氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化程度高、符合食品安全規(guī)定、實(shí)現(xiàn)核桃殼仁分選功能的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備。它包括安裝在支撐結(jié)構(gòu)上的螺旋葉片滾筒，螺旋葉片滾筒內(nèi)部有同心的主軸，主軸兩端通過(guò)各自的軸承安裝在支撐結(jié)構(gòu)上；主軸與動(dòng)力源連接，主軸上還設(shè)有彼此耦合的螺旋葉片Ⅰ、螺旋葉片Ⅱ、螺旋葉片Ⅲ，構(gòu)成連續(xù)的變螺距螺旋輸送葉片機(jī)構(gòu)，從而將所述螺旋葉片滾筒分為三個(gè)工作區(qū)域，對(duì)應(yīng)螺旋葉片Ⅰ、螺旋葉片Ⅱ、螺旋葉片Ⅲ，分別為核桃殼輸送區(qū)域、核桃殼仁分離區(qū)域、核桃仁輸送區(qū)域；所述螺旋葉片滾筒進(jìn)口處與進(jìn)料斗連接，同時(shí)在進(jìn)口處還設(shè)有吹風(fēng)機(jī)以及核桃仁收集器；所述螺旋葉片滾筒出口處設(shè)有核桃殼收集器。
【專利說(shuō)明】氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核桃殼仁自動(dòng)分離工藝與裝備，具體涉及一種氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]為實(shí)現(xiàn)核桃剝殼取仁的機(jī)械自動(dòng)化，國(guó)內(nèi)外都曾研制過(guò)核桃殼仁分離機(jī)，現(xiàn)有的核桃殼仁分離機(jī)普遍采用風(fēng)選原理、磁選原理、濕法刮板原理等。
[0003]風(fēng)選式和濕法刮板式利用核桃殼仁比重的差異實(shí)現(xiàn)殼仁分離。核桃殼的比重為
1.2-1.4，核桃仁的比重為1.02左右。比重差異很小的情況下，雖然風(fēng)選式分離機(jī)對(duì)薄皮核桃的分離率比較高，但是對(duì)山核桃等大量厚皮品種的核桃分離效果并不理想。濕法刮板式分離機(jī)利用比重為1.16的泥漿水或鹽水對(duì)核桃殼仁進(jìn)行分層然后分離。主要不足在于:核桃內(nèi)殼漂浮在液面上和核桃仁混在一起難以分離；需要沖洗、烘干等分離后處理，增加了加工成本而且延長(zhǎng)了加工周期，效率不高。
[0004]美國(guó)科技人員曾研究過(guò)使用鐵粉或磁流分離核桃殼仁，這種方法需要將無(wú)毒的明膠與鐵粉相混合和涂包在核桃上，分離比較徹底，減少了核桃仁存在核桃殼里的機(jī)會(huì)。但用鐵粉和磁粉做加工核桃的添加劑主要缺點(diǎn)是:增加了加工成本，對(duì)核桃仁也造成了污染。
[0005]核桃殼仁分離機(jī)是一種由電機(jī)帶動(dòng)，殼和仁分離間隙可調(diào)的核桃殼仁分離機(jī)。通過(guò)調(diào)整間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)破殼后的核桃殼仁混合體分離。動(dòng)力由減速電機(jī)通過(guò)雙排鏈輪分配到兩處，一處用來(lái)驅(qū)動(dòng)分離環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)；另一處用來(lái)驅(qū)動(dòng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)破殼的核桃進(jìn)入殼仁分離環(huán)體后，在環(huán)體的轉(zhuǎn)動(dòng)下，殼仁體不斷被拋送到一定高度后自由下落，下落時(shí)被繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋釘齒不斷敲擊、碰撞，最終將結(jié)合的殼仁分離開來(lái)，并將大殼輸送到大殼出料斗內(nèi)。通過(guò)絲杠調(diào)距器可調(diào)節(jié)合適的分離環(huán)間隙，使核桃仁在該間隙下以最佳的效果全部漏下，后收集到集料斗內(nèi)，完成殼仁分離的過(guò)程。該裝置僅實(shí)現(xiàn)了核桃大殼與核桃仁的分離，并不能分離核桃內(nèi)殼和碎殼，而且分離過(guò)程需要不斷的敲擊碰撞核桃殼仁，降低了核桃仁完整率、出仁率，因此分離取仁性能指標(biāo)低，效果不理想。
[0006]分離手剝山核桃下腳料殼仁的方法是一種分離手剝山核桃下腳料殼、仁的方法，包括分離未經(jīng)熟化處理的生山核桃下腳料中殼、仁的步驟和分離經(jīng)過(guò)熟化處理的山核桃下腳料中殼、仁的步驟。利用食用堿等食品添加劑的相關(guān)特性和核桃殼、仁在溶液中密度、比重、浮力差異的原理，通過(guò)配制分離液A、B、C，調(diào)節(jié)出山核桃下腳料中殼、仁在分離液A、B、C中的密度浮力差，使未經(jīng)熟化處理的生山核桃下腳料中的殼、仁分離及使經(jīng)過(guò)熟化處理的山核桃下腳料中的殼、仁分離，需要配合篩分機(jī)或篩網(wǎng)等的使用，同時(shí)分離液A、B、C能夠多次使用。此方法是典型的濕法分離，工作周期長(zhǎng)，需要靜置一段時(shí)間才可分離；自動(dòng)化程度低，需要配合篩分機(jī)或篩網(wǎng)等的使用；需要進(jìn)行后處理(洗凈、烘干等)，增加了加工成本。
[0007]雖然人們研制出了多種核桃殼仁自動(dòng)分離裝置可以對(duì)核桃殼仁進(jìn)行分離，但每一種裝置都各有利弊，不能對(duì)核桃核仁進(jìn)行徹底的無(wú)污染、自動(dòng)化分離。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種自動(dòng)化程度高、符合食品安全規(guī)定、實(shí)現(xiàn)核桃殼仁分選功能的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案:
[0010]一種氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，它包括一個(gè)螺旋葉片滾筒，所述螺旋葉片滾筒安裝在一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上，在螺旋葉片滾筒內(nèi)部安裝有同心的主軸，主軸兩端通過(guò)各自的軸承安裝在支撐結(jié)構(gòu)上；
[0011]在所述主軸與動(dòng)力源連接，在主軸上還設(shè)有彼此耦合的螺旋葉片1、螺旋葉片I1、螺旋葉片III，構(gòu)成連續(xù)的變螺距螺旋輸送葉片機(jī)構(gòu)；變螺距螺旋輸送葉片機(jī)構(gòu)將所述螺旋葉片滾筒分為三個(gè)工作區(qū)域，對(duì)應(yīng)螺旋葉片1、螺旋葉片I1、螺旋葉片III，分別為核桃殼輸送區(qū)域、核桃殼仁分離區(qū)域、核桃仁輸送區(qū)域；
[0012]所述螺旋葉片滾筒進(jìn)口處與進(jìn)料斗連接，同時(shí)在進(jìn)口處還設(shè)有吹風(fēng)機(jī)以及核桃仁收集器；
[0013]所述螺旋葉片滾筒出口處設(shè)有核桃殼收集器。
[0014]所述的螺旋葉片I材料為柔性非金屬材料，如電木、橡膠、PVC等，表面具有十字突起形狀的織構(gòu)，螺旋葉片I與螺旋葉片滾筒外殼直徑方向夾角為yyl=io°~20°，軸向夾角為a yl=15°~25°，相對(duì)應(yīng)的螺距為Pl=1280~2240mm，軸向長(zhǎng)度為L(zhǎng)yl=150~220mm。
[0015]所述的螺旋葉 片II材料為柔性非金屬材料，如電木、橡膠、PVC等，表面具有圓柱槽形狀的織構(gòu)；螺旋葉片II與螺旋葉片滾筒外殼直徑方向夾角為yy2=o°~7°，與軸向夾角為ay2=33°~45°，相對(duì)應(yīng)的螺距為p2=600~920_，軸向長(zhǎng)度為L(zhǎng)y2=150~230_。
[0016]所述的螺旋葉片III材料為金屬材料，如鐵碳合金、鋁合金等；螺旋葉片III與螺旋葉片滾筒外殼直徑方向夾角為Uy3=0°，與軸向夾角為ay3=70°~85°，相對(duì)應(yīng)的螺距為p3=50 ~220mm,軸向長(zhǎng)度為 Ly3=IOO ~200mm。
[0017]所述螺旋葉片滾筒包括滾筒外殼，滾筒外殼內(nèi)壁設(shè)有滾筒內(nèi)墊，兩者固連；螺旋葉片滾筒兩端分別設(shè)有出料端滾筒擋環(huán)和進(jìn)料端滾筒擋環(huán)。
[0018]所述各螺旋葉片通過(guò)多個(gè)連接筋片與主軸焊接，連接筋片互相成90°，一端焊接在主軸上，與主軸徑向成角度ai=15°~30°，旋向?yàn)橛倚硪欢撕附釉诼菪~片滾筒內(nèi)壁上；連接筋片焊接水平位置距螺旋葉片滾筒物料進(jìn)口端的距離為1^=200~220mm。
[0019]所述的進(jìn)料斗固定在支撐結(jié)構(gòu)上，水平方向上進(jìn)料斗輸出口與螺旋葉片滾筒的距離為L(zhǎng)j1=O~30mm,豎直方向上進(jìn)料斗輸出口型心距主軸軸心距離為L(zhǎng)j2=40~60mm,進(jìn)料斗輸出口輸出物料方向與水平方向夾角為afl5°~60°。
[0020]所述動(dòng)力源采用減速電動(dòng)機(jī)，它通過(guò)星型彈性聯(lián)軸器與主軸連接；所述的減速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為w=0.55~1.20r/s，通過(guò)螺栓固定在電動(dòng)機(jī)底座上，電動(dòng)機(jī)底座相對(duì)應(yīng)的螺孔為長(zhǎng)徑通孔；與螺栓配合的螺母采用自鎖螺母；所述的電動(dòng)機(jī)底座左端通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)垂直方向定位和豎直方向定位，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)底座支架實(shí)現(xiàn)軸向定位；與螺栓配合的螺母采用自鎖螺母。
[0021]所述吹風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口在水平方向上與螺旋葉片滾筒的距離為L(zhǎng)el=O~50mm，在豎直方向上與主軸軸心的距離為L(zhǎng)e2=O~30mm，吹風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的輸出風(fēng)力方向與水平方向夾角為αε=5°~20° ;吹風(fēng)機(jī)通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上，與螺栓配合的螺母采用自鎖螺母。
[0022]所述核桃殼收集器通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上，固定位置為螺旋葉片滾筒出口下方；核桃仁收集器通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上，固定位置為螺旋葉片滾筒進(jìn)口下方；核桃殼收集器上方還有固定在支撐機(jī)構(gòu)上的核桃殼收集罩；核桃殼收集罩上設(shè)有主軸穿過(guò)的通孔。
[0023]本發(fā)明利用螺旋葉片輸送原理和氣力輸送原理對(duì)核桃殼仁物料進(jìn)行分離，工作過(guò)程如下:
[0024]同時(shí)接通減速電動(dòng)機(jī)和吹風(fēng)機(jī)電源，在螺旋葉片滾筒出口端觀察，減速電動(dòng)機(jī)以w速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)星型彈性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)主軸和螺旋葉片滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)；吹風(fēng)機(jī)以徑向α。角度由螺旋葉片滾筒進(jìn)口輸送風(fēng)力。從進(jìn)料斗輸送核桃殼仁物料，輸送速率為P kg/min，核桃殼仁物料在進(jìn)料斗中加速后以沉降速度vt、一定的徑向角度α λ(α λ = α ρ被送入螺旋葉片滾筒，核桃仁物料在風(fēng)力輸送作用下進(jìn)入核桃殼仁分離區(qū)域，核桃殼物料大部分進(jìn)入核桃殼輸送區(qū)域，少部分進(jìn)入核桃殼仁分離區(qū)域，至此完成核桃殼仁物料初步分離。
[0025]螺旋葉片滾筒內(nèi)壁上固定連接的變螺距螺旋輸送葉片機(jī)構(gòu)，螺旋方向?yàn)橛倚?，在螺旋葉片滾筒順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，螺旋葉片起到輸送核桃殼仁物料的作用，物料輸送方向是由出口方向輸送至進(jìn)口方向。在核桃殼仁分離區(qū)域，核桃殼仁物料被螺旋葉片II沿圓周輸送至高處，同時(shí)螺旋葉片II對(duì)核桃殼仁物料有向進(jìn)口方向運(yùn)輸?shù)淖饔?；達(dá)到一定高度后，核桃殼仁物料從空中拋下，具有向進(jìn)口方向的初速度。在風(fēng)力輸送作用下，核桃仁受到較小的風(fēng)力落在核桃仁輸送區(qū)域；核桃殼受到較大的風(fēng)力被送入核桃殼輸送區(qū)域，至此完成第二步分離。
[0026]在核桃仁輸送區(qū)域，核桃仁被小螺距的螺旋葉片III輸送至螺旋葉片滾筒出口方向輸出，由于螺旋葉片III的螺距小、摩擦系數(shù)小，在此區(qū)域形成了典型的螺旋輸送作用，核桃仁不受風(fēng)力影響，核桃仁被小螺距的螺旋葉片III輸送至螺旋葉片滾筒出口方向輸出，落入核桃仁收集器。
[0027]在核桃殼輸送區(qū)域，螺旋葉片I表面具有十字突起形狀的織構(gòu)，摩擦系數(shù)為，核桃殼被帶到高處拋下，拋下時(shí)不具有向進(jìn)口方向的初速度，在風(fēng)力作用下在螺旋葉片滾筒出口處輸出，落入核桃殼收集器。至此核桃殼仁物料完全分離。
[0028]本發(fā)明的具體參數(shù)設(shè)計(jì)原理如下:
[0029]由于核桃物料的空氣動(dòng)力學(xué)特性不同，當(dāng)氣流作用于核桃物料的混合物料時(shí)，核桃物料會(huì)因所受合力的差異而產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)軌跡?？紤]到核桃物料在螺旋葉片滾筒內(nèi)的氣流場(chǎng)中是以自由單個(gè)形式運(yùn)動(dòng)，且其形狀尺寸和所受力不同，可用懸浮速度代替漂浮系數(shù)。所以，在對(duì)核桃物料進(jìn)行動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析時(shí)，可以將單個(gè)核桃物料視為質(zhì)點(diǎn)M。
[0030]根據(jù)核桃物料的特性將其劃在牛頓區(qū)段來(lái)計(jì)算。當(dāng)物料的形狀相近，雷諾數(shù)處于牛頓區(qū)段時(shí)，球形系數(shù)為常數(shù)。根據(jù)《農(nóng)業(yè)物料學(xué)》可知核桃仁的球形系數(shù)氣k=3.02，半截核桃的球形系數(shù)k=l.78，破開不完全核桃的球形系數(shù)k=l.21，核桃殼的球形系數(shù)k=3.02。又因?yàn)楹颂胰蕟瘟Ｙ|(zhì)量m=3.76?5.24g, P s=20.58?22.64kg/m3半截核桃單粒質(zhì)量ms=6.41 ?8.13g，P s=17.63 ?19.57kg/m3，破開不完全核桃單粒質(zhì)量 ms=12.32 ?15.85g，P s=12.82 ?14.76kg/m3，核桃殼單粒質(zhì)量 ms=2.32 ?4.25g, P s=10.35 ?12.42kg/m3。在牛頓區(qū)段間，取阻力系數(shù)C=0.44，空氣密度P =1.2kg/m3，所以根據(jù)懸浮速度計(jì)算公式:[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，它包括一個(gè)螺旋葉片滾筒，所述螺旋葉片滾筒安裝在一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上，在螺旋葉片滾筒內(nèi)部安裝有同心的主軸，主軸兩端通過(guò)各自的軸承安裝在支撐結(jié)構(gòu)上； 在所述主軸與動(dòng)力源連接，在主軸上還設(shè)有彼此耦合的螺旋葉片1、螺旋葉片I1、螺旋葉片III，構(gòu)成連續(xù)的變螺距螺旋輸送葉片機(jī)構(gòu)；變螺距螺旋輸送葉片機(jī)構(gòu)將所述螺旋葉片滾筒分為三個(gè)工作區(qū)域，對(duì)應(yīng)螺旋葉片1、螺旋葉片I1、螺旋葉片III，分別為核桃殼輸送區(qū)域、核桃殼仁分離區(qū)域、核桃仁輸送區(qū)域； 所述螺旋葉片滾筒進(jìn)口處與進(jìn)料斗連接，同時(shí)在進(jìn)口處還設(shè)有吹風(fēng)機(jī)以及核桃仁收集器；所述螺旋葉片滾筒出口處設(shè)有核桃殼收集器。
2.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述的螺旋葉片I材料為柔性非金屬材料，如電木、橡膠、PVC，表面具有十字突起形狀的織構(gòu)，螺旋葉片I與螺旋葉片滾筒外殼直徑方向夾角為uyl=io°~20°，軸向夾角為ayl=15°~25。，相對(duì)應(yīng)的螺距為Pi=1280~2240mm，軸向長(zhǎng)度為L(zhǎng)yl=150~220mm。
3.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述的螺旋葉片II材料為柔性非金屬材料，如電木、橡膠、PVC等，表面具有圓柱槽形狀的織構(gòu)；螺旋葉片II與螺旋葉片滾筒外殼直徑方向夾角為yy2=0°~7°，與軸向夾角為ay2=33°~45。，相對(duì)應(yīng)的螺距為p2=600~920_，軸向長(zhǎng)度為L(zhǎng)y2=150~230_。
4.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述的螺旋葉片III材料為金屬材料，如鐵碳合金、鋁合金等；螺旋葉片III與螺旋葉片滾筒外殼直徑方向夾角為Uy3=0°，與軸向夾角為ay3=70°~85°，相對(duì)應(yīng)的螺距為p3=50 ~220mm,軸向長(zhǎng)度為 Ly3=IOO ~200mm。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述螺旋葉片滾筒包括滾筒外殼，滾筒外殼內(nèi)壁設(shè)有滾筒內(nèi)墊，兩者固連；螺旋葉片滾筒兩端分別設(shè)有出料端滾筒擋環(huán)和進(jìn)料端滾筒擋環(huán)。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述各螺旋葉片通過(guò)多個(gè)連接筋片與主軸焊接，連接筋片互相成90，一端焊接在主軸上，與主軸徑向成角度a i=15°~30°，旋向?yàn)橛倚硪欢撕附釉诼菪~片滾筒內(nèi)壁上；連接筋片焊接水平位置距螺旋葉片滾筒物料進(jìn)口端的距離為1^=200~220mmo
7.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述的進(jìn)料斗固定在支撐結(jié)構(gòu)上，水平方向上進(jìn)料斗輸出口與螺旋葉片滾筒的距離為L(zhǎng)jl=O~30mm，豎直方向上進(jìn)料斗輸出口型心距主軸軸心距離為1^=40~60mm，進(jìn)料斗輸出口輸出物料方向與水平方向夾角為α」=15°~60°。
8.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述動(dòng)力源采用減速電動(dòng)機(jī)，它通過(guò)星型彈性聯(lián)軸器與主軸連接；所述的減速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為w=0.55~1.20r/s，通過(guò)螺栓固定在電動(dòng)機(jī)底座上，電動(dòng)機(jī)底座相對(duì)應(yīng)的螺孔為長(zhǎng)徑通孔；與螺栓配合的螺母采用自鎖螺母；所述的電動(dòng)機(jī)底座左端通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)垂直方向定位和豎直方向定位，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)底座支架實(shí)現(xiàn)軸向定位；與螺栓配合的螺母采用自鎖螺母。
9.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述的吹風(fēng)機(jī)水平方向出風(fēng)口與螺旋葉片滾筒的距離為L(zhǎng)el=O~50mm，豎直方向吹風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與主軸軸心的距離為L(zhǎng)e2=O~30mm，吹風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的輸出風(fēng)力方向與水平方向夾角為αε=5°~20° ;吹風(fēng)機(jī)通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上，與螺栓配合的螺母采用自鎖螺母。
10.如權(quán)利要求1所述的氣力與柔性螺旋葉片耦合的核桃殼仁滾筒雙向分離裝備，其特征是，所述核桃殼收集器通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上，固定位置為螺旋葉片滾筒出口下方；核桃仁收集器通過(guò)螺栓固定在支撐機(jī)構(gòu)上，固定位置為螺旋葉片滾筒進(jìn)口下方；核桃殼收集器上方還有固定在支撐機(jī) 構(gòu)上的核桃殼收集罩；核桃殼收集罩上設(shè)有主軸穿過(guò)的通孔。
【文檔編號(hào)】B07B11/00GK103624005SQ201310637397
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】張彥彬, 李長(zhǎng)河, 劉明政 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)