技术领域
[0001] 本
发明公开了一种适用于使
杂草种子失活和有机物碎裂的多级锤磨机。本发明还公开一种残渣处理系统，其包括一个或多个所公开的锤磨机或备用残渣处理装置。
背景技术
[0002] 杂草和除草一直是粮食生产的最大限制因素和成本之一。杂草是一个永久性的问题，限制了全球农业区的粮食生产能
力。杂草与栽培作物竞争
水、阳光和营养。在过去的50年里，控制杂草的最重要的方法已经从耕种转变成了
除草剂。除草剂通常能提供比耕种方法更好的杂草控制，并且没有
土壤侵蚀、水分流失和土壤结构破坏的主要问题。除草剂的广泛使用和依赖导致杂草对除草剂产生抗性。除草剂抗药性现已普遍存在，是全球粮食安全面临的最大威胁之一。提供非化学杂草控制以补充除草剂的策略现在对降低除草剂抗性的选择压力是至关重要的。一种重要的再兴受关注方法是在
收获时破坏杂草种子以中断杂草周期。
[0003] 许多作物杂草与收获的作物具有相似的生命周期。一旦作物成熟并收获，就会有大量的杂草在收割机的切割高度以上的
植物上留下有活力的种子。这些杂草进入收割机，并且它们的种子最终落入粮箱中，与秸秆或糠渣一起丢出。一系列因素可决定杂草种子在收获时的最终去处，包括水分含量、成熟度和收割机设置。决定种子最终
位置的主要因素是种子的空
气动力学特性或其终端速度。杂草种子通常比收获的谷物轻得多。在收获期间使用的作物清洁系统使用
风选动作，从较重的谷物中使用气流和机械筛分去除轻的谷壳材料。轻的杂草种子在风中被捕获并且可以离开收割机筛子的后部。然后残渣和含有的杂草种子的残渣被撒在地上，成为来年的问题。残渣还含有一定比例的不能被收割机分开的收获谷物。这种谷物损失有可能在收获后成为一种自生杂草。在残渣中的杂草种子成为明年作物的问题之前，有机会拦截和破坏残渣中的杂草种子。
[0004] 一种破坏这些杂草种子的方法是使用
研磨技术。一个多世纪以来，研磨技术已用于减少一系列原料的粒度。研磨技术可分为
粉碎和冲击技术。
[0005] 最常见的粒度减小粉碎技术是
辊磨机。辊磨机已经被研究用于在收获时破坏杂草种子。Roy和Bailey在(1969)US3448933中描述了一种用于从清洁的谷物筛选中除去杂草种子的辊式剪切磨机。Reyenga在(1991)US5059154中描述了使用分离装置和辊磨机来粉碎异物，例如杂草种子。辊磨机的局限性在于处理含有杂草种子的大量残渣材料的能力，因此依靠分离装置来减少残渣材料。
[0006] 冲击式磨机使用旋转元件产生的高冲击速度来粉碎材料。冲击式磨机在收获时破坏杂草种子也已经受到了关注。
[0007] 一种广泛使用的冲击式磨机是锤磨机，它使用带有冲击元件的
转子来粉碎材料，并使用筛网对输出尺寸分布进行分类。锤磨机用途广泛，能够接受种类繁多的进料。植物材料(例如作物残渣)是
纤维状的并且难以处理。使用锤磨机使作物残渣中的杂草种子失去生命力已有详细记载。在收割机上使用锤磨机使杂草种子失去生命力已成为多项
专利的主题(例如Wallis(1995)AU1996071759，Bernard(1998)FR2776468B1)。
[0008] 锤磨机的一个优点是除了冲击之外，它们会产生粉碎、剪切和磨损力，使其特别适用于减小纤维材料的尺寸。锤磨机的另一个优点是它们通常具有可更换的柔性冲击元件，并且可以在不损坏的情况下处理一些异物。
[0009] 锤磨机还有一个优点是筛网尺寸控制颗粒细度，并且可以控制杂草失活的比例。控制输出尺寸分布在材料类型和湿度条件有显著变化的作物残渣的处理中特别有用。材料情况的变化导致输出尺寸分布仍然相似，与不使用筛网相比，杂草种子失活对材料情况的依赖性较小。
[0010] 目前锤磨机的缺点是控制粒度分布的筛网决定了生产能力。通常，为了使杂草种子失活，需要小的筛网尺寸，因此生产能力有限。Emmanouilidis(1951)US2557865描述了一种具有不同尺寸的同心筛的锤磨机。Emmanouilidis锤磨机具有中心冲击区，并且使用额外的筛网将输出材料分成不同的尺寸部分。Emmanouilidis锤磨机内部主要区域仍然决定了容量和整体尺寸的减少。
[0011] 一种不同类型的冲击式磨机是笼式磨机。笼式磨机主要施加冲击力，并且通过旋转速度和同心排杆的数量来设定尺寸减小的程度。笼式磨机没有粒度分级。笼式磨机中的冲击力使它们适用于易碎或脆性材料，并且不广泛用于加工纤维材料。然而，在AU2001/038781(Zani)中描述了一个实例，其被提出用于破坏杂草种子。Zani笼式磨机具有由环
支撑的同心排冲击元件。该磨机以高冲击速度驱动以破坏杂草种子。该装置可以整齐地整合到收割机中。然而，该装置具有有限的容量，并且不能处理离开收割机筛的整个谷壳残渣部分。因此，Zani系统依靠筛分来集中收集的杂草种子进行处理。
[0012] WO2009/100500(Harrington)中描述了一种容量增加的笼式磨机，以处理整个谷壳材料部分以破坏杂草种子。Harrington使用大型反向旋转笼式磨机，其具有类似于Tjumanok等1989(US4813619)的
风扇叶片以增加气流和容量。这种笼式磨机大而重，需要复杂的反向旋转驱动装置，并且需要相当大的功率才能运行。该系统有自己的动力组件，拖在谷物收割机后面。尺寸、重量和驱动限制了将笼式磨机整合到收割机中的选择。该磨机采用圆柱形杆，由于斜击而限制了冲击速度。因此，冲击速度具有很大的分布。为了向杂草种子提供足够的冲击
能量，需要反向旋转笼状结构。
[0013] 用于种子破坏的研磨技术的
现有技术描述于PCT/AU2014/218502(Berry Saunders)中。Berry Saunders使用转子
定子笼式磨机，与反向旋转系统相比，它更容易整合到谷物收割机中。Berry Saunders磨机通过提高磨机系统的生产能力和种子杀灭性能，为Zani笼式磨机提供了改进。它通过使用中心分配元件(也在Isaak(2003)DE10203502中描述)和相对于转子旋转倾斜的
角度静态杆来实现这一点。Berry Saunders磨机的一个新颖方面是角度冲击杆之间的间距决定了种子是否会通过下一排冲击杆或保持在当前一排冲击杆内。种子的大小不能确定它是否会通过一排冲击杆或留下。
[0014] 笼式磨机的相对简单的工作方式主要应用了冲击并且不使用尺寸分类，这使得计算机建模技术能够用于预测磨机性能。Berry Saunders磨机已经对使用计算机的建模技术进行了优化，以将理想的要求应用于仅使用冲击来使杂草种子失活。然而，几乎没有考虑到功耗的气流成分。转子条窄而边缘锋利，导致高阻力系数和
湍流产生。定子线棒定向成导致如变矩器或水
制动力测力计的湍流产生和热量浪费。
[0015] 这种方法的一个缺点是定子冲击杆径向占据了很多空间。这又意味着相邻行的旋转冲击杆长距离间隔开。对于杂草种子失活磨机或颗粒破坏磨机而言，冲击速度至关重要。当冲击杆间隔很大时，每个后续行之间的冲击速度的差异显著。
[0016] 以上对背景技术的引用并不构成承认本领域形成本领域普通技术人员的公知常识的一部分。以上参考文献也并非意在限制本文所公开的方法和系统的应用。
发明内容
[0017] 在第一方面，公开了一种多级锤磨机，所述多级锤磨机包括：
[0018] 多个彼此同心布置的研磨级；所述多个研磨级布置成使得第一内部的大部分所述研磨级中的基本所有材料通过至少一个随后的相邻研磨级，所述多个研磨级包括第一研磨级和第二研磨级；
[0019] 中心进料口，其使材料能够流入所述第一研磨级的主冲击区；
[0020] 所述第一研磨级包括冲击机构和第一筛网布置；所述冲击机构位于所述主冲击区，并布置成冲击进入主冲击区的材料并使受冲击的材料沿径向向外方向加快，所述冲击机构能绕旋
转轴线旋转，所述第一筛网布置沿周向设置在所述冲击机构周围并与所述冲击机构径向间隔开，所述第一筛网布置设有多个孔使得第一尺寸范围的受冲击材料可通过；
[0021] 所述第二研磨级包括第二筛网布置，所述第二筛网布置沿周向设置在所述第一筛网布置周围并与所述第一筛网布置径向间隔开，所述第二筛网布置设有多个孔使得第二尺寸范围的受冲击材料可通过，所述第二尺寸范围与所述第一尺寸范围相同或不同，并且[0022] 一个或多个冲击元件设置在所述第一筛网布置和所述第二筛网布置之间，其中从所述第一研磨级进入所述第二研磨级的材料受到所述冲击元件的冲击和
加速，并且粉碎后的材料对着所述筛网布置。
[0023] 在第二方面，公开了一种用于
农业机械的残渣处理系统，其具有动力源，该动力源具有绕第一轴线旋转的动力输出，所述残渣处理系统包括：
[0024] 至少一个残渣处理装置，每个具有绕垂直于第一轴线的相应轴线可旋转的相应第一
驱动轴；
传动系统，其联接在所述PTO和每个第一驱动轴之间，以改变从所述PTO到每个第一驱动轴的驱动方向；以及皮带驱动布置，其连接在所述传动系统和每个第一驱动轴之间的皮带驱动布置，以将
扭矩从所述PTO传递到每个第一驱动轴。
[0025] 在第三方面，公开了一种
联合收割机，所述联合收割机包括：
[0026]
动力输出装置(PTO)，其绕垂直于联合收割机的行进方向的动力轴线旋转；至少一个根据第一方面所述的多级锤磨机，每个锤磨机至少具有第一驱动轴，用于使相应所述锤磨机的所述冲击机构绕垂直于所述动力轴的相应轴线旋转；传动系统，其布置成用于改变从所述PTO到每个第一驱动轴的驱动方向；以及皮带驱动布置，其联接在所述传动系统和每个第一驱动轴之间，以将扭矩从所述PTO传递到每个第一驱动轴。
附图说明
[0027] 尽管任何其他形式的锤磨机可落入如前所述的范围内，现将参考附图描述具体
实施例，其中：
[0028] 图1为所公开多级锤磨机的实施例的等距视图；
[0029] 图2为沿径向平面截取的图1所示的多级锤磨机的剖视图；
[0030] 图3为图1和图2所示的多级锤磨机的实施例中使用的筛网布置的等距视图；
[0031] 图4为筛网结构的等距视图，该筛网结构包括与入口板联接在一起的图3所示的筛网布置；和
[0032] 图5a为结合在所公开的多级锤磨机实施例中的中央冲击机构和冲击元件布置的等距视图；
[0033] 图5b为结合在所公开的多级锤磨机中的冲击元件的放大剖视图；
[0034] 图6为所公开的多级锤磨机实施例的分解图；
[0035] 图7a为残渣处理系统的示意图，该残渣处理系统包括两个具有并排并置的两个反向旋转部件的残渣处理装置；
[0036] 图7b为图7a所示的残渣处理系统中使用的传动带布置的示意图；
[0037] 图8a为包括所公开残渣处理系统实施例的联合收割机后部的示意图，，该残渣处理系统将处理过的材料导入收割机中的秸秆切碎装置中；
[0038] 图8b为图8a所示联合收割机中使用的两个锤磨机和切碎机的平面图；
[0039] 图9为包括所公开残渣处理系统的另一个实施例的联合收割机后部的示意图，该系统将处理过的材料直接引导到
尾板上以散播谷壳和秸秆材料；
[0040] 图10a为残渣处理系统的实施例的示意图，该残渣处理系统包括用于残渣处理装置的驱动系统，该驱动系统具有两个装置，每个装置具有一个旋转部件；
[0041] 图10b为图10a所示的残渣处理系统中使用的传动带布置的平面图；
[0042] 图11a为包括与图10a所示系统相比改进了的驱动系统的残渣处理系统实施例的示意图；
[0043] 图11b为用于图11a中所示的残渣处理系统的平面图；
[0044] 图12为其他传动带布置的示意图，该传动带布置具有包括风扇的皮带轮，该传动带布置可用于残渣处理系统的实施例中；
[0045] 图13a为残渣处理系统的示意图，该残渣处理系统具有两个并排并置的所公开锤磨机的实施例并沿相同方向旋转，并且其中相应的
盖子关闭；
[0046] 图13b为图13a所示的锤磨机，但是其中相应的盖子打开；
[0047] 图14为多级锤磨机的其他实施例的示意图；
[0048] 图15a为筛网布置的筛网段的前示意图，该筛网布置在其径向内表面上设有肋，该筛网布置可以结合在所公开多级锤磨机的实施例中；
[0049] 图15b为图15a所示的筛网布置段的平面图；
[0050] 图16为结合在所公开多级锤磨机中的筛网布置的可替换结构的示意图；
[0051] 图17为所公开多级锤磨机的另一个实施例中的轴向和径向刮刀的示意图，该刮刀可以设置在用于将冲击元件的上端支撑在一起的环上；
[0052] 图18为可以结合在所公开多级锤磨机的备选实施例中的粉碎
块的示意图；和[0053] 图19为可以结合在所公开多级锤磨机的备选实施例中的导流板的示意图。
具体实施方式
[0054] 图1、2和6描绘了所公开的多级锤磨机10(以下简称为“锤磨机10”)的实施例。多级锤磨机10具有中心进料口12，使得材料能够流入主冲击或破坏区14。冲击机构16位于主冲击区14中并且能够围绕
旋转轴线18旋转。冲击机构16布置成冲击进入主冲击区14的材料并沿径向向外方向加速受冲击的材料。锤磨机10还具有第一筛网布置20a和至少一个第二筛网布置20b。第一筛网布置20a围绕冲击机构16周向设置，并形成主冲击区14的边界。第一筛网布置20a具有多个孔22a，第一尺寸范围的受冲击材料可以通过孔22a。
[0055] 第二筛网布置20b围绕第一筛网布置20a周向设置并且与第一筛网布置20a径向间隔开。第二筛网布置20b具有多个孔22b，第二尺寸范围的受冲击材料可以通过孔22b。第二尺寸范围可以与第一尺寸范围相同或不同。然而，在示出的本实施例中，第二尺寸范围与第一尺寸范围不同。特别是第二范围的较小尺寸限制小于第一范围的较小尺寸限制。第一和第二筛网布置20a和20b的设置使锤磨机10是两级锤磨机的特征。
[0056] 在该特定实施例中，锤磨机10还设置有可选的第三筛网布置20c。第三筛网布置围绕第二筛网布置20b周向设置并且与第二筛网布置20b径向间隔开。第三筛网布置20c具有多个孔22c，第二尺寸范围的受冲击材料可以通过孔22c。第三尺寸范围的下限可以布置成与第二尺寸范围的下限相同或者小于第二尺寸范围的下限，但是在该特定实施例中，第三尺寸范围的下限小于第二尺寸范围的下限。
[0057] 当锤磨机10设置有第三筛网布置22c时，锤磨机10构成三级锤磨机。
[0058] 在锤磨机10的以下讨论中，第一、第二和第三筛网布置总的称为“筛网布置20”，孔22a、22b和22c总的称为“孔22”。孔22的形状为大致矩形，具有圆角。如上所述，对于半径增大的筛网布置，孔22的尺寸较小。
[0059] 特别是参考图2，可以看出第一筛网布置20a形成有至少一个(在该特定实施例中为三个)开口或间隙24a。开口/间隙24a的尺寸设计成使得太大而不能通过筛网20a中的孔22a的受冲击材料能够通过。这有助于尽可能减少主冲击区14内过大尺寸材料的积聚，否则可能会降低通过锤磨机10的材料的产量。例如，这可能包括秸秆或其他植物物质，其夹带在通过进料口12进入锤磨机10的材料中。
[0060] 同样地，第二和第三筛网布置20b和20c可以分别设置有一个或多个(该特定实施例中为三个)开口或间隙24b和24c，以使得太大而不能通过它们各自的孔22的受冲击材料能够通过。间隙24还使得诸如石头的硬质材料能够通过，从而尽可能减少相应的筛网布置20受损的风险。
[0061] 相应的连续筛网布置的开口/间隙24在圆周方向上至少部分地重叠。例如，在间隙24a和24b之间有周向重叠。类似地，间隙24b和24c之间有周向重叠。
[0062] 当筛网布置20形成有多个开口/间隙24时，开口/间隙24围绕各自的筛网布置20沿周向均匀地间隔开。
[0063] 在本实施例中，各自间隙24的弧长随着从旋转轴线18增加的半径而增加。
[0064] 当至少设置有两个或更多个开口/间隙24时，每个筛网布置20可以由相同数量的筛网段26形成。开口24由适当地周向间隔开的相应段26而形成。相互相邻的筛网布置20中的间隙24的数量、间隔和相对位置，可以通过改变构成每个筛网布置20的相应段26的数量和弧长来改变。间隙24的相对位置也可以通过使筛网布置20相对于彼此而旋转来改变。改变相邻筛网布置20之间的间隙24的位置可以在材料离开筛网到下一个筛网布置/研磨级前，有效地改变材料围绕相应筛网布置的最大旋转。
[0065] 多个轴向延伸的支撑肋28设置成在径向方向上紧跟每个筛网布置20。肋28围绕相应的筛网布置20周向均匀地间隔开。相对于冲击机构16的旋转方向，每个开口24的后侧上的肋28可以用作冲击肋28i，使材料从一个研磨级到下一个研磨级。冲击肋28i还有助于减慢流过开口24的硬质材料。
[0066] 可选地，对于第三筛网布置20c，在每个间隙24c中至少放置一个肋28g。肋28g具有与肋28相同的形状和构造，但是用作穿过开口24c的颗粒的冲击杆。肋28g的间距可以随着每个向外的筛网布置而增加，并且由于速度相对于径向分量的切向分量随着与旋转轴线18的径向距离的增加而增加，肋28g仍对穿过间隙24c的碎裂材料提供有效的冲击。将肋28g均匀地间隔在间隙24c中使材料错过肋28g的可能性最小化。除了提高碎裂材料的效率外，当筛网布置20固定时，肋28g有助于使可能夹带在材料流中的硬质材料减速。这进一步降低了锤磨机10损坏的可能性。还有，在这方面，肋28g可能作为优先于筛网布置20损坏的牺牲品。
[0067] 特别参考图3，筛网布置20a的筛网段26的轴向相对端部附接到上环30a和下环30a。筛网布置20b的筛网段26的轴向相对端部附接到上环30b和下环30b。筛网布置20c的筛网段26的轴向相对端部附接到上环30c和下环30c。
[0068] 筛网布置20通过联接到图1和4中所示的共同的上环板32而相对于彼此固定。这形成了筛网结构33。环形板32形成有构成进料口12的中心开口。该进料口12的半径小于第一(即最内部)筛网布置20a的半径。该尺寸关系有助于空气和材料在进入主冲击区14时沿径向向外方向的加速。
[0069] 具体参考图2和5a，冲击机构16设置有多个(在这种情况下为六个)径向延伸的连枷或锤34。每个锤34联接到共同的中心毂36，该中心毂36围绕旋转轴线18旋转。锤34设置有分叉臂38，分叉臂38绕相应的
螺栓或销40枢转地联接到毂36。这使得锤34能够在受到进入冲击区14的硬异物撞击时摆动，以尽可能减少重大损坏的可能性。硬异物如果没有分裂成足够小的碎片以穿过孔22，则硬异物将最终会通过间隙24离开。
[0070] 每个锤34具有外轴向边缘40，其延伸的长度略小于冲击区14的深度。这使得能够在锤34的上下径向边缘与环形板32和冲击区14的底表面之间设置有小的间隙。
[0071] 轴向边缘40形成有多个间隔开的凹槽44，其目的是帮助分割细长材料(例如可能进入进料口12的稻草)，以及减少材料涂抹在筛网布置20a上。锤34的冲击侧46是大致平面的并且位于轴向平面中。锤的后面48是扇形的。其目的是平衡任何径向平面的冲击机构16。在这点上，锤34沿高于毂36的轴向方向延伸。在没有设为扇形的情况下，冲击锤34的
重心将轴向偏离毂36的重心，这可能导致不稳定以及增加
轴承磨损和增加产生的热量。
[0072] 冲击机构16和筛网布置20a的组合形成多级锤磨机10的第一研磨级。
[0073] 从图2和5a中可以看出，锤磨机10的实施例设有设置在筛网布置20a和20b之间的多个第一冲击元件50a。多个第一冲击元件50a和第二筛网布置20b的组合形成多级锤磨机10的第二研磨级。
[0074] 多个第二冲击元件50b设置在筛网布置20b和20c之间。多个第二冲击元件50b和第三筛网布置20c的组合形成多级锤磨机10的第三研磨级。
[0075] 冲击元件50a、50b(以下通称为“冲击元件50”)在相互邻近的筛网布置之间沿圆周方向均匀地间隔开，因此形成对应的圆形阵列冲击元件。每个冲击元件50的下端固定有
底板42。每个冲击元件50a的上端附接到环52a，而每个冲击元件50b的上端附接到同心环52b。底板42也形成冲击区14的底表面。
[0076] 如图2和5b所示，每个冲击元件50具有平行于锤磨机10的径向的第一平整表面54。然而，在其他实施例中，第一平整表面54可以与多级锤磨机的径向成20度。每个冲击元件50在其径向内侧上也具有第二平整表面56，并且该第二平整表面56连接第一平整表面54并与之形成锐角。弯曲(即非线性的)表面58在平整表面54和56之间延伸。
[0077] 毂36以及中心冲击机构16由此固定到底板42。因此，冲击机构16和冲击元件50a一起被驱动。当冲击元件围绕旋转轴线18旋转时，第一平整表面54是冲击元件50的前表面，并提供改进的冲击速度。弯曲表面58是冲击元件50的后表面并有助于减少阻力和湍流。相对于第一平整表面54成锐角的第二平整表面56最小化径向向外移动的材料的
侧壁冲击。这有助于改善气流和糠流量。
[0078] 底板42、冲击元件50和冲击机构16的整体组件可形成可更换单元。另外，连枷34可通过从中心毂36分离来单独地更换。另外单独的冲击元件50或单独的冲击元件50完整阵列也可以是可更换的。
[0079] 冲击机构16和冲击元件50的组合都附接到底板42以形成转子结构60。筛网结构33以使环形板32覆在环52a、50b和底板42上面的方式与转子结构60相互配合；第一筛网布置20a位于锤34和冲击元件50a之间；第二筛网布置20b介于冲击元件50a和50b之间；以及第三筛网布置20c围绕冲击元件50b。壳体(图13b中所示)围绕最外面的筛网布置20延伸，并用于将转子产生的压力转换成出口处的速度。排出口形成在壳体中。材料通过排出口离开多级锤磨机，并且通过最初由转子结构60、具体为冲击机构16产生的气流扩散。
[0080] 如果需要，也可让筛网结构33绕旋转轴线18旋转。筛网结构33可以沿与冲击机构16/转子结构60相同或相反的方向旋转。
[0081] 多级锤磨机10的常规操作如下。材料通过进料口12进入，并沿着由冲击机构16产生的气流径向流动。当在主冲击区14中时，材料由锤34加速并在筛网布置20a和锤34之间多次经历剪切、粉碎、冲击和磨损力。如果材料足够小以穿过孔22a，则它进入下一个(第二)研磨级，其由冲击元件50a和第二筛网布置20b构成。但是，如果材料不够小，它具有最大约1/3的磨机旋转来到达开口24a，在那里它随后进入第二研磨级。以这种方式，在容量非常重要的应用中防止了材料的过度加工。如上所述，可以调节开口24的数量和/或相对位置以改变最大旋转。
[0082] 第二研磨级中的材料被冲击元件50a冲击和加速并且粉碎在筛网布置20b上。足够小以穿过孔22b的材料进入由冲击元件50b和第三筛网布置20c构成的下一个(第三)研磨级。不够小的材料通过开口24b进入第三阶段。
[0083] 第三阶段的材料受到冲击元件50b的冲击和加速，并粉碎在筛网布置20c上。足够小以穿过孔22c的材料进入形成在壳体和第三筛网布置20c之间的排出室。排出室中的气流与夹带的研磨材料一起通过排出口排出。
[0084] 所公开的多级锤磨机的实施例具有优于传统锤磨机的优点，因为每排的筛网尺寸减小允许较小的颗粒快速通过以进入下一级。这减少了每排上的过度粉碎量，以提高给定尺寸下的磨机的总容量。
[0085] 所公开的多级锤磨机的实施例由于筛网布置20能够控制粒度而被认为具有优于Berry Saunders磨机的优点。具体地，具有不同孔22尺寸的筛网布置20可互换，以便针对不同的杂草种类进行调节。另外，筛网布置20径向窄，因此旋转冲击元件50可径向靠近在一起并以相似的尖端速度运转。以相似的尖端速度运转的冲击元件被认为提高了种子杀灭效率和
能源利用率。此外，多级锤磨机能够为材料提供剪切、粉碎和磨损，以更有效地加工纤维作物材料。
[0086] 在一个实施例中，输出气流和谷壳材料可用于通过引导到切碎机尾板上来辅助秸秆切碎机的散播，该切碎机尾板具有固定固定叶片或旋转器或以其他方式散播残渣材料。
[0087] 在另一个实施例中，所公开研磨机的输出材料可以被引导到秸秆切碎机本身中。通过结合切碎机和多级锤磨机的气流，可以改善整体性能。例如，切碎机和多级锤磨机将需要一定量的气流单独运作以处理和分配残渣材料。通过
串联操作，可以减少这种气流
泵送的量并且仍然能够有效地处理和分配材料。这可以通过降低切碎机和冲击式磨机中的任一者或两者的气流效应来实现。
[0088] 图7a和7b示出了残渣处理系统80的一部分，其包括至少一个(但在这种情况下，并排并置的两个)多级锤磨机10a和10b。残渣破坏系统80也可包括如上所述相对于锤磨机布置的切碎机(未示出)。在该实施例中，锤磨机10a和10b(下文中通常称为“锤磨机10”)具有与锤磨机10相同的结构和设计。
[0089] 残渣处理系统80包括用于驱动锤磨机10的驱动系统82。驱动系统82具有用于驱动第一皮带86和第二皮带88的主皮带轮84。第一皮带86围绕
惰轮90、驱动皮带轮92a和驱动皮带轮92b运行。皮带86的外表面驱动皮带轮92a，而皮带86的内侧驱动皮带轮92b。作为结果，皮带轮92a和92b沿相反的方向旋转。皮带轮92a将扭矩施加到冲击机构16的驱动轴93a和磨机10a的对应转子结构60。皮带轮92b将扭矩施加到冲击机构16的驱动轴93b和磨机10b的对应转子结构60。
[0090] 第二皮带88绕惰轮94和驱动皮带轮96a和96b运行。皮带88的外表面驱动皮带轮96b，而皮带88的内侧驱动皮带轮96a。因此，皮带轮96a和96b沿相反的方向旋转。皮带轮96a将扭矩施加到磨机10a的筛网结构33的驱动轴95a，而皮带轮92b将扭矩施加到磨机10b的筛网结构33的驱动轴95b。
[0091] 应了解，皮带轮92a和96a沿相反的方向旋转；皮带轮92b和96b也是如此。因此，驱动系统82在以彼此相反的方向上驱动每个锤磨机10的转子结构60和筛网结构33运转。
[0092] 主皮带轮84联接到传动系统98。在示出的本实施例中传动系统98包括皮带轮100，皮带轮100通过轴102联接到
齿轮箱104，齿轮箱104具有驱动皮带轮84的
输出轴106。皮带轮100由皮带108驱动，皮带108从动力源(未示出)接收动力，该动力源围绕垂直于轴106和轴
93a、93b、95a和95b的旋转轴线的动力轴线驱动皮带108。使用传动皮带86和88将扭矩传给锤磨机10有助于减少齿轮箱104上的冲击
载荷。
[0093] 残渣处理系统80可以是农业机械的一部分，例如但不限于联合收割机。图8a和8b是联合收割机120的后部的示意图，描绘了具有径向切碎机刀片123的切碎机122、尾板124并配有两个多级锤磨机10a和10b(下文中通常称为“锤磨机10”)。切碎机122被驱动以围绕平行于联合收割机120的动力输出轴(未示出)的轴线126旋转。动力输出轴在垂直于联合收割机120的行进方向的方向上延伸。
[0094] 锤磨机10由驱动系统82驱动，驱动系统82也由联合收割机120的动力输出轴提供动力。具体地，皮带108与安装在动力输出轴(未示出)上的皮带轮接合。在此应了解，锤磨机10以这种方式安装，使得它们各自的冲击机构16围绕垂直于动力输出轴和轴线126的轴线旋转。在图8a和8b所示的布置中，锤磨机10被布置成使得它们的排出流被引导或以其他方式馈送到切碎机122中。因此，锤磨机10的气流被添加到切碎机122的气流中，这可以提供协同效应。更具体地，来自锤磨机10的气流可以添加到切碎机122的相应轴向端部区域。这可以有助于更多地侧向或横向散播来自切碎机122的材料。这种效果可以通过在切碎机122的出口斜槽127中至少靠近或邻近其轴向端部区域安装弯曲刀片或翅片125进一步增强。
[0095] 在图9所示的布置中，来自锤磨机10的排出流被引导到切碎机122的尾板124上，以帮助它们散播排出相应的处理过的材料。
[0096] 图10a和10b示出了驱动系统82a的可替换形式，用于将驱动从联合收割机120的动力输出轴130传递到锤磨机10a和10b。在这些图中，相同的附图标记用于表示与图7a和7b中所示的系统82所描述的相同的特征。
[0097] 驱动系统82a与图7a和7b所示的驱动系统82有许多相似之处，在于它包括由PTO130经由皮带108和皮带轮100驱动的齿轮箱104；以及齿轮箱104使主皮带轮84旋转而驱动锤磨机10a和10b。然而，驱动系统82a还包括连接在齿轮箱驱动轴106和驱动皮带轮84之间的PTO轴132。驱动皮带轮84驱动皮带86和88。皮带86与皮带轮92a
啮合以驱动驱动轴93a，用于锤磨机10a的冲击机构16。设置惰轮90以实现皮带88的
张力变化。通过这种布置，轴93a和93b沿相同方向被驱动，但是磨机10的筛网布置20保持固定不被驱动固定。
[0098] 图11a和11b示出了驱动系统82b的又一变型，其中相同的附图标记用于表示与图10a和10b中所示的驱动系统82相同的特征。在系统82b中，锤磨机10的冲击机构16由单个皮带89驱动，皮带89与皮带轮84、惰轮90和皮带轮92a和92b啮合。齿轮箱104通过两个皮带
108a和108b以及插入的中间轴134从收割机PTO130接收动力。
[0099] 图12示出了另一个驱动系统82c，它在某种程度上是图10a和11a所示系统之间的混合。在系统82c中，从皮带108b(来自图11a)接收驱动以驱动联接到齿轮箱(图12中看不到)的皮带轮100。齿轮箱驱动皮带轮84围绕垂直于皮带轮100的轴线旋转。皮带轮84驱动皮带86和88。这些皮带与对应的锤磨机10的皮带轮92a和92b啮合。由于此驱动布置，锤磨机10在彼此相同的方向上被驱动。设置惰轮91用于张紧皮带86和88。
[0100] 在驱动系统82c中，风扇140可选地结合在皮带轮84中。皮带轮84形成有带接合环142、中心毂144和起于毂144到环142内部的多个倾斜风扇叶片146。以这种方式，皮带轮84用作与其连接的齿轮箱的冷却系统。应当了解，在先前驱动系统的描述中的其他皮带轮也可以包含类似的风扇，为齿轮箱或实际上其他零件和部件包括锤磨机10本身提供冷却。例如，图7a和10a中所示的皮带轮100可以由风扇100组成。
[0101] 还将了解，在每个所描述的残渣处理系统80中，来自PTO130的驱动/扭矩传递90°使轴92、93旋转。当安装在收割机120上，所示的轴92和93在竖直平面中延伸，但可以朝向收割机的前部或朝向收割机的后部倾斜。
[0102] 图13a和13b描绘了当沿相同方向旋转并安装在联合收割机上时两个锤磨机10的可能的定向和并置。图13a示出了锤磨机10，其相应的盖子148打开，而图13b示出了相同的布置，但盖子148关闭。这里两个锤磨机10，更具体地说是冲击机构16沿顺
时针方向旋转，如在相应的上环板32上所绘制的箭头所示。锤磨机10安装在共同的底板150上。每个底板具有大致圆形部152和出口部154。锤磨机10偏心地安装在相应的圆形部152上，使得锤磨机10的外周半径与圆形部152的边缘之间的径向距离156在朝向出口部154的旋转方向上增加。这有助于气流通过锤磨机10。
[0103] 虽然已经描述了磨机和残渣处理系统的许多具体实施方案，但应理解，研磨机和系统可以以许多其他形式实施。例如，所示实施例示出了具有相应筛网布置20的三级锤磨机，其，每个筛网布置20具有尺寸逐渐变小且远离旋转轴18的孔22。然而，在一个实施例中，孔22的尺寸对于所有的筛网布置20可以是相同的。可替换地，孔22的尺寸可以布置成使得尺寸相对于径向向内相邻的筛网布置20的孔尺寸保持相同或者随着从旋转轴线18增加的半径而减小。在又一个变型中，孔的取向可以在各自的筛网布置之间变化。例如，孔22a可以是矩形形状，其具有平行于旋转轴的长轴，而孔22b可以具有与孔22a相同的尺寸和形状，但是定向成使得它们的长轴与旋转轴线18成+45°，此外具有相同的尺寸和形状的孔22c定向成使得它们的长轴与旋转轴线18成-45°。
[0104] 在其他变型中，磨机10可以形成有筛网布置20，筛网布置20在最内部筛网布置20a中不具有间隙24或具有一个或多个间隙；并且在径向外部筛网布置中不具有间隙或有一个或多个间隙。还有，虽然所示实施例示出了具有一定程度重叠的连续筛网布置20中的间隙24，但在其他实施例中，各个筛网布置中的间隙可以彼此偏移而不重叠。
[0105] 在每个示出的锤磨机10的实施例中，第一筛网布置20a径向地邻近中心冲击机构16和相关的连枷/锤34。但是，这不是必要的要求。冲击元件(例如类似于冲击元件50)的一个或多个圆周阵列可插入在冲击机构16和第一筛网布置20a之间。这在图14中举例说明，图
14示出了多级锤磨机10c的实施例，其具有：冲击机构16，其具有绕旋转轴线18可旋转的连枷/锤34；第一筛网布置20a；第二筛网布置20b；并且多个第一冲击元件50a设置在筛网布置
20a和20b之间；如同每个先前描述的锤磨机10的实施例。然而，锤磨机10c还包括冲击元件
50的两个圆周阵列A1和A2。冲击元件50的径向内部阵列A1可以是：固定的；布置成沿与冲击机构16相同的方向旋转；或布置成沿与冲击机构16相反的方向旋转。元件50的径向外部阵列A2可以布置成与冲击机构16一起旋转。在锤磨机10c的改进型中，可以省去冲击元件50的径向内部阵列A1，使得改进的锤磨机10c仅包括插入在冲击元件16和第一筛网布置20a之间的旋转阵列A2。在这些实施例中，冲击机构18、冲击元件阵列A1、A2和第一筛网布置20a构成第一锤磨级。
[0106] 图15a和15b示出了对构成相应的筛网布置20的筛网段26的进一步可能的改进。这里多个肋28f固定到筛网段26的径向内侧。肋28f沿轴向延伸并且沿周向间隔开。方便地，相应的肋28f位于相邻的孔22列之间的空间中。肋28f的加入减缓了围绕筛网布置20行进的材料，使材料在冲击区域中保持更长时间，从而增加了对材料的剪切力和冲击力。任一个筛网布置20中可设置有一个或多个肋28f。
[0107] 图16示出了筛网布置的改进或替代形式20a'、20b'和20c'(下文中通常称为筛网布置20')。筛网布置20'和筛网布置20之间的实质差异如下。在筛网布置20'中，用于筛网布置20a'、20b'的上环30au、30bu从相应筛网布置的径向外侧横向延伸到靠近(但不
接触)筛网布置20b'和20c'的径向内侧的位置。这避免了在环52的上表面和环形板32的内表面之间产生大的间隙。作为比较，该图中的虚线F示出了上环30b和30c的径向外侧的位置。
[0108] 另外，在筛网布置20'中，孔22包括用于至少第二和第三研磨级的最上面的行孔22u，其在轴向方向上延伸到上环30au和30bu的至少下表面。这种布置的好处是位于区域R中环形板32内部和环52之间的材料可以穿过孔22u到达下一个研磨级。这最大限度地降低了区域R材
料堆积的风险。
[0109] 图17示出了所公开的锤磨机10的进一步可能的变型，其
中轴向和径向刮刀51和53分别与冲击元件50相关联。这种关联是通过刮刀设置在相应的圆形阵列的冲击元件的环52a和52b上。轴向刮刀51形成在对应的环的上表面54a和54b上。刮刀51用于清除区域R中的材料并帮助引导该材料穿过孔22u。刮刀53形成在环52a和52b的径向外圆周边缘上，并延伸到靠近但不接触相邻的筛网布置20、20'的位置。刮刀53的目的也在于帮助引导材料穿过孔
22u。此外，刮刀53有助于防止环52a、52b与相邻筛网布置之间的材料堆积。
[0110] 图18示出了另一种改型，其中与筛网布置20的一个开口24相邻的筛网段26用粉碎块160代替。粉碎块160具有形成有锯齿状轮廓的坚实的
正面。粉碎块160在研磨级内提供额外的研磨和
破碎区域。在每个研磨级中可以包含一个以上的粉碎块160。例如，紧邻开口24的一个筛网段26可以用粉碎块160代替。对于具有三个开口24的筛网布置，则将有三个粉碎块160。理想地，每个粉碎块160将相对于相应的冲击元件50的旋转方向位于开口24的前侧。
[0111] 图19示出了其他的微小改进或变型，其中，将位于开口24的相邻侧上的肋28替换为板28p，板28p在冲击机构16和冲击元件50的旋转方向上成角度。这将用于增加离开筛网布置的材料和空气的速度，以增加容量。这对于最外面的研磨区/筛网布置20可能特别有利。
[0112] 在另一个变型中，冲击元件50的横截面形状可以改变，如图2和5a和5b中具体示出的那样。例如，冲击元件50的横截面可具有简单的圆形形状。
[0113] 所公开的多级锤磨机10的实施例具有最少两个研磨级。在附图中描述和示出的实施例具有可选的第三研磨级。然而，应了解，可以从旋转轴线18以增加的半径依序添加额外的研磨级，每个额外的研磨级包括筛网布置和冲击元件阵列50。在一个实施例中，研磨级布置成使得在第一研磨级中研磨的材料通过至少一个随后的相邻研磨级，或者通过所有随后的研磨级。
[0114] 如前所述，在筛网布置20中设置开口24是可选特征。在一个锤磨机10的实施例的变型中，其中第一研磨级可以在第一筛网布置20a中没有开口24。以这种方式，防止硬质材料通过连续研磨级进入收割机中的其他可能机构，例如切碎机。在这种变型中，锤磨机10还可以设置有一个或多个
传感器和警报器，以通知操作者在第一研磨级内循环的硬质材料的存在。
[0115] 杂草种子和作物残渣具有不同的性质。所需的破坏(例如压碎、剪切、冲击和磨损)量取决于所针对的种子和正被处理的残渣物质。所公开的多级锤磨机10的实施例能够通过以下方式增加残渣材料的破坏程度：
[0116] 1、增加相对转速，以增加冲击力和剪切力；
[0117] 2、减小筛孔22的尺寸，使较大的材料在冲击区域内保持更长时间；
[0118] 3、增加开口24的周向间距，以允许更大的材料在通过之前被加工更长的时间；
[0119] 4、提供内肋28f，以增加冲击区中的
停留时间。
[0120] 在上述驱动系统82的变型中，主
驱动器98可以是由PTO130提供动力的
液压泵的形式，其向联接的
液压马达提供液压
流体，该液压马达驱动轴106。这避免了对齿轮箱100的需要。使用液压马达的潜在好处是更好的速度控制和提供软启动的固有能力。该方法被认为比直接单独驱动两个磨机更有效，因为它只需要一个液压马达，该液压马达可以在最佳速度(较慢)和压力下操作。
[0121] 还应理解，当残渣处理系统80或联合收割机120仅具有单个残渣处理装置时，对应的驱动器系统82被简化为要求：在残渣处理系统仅具有一个旋转部件的情况下，只有单个传动带驱动器和单个轴。在单个残渣处理装置具有反向旋转部件的情况下，则将需要两个皮带；但是与上述具有两个或多个并排的残渣处理装置的联合收割机相比，需要驱动的皮带轮数量减少了。
[0122] 同样在上述残渣处理系统80中，残渣处理装置以所公开的锤磨机10的实施例为例说明。然而，残渣处理系统80可以使用不同类型的残渣处理装置，例如但不限于针磨机、笼式磨机、单级锤磨机、谷壳撒布机和秸秆切碎机。也就是说，残渣处理系统80和相关的驱动系统82不依赖于特定类型的残渣处理装置。
[0123] 在所附
权利要求以及前面的描述中，除非上下文由于明确的语言或必要的含义而另外要求，否则词语“包括(comprise)”和诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型以包含的含义使用，即在本文所公开的锤磨机和残渣处理系统的各种实施例中，指明所述特征的存在但不排除其他特征的存在或添加。
