CN109277363A - 一种中草药自动超声洗净分选装置及中草药洗净工艺 - Google Patents

Abstract

一种中草药自动超声洗净分选装置，包括洗净室(1)、剪流产生机构(10)和超声振动机构(30)，所述剪流产生机构(10)包括旋转方向相反的内转辊(11)和外转筒(12)，内转辊(11)和外转筒(12)之间的环形空间为剪流空间(17)，所述导入通道(2)下端连接在剪流空间(17)顶部；超声振动机构(30)固定设置在剪流产生机构(10)的上方，超声振动机构(30)包括振动头(35)，所述振动头(35)插入到剪流空间(17)顶部，振动头(35)发出的超声波从剪流空间顶部穿入，从剪流空间(17)的底部穿出；所述中草药根(5)受到剪流空间的水流沿旋转方向的切向剪切同时受到所述超声波沿旋转方向的转轴由上而下地冲击。所述中草药自动超声洗净分选装置，使得不损失植物根系而中草药根洗净率达到99％以上。

Description

一种中草药自动超声洗净分选装置及中草药洗净工艺

技术领域

本发明涉及中草药加工的技术领域，具体涉及一种中草药自动超声洗净分选装置及中草药洗净工艺。

背景技术

中草药可能用到根、茎、叶、果实。中国具有栽培中草药的传统和历史，很多地方大面积种植根类中草药，如人参、当归、黄(红)芪、大黄和党参等，而根类中草药表面、支根间都无一例外的带有大量泥土、甚至病原生物及虫卵等，在中草药的深加工、贮藏和运销之前都要经过净洗和晾晒，不仅用水量大而且劳动强度高，有些药农或加工企业，为了达到洗涤速度快、洗涤干净的目的，甚至有使用化学洗涤剂的情况；有些在储藏之前或贮藏过程中,为了防止中草药的霉烂、虫蛀,往往还要用硫磺进行熏蒸处理。显然，根类中草药的净洗与储藏，不仅耗水多、污染水环境，且会受到化学洗涤剂和硫磺的二次污染。

问题一，在中草药的净洗方面，有待于探索一种在尽可能减少有效成分散失的基础上，既能减少用水量、降低劳动强度、净洗程度高，并有可能对虫卵和病源微生物有抑制作用的安全无污染、的先进自动净洗技术。

问题二，根、茎、叶自动分选，中草药全株都可提取总生物碱有效成分，而根、茎重、果实，叶轻，如何可在同一洗净装置既能保证根、茎、果实清洗干净，又能保证叶清洗干净，还能自动分选根、茎、果实和叶自动分类，是所有中草药处理企业的共同难题。

泥沙自动分选，洗净液有限，而清洗而下的泥沙要及时从洗净液中分离，否则泥沙会粘附到中草药植株上而降低洗净效率，或者只能通过全放掉洗净液来达到提高洗净效率的目的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种中草药自动超声洗净分选装置及中草药洗净工艺。

本发明的目的是这样实现的，一种中草药自动超声洗净分选装置，包括

洗净室，洗净室包括导入通道和浮流出口，所述浮流出口可旋转地设有扒出轮；洗净室中盛有洗净液；

设置在机架上的剪流产生机构，所述剪流产生机构包括旋转方向相反的内转辊和外转筒，内转辊和外转筒之间的环形空间为剪流空间，所述导入通道下端连接在剪流空间顶部，带泥砂的中草药根通过导入通道送到剪流空间中；

超声振动机构，超声振动机构固定设置在剪流产生机构的上方，超声振动机构包括振动头，所述振动头插入到剪流空间顶部，振动头发出的超声波从剪流空间顶部穿入，从剪流空间的底部穿出；

所述中草药根受到剪流空间的水流沿旋转方向的切向剪切同时受到所述超声波沿旋转方向的转轴由上而下地冲击。

进一步地，所述内转辊的外辊面或者外转筒的内表面至少一者为斜面使得剪流空间为上宽下窄的环形锥台，所述环形锥台的锥度的一半为小于30°的浮起夹角。

进一步地，内转辊为圆柱体，外转筒包括上宽下窄的内锥孔面，内转辊的外圆柱面压装有第一基层，第一基层上n行m列地排布有多个第一清洗刷，外转筒的内锥孔面压装有第二基层，第二基层上n行m列地排布有多个第二清洗刷，n、m为大于等于10的自然数。

进一步地，还包括浮起辅助机构，所述浮起辅助机构设置在剪流空间的正下方；所述浮起辅助机构包括气盘，所述气盘包括至少一个同心设置的环形圆管，环形圆管通过连接筋固定连接，连接筋内设有气体通道，环形圆管上间隔设有多个气嘴，气盘支撑固定在支撑架上，支撑架之一设有气体进入通道，气体进入通道连通所述气体通道。

进一步地，所述超声机构包括间隔设置在剪流空间上方的至少3个超声波产生器，所述超声波产生器包括一体顺序连接的超声转换器、变幅杆和振动杆，振动头一体设置在振动杆端部。

进一步地，还包括设置在剪流空间下方的聚沙机构，所述聚沙机构包括设置在洗净室底部的V形引导面，V形引导面和洗净室内壁之间设有聚砂室，V形引导面间隔设有多个排砂口，两侧的所述聚砂室于洗净室锥形底部连接处形成聚砂凹槽，聚砂凹槽可旋转地设有排砂螺旋。

进一步地，所述旋转方向相反的内转辊和外转筒可选择地配置为：内转辊通过旋转轴可旋转地固定在机架的下方，外转筒包括直筒部和锥形部，直筒部与内转辊同轴地、反向旋转地固定在机架上，锥形部正对内转辊外辊面形成所述剪流空间。

进一步地，剪流产生机构通过剪流驱动机构驱动为进料状态和洗净状态，进料状态为内转辊旋转外转筒不动，洗净状态为内转辊和外转筒以相反方向旋转；具体地，所述剪流驱动机构(60)配置为：内转辊固定连接在主轴端部，主轴通过转键离合器连接主齿轮，齿圈固定在外转筒的内壁，齿圈和主齿轮之间啮合有行星齿轮，行星齿轮可旋转地固定在行星轴上，行星轴固定连接机架。

进一步地，还包括设置在浮起辅助机构上的定位结构，所述定位结构包括定位锥台和定位锥孔，定位锥台通过轴承可旋转地固定在主轴下端部，定位锥孔固定在浮起辅助机构的中心，定位锥孔下部固定连接支撑架，定位锥台止转地定位配合在定位锥孔内。

一种中草药自动超声洗净分选装置的中草药洗净工艺，包括如下步骤：

1)加料，以进料转速启动剪流产生机构，将带泥土的中草药根通过导入通道进入剪流空间，同时启动浮起辅助机构向上吹出浮起气流；

2)超声且剪流洗净，当足够量的中草药根放入后，从进料转速切换到洗净转速，使得中草药根在剪流空间中旋转；同时启动超声振动机构，使得超声波由上而下穿过所述剪流空间，持续洗净一定时间段；

3)出料，停止剪流产生机构和超声振动机构，加入洗净液同时启动扒出轮，洗净的中草药根不断从浮流出口流出；

4)排砂，启动排砂螺旋，打开排砂阀，洗净液夹杂泥沙从洗净室下部的排砂口流出，直到砂比较少时，关闭排砂口；

循环进入步骤1)或者放出所有洗净液。

本发明的中草药自动超声洗净分选装置，通过以下技术手段解决“自动洗净和泥沙自动分选”的技术难题：

(1)剪流空间的建立

剪流空间，不但需要通过①旋转方向相反的内转辊和外转筒形成，而且为了在该剪流空间中要浮动着被洗净物，因此还需要②浮动辅助机构在剪流空间下方向上吹气，调整吹气力度，可使得被洗净物在剪流空间中浮动而不沉底；

在剪流空间中被洗净物被清洗干净，而泥沙则从剪流空间沉降到聚沙机构而不易重新浮起，最后从聚沙机构中排出；

(2)旋转剪切流和超声振动协同完成自动高效的洗净

被洗净物在剪流空间中同时作用方向相反的两股旋转剪切流，辅以铅垂方向由上而下的超声振动，转速稳定时，两股水流同时在剪流空间中自动以一固定分界线流动，被洗净物在剪流空间内受到两股水流的冲刷，使得根部表层泥土松脱；而超声波自上而下穿过所述剪流空间，当被洗净物旋转而通过超声波区域，则根部紧贴的泥土被作用超声波而松动进一步脱离根部表面，随后被水流冲刷，二者协同作用而达到自动高效洗净的目的；

(3)聚沙机构

剪流空间下方的聚机结构，

a、旋转降砂

首先通过剪流空间的水流旋转而因重力远大于浮力和气泡冲击力而沉降，部分向上浮动的细沙也会在转速将下来后由剪流空间向下沉降；

b、聚砂室防止旋流扰动

从剪流空间降下的沙土，从排砂孔沉降到聚砂室内时，由于聚砂室相对外部受到旋流扰动作用小，从而迅速沿洗净室壁下滑到聚砂凹槽中，在聚砂凹槽中有顶盖和聚砂螺旋的作用下，受到旋流扰动作用更小，从而越聚越多；

上述洗净功能和聚砂功能均与剪流空间协同作用，洗净功能又是旋转剪切流和超声振动协同完成自动高效的洗净，聚砂功能又是剪流空间的旋转降砂和聚砂室防止旋流扰动的协同作用而完成，上述洗净与聚砂的协同配合解决了“自动洗净和泥沙自动分选”的技术难题，使得不损失植物根系而中草药根洗净率达到99％以上，洗净自动化程度高，不再需要洗净一到三批换水一次，换水节拍增加到洗净10批次以上而需要换水一次，节约人工和水源，提高了洗净效率。

附图说明

图1为本发明一种中草药自动超声洗净分选装置的进料状态的主剖视图。

图2为本发明一种中草药自动超声洗净分选装置的洗净状态的主剖视图。

图3为本发明一种中草药自动超声洗净分选装置的出料状态的主剖视图。

上述图中的附图标记：

1洗净室，2导入通道，3顶板，4洗净液，5中草药根，6机架,7浮流出口

10剪流产生机构,11内转辊,12外转筒,13第一清洗刷,14第二清洗刷，15第一基层，16第二基层，17剪流空间

20聚沙机构，21排砂孔，22V形引导面，23聚砂室，24排砂口，25排砂螺旋,26聚砂凹槽，27顶盖

30超声振动机构，31超声波产生器，32超声转换器,33变幅杆，34振动杆,35振动头

40浮起辅助机构，41气盘，42环形圆管，43气嘴，44连接筋，45气体通道，46气体进入通道,47支撑架

50排出机构，51排出口，52排出导引通道，53引导轮

60剪流驱动机构，61主轴，62马达，63主齿轮，64行星齿轮，65圈齿，66行星轴,67转键离合器

70定位结构，71定位锥台，72定位锥孔，

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

如图1所示，一种中草药自动超声洗净分选装置，包括洗净结构100、分选结构200，所述洗净结构100包括V形截面洗净室1，所述洗净室1具有导入通道2，导入通道2从导入口倾斜伸入水平下方，导入通道2出口可水平旋转地设有剪流产生机构10，所述剪流产生机构10包括旋转方向相反的内转辊11和外转筒12，内转辊11和外转筒12之间的空间为剪流空间17，所述内转辊11的外圆柱面压装有第一基层15，第一基层15上n行m列地排布有多个第一清洗刷13，n、m为大于等于10的自然数，行距、列距大于等于50mm。外转筒12的内锥孔面压装有第二基层16，第二基层16上n行m列地排布有多个第二清洗刷14，n、m为大于等于10的自然数，行距、列距大于等于50mm。

剪流空间17为上宽下窄的环形锥台，所述环形锥台具有锥度的一半为小于30o的浮起夹角α，浮起夹角α优选为5-20度。优选地，外转筒12具有下窄上宽的内锥孔面，而内转辊11为圆柱辊。或者外转筒为圆柱筒，内转辊为下大上小的圆锥台；或者外转筒12内表面为上大下小的锥面，内转辊11为上窄下宽的圆锥台。

也就是说，剪流空间17为上宽下窄的环形锥台，适于植株根在剪流空间17中随水流转动；剪流空间17的高度为300-500mm，剪流空间17为最小宽度为200mm，最大宽度为500mm的锥台环。

还包括浮起辅助机构40，所述浮起辅助机构40包括气盘41，所述气盘41包括多个同心设置的环形圆管42，环形圆管上间隔设有多个气嘴43，气嘴43垂直向上设置。更为优选的是，在气盘41上方设有筛网，以防止带泥土的根类中草药沉降。

还包括超声机构30，所述超声机构30包括间隔设置在剪流产生机构10的剪流空间17上方的多个超声波产生器31，所述超声波产生器31包括一体顺序连接的超声转换器32、变幅杆33和振动杆34，振动头35一体设置在振动杆34端部；所述超声机构30固定在洗净室1的顶板3上，振动头35的方向平行于外转筒12的内锥孔面且间隔地位于剪流空间17的中间顶部位置；振动头35插入清洗液液面下。所述清洗液优选为水。超声波采用20-40KHz，室温25-30℃时，清洗时间为15-20分钟。

还包括聚沙机构20，所述聚沙机构20包括设置在外转筒12壁上的排砂孔21和设置在洗净室1底部的V形引导面22，V形引导面和洗净室V形引导面下方连通聚砂室23，聚砂室23为设置在V形引导面22和洗净室1的两侧内壁之间的空间，V形引导面22间隔设有多个排砂口24，两侧的所述聚砂室23于洗净室壳体锥形底部连接处形成聚砂凹槽26，聚砂凹槽26顶部设有顶盖27，顶盖和V形引导面之间有间隙孔，所述间隙孔宽度小于排砂孔21宽度的30-50％；聚砂凹槽26可旋转地设有排砂螺旋25，排砂螺旋25下方的洗净室1的壁上设有排泄阀，打开排泄阀的同时启动驱动机构，驱动机构带动所述排砂螺旋25将沉降到底部的砂排出。

还包括排出机构50，所述排出机构50包括排出导引通道52，排出导引通道52上端连通排出口51，所述排出导引通道52下端倾斜连接在剪流空间17上方，与剪流空间17的顶水平面倾斜夹角为130-150°，引导轮53设置在排出引导通道52的出口处。

剪流产生机构10通过剪流驱动机构60驱动，内转辊11固定连接在主轴61端部，主轴61通过联轴器连接马达62，马达62固定在机架6上，主轴61通过转键离合器67连接主齿轮63，齿圈65固定在外转筒12的内壁，齿圈65和主齿轮63之间啮合有行星齿轮64，行星齿轮64可旋转地固定在行星轴66上，行星轴66固定连接机架6。

还包括设置在浮起辅助机构40上的定位结构70，所述定位结构70包括定位锥台71和定位锥孔72，定位锥台71通过轴承可旋转地固定在主轴下端部，定位锥孔固定在浮起辅助机构40的中心，定位锥孔72下部固定连接支撑架47，定位锥台71止转地定位配合在定位锥孔72内。

所述中草药自动超声洗净分选装置的工作过程如下：

1)加料，启动剪流产生机构10，销键离合器67离开主轴61，外转筒12不转，主轴61带动内转辊11以最慢的进料转度V₀旋转，将切好收集的中草药根从导入通道2加入到剪流空间17中，中草药根在剪流空间17中边旋转边加入，使得更多的中草药根加入到剪流空间17中；同时启动浮起辅助机构40向上吹出浮起气流，下窄上款的剪流空间中，中草药根被气体支撑而在剪流空间中浮动而不下沉；

2)剪流配合超声，销键离合器67接合主轴61，外转筒12和内转辊11同时反向转动，剪流产生机构10切换到最快的剪流工作速度V₁；与此同时，启动超声机构30。

剪流空间17中相反方向旋转的水流对中草药根有剪切作用，促使其根部表面的泥土脱离，同时，超声机构30对根部深沟嵌入的泥土进行振动冲击，使得紧贴在根部表面的泥土、虫卵剥离，二者是相互作用的，被超声振动松裂的泥土被剪流冲刷，使得根部泥土清洁更加干净，比单纯剪流冲刷要干净。旋转通过超声作用区域的中草药根同时受到剪流洗刷和超声振动两种力量的交叉作用而使得泥土被冲刷剥落；

根据统计结果，仅有剪流作用的清洗的根部残留泥土量为每百公斤1kg以下，需要人工挑拣未洗净的根部单独手工洗净；而采用剪流配合超声的清洗，根部残留泥土量几乎为零，不再需要人工挑拣未洗净的根部单独清洗；

3)出料，停止剪流产生机构和超声振动机构，加入洗净液同时启动扒出轮8，洗净的中草药根不断从浮流出口流出；

4)排砂，启动排砂螺旋，打开排砂阀，洗净液夹杂泥沙从洗净室下部的排砂口流出，直到砂比较少时，关闭排砂口；循环进入步骤1)或者放出所有洗净液。

所述中草药自动超声洗净装置，使得不损失植物根系而中草药根洗净率达到99％以上，洗净自动化程度高，不再需要洗净一到三批换水一次，换水节拍增加到洗净10批次以上而需要换水一次，节约人工和水源，提高了洗净效率。

Claims (10)

1.一种中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，包括

洗净室(1)，洗净室(1)包括导入通道(2)和浮流出口(7)，所述浮流出口(7)可旋转地设有扒出轮(8)；洗净室(1)中盛有洗净液(4)；

设置在机架(6)上的剪流产生机构(10)，所述剪流产生机构(10)包括旋转方向相反的内转辊(11)和外转筒(12)，内转辊(11)和外转筒(12)之间的环形空间为剪流空间(17)，所述导入通道(2)下端连接在剪流空间(17)顶部，带泥砂的中草药根(5)通过导入通道(2)送到剪流空间(17)中；

超声振动机构(30)，超声振动机构(30)固定设置在剪流产生机构(10)的上方，超声振动机构(30)包括振动头(35)，所述振动头(35)插入到剪流空间(17)顶部，振动头(35)发出的超声波从剪流空间顶部穿入，从剪流空间(17)的底部穿出；

所述中草药根(5)受到剪流空间的水流沿旋转方向的切向剪切同时受到所述超声波沿旋转方向的转轴由上而下地冲击。

2.如权利要求1所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，所述内转辊的外辊面或者外转筒的内表面至少一者为斜面使得剪流空间(17)为上宽下窄的环形锥台，所述环形锥台的锥度的一半为小于30°的浮起夹角(α)。

3.如权利要求2所述中草药自动超声洗净装置，其特征在于，内转辊为圆柱体，外转筒包括上宽下窄的内锥孔面，内转辊(11)的外圆柱面压装有第一基层(15)，第一基层(15)上n行m列地排布有多个第一清洗刷(13)，外转筒(12)的内锥孔面压装有第二基层(16)，第二基层(16)上n行m列地排布有多个第二清洗刷(14)，n、m为大于等于10的自然数。

4.如权利要求3所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，还包括浮起辅助机构(40)，所述浮起辅助机构(40)设置在剪流空间(17)的正下方；所述浮起辅助机构(40)包括气盘(41)，所述气盘(41)包括至少一个同心设置的环形圆管(42)，环形圆管(42)通过连接筋(44)固定连接，连接筋内设有气体通道(45)，环形圆管上间隔设有多个气嘴(43)，气盘(41)支撑固定在支撑架(47)上，支撑架(47)之一设有气体进入通道(46)，气体进入通道(46)连通所述气体通道(45)。

5.如权利要求1所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，所述超声机构(30)包括间隔设置在剪流空间(17)上方的至少3个超声波产生器(31)，所述超声波产生器(31)包括一体顺序连接的超声转换器(32)、变幅杆(33)和振动杆(34)，振动头(35)固定连接在振动杆(34)端部。

6.如权利要求1所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，还包括设置在剪流空间(17)下方的聚沙机构(20)，所述聚沙机构(20)包括设置在洗净室(1)底部的V形引导面(22)，V形引导面(22)和洗净室(1)内壁之间设有聚砂室(23)，V形引导面(22)间隔设有多个排砂口(24)，两侧的所述聚砂室(23)于洗净室锥形底部连接处形成聚砂凹槽(26)，聚砂凹槽(26)可旋转地设有排砂螺旋(25)。

7.如权利要求1所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，所述旋转方向相反的内转辊(11)和外转筒(12)可选择地配置为：内转辊(11)通过旋转轴可旋转地固定在机架(6)的下方，外转筒(12)包括直筒部(12.1)和锥形部(12.2)，直筒部(12.1)与内转辊(11)同轴地、反向旋转地固定在机架(6)上，锥形部(12.2)正对内转辊外辊面形成所述剪流空间(17)。

8.如权利要求7所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，剪流产生机构(10)通过剪流驱动机构(60)驱动为进料状态或洗净状态，进料状态为内转辊旋转外转筒不动，洗净状态为内转辊(11)和外转筒(12)以相反方向旋转；具体地，所述剪流驱动机构(60)配置为：内转辊(11)固定连接在主轴(61)端部，主轴(61)通过转键离合器(67)连接主齿轮(63)，齿圈(65)固定在外转筒(12)的内壁，齿圈(65)和主齿轮(63)之间啮合有行星齿轮(64)，行星齿轮(64)可旋转地固定在行星轴(66)上，行星轴(66)固定连接机架(6)。

9.如权利要求7所述中草药自动超声洗净分选装置，其特征在于，还包括设置在浮起辅助机构(40)上的定位结构(70)，所述定位结构(70)包括定位锥台(71)和定位锥孔(72)，定位锥台(71)通过轴承可旋转地固定在主轴下端部，定位锥孔固定在浮起辅助机构(40)的中心，定位锥孔(72)下部固定连接支撑架(47)，定位锥台(71)止转地定位配合在定位锥孔(72)内。

10.如权利要求1-9任一所述中草药自动超声洗净分选装置的中草药洗净工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)加料，以进料转速(V₀)启动剪流产生机构(10)，将带泥土的中草药根通过导入通道(2)进入剪流空间(17)，同时启动浮起辅助机构(40)向上吹出浮起气流；

2)超声且剪流洗净，当足够量的中草药根放入后，从进料转速(V₀)切换到洗净转速(V₁)，使得中草药根在剪流空间中旋转；同时启动超声振动机构(30)，使得超声波由上而下穿过所述剪流空间，持续洗净一定时间段；

3)出料，停止剪流产生机构和超声振动机构，加入洗净液同时启动扒出轮(8)，洗净的中草药根不断从浮流出口流出；

4)排砂，启动排砂螺旋，打开排砂阀，洗净液夹杂泥沙从洗净室下部的排砂口流出，直到砂比较少时，关闭排砂口；

循环进入步骤1)或者放出所有洗净液。