甘蔗的预加工的制作方法

1.本发明涉及甘蔗的预加工，并且具体地但不限于作为研磨之前加工的收割、废物分离和洗涤的改进。


背景技术：

2.甘蔗是世界上最大的作物并且主要种植在具有高降雨量的热带地区。巴西是迄今最高的甘蔗生产国。据信，耕种首先在公元前327年在印度开始，但可能早于公元前8000年。手工收割甘蔗，直到1958年在澳大利亚昆士兰的因海姆(ingham)生产了第一个麦赛福格森(massey ferguson)切碎收割机。在收割前以常规方式烧制甘蔗。在随后的几年中，当地农民辅助开发，特别是增加了电力进给器、鼓风机和提取器。这些添加物的影响可以被看作一团废物被抛到空气中并且漂浮在盛行的风上。这种废物变成无定形的并且不容易看出实际的含汁的甘蔗是否被废弃。在某些国家仍然使用手工收割。在这些国家中希望提供一种经济且有效的机械替代方案。
3.迄今为止，在处理在机械化收割中保持正常的场内废物的此方案下，甘蔗由收割机预加工并且坯料化，并且被递送到研磨机中基本上准备好进行研磨。逻辑上认为这是非常有效的。认为存在与这个想法相关联的任何实际问题都是反直觉地。
4.然而，申请人已经认识到这可能并非如此。如果所谓的“废物”不全是废物。由于所谓的废物以无定形的“云状物”形式离开收割机，如何可以确定随着时间的推移，商业上的有价值的甘蔗不会被无意地加工为“废物”。
5.申请人已经考虑了现有收割机的操作，并且事后看来废弃甘蔗的量应取决于收割机的速度。鼓风机和提取器的驱动越快，可能损失的甘蔗就越多。
6.申请人还意识到，得出明显的解决方案是速度的降低的结论也是反直觉的，并且这将最终有益于收集效率，因为较低的速度意味着较少的废物被排出。申请人观察到，存在更多的废物对下游的影响，因为它意味着工厂更多的废物和污垢，增加了工厂处的废物和污垢负载与研磨以及由于过量的泥对真空分离和澄清的更高要求。由于实际的场内环境也是可变的，所以可能难以实现平衡。
7.为了改进总体效果，申请人的反直觉提议是在进一步加工之前收集所有场内甘蔗并且然后以更可控的方式集中移除废物。这种想法的认可是申请人的主要发明。伴随本发明的是本发明的实际应用，其中涉及其在设备设计和功能、特别是在新的收割机设计、废物分离/移除和甘蔗洗涤方面。这些在其自身方面单独地或组合地代表进一步的发明。尽管本文的收割机、废物分离器和甘蔗洗涤器是独立的，但在实施申请人的工艺时，甘蔗被它们处理，所以在工艺方面甘蔗的前后处理在它们之间产生了工作的相互关系。
8.本文的收割机、废物分离器和甘蔗洗涤器出乎意料地出现于首先掌握具有场内整个甘蔗机械化收割的革命性概念。这与针对场内废物移除的长期工业趋势相反。
9.在日期为2012年的美国专利8,240,115中描述了用于常规收割机的相对较新的专利。存在着处理场内甘蔗收割机的很多专利。随着时间推移的非穷尽并且相当随机的列表
扩展示出了场内废物分离的优势并且将包括来自1972年的美国专利号3,673,774；来自1978年的美国专利号4,098,060；来自1982年的美国专利4,343,140；来自1985年的美国专利号4,555,896；来自1992年的美国专利号5,092,110和美国专利6,363,700。它们都沿着废物移除场内的这个基本主题。由于必须从甘蔗茎移除叶状材料，它们往往都非常复杂。
10.应参考这些和其他内容以便证明，在所有情况下，在陈旧的、成熟的和拥挤的技术中将向抽象的技术人员呈现许多类似的解决方案，而申请人的发明在这多年中避开了技术人员。由于本发明出现在拥挤的技术中产生的，因此首先容易出错地建议存在或正存在本技术的提交日期时现存的特定问题或动机，该问题或动机将导致非发明性抽象的人员以想法、概念或实际形式提出本发明。因此，该认识和本构思可以被认为是申请人的创造性步骤的全部或部分。
11.考虑到这和其他背景因素，包括如上所述的，读者应当清楚地认识到，在这种拥挤的技术中，本发明的能力在所有情况下的运用很可能以小的变化存在是基本的。这仅是事后观察的背景，并不是说，申请人的新特征中的任何一个无论单独地或组合地都是轻微的或细小的任何方式。
12.尽管现有技术已经变得拥挤，但根据申请人对市场的理解(如果有许多出售物)，它们在甘蔗收割领域中尚未被广泛接受。
13.因此，需要通过新眼光对“在盒外”重新审视，以努力提供在过去许多年内做出的努力的替代方案。期望具有一些简单且易于组装、而有效但采用普通技术和方法来达到新的和有用的组合和结果的东西。简单性，不被认为是本发明的障碍，但是在拥挤的技术中实际上可以是本发明的指示。
14.这意味着本发明不是通过与现有技术的任何确定性关系出现的，而是发明人自己的以个人主义方式的启示，将发明人的想法应用于现有技术的一般状态以及发明人对包括在其原型设计和开发过程中的知识和对出现的缺陷的认识可以被补救，这作为当前可用的内容的替代，而不是努力处理当时普遍公认的任何特定实际现存问题或从现有技术的任何单个项目事后得出的任何抽象问题，由于拥挤的技术中的任何选择必须必然地基于申请人的公开作为起点，因此通过事后从明显拥挤的技术中选择。从其他方式可行的解决方案中选择特征以匹配申请人的权利要求必须必然地涉及从那些解决方案中所公开的组合中拒绝其他特征。


技术实现要素：

15.一方面，提供了一种用于制备甘蔗的方法，该方法包括以下步骤：
16.1.机械切割和收集场内一批基本地整个的甘蔗；
17.2.将该批甘蔗递送到废物分离器并且随后分离该批中的甘蔗与废物；以及
18.3.递送废物分离的甘蔗用于进一步处理。
19.优选地，该方法进一步包括洗涤废物分离的甘蔗的步骤。
20.另一方面，提供了一种通过使用整个甘蔗的收割机进行场内整个甘蔗的收割的用于预研磨甘蔗加工的系统，以制备一批基本上整个甘蔗；废物分离器，该废物分离器用于分离废物以产生废物分离的甘蔗用于进一步加工。优选地，该系统进一步使用在研磨之前用于洗涤甘蔗的废物分离的甘蔗洗涤器。
21.如上所述，场内整个甘蔗收割的一个后果是一种非常规的收割机，只要废物不在收割机上加工。超出现行规范意味着该收割机不需要废物提取器或鼓风机，这再次违反直觉，但是没有鼓风机的结果是节省了内场的燃料消耗。本收割机不需要包括输送机和鼓风机的常规收割机的许多特征。
22.除了上述遗漏，申请人已经在可以单独或组合使用的收割机中进行了额外的改进。以下独立地并且组合地阐述了每种改进，应理解的是，申请人可以将本发明的改进分成单独的专利。
23.在一个改进中，在甘蔗收割机中，提供了一种用于移除和修理或用于改变操作行宽度的集成的模块化进给系统。在示例和变体中，收割机可以被配置成用于切割两行，每行具有共用的公共坯料切割器的行进给器。通常，流动路径向内朝向坯料切割器渐缩。
24.在第二改进中，在甘蔗收割机中，提供了倾斜的甘蔗基部切割器，甘蔗基部切割器具有向前向下的攻角以便靠近地面切割。
25.在第三种改进中，在甘蔗收割机中，提供了甘蔗坯料抛掷器，用于将甘蔗坯料和废物递送到相邻的场内运输器中。
26.在第四改进中，在甘蔗收割机中，提供了用于波浪形地形的浮动前进给系统。优选地，通过用于供给系统的配重或力使进给系统浮动。典型地，这可以是提供向上提升的任何装置，包括链条、电缆、弹簧液压驱动器等。在两个行进给器的情况下，优选地独立地控制每个行。在一个优选形式中，采用可调节长度的偏置弹簧，并且进给系统可枢转地安装到收割机上。
27.在第五改进中，在具有支架的前端的甘蔗收割机中，提供了从该前端延伸的进给系统，该进给系统被适配成用于独立于前端而升高。进给系统通常在基部切割器刀片的上游采用前部区段，该前部区段相对于切割器刀片的攻角浮动。在这个实施例的优选形式中，由于将前部区段引导在极限之间的成组间隔开的连杆，使该前部区段浮动。这些极限典型地是由匹配的弯曲区段提供的。连杆连接到弯曲区段，弯曲区段在前部区段和甘蔗基部切割器刀片之间的相对运动的上下范围处邻接。刀片通常地被设定成倾斜的攻角，其中每个刀片构造总体上遵循倒置浅拱顶配置或等效物的边缘。
28.在第六改进中，在甘蔗收割机中，该收割机具有包括原动机和底架的支架以及运输覆盖区，该覆盖区在运送容器(优选地20英尺运送容器)的边界内。
29.在第七改进中，在甘蔗收割机中，提供了相互交错间隔开的坯料切割器，坯料切割器具有径向延伸的周向间隔开的刀片，刀片被定尺寸成和被布置成用于提升和穿过高达约200mm的石头。
30.在第八改进中，在甘蔗收割机中，提供了坯料切碎机替换刀片，坯料切碎机替换刀片被适配成侧向滑出用于每次替换。
31.在第九改进中，在甘蔗收割机中，提供了缩短的坯料和进给组件，该进给组件包括倾斜的进给输送机、基部切碎机刀片、旋转输送机、引导到坯料抛掷机上的坯料切割器。
32.在更进一步的改进中，在甘蔗收割机中，提供了本文描述的甘蔗收割机中的模块化设置，其中该收割机可以被重新配置为喷管式喷雾器。
33.在另一个方面，提供了另一个废物分离器或废物移除器，该废物分离器或废物移除器具有用于坯料和废物的进料输送机，该进料输送机将坯料和废物穿过入口递送到弯曲
的格栅上，穿过格栅驱动空气以移除废物。该输送机优选地相对于格栅的轴线倾斜。
34.在另一个方面，提供了一种甘蔗洗涤器，该甘蔗洗涤器具有：洗涤器储箱、搅拌器/输送机、坯料升降机、液体入口和返回液体收集器，该洗涤器储箱具有坯料入口和坯料出口；搅拌器/输送机在该储箱内；坯料升降机与出口连通；液体入口从下游工艺到储箱；返回液体收集器在升降机下方，且用于将液体返回到下游工艺。
35.在另一个方面，在优选实施例中，在如上所述的过程中，提供了如上所述的收割机，如上所述的进给废物移除器，进而进给所述的洗涤器。
附图说明
36.为了使本发明、方面和改进可以更容易理解并且付诸于实践，现在将参考附图，这些附图展示了多个优选实施例，在附图中：
37.图1是以优选形式展示了本发明的一般应用的总体示意框图；
38.图2是展示出典型收割机的模块化方面的图；
39.图3是展示出具有独立模块化进给器的两行式收割机的模块化方面的图；
40.图4和图5是图3的收割机的端视图和侧视图；
41.图6a至图6b是展示出附接到模块化行进给器的原动机的可调弹簧偏置和升高特征的图；
42.图7a和图7b展示出该布置的进一步细节；
43.图8a至图8c是展示在根据本发明的收割机中如何切割甘蔗并对其进行坯料化(billeted)的图；
44.图9是能够穿过相当大的石头的坯料切割器的图；
45.图10是废物分离器/移除器的分解视图；
46.图11a至图11d是根据优选形式的废物移除器的进一步的图；
47.图12a至图12d展示了前述附图的废物移除器的一部分的操作；
48.图13a至图13c是展示了坯料输送机的视图，该坯料输送机通过重力将坯料进给经过前述附图的废物移除器；
49.图14是展示了根据本发明的洗涤器单元的分解视图；
50.图15a至图15d展示了前述附图的坯料洗涤器的不同视图；
51.图16a至图16b是典型的坯料洗涤器的端视图和穿过图16a的a-a的截面图；
52.图17a至图17d是展示进给和坯料单元的前部与其切割器刀片之间的优选关系的图；以及
53.图18a和图18b是采用用于两行的单个模块的变体的俯视示意图和侧视示意图。
具体实施方式
54.参考附图并且首先参见图1，展示了用于整个甘蔗的场内收集并且经由废物分离器和洗涤器将该甘蔗递送到研磨机的总体系统10。在所展示的实施例中，收割机11收集整个甘蔗并且将坯料的甘蔗抛到场内运输器12中，该场内运输器12然后将其运输到集中的废物分离器13中。现在应了解的是，这个废物分离器可以服务于任何数量的场内运输器并且可以位于研磨机处或另一个集中位置，使得来自废物分离器的输出物可以传递到输送机
14。然后，将坯料15进给到洗涤器16，洗涤器16在该实施例中被配置成使得洗涤器在研磨机的上游。这意味着来自串联研磨中的(比如研磨机2)的下游过程的洗涤液体可以用于该洗涤器中。该液体在17处进入洗涤器。泥和污垢在18处的回流液体中从坯料移除，然后该回流液体传递到常规形式的泥移除单元19。这种汁液沿着线20返回至下游过程。将理解的是，由于整个甘蔗在13处被运输到专用废物分离器中，所以就载汁甘蔗而言存在非常小的损失。在21处将坯料移动到研磨机上。它们通常经由输送机移动到第一级研磨机。洗涤液体还可以经由出口输送机从洗涤器收集。
55.现在参见图2，展示了包括驱动单元22、可移除的坯料抛掷器和斜槽23和24以及进给和坯料器模块25(在这种情况下是两行的单元)的模块化收割机11的一个示例，进给和坯料器(billeter)模块可以插入底架26下方并且通过枢转耦接器27和28固定到相应的安装件29和30上。
56.图3展示了单行模块31和32，并且相同的数字展示了相同的特征，应理解的是，在这个实施例中，单行进给和坯料单元31和32可以彼此独立地枢转。这在图4中展示出，其中模块31被示出为相对于模块32在位置上稍微更高。抛掷器23被示出为处于其操作位置中，其中斜槽24将坯料递送到收割机的左手侧。
57.组件25、31和32被布置成用于浮动并且跟随收割机在其上移动的地面，并且为了这个目的，由于一个或更多个弹簧组件33这些组件中的每一个被偏置成与地面浮动接触，该一个或更多个弹簧组件在图6b中被更清楚地展示。绳索34经由螺纹调节器36连接至端板35。调节螺母37用于调节弹簧38的长度。应当理解，存在弹簧的一些调节，以便调节进给器的浮动能力。由于弹簧的原因，将存在阻尼和减震作用，该阻尼和减震作用将由于绳索34相对于枢转连接件在29和30处的连接而在前部保持进给到收割机的进入。
58.与弹簧组件33相当独立的是液压油缸组件39、40、41和42(示出了其一部分)，并且这些液压油缸组件被用于将进给单元提升远离地面以用于运输、维修或用于更换前轮等。
59.现在参见图8a至图8c，将相对于在42处示出的甘蔗展示收割机的操作。如可以在8b和图8c中看到的，液压驱动的进给螺旋钻在43处总体上显示为沿着如图8c中所描绘的与b-b对准的截面来引导甘蔗。刀片44将切割两行之间的任何重叠叶片，然后桨轮45将迫使甘蔗相对于倾斜的切割器刀片46成约90
°
的角度。因此，这和非常靠近地面的切断甘蔗的刀片的攻角使待收回地面上方的甘蔗的长度最大化。在47处，切割端被进给到坯料切割进给器组件中，因此当甘蔗茎被进给到坯料切割器48中时，有效地倒转甘蔗茎。坯料切割的坯料落入抛掷器23中，在那里它们经由斜槽24被喷射到场内输送器(未示出)中。
60.将认识到，由于没有提取器或鼓风机，于是废物也与坯料一起经过斜槽24被送入场内甘蔗输送器中。收割机可以制造得比传统收割机短得多，因为甘蔗穿过收割机进入抛掷器存在的行进较短。这允许收割机的集装箱化。
61.由于46处的切割器刀片是倾斜的并且表面上指向甘蔗茎的最底部以将它们切断，则存在岩石和其他碎屑可能进入坯料输送机区段的可能性。因此，该输送机区段还具有在49处的桨轮中的橡胶指状物。如图9所展示的48处的切割器刀片的间隔开的轴，使得承载切割器刀片52的筒50和刀片的尺寸和布置使得它们可以穿过高达(在该示例中)211mm的岩石，其中一个这样的岩石由53处的圆展示出。
62.如图1所示，一旦甘蔗已经被收割机11收割，位于场内输送器中的甘蔗接着被送至
废物分离器或废物移除器13，并且废物移除器13的示例以分解形式在图10中示出，其中进一步的细节和操作在图11a至图13c中示出。该分离器的部件包括中间管道54，该中间管道54具有用于坯料的重力输入和输出55。这些落到输送机14上。
63.在这种情况下，在56处存在用于坯料和废物的输入输送机，该输入输送机在57处经过入口将坯料和废物输送到管道54。在该管道内部是弯曲的分离器格栅58，该分离器格栅58将较轻的废物暴露于调节的空气流中。格栅由格栅支撑板59、60和61承载。63处的鼓风机风扇通过64处的入口吸入空气。以合适的流速驱动的风扇的这种布置将在坯料通过重力逐渐下落并且沿着格栅围绕格栅的曲率行进时提供对废物的移除。在65处将废物吹出以用于收集在旋风器中并且随后进行撕碎。
64.在图11a中以平面图示出了输送机56的相对位置，并且如可以看到的，该输送机相对于管道54的轴线是倾斜的并且还相对于格栅58的方向是倾斜的，这些相对布置在图13c中示出。如图13a中所示的输送机的下侧，示出了针对输送机承载的坯料在67处的重力离开开口。这个离开开口位于并且横穿弯曲的格栅58，如在图13c中清楚地描绘的。相对于坯料输送机的这个开口在格栅上有效地加宽，并且允许坯料在横跨格栅58的整个宽度上均匀流动。这种均匀流动意味着存在清除空气流的均匀分布，以便从甘蔗坯料吹走废物。该空气流通常为约11米/秒。这用图12a至图12d中66处所示的废物颗粒来展示。
65.如图1中进一步所示，当废物移除的坯料离开废物分离器时，它们移动到输送机14上。它们被输送到洗涤器16，其细节在图14至图16b中以分解视图示出。洗涤器储箱68容纳混合器、搅拌器69，该混合器、搅拌器69具有螺旋安装的叶片70，使得甘蔗落入储箱68的一端中，在这里它朝向另一端被推进和搅拌。在此，将坯料拉到升降机组件71上，其中该升降机的底部行进穿过在72处的端部。
66.将来自串联研磨中的2号研磨机的相对清洁的低糖度汁液加热至约100℃，并用于在73处进入的洗涤器中。搅拌器速度为约6m/s以打碎甘蔗根中的污垢块。相对脏的回流汁液流过收集器盘75中的升降机组件中的穿孔板74，并且还流过排放器77，在排放器77处将其返回处理。
67.现在参见图17a至图17d，展示了类似于模块25的进给和坯料模块的前端区段78的另一个优选实施例。在这种情况下，该模块使其甘蔗导入输送机79，输送机79由于多组间隔开的连杆80和81(在附图中示出了一组)而被安装成浮动的。
68.被示出的连杆连接至匹配的弯曲区段82和83上，这些弯曲区段在前部和甘蔗基部切割器刀片85(图17c和图17d)之间的相对移动的上下范围处邻接。典型范围在附图中以30mm(中间范围)、88mm(较下范围)和95mm(较上范围)处的mm展示。
69.因此，前部85可以满足不同的行变化，包括沟或丘行。
70.在这个实施例中，刀片组85是向前倾斜的，但是如可以从17a、17c和17d的侧视图中辨别出的，刀片构造总体上遵循倒置浅拱顶配置或等效物的边缘。
71.虽然以上已经通过说明性示例的方式给出，但在不脱离如所附权利要求书中陈述的本发明的广泛范围和余地的情况下，许多变化和修改对本领域的技术人员将是明显的。例如，图18a和18b展示了变体的简化示意图，其中不是每行具有其自己的模块，而是两行模块和底架组件86，在这种情况下，对于1.8m的行间距，使用切割器85，并且基本进给是相同的，但是行被进给到它们共用的公共坯料切割器48中。底架具有单个前轮87以帮助转动。甘
蔗流动路径由线88和89指示，线88和89随后在90处集合成单个流。前述实施例的坯料抛掷机与斜槽23和24(在此未示出)也作为模块被装配。在图18a和图18b中在91和92处部分地示出了进给装置，因此对于每行存在单独的进给系统，但是这些进给系统具有向内的锥形以匹配线88和89。进给系统本身可以是常规的或可以如先前关于每个进给阶段所描述的进行配置，尽管通常在91处将存在附加的进给辊，因为可能存在到坯料器的略微更长的路径。进给系统如前可作为枢转模块移除，并且它们也如以前浮动。锥形确保底架和构成收割机的零件仍然可以全部装配到40英尺的运送容器中。本领域技术人员将容易理解所有可选的变型。
72.将进一步了解的是，本发明的一种形式的主要目的是收集当试图分离甘蔗茎并留下废物时现有技术收割机无意中留下的甘蔗汁，因此，这里提到的整个甘蔗不应被字面理解，而是指与现有技术相比，本发明捕获的基本上整个甘蔗，因为无论工艺有多高效，甘蔗叶和茎中的一些将不可避免地留在场内。本文中整个甘蔗有效地意指整体效率更高，而不是字面上整个甘蔗植物。