CN103658081A - 循环水喷淋式谷物淘洗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环水喷淋式谷物淘洗机，包括机架、设在机架上的具有进料口和出料口并与水平面倾斜设置的机壳部件、动力驱动装置、设在机壳部件内的螺旋输送混合器和一套污水处理装置。该机有一套高效污水处理装置，主要用循环水喷射冲洗谷物，所以具有比现有技术节水90％以上的巨大优势。该机用高速旋转的螺旋输送混合器上的桨叶翻搅位于机壳部件低端底部淘洗区域内水中的谷物，形成高效淘洗谷物的工作状态，不仅使洗涤去污的工艺效果明显提高，还能去除少量谷物皮层。淘洗后用清洁水喷淋又可大幅度提高谷物洗净度。因此，本发明使用时，按灰分降低值检测的工艺效果比现有洗麦机高50％以上。此外，该机还有比现有洗麦机节电40％以上的优势。

Description

循环水喷淋式谷物淘洗机

技术领域

本发明涉及一种循环水喷淋式谷物淘洗机，它主要用于谷物加工行业用于清洗掉谷物籽粒表面的杂质和污染物，也可用于其它行业清洗颗粒状物料。 

背景技术

在谷物加工行业，为了减少杂质和污染物，提高成品质量，小麦和玉米等谷物制糁或制粉前需要有一道清洗工序。目前国内外常用的谷物洗涤设备称洗麦机。洗麦机由一个长方形洗槽、在洗槽内的螺旋输送器、一个直立圆筒形机架，安装在机架内的筛面圆筒、甩板叶轮顶盖和动力传动装置等组成。洗麦机工作时，谷物从洗槽上方的进料装置撒进后，由螺旋输送器推进到甩板叶轮，高速旋转的甩板叶轮把谷物提升到机架顶部后，从出料口排出。提升过程中，浮水从筛面圆筒的筛孔流出，谷物籽粒被甩干。现有洗麦机优点是能通过洗涤清除附着在谷物籽粒表面的部分杂质污物，有的还具有一定的去石功能。其缺点是耗水量大(洗1吨谷物需0.6～1吨水)、能耗高(产量6t/h的洗麦机配用电机总功率为13.2kw)和洗涤工艺效果不高。 

一项已公布名为“一种冲洗着水机”的发明专利(专利申请号：201210131760.7)公开了一种由机架、设在机架上的具有进料口和出料口并倾斜10°～30°设置的机壳组件、动力驱动装置以及设在机壳组件内的螺旋输送混合器组成的冲洗机。它靠将机壳组件低端底部的污水过滤筛网埋在污水斗水面以下形成一个小水坑，试图让高速旋转的螺旋输送混合器上的桨叶搅拌水中的谷物颗粒达到高效洗涤的功效。靠喷淋水管加入10％～30％的洁净水和污水斗下方的污水阀门放出污水达到用水平衡。该专利申报(该专利也是本发明申请人申报的)后，样机试验发现该机存在重大技术缺欠。设备运转产生的污水中的污染物是以谷物皮屑为主的在水中呈悬浮状态的有机物。这些污染物在桨叶搅拌迫使水高速流动的情况下根本不会沉淀，所以搅拌区域的水很快就变成污染严重的污水，用污水淘洗显然很难保证洗涤工艺效果。此外因淘洗区域水 污染严重，喷淋用水量少了洗涤工艺效果差，用水量多了则节水的效益大幅度下降，甚至全部丧失。综上所述，因设计上重大失误，“一种冲洗着水机”是没有实际应用价值的失败的技术。 

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种用循环水高压喷淋冲洗和用高速运动的桨叶在水中搅拌谷物淘洗的方法达到高效洗涤的循环水喷淋式谷物淘洗机。 

本发明实现上述目的采用的技术方案是： 

一种循环水喷淋式谷物淘洗机，它包括机架、设在机架上的具有进料口和出料口并与水平面呈10°～30°角倾斜设置的机壳组件、动力驱动装置、设在机壳组件内的螺旋输送混合器和一套污水处理装置，其特征在于：所述机壳组件的较低端的下部开口处安装一块圆弧形淘洗区底板，使淘洗区底板上方形成一个基本封闭能容纳一定量水的淘洗区域，机壳组件的较低端的进料口中安装有通过循环水管与安装在污水处理装置最后一级竖流式沉淀筒上的水泵相连的循环水喷管。 

所述机壳组件包括倾斜设置的筒体以及设在筒体两端具有轴承座的高端端盖和低端端盖，筒体与水平面的夹角在10°～30°之间，进料口设在筒体低端的顶部，进料口设有重力门，重力门下方安装循环水喷管，出料口设在筒体高端的底部，出料口内设有重力门，筒体底部自低端端盖开始向上依次设有淘洗区底板、筛网和污水导流底板，筒体顶部淘洗区底板上前方设有洁净水喷淋管，筛网高端上方设有进风管，筛网高端上前方设蒸汽管，淘洗区底板上加工有溜砂槽和泄砂孔，淘洗区底板低端泄砂孔的下方设有集砂筒。 

所述污水处理装置包括污水斗、水力锥筒筛、固定筛、滤清水斗、4～12个竖流式沉淀筒、排污阀和水泵，每个方筒或圆筒形竖流式沉淀筒的中心部位都有一个圆筒形的中心管，在距中心管的下端面15～30mm处安装一个上端为圆锥形的反射板，除最后一级竖流式沉淀筒外，每个竖流式沉淀筒靠近上端处都安装 一根溢流水管，前一级竖流式沉淀筒的溢流水管的出水口对准下一级竖流式沉淀筒中心管的中心，最后一级竖流式沉淀筒的中上部安装的水泵，水泵通过循环水管与循环水喷管相连。 

根据研发时收集大量相关技术资料和样机试验的检测数据分析，本发明的主要优势是： 

(1)在机壳组件的较低端的下部开口处安装一块圆弧形的淘洗区底板，使机壳组件的较低端的下部形成一个基本封闭能容纳一定量水的淘洗区域。本发明工作时，高速旋转的螺旋输送混合器上的桨叶在翻搅水中谷物(即淘洗谷物)的同时，带动谷物颗粒连同循环水一起做圆周方向和沿机壳内壁倾斜向上的运动。运动过程中桨叶打击摩擦谷物颗粒，谷物颗粒撞击摩擦机壳内壁和筛网，谷物颗粒之间相互碰撞摩擦和水流的冲刷等都不仅使洗涤去污的工艺效果明显提高，而且能去除少量谷物皮层。淘洗后用清洁水喷淋又可大幅度提高谷物洗净度。因此，本发明使用时，按灰分降低值检测的工艺效果比现有洗麦机高50％以上。因设备运转时，主要用循环水洗涤谷物，清洁水喷管只需添加占谷物重量5％以下的洁净水喷淋冲洗以提高谷物洗净度和补充洗涤过程中消耗的水(主要是谷物籽粒吸收和带走的水分)，清污和定期排放的污水的总量一般不超过被洗涤谷物总量的5％，所以，本发明节水率达90％以上。 

(2)淘洗区底板上加工有溜砂槽和泄砂孔，本发明工作时，密度大沿淘洗区底板内表面运动的砂石落入溜砂槽，则沿槽向下经泄砂孔排出进入集砂筒。此举使本发明增加了去石功能，使本发明工艺效果大增。 

(3)增设污水处理装置，让淘洗产出的污水先经水力锥筒筛和固定筛去除80％以上的固态污染物，然后经4～12个竖流沉淀筒沉淀使污水逐渐澄清，最后用水泵从最后一级竖流沉淀筒抽水高压喷淋冲洗谷物。此举克服了“一种冲洗着水机”的致命缺欠，解决了循环水有效利用的难题，在提高洗涤工艺效果的同时，大幅度提高节水率。根据样机检测数据分析，采用本发明清洗谷物可以在相当长的时段内做到污水零排放。此外，采用高压喷淋冲洗谷物能清除常规 洗涤方法无法清除的麦粒腹沟和玉米胚芽凹陷处的污染物，不仅使按灰分降低值检测的工艺效果比现有技术低得多，而且产出成品的含砂量、农药残留和菌落含量都大幅度下降。 

(4).产量达6t/h的本发明包括主机和水泵用电机的功率之和为7kw，，只是现有洗麦机总功率53％，所以能耗低也是本发明一大优势。 

(5)在需要控制谷物含水率时，在进风管道通风吹干谷物籽粒上的浮水，保证被加工谷物的吸水率不超标。 

(6).在需要用蒸汽处理时，在蒸汽管道通入蒸汽可使谷物吸水率迅速提高，皮层软化工艺效果大幅度提高。 

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。 

图2是本发明机壳组件出料口部位的结构示意图。 

图3是表示本发明机壳组件淘洗区底板结构的主示图。 

图4是表示本发明机壳组件淘洗区底板结构的左示图。 

图中：1动力驱动装置、3高端端盖、4机壳、5蒸汽管、6通风管、7桨叶、8主轴、9清洁水喷淋管、10循环水水管、11进料口、12循环水喷淋管、13低端端盖、15淘洗区底板、16集砂筒、17污水斗、18水力锥筒筛、19固定筛、20滤清水斗、21竖流式沉淀筒、22中心管、23反射板、25排污阀、28水泵、29出料口重力门、30出料口、31溢流水管、32机架、33筛网、35污水导流底板、36进料口重力门、38泄砂孔、39溜砂槽。 

具体实施方式

如图1所示，本发明的循环水喷淋式谷物淘洗机，包括机架32、设在机架32上的具有进料口11和出料口30并倾斜设置的机壳部件、动力驱动装置1、设在机壳部件内的螺旋输送混合器和污水处理装置。本发明的机壳部件包括倾斜设置的机壳4以及设在机壳4两端具有轴承座的高端端盖3和低端端盖13，机壳4的中心线与水平面的夹角在10°～30°之间，进料口11设在机壳4低端的顶部，如图2所示，进料口11内设有进料口重力门36，进料口重力门36下方安装循环水喷管12，出料口30设在机壳4高端的底部，出料口30内设有出 料口重力门29，机壳4底部自低端端盖13开始向上依次设有淘洗区底板15、筛网33和出料口，筛网33下方设污水导流底板35，机壳4顶部淘洗区底板15上前方位置设有清洁水喷淋管9，机壳4顶部筛网33高端上方位置设有进风管6和蒸汽管5。如图3和图4所示：淘洗区底板15上加工有溜砂槽39和泄砂孔38，淘洗区底板15低端泄砂孔38的下方设有集砂筒16。 

如图1所示，本发明螺旋输送混合器由主轴8和沿螺旋线安装在主轴8上的若干个桨叶7组成。螺旋输送混合器两端由安装在机壳组件两端的高端端盖3和低端端盖13上的轴承支撑。螺旋输送混合器主轴高端伸出与动力驱动装置1相连。 

如图1所示，本发明的污水处理装置包括污水斗17、水力锥筒筛18、固定筛19、滤清水斗20、4～12个竖流式沉淀筒21、排污阀25和水泵28。其中4～12个竖流式沉淀筒21的结构是：每个上部为方筒或圆筒形，下部为方锥筒或圆锥筒的竖流式沉淀筒21的中心部位都有一个圆筒形的中心管22，在距中心管22的下端面15～30mm处安装一个上端为圆锥形的反射板23，每个竖流式沉淀筒21下部方锥筒或圆锥筒的底端安装排污阀25，除最后一级竖流式沉淀筒21外，每个竖流式沉淀筒21靠近上端处都安装一根溢流水管31，前一级竖流式沉淀筒21的溢流水管31的出水口对准下一级竖流式沉淀筒21中心管23，最后一级竖流式沉淀筒21的中下部安装水泵28，水泵28通过循环水管10与循环水喷管12相连。 

如图1所示，本发明工作时，工艺要求开机前污水处理装置的所有竖流式沉淀筒21内应先充满水。设备进料时，动力驱动装置1和水泵28同时启动，清洁水喷管9也开启，谷物进入进料口11后堆积在进料口重力门36上方达到一定高度后，进料口重力门36自动开启，物料通过进料口重力门36呈平流状态均匀下泄。与此同时，水泵28从最后一级竖流式沉淀筒21抽水喷射到谷物上，谷物和水一起下泄进入淘洗区底板15上方的淘洗区域；高速旋转的螺旋输送混合器上的桨叶7翻搅水中的谷物，形成强烈淘洗过程，在此过程中谷物被逐渐 洗净，而水则逐渐变成污水。在淘洗同时桨叶7推动谷物和污水沿机壳4内壁底面向机壳4高端运动，当谷物和污水进入筛网33所在区域时，污水穿过筛网33落入污水导流底板35后，由污水导流底板35引导进污水斗17，而谷物则沿机壳4内壁底面继续向机壳4高端运动，在经过清洁水喷管9所在区域时，清洁水喷管9喷出的清洁水稀释谷物表面的污水，提高谷物洗净度。谷物颗粒表面的水在穿过清洁水喷淋区域后继续向机壳4高端运动过程中逐渐淋干甩干，最后从出料口30通过出料口重力门36排出。在需要控制谷物含水率时，从通风管6通风可吹干谷物籽粒上的浮水，把被加工谷物的吸水率控制在设计允许的范围内。在需要用蒸汽处理时，从蒸汽管5道通入蒸汽可使谷物吸水率迅速提高，皮层软化工艺效果大幅度提高。如图1、图2、图3和图4所示，本发明工作时的淘洗过程中，密度大的砂石等杂质落入淘洗区底板15上的溜砂槽39后，沿溜砂槽39向下通过泄砂孔38流入集砂筒16。安装有筛网的的集砂筒16能把砂石等杂质聚积在筒内，并让污水流入污水斗17。 

如图1所示，本发明工作时，穿过筛网33并由污水导流底板35引导的污水和穿过集砂筒16筛网的污水都集中进入污水斗17。污水斗17中的污水通过出水管道在落下过程中推动水力锥筒筛18旋转后，落入水力锥筒筛18的筛筒，在滤除大部分水分后，含杂质的污水流到固定筛19上。固定筛19能进一步滤除水分并把杂质截留在筛面上。穿过固定筛19的污水经滤清水斗20后流入竖流式沉淀筒21中心位置的中心管22。进入中心管22的污水在向下流动过程中通过反射板23的阻拦向四周分布于整个水平断面上后，再缓缓向上流动。在上述过程中密度大的杂质向下沉降达筒底，而澄清后的水则向上流动使竖流式沉淀筒21内液面逐步升高。当第一个竖流式沉淀筒21液面高度超过溢流水管31时，第一个竖流式沉淀筒21内的一次澄清水经溢流水管31进第二个竖流式沉淀筒21的中心管22。此后，污水沉淀澄清工序再按上述程序重复多次。最后一级竖流式沉淀筒21不设溢流水管31，但在竖流式沉淀筒21的中上部安装水泵28。水泵28把经多级沉淀澄清的水抽出，通过循环水管10和循环水喷管12喷 射到谷物上。 

研发说明； 

本发明是在“一种冲洗着水机”基础上改进设计研发的。如背景技术所述，“一种冲洗着水机”专利申报后，样机试验过程中发现因设计上重大缺欠导致该专利申请资料中所述优势丧失殆尽，已无实施价值，所以发明人在原设计方案基础上改进如下： 

1.用一块圆弧形钢板制成的淘洗区底板取代“一种冲洗着水机”的污水过滤筛网，封堵在机壳部件低端底部开口处，在淘洗区底板上方形成一个基本封闭能容纳一定量水的区域，使从进料口进入的谷物和水能在此区域短暂停留，为高速运转的螺旋输送混合器上的桨叶在此区域翻搅水中谷物形成淘洗谷物的状态创造了必备的条件。螺旋输送混合器上的桨叶在淘洗谷物后把谷物连同淘洗产出的污水一起推到筛网区域，污水穿过筛网经污水斗、水力锥筒筛和固定筛去除80％以上固态物质以后，再经多级沉淀澄清后，变成可重复利用的循环水，再用于喷淋冲洗谷物。此举克服了“一种冲洗着水机”筛网泡在污水斗中，污水无法沉淀澄清，导致洗涤效果差和节水优势丧失的致命缺欠，是使“一种冲洗着水机”起死回生的关键创新举措。 

2.考虑到谷物原料，洗涤加工过程和洗涤加工前的清理加工过程中都有可能产生少量碎粒，为减少资源损耗，本发明筛网的孔径设计至少要小于被加工谷物籽粒长宽厚三个尺寸中最小尺寸的1/3。筛孔小能保证绝大部分碎谷粒不混入污水，但同时也把谷物中含有的砂石等杂质挡在筛上，使洗涤设备不具备去石功能(现有绝大部分洗麦机具有去石功能)，这显然是一大遗憾。根据密度大的杂质在淘洗过程中必然沉到水底沿淘洗区底板内壁运动，而密度小的整粒谷物和谷物碎粒都必然悬浮在水的中上层，不可能贴近淘洗区底板内壁运动的科学规律，我们设计在淘洗区底板内壁加工溜砂槽和泄砂孔。溜砂槽的宽度和泄砂孔的直径按被加工谷物籽粒长宽厚三个尺寸中最小尺寸的1/2～2/3设计加工， 溜砂槽深度大于被加工谷物籽粒长宽厚三个尺寸中最小尺寸设计加工。采用此技术方案后谷物中含有的粒度小于溜砂槽宽度的砂石等高密度杂质在淘洗过程中落入溜砂槽后，必然沿槽向下经泄砂孔流入集砂筒，达到为本发明增加去石功能的目的。本发明设计集砂筒的目的是把砂石等无机杂质截留聚积在集砂筒内，不让它们混入以谷物皮屑和细小碎谷粒为主有机杂质(通常情况停留在固定筛面上的固态物质都可当饲料用，不应混入砂石)。 

3.谷物加工生产线洗涤工序每天的用水量大多上百甚至数百吨，按污水处理厂的标准设计污水处理装置的总容量至少上千甚至数千吨，显然现有污水处理厂的设计规范无法用于本发明的污水处理装置。为此，我们研发的技术方案是： 

3.1根据谷物加工生产线洗涤工序产出的污水只含极少量的以谷物皮屑、碎谷粒和粉尘为主的无毒污染物，污水只需经简单沉淀澄清处理即可循环利用的实际情况，我们确定采用了现有水污染治理技术水力锥筒筛和固定筛配合去除污水中大部分杂质和用竖流式沉淀池沉淀澄清污水的的总体技术方案。 

3.2根据谷物加工生产线洗涤工序产出污水中的主要污染物是密度较小，沉降速度慢的皮屑和碎谷粒的情况，我们选用沉淀效率高的竖流式沉淀方法，并首创把4～12个竖流式沉淀筒用溢流管串联起来组成快速和高效的污水处理装置。本发明把经第一级竖流式沉淀筒沉淀澄清后的位于竖流式沉淀筒上端的一次澄清水引入第二级竖流式沉淀筒的中心管，让一次澄清水在向下流动的过程中把密度大于水的污染物直接沉淀到竖流式沉淀筒底部，同时让澄清后的水逐渐上升。因澄清水上升流动的路程远比污染物沉降的路程长，且下级竖流式沉淀筒处理的是上一级竖流式沉淀筒沉淀澄清后的水，所以依此法由4～12个竖流式沉淀筒串联组成的污水处理装置的沉淀效率比现有单个竖流式沉淀池高数十乃至上百倍。 

3.3.根据谷物加工企业的实际情况，本发明污水处理装置的总容量按生产线每天洗涤用水总量的1/5～1/10设计。用3.2款所述串联使用多个竖流式沉淀筒的方法提高污水沉淀效率，使污水快速沉淀澄清达到重复循环使用要求。 

3.4根据谷物加工企业的实际情况分析不做化学处理，连续重复使用数十乃至上百次后或储存数天以后的含有机物的污水有可能产生异味，导致无法继续使用。因此，定期更换洁净水也是本发明对污水处理装置的一项基本要求。为排污清污方便我们用竖流式沉淀筒取代现有技术竖流式沉淀池，用在筒底安装排污阀取代现有技术排泥管。此举可使污水处理装置结构简单、占地面积小、操作维修方便。因为本发明是在数十乃至上百次循环使用后才排放一次污水，所以此举不影响节水90％以上目标的实现。又因排放的污水无毒，只含少量有机物，可做灌溉用水，所以污水排放和进一步治理的难度都不大。 

4.对所有能吸水的固体颗粒来说，洗涤过程同时也是使固体颗粒含水率增加的过程(谷物加工行业称着水)。因此在谷物加工行业所有洗涤设备，同时也是着水设备。因为谷物加工生产线对产出成品的含水率都有标准规定，谷物洗涤和着水过程中导致谷物含水率提高的数值必须保证生产线成品含水率不超标。因此本发明增设了通风管，同时在进料口和出料口都增设了重力门。增设重力门的目的是让谷物把进出料口封住，迫使从通风管进入机壳部件的风只能穿过筛网后排出(现有洗涤和着水设备没有设通风管的先例，自然也没有设重力门的必要)。此措施降低谷物含水率的效果显著。 

5.在机壳部件上设蒸汽管，是专为加工玉米等需做水汽调节处理的物料设计的(一般情况下省略)。对设蒸汽管的本发明来说，增设重力门的目的也是让谷物把进出料口封住，迫使从蒸汽管进入机壳部件的蒸汽只能穿过筛网后排出。此措施使进入机壳部件的蒸汽维持较高压力，提高迅速软化皮层的工艺效果。 

Claims (3)

1.一种循环水喷淋式谷物淘洗机，包括机架、设在机架上的具有进料口和出料口并与水平面呈10°～30°角倾斜设置的机壳部件、动力驱动装置、设在机壳部件内的螺旋输送混合器和一套污水处理装置，其特征在于：所述机壳部件的较低端的下部开口处安装一块圆弧形淘洗区底板，使淘洗区底板上方形成一个基本封闭能容纳一定量水的淘洗区域，机壳部件的较低端的进料口中安装有通过循环水管与安装在污水处理装置最后一级竖流式沉淀筒上的水泵相连的循环水喷管。

2.根据权利要求1所述的循环水喷淋式谷物淘洗机，其特征在于：所述机壳部件包括倾斜设置的筒体以及设在筒体两端具有轴承座的高端端盖和低端端盖，筒体与水平面的夹角在10°～30°之间，进料口设在筒体低端的顶部，进料口设有重力门，重力门下方安装循环水喷管，出料口设在筒体高端的底部，出料口内设有重力门，筒体底部自低端端盖开始向上依次设有淘洗区底板、筛网和污水导流底板，筒体顶部淘洗区底板上前方设有洁净水喷淋管，筛网高端上方设有进风管，筛网高端上前方设蒸汽管，淘洗区底板上加工有溜砂槽和泄砂孔，淘洗区底板低端泄砂孔的下方设有集砂筒。

3.根据权利要求2所述的一种循环水喷淋式谷物淘洗机，其特征在于：所述污水处理装置包括污水斗、水力锥筒筛、固定筛、滤清水斗、4～12个竖流式沉淀筒、排污阀和水泵，每个方筒或圆筒形竖流式沉淀筒的中心部位都有一个圆筒形的中心管，在距中心管的下端面15～30mm处安装一个上端为圆锥形的反射板，除最后一级竖流式沉淀筒外，每个竖流式沉淀筒靠近上端处都安装一根溢流水管，前一级竖流式沉淀筒的溢流水管的出水口对准下一级竖流式沉淀筒中心管的中心，最后一级竖流式沉淀筒的中上部安装的水泵，水泵通过循环水管与循环水喷管相连。

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