本发明总地说涉及处理甘蔗等的方法和装置，特别是将它们的茎杆分离成外皮和髓芯的方法及装置。 蔗科植物杆上有一层蔗皮，该外皮是硬的、木质状纤维物质。它包着心部的蔗髓。蔗髓包含了几乎所有的糖汁。糖汁可以制成各种糖制品。蔗皮外表面有一层很薄的蜡质外层，这里称之为“表层（dermax）”
另外还有一些植物（如甜高粱）与甘蔗类似，同属草本科，它们都有木质草杆。虽然本文中经常提及甘蔗，但本发明实际可用来处理各种草本科植物（如甘蔗、甜高粱等）的木质草杆。无疑，包括权利要求书在内，本发明提及的甘蔗之处，均不意味仅限于甘蔗。
到目前为止，在传统的制糖业中，使用甘蔗的主要目的是利用其糖份。加工的方法涉及切碎和压榨甘蔗茎杆，以获取糖汁。剩下的固体废料（甘蔗渣）则主要当作燃料，大部份消耗在制糖过程中。
虽然这种加工过程在整个制糖业中事实上是惯用的加工方法，但是人们已经开始认识到，如果能先将甘蔗茎杆上的蔗皮、蔗髓和表层分离，那么就能够用甘蔗生产出许多有用的产品来，由此生产出地许多有用的最终产品会带来巨大的经济效益。这种分离方法还能明显提高出糖率。
下列美国专利反映了早期对茎杆分离所作的努力，尽管它们不一定是关于甘蔗的：
605，293（Madden）
608，630（Wright）
616，177（Adelsperger）
623，753（Winchell）
623，754（Winchell）
627，882（Sherwood）
632，789（Remy）
657，341（Dyer）
670，037（Sherwood）
675，758（Sherwood）
684，492（Adamson）
707，531（Adamson）
1，689，387（Heimlich）
2，706，312（Bobkowicz）
尽管早在十九世纪后半叶就开始尽力将植物茎杆进行分离，但在整个制糖业中却仍沿用上面提及的传统加工方法，即将整根茎杆切碎榨取蔗糖汁。
上述方法在这一领域一直占主导地位，直到本世纪六十年代，其发展活力才开始复苏，之后的发展几乎都与在制糖业中称为Tilby系统的甘蔗分离系统有关。Tilby系统是以该系统的发明人Sydney E·（“Ted”）Tilby的名字命名的。
Tilby系统中通常包括由甘蔗分离机的不同部分完成的多个加工过程。被切成最好是25-35厘米长的甘蔗杆段，被向下送到一个劈刀上，劈刀沿纵向将甘蔗杆段对劈成两个半圆柱形杆段。然后两个对劈杆段分别由分离机的对称设置的下游部分进行加工。
分离机的下游部分首先是脱髓站，它包括一个切削辊和一个夹持辊，用以从对劈杆段外皮上切下蔗髓，并同时将外平辗平。再下去就是去表层站，经过该站处理后露出外皮即可送至其后的各种加工工序中，包括劈开，切碎和/或其它加工步骤。蔗髓则被从分离机送到压榨站，榨出其中的糖汁。
从六十年代开始，关于Tilby系统及其改进的专利很多已获批准，以下所列是与甘蔗加工有关的最近的一些美国专利：
3，424，611（Miller）
3，424，612（Miller）
3，464，877（Miller等）
3，464，881（Miller等）
3，566，944（Tilby）
3，567，510（Tilby）
3，567，511（Tilby）
3，690，358（Tilby）
3，698，459（Tilby）
3，721，567（Miller等）
3，796，809（Miller等）
3，873，033（Tilby）
3，976，498（Tilby）
3，976，499（Tilby）
4，025，278（Tilby）
4，151，004（Vukelic）
4，312，677（Tilby等）
4，572，741（Mason）
4，636，263（Cundiff）
4，702，423（Pinto）
4，743，307（Mason）
4，816，075（Gruenewald）
Tilby系统最终完全商业化后，可生产出几种极有价值的产品，大大提高了每吨甘蔗的产值，这对制糖这个近年来其效益一直处于最佳边缘状态的行业来说，是非常重要的。对某些其经济的增长与稳定有赖于制糖业的繁荣的发展中国家来说，它就更具特殊的重要性。
由于甘蔗是一种生长快，成熟早，易于获得的生物资源，所以Iilby系统的完全商业化可以大大降低对森林及其它农作物资源的依赖。用Tilby系统分离的甘蔗成份可生产出的产品包括各种形式的糖、食品和食品添加剂、饲料、各种木制品和建筑材料，各种用途的酒精、纸和其他含纸浆的制品，以及其他多种特殊产品。
尽管多年来Tilby系统已经有了实质性的技术进步，但仍面临很多辣手而关键的问题。克服这些问题的努力屡遭失败，阻碍了Tilby系统的完全商业化。本说明书及权利要求所述的发明即旨在解决上述问题。
一个很大的问题就是在切削辊和夹持辊之间完成脱髓加工后，如何建立单独的蔗髓碎料流和蔗皮片料流。当然因用途不同，蔗髓碎料和蔗皮片料要分别加工，然而作业效率却低到蔗髓碎料要留在外皮片料上的程度，换句话说，蔗髓碎料跟不上其后的加工工序。
与之相关的另一个问题是该系统的堵塞。如果不将蔗皮片料顺利送出脱髓站，而是任其堆积，就会出现堵塞现象。若出于重要目的，需要保证采取某些步骤使蔗髓碎料保持单一料流，则这种堵塞现象就更容易发生。
集中蔗髓碎料流常用的办法有：在尽可能靠近切削辊和夹持辊间的辊缝处（即它们的公切线或靠近切线的区域）设置一个导流件，且导流件的上游刃要尽可能尖利，以将其塞在尽量靠近辊缝处。但是结构这样拥挤和导流件的锐刃，会加重堵塞问题，使蔗髓和蔗皮纤维堆积在该锐刃上，甚至一些蔗皮碎片会流入蔗髓碎料流中。
此外，由于产业上使用的设备为满足大的加工能力，常要求切削辊和夹持辊有大的轴向尺寸，但实际上很难保证导流件的锐刃沿一条线准确塞近辊缝所要求的很小的偏差。减小切削辊和夹持辊和径向尺寸，似乎有利于导流件靠近辊缝，但减小径向尺寸却又不符合大加工能力的要求，甚至连对劈杆段都无法很好进入脱髓站。
为了能够完全将从脱髓站排出的物料分成蔗髓料流和蔗皮料流，人们提出了各种改进的方法。如在美国专利3，976，498（Tilby等）中采用的是一种其上游刃为平滑圆弧轮廓的导流件，虽然能在一定程度上解决问题，但其中仍有许多问题未能解决。此外，导流件上游刃倒圆会使随蔗皮流入去表层站的蔗髓碎料增多，损失了其上有用的糖汁。
连续出现的问题导致后来在美国专利4，151，004（Vukelic）中作出的改进，它公开了一种旋转导流器刃部件，采用一个运动件以避免纤维在导流器上的聚集。但因各种原因，这类装置并不实用，而且也无法完全解决上述问题，因而未得到进一步发展。值得一提的是，后一篇专利的持有人正是美国专利3，976，498的持有人。这表明，早期使用的圆弧形导流器，作为完整的工业界可以接受的解决上述问题的方案，是不适当的。
本发明的目的是提供一种分离蔗髓和蔗皮的方法和装置，它克服了包括上述各点在内的现在技术中的一些缺点和问题。
本发明的再一个目的是提供一种将脱髓站出料立即分离成蔗髓碎料和蔗皮片料的改进方法和装置。
本发明的另一个目的是提供一种减少脱髓站出料的堵塞现象的改进方法和装置。
本发明的又一个目的是提供一种可避免脱髓站出料中任何成份浪费的制糖方法和装置，从而提高甘蔗，甜高粱等各种成份的利用率。
本发明还有一个目的是以具有大加工量的大规模产业设备上易于使用的方式，解决上述问题。
从以下对本发明的说明中即可清楚地了解本发明的上述及其它目的。
本发明的方法和装置解决了上述问题，并且适用于大规模产业上进行甘蔗和甜高粱的分离作业。
与早先的想法不同，实现本发明的方法有一部分是基于这样的认识：它不要求在脱髓站的出料口立即将出料完全分离成蔗髓碎料流和蔗皮片料流，而是采取一定措施，使对劈杆段只沿蔗皮料流传送，即使有相当多蔗髓碎料没有进入到主蔗髓碎料流也无关紧要，因为它还能形成与蔗皮料流一起运动的次蔗髓碎料流，而后进行一些调整，使次蔗髓碎料流很快加入到主蔗髓碎料流中。
本发明的方法包括如下步骤：用固定件对脱髓站排料进行分流，将其分为主蔗髓碎料流和含有次蔗髓碎料流的蔗皮流;然后再从蔗皮流中分离出次蔗髓碎料流，并将其转移到主蔗髓碎料流中。本发明的上述分离和转移步骤是一连续过程的一部分，其中蔗髓和蔗皮是无干扰地向下游运送的。
本发明的实施例中，上述次流的分离和转移步骤包括：将流过的次蔗髓碎料流中的蔗髓截获在转动刷辊的硬毛间隙中，该硬毛与次蔗髓碎料流汇合在一起;使截获在硬毛间隙中的蔗髓随刷辊转过一定弧度后，次蔗髓料流即与蔗皮料流相分离;最后沿远离蔗皮料流的方向，从硬毛间隙中卸下截获的蔗髓。最好借助刷辊转动时产生的离心力卸下蔗髓。
在本发明的实施例中，上述次流的分离和转移步骤还包括在其后再设置一个类似的刷辊，以从次蔗髓流中截获前一刷辊未刷净的蔗髓。也就是说本发明可采用多个串联设置的刷辊。
在这种情况下，最好其中一个刷辊的转速应使其上的硬毛末梢沿蔗皮料流运动方向的线速度大于蔗皮料流速度，这样，即可将附在蔗皮上的蔗髓刷下，使之汇入主蔗髓碎料流中。
本发明的甘蔗分装置具有蔗段劈开装置，对置的切削辊和夹持辊用来接收对劈蔗段，并从蔗皮上切下蔗髓，和一导流器，该导流器具有一个位于切削辊和夹持辊形成的排料区的上游刃，一个从上游刃基本沿上述两辊的公切面延伸的蔗皮接受侧，和一个与之相对的形成蔗髓流区的另一侧。
本发明的改进装置包括：上述导流器的上游刃为钝刃，该导流器的钝刃和蔗皮接受侧表面是由减摩材料制成的，该上游刃的形状及位置可将排料分为位于蔗髓流区的主蔗髓碎料流和含有次蔗髓碎料流的蔗皮流;和位于导流器下游的装置，用以从蔗皮流中分离出次蔗髓碎料流，并将其转移到主蔗髓碎料流中。
一个最佳的次流分离和转移到主流的装置包括至少一个设置在导流器下游处的刷辊，每个刷辊上有其间有许多间隙的硬毛部分，硬毛部分的位置使其旋转时能与次蔗髓碎料流相汇合，并将蔗髓收集在硬毛部分的间隙中。在该最佳实施例中，每一刷辊还有一个共同作用的进给辊，该刷辊和进给辊的转动起到向前推进蔗皮的作用，同时刷辊如上所述截获和收集蔗髓。
刷辊上的硬毛束最好交错排列，以有利于其随蔗皮向下游运动时截获蔗髓。
在最佳实施例中，还可以包括在每个刷辊下游处设置一个分流器，作为次流分离和转移到主流的装置的一部分。每个分流器上都有一个蔗皮侧和一个蔗髓侧。蔗髓侧靠近硬毛部分沿一段弧线朝远离蔗皮侧表面的方向延伸。
导流器的蔗皮接受侧和每个下游处的分流器的蔗皮侧大体沿一条公共弯曲路径延伸。每个刷辊的硬毛末梢都向外伸过该弯曲路径，以有助截获在蔗皮料流中运动的蔗髓。
如上所述，该装置中最好包括多个刷辊、进给辊和分流器。这时，使其中一个刷辊以使刷辊上的硬毛末梢沿蔗皮流方向的线速度超过蔗皮流的速度旋转，这样可以如上所述的那样，分离蔗髓。在这种情况下，与刷辊相配的进给辊上可以开槽，以阻止蔗皮被刷削时，向下游加速。
在本发明的实施例中，导流器的钝上游刃制成这样的轮廓形状：其横截面上沿导流器蔗皮接收侧的半径大于沿相对侧的半径，以确保蔗皮片料在指定的一侧通过该刃口。
图1是根据本发明的甘蔗分离设备的示意正视图;
图2是图1的局部放大视图，用以表明本发明的结构细节;
图3是导流器上游刃的局部放大剖视图;
图4是刷辊表面的局部放大示意图，表示出了硬毛束图案;
图1示出一种可将甘蔗杆段劈开，并进行处理的塔式甘蔗分离装置20。与现在技术相同，分离装置20呈镜面对称布置，其两侧分别处理对劈杆段的两半。该两侧与现有技术相同，包括安装在侧板37上的各部分，侧板可绕枢轴41向上运动，以便于分离系统20的维修。
整根甘蔗、甜高粱等的杆段均从上向下端部先进入分离装置20。这些原料杆段被一对进料辊23向下送到劈刀21上，将杆段沿纵向劈成两半。显露出内部蔗髓的每半对劈杆段通过旋转控制刷25进入脱髓站27。在脱髓站27，对劈杆段中的含糖蔗髓被从蔗皮上一小片一小片地切下来，并同时将蔗皮辗平。
如上所述，本发明是涉及将切下的蔗髓碎料与蔗皮片料流的分离，其实现的装置详见图2。
图2清楚表明，每个脱髓站27均包括一个切削辊50和一个夹持辊52，对劈杆段46在其间运动，并在此被分成蔗髓碎料和外皮片料48。切削辊50和夹持辊52的下游是导流器54，它位于切削辊50和夹持辊52的排料区。导流器54具有一个钝上游刃56、一个蔗皮接受侧58和一个形成主蔗髓碎料流区62的相对侧60。
导流器54由具有超高分子量的聚乙烯塑料制成，这样蔗皮接受侧和上游刃56具有低摩擦特性。另一种替换方案是采用涂有聚四氟乙烯或其它具有低摩擦性能材料的金属表面。这有利于排料通过，减少或消除物料在刃56上的悬积。
如图3所示，导流器54的钝上游刃56具有这样的横截面轮廓形状，即沿蔗皮接受侧56的半径大于沿相对侧60的半径，以确保蔗皮片料在指定的一侧顺利通过上游刃56。这种轮廓形状和低摩擦表面特性可使脱髓站27正常排料，有利于清理导流器刃56。
导流器54不必非常接近切削辊50和夹持辊52。导流器54的位置应能把脱髓站27的排料分成主蔗髓碎料流66和含有次蔗髓碎料流68的蔗皮流。
导流器54的下游是串列的三个旋转刷辊31。每个刷辊有与其相配的进给辊33。每个刷辊31上都有硬毛部分31b，它由许多硬毛束构成，其间有间隔31c。每个刷辊31的硬毛部分31b都设置成在转动时能与次蔗髓碎料流68相汇合，并将蔗髓收集在间隙31c中。每个刷辊31和共同作用的对应进给辊33的旋转将蔗皮片料向前推进，同时刷辊31截获蔗髓。
如图4所示，每个刷辊31上的硬毛束是交错排列的。如上所述，当它随蔗皮向下游运动时，容易截获蔗髓。
每个刷辊31下游有一个分流器70，它有一个蔗皮侧72和一个蔗髓侧74。蔗髓侧靠近硬毛部分31b，沿远离蔗皮侧72的一段圆弧延伸。导流器54的蔗皮接受侧58和每个下游分流器70的蔗皮侧72沿公共弯曲路径延伸。每个刷辊31的硬毛部分31b都有硬毛末梢31d，它伸出于公共弯曲路径之外，处于易截获蔗髓的位置。
第一和第三刷辊31的转速应使硬毛末梢31d处的线速度等于蔗皮流的运动速度。与之相配的第一和第三进给辊33的表面上带有滚花（图中未示），且这两个进给辊以与第一、第三刷辊31相同的线速度旋转，使蔗皮片料可沿流水线运动。中间进给辊的转速与前两者相同，但中间刷辊转动的线速度则要大一些，这样其硬毛末梢即可将蔗皮上切成小片的蔗髓刷下。中间进给辊为齿形表面，在进行刷削时，它可夹持蔗皮，防止其加速运动。
对本技术领域那些对本发明感兴趣的人来说，本发明装置所用的材料都是非常熟悉的。
虽然以上结合具体实施例对本发明的要点进行了描述，但它只能被视为是以举例的方式进行的说明，而并不意味对本发明范围的限制。