吸入型通用式离心风机，吸风断面内有均匀的风速，以确保吸走轻杂余的效果良好；所述的吸风管道2将吸杂风机1和分离筒3连接起来，以适应联合收获机的安装要求；所述的吸风管道2上设有风量调节阀21，所述风量调节阀21为圆形单叶风量调节阀，其结构简单便于控制，且不易阻碍轻杂被吸杂风机1吸走；所述扬谷管道4靠近分离筒3入口管道的一段应当呈圆弧形状，以保证脱出物料在由扬谷器斜向上抛洒后能平滑过渡到水平方向从而沿筒体的切向进入筒内，且其横截面面积沿物料流方向均匀减小，减少物料和气流流入分离筒3过程中所受到的阻力；所述扬谷器5采用扬谷轮辐板上同时装有扬谷叶片和送风叶片的扬谷器，以通过提高分离筒3的进气量来优化对大喂入量物料的清选效果。

如图2所示，所述分离筒3上下段为圆锥结构，中段为圆柱结构，所述分离筒3上段设有排杂口31，所述分离筒3下段设出粮口36，所述出粮口36或者排杂口31渐缩连接到圆柱中段结构。所述入口管道32为沿筒体径向延伸的螺旋蜗壳形状侧壁33与筒体壁面构成的管道；所述分离筒3的筒体对称设有两个入口，两个入口的筒体上对称布置所述入口管道32。如图4所示，远离筒体轴线的侧壁33凸出圆柱段筒壁，该侧壁33呈螺旋蜗壳形状，两侧壁33相互配合构成了分离筒3的两个入口管道32。分离筒3排杂口31直径和出粮口36直径由清选所需风量和物料悬浮速度确定。

所述分离筒3的排杂口31最小直径为：

式中：d1为排杂口31最小直径，m；

v1为分离筒3内输入的短茎秆最大悬浮速度，m/s；

v0为清选所需最小风量，m³/s。

所述分离筒(3)的出粮口36直径为：

式中：d2为出粮口36直径，m；

v2为再生稻籽粒最小悬浮速度，m/s。

如图3所示，所述分离筒3入口管道下侧筒壁设置有螺旋角20°至30°，宽度20mm至30mm，螺旋方向与筒内下旋气流流向相同的导向条34。工作时，籽粒会沿着导向条34和下旋气流一起运动至下方出粮口36处，同时导向条34能避免脱出物中的茎秆靠近筒壁，将茎秆引向中轴线处的上旋涡流，有利于茎秆被气流吸出，很好地解决茎秆在筒内堆积的问题；分离筒3下锥段还沿轴向开设了层状分布的通气孔35，产生的气垫效应避免了茎秆在出粮口36的堆积，使茎秆更容易被上升螺旋气流吸走。

如图4所示，所述两侧壁33呈螺旋蜗壳形状并且对称分布，两侧壁33和筒壁相互配合构成了分离筒3的两个宽度沿着物料流动方向渐缩的入口管道32。这样设计的好处使两入口管道的宽度变化均匀，降低阻力，保证物料流和气流的顺利通过，并使物料在旋转进入的过程中受离心力更大的籽粒紧贴圆筒内壁远离中轴线，避免被上升涡流吸走。

工作过程：

经脱粒后的物料落入接料箱后，被接料箱底部平行安装的两输粮绞龙6分成两部分分别运输至同轴安装的扬谷器5处，降低了单扬谷器的负担；扬谷器5一方面通过扬谷叶片的旋转将物料顺着扬谷管道4抛洒至分离筒3内，另一方面通过送风叶片的转动将气流沿扬谷管道4输入分离筒3内；两股气流和物料流沿着对称分布的入口管道绕筒体旋转90°后进入筒内，即避免了传统单入口分离筒气流不对称的缺点，又增加了进入分离筒3的气体流量，尤其改善了旋风清选装置针对大喂入量物料清选效果不佳的问题；物料流进入分离筒3后沿筒壁流动的下旋气流带着籽粒沿着导向条34螺旋下滑至出粮口36处，茎秆和轻杂余则被筒体中轴线处的上旋气流卷走并从排杂口31处排出，该上旋气流的流速主要由吸杂风机1决定。

如图5所示，本发明实施例2所述的双入口旋风清选装置，包括吸杂风机1、分离筒3、扬谷器5和输粮绞龙6，所述输粮绞龙6用于将脱粒后的物料从接料箱输送到扬谷器5中，所述分离筒3上端排杂口31通过吸风管道2与吸杂风机1相连，圆柱段上的分离筒3径向延伸并且对称分布的两个入口管道32，两个所述入口管道32汇合后通过扬谷管道4与扬谷器5连接，扬谷器5与输粮绞龙6同轴安装。所述吸杂风机1采用吸入型通用式离心风机，吸风断面内有均匀的风速，以确保吸走轻杂余的效果良好；所述吸风管道2将吸杂风机1和分离筒3连接起来，以适应联合收获机的安装要求；所述风量调节机构23为圆形单叶风量调节阀，其结构简单便于控制，且不易阻碍轻杂被吸杂风机1吸走。

如图6和图7所示，所述入口管道32分为内入口管道和外入口管道；所述内入口管道为沿筒体径向延伸的螺旋蜗壳形状内侧侧壁33与筒体壁面构成的管道；所述外入口管道为沿筒体径向延伸的螺旋蜗壳形状外侧侧壁33与内侧侧壁33和筒体壁面构成的管道；所述分离筒3的筒体对称设有两个入口，一个筒体上的入口与内入口管道连通，另一个筒体上的入口与外入口管道连通，所述内入口管道和外入口管道交汇。如图8所示，同侧双入口的分离筒3内外壁相互配合构成了两个宽度沿物料流动方向渐缩的入口管道32，内入口管道环绕分离筒90°后沿筒体切向进入筒内，外入口管道环绕分离筒270°后沿筒体切向进入筒内。这样设计的好处使两入口管道的宽度变化均匀，降低阻力，保证物料流和气流的顺利通过。

工作过程：

经脱粒后的物料落入接料箱后，由接料箱底部的输粮绞龙6运输至同轴安装的扬谷器5处；扬谷器5一方面通过扬谷叶片的旋转将物料顺着扬谷管道4抛洒至分离筒3内，另一方面通过送风叶片的转动将气流沿扬谷管道4输入分离筒3内；气流和物料流在扬谷管道4末端被分成两部分，一部分沿外入口管道绕筒体旋转270°后进入筒内，一部分沿内入口管道绕筒体旋转90°后进入筒内，从而两股流量沿筒体切向对称进入，避免了传统单入口分离筒气流不对称的缺点，改善了清选效果；物料流进入分离筒3后沿筒壁流动的下旋气流带着籽粒沿着导向条34螺旋下滑至出粮口36处，茎秆和轻杂余则被筒体中轴线处的上旋气流卷走并从排杂口31处排出，该上旋气流的流速主要由吸杂风机1决定。

一种再生稻联合收获机，安装本发明所述的双入口旋风清选装置。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。