CN212590162U - 一种核桃烘干装置及包含该烘干装置的自动化生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种核桃烘干装置及包含该烘干装置的自动化生产线，其技术方案：包括支撑框架，所述支撑框架的外部安装保温外壳；支撑框架内部布置多层传送带，所述传送带连接动力装置，且传送带上方设有微波发射装置；所述支撑框架底部安装送风加热装置。本实用新型设置微波发射装置，采用微波配合热气流烘干，传热更快，穿透性更强，可以由内而外对物料进行脱水；且本实用新型能够实现核桃的送料、去皮、清洗、烘干、破壳取仁一体化。

Description

一种核桃烘干装置及包含该烘干装置的自动化生产线

技术领域

本实用新型涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种核桃自动化生产线。

背景技术

随着我国核桃种植规模和产量的稳步扩大，我国的核桃加工业也取得了巨大的进步。目前，核桃加工产品分为初级产品和深加工产品，其中，初级产品包括核桃仁、糕点、饮料等产品；深加工产品包括：核桃油、核桃蛋白、核桃粉、核桃乳等系列产品。中国核桃产量丰富，并生产出大量核桃皮。在宣传保护环境的同时，消化这些“垃圾”的最佳方法是彻底分析核桃的活性成分，并在需要时综合的使用它们。核桃皮提取物具有杀菌，消炎，止痛，抗肿瘤，除草和杀虫的特性。目前，分离出的活性成分可以部分解释核桃绿皮的这些生物活性，但是许多未知的活性成分和结构性质以及对其作用机理还需要进一步研究和需求分析。核桃果皮中有效成分的分析和综合利用被认为是未来研究的重点。

核桃烘干为核桃整套处理过程的关键环节之一，如果烘干效果不足则后影响后续的破壳、取仁等操作，增加核桃加工的不合格率。现有核桃烘干通常是采用热风烘干，加热时间长，影响整个核桃加工生产线的效率。对于核桃的整套加工，现有的核桃去皮清洗破壳一体化设备采用间歇式生产，生产率低，去皮清洗率低，果破碎率高。国外核桃加工业比较成熟，已形成一定规模。在美国、澳大利亚等发达国家，核桃的采摘、脱色、清洗、干燥、破壳、分仁等工序已全面机械化。我国核桃采后加工技术相对落后，在核桃去皮、去壳、去壳、去核等关键加工环节和设备完整性上存在差距，严重制约了核桃油、核桃蛋白粉、核桃汁等产品的深加工。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种核桃自动化生产线及方法，使用微波式烘干与电热式烘干相结合，提供了烘干效率；集送料、核桃去皮、核桃清洗、烘干、破壳取仁等功能与一体，提高的核桃加工效率。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本实用新型的实施例提供了一种核桃烘干装置，包括支撑框架，所述支撑框架的外部安装保温外壳；支撑框架内部布置多层传送带，所述传送带连接动力装置，且传送带上方设有微波发射装置；所述支撑框架底部安装送风加热装置。

作为进一步的限定，所述送风加热装置包括鼓风机和风机加热装置，鼓风机通过风机加热装置与支撑框架内部空间连通。

作为进一步的限定，所述传送带末端安装挡板，且传送带表面均匀设置有若干孔。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种核桃自动化生产线，包括所述的核桃烘干装置。

作为进一步的限定，还包括去青皮与清洗装置、破壳取仁装置，所述去青皮与清洗装置通过送料机构与烘干装置的入料端相连，烘干装置的出料端通过送料机构与破壳取仁装置相连。

所述去青皮与清洗装置包括青皮剥离装置和设置于青皮剥离装置下方的摩擦式清洗装置，所述青皮剥离装置包括倾斜设定角度安装的剥离组件，剥离组件通过连接筒与摩擦式清洗装置相连。

作为进一步的限定，所述摩擦清洗滚筒包括套设在一起的清洗外筒和内筒轴，所述内筒轴连接驱动机构；清洗外筒内壁设有钢刷，内筒轴外侧设置若干齿形隔板。

作为进一步的限定，所述送料机构包括倾斜设置的物料传送皮带，物料传送皮带表面间隔设置若干物料运输板，物料传送皮带的两侧对称安装传送带挡板。

作为进一步的限定，所述破壳取仁装置包括喂料定位装置、链板送料装置、破壳装置和壳仁分离装置，所述喂料定位装置通过链板送料装置与破壳装置一端相连，破壳装置另一端连接壳仁分离装置。

作为进一步的限定，所述喂料定位装置包括振动盘，破壳装置包括一次破壳装置、二次破壳装置；所述一次破壳装置包括若干敲击锤，敲击锤连接仿生机械臂，且敲击锤由凸轮带动；二次破壳装置位于一次破壳装置后方，包括螺旋滚筒；所述壳仁分离装置包括分离轨道、与分离轨道相连的真空泵。

上述本实用新型的实施例的有益效果如下：

(1)本实用新型的一个或多个实施方式考虑到节约能源提高烘干效率等因素，设计使用微波式烘干与电热式烘干相结合，底部放置加热丝与鼓风机，加热空气从烘干箱底部穿过物料层，蒸发的水分自烘干箱顶部排出，同时烘干箱顶部设置微波烘干系统，提高烘干效率；

(2)本实用新型的一个或多个实施方式集核桃去青皮、清洗、烘干、破壳取仁等功能于一体，巧妙地实现了核桃加工一体化，巧妙地将核桃去皮和清洗的过程分离，并及时将青皮分离，利用微波电热对核桃进行烘干，并集喂料定位、送料、破壳、壳仁分离为一体进行破壳取仁，大大提高了核桃的剥净率，降低了破碎率，减少了加工时的用水量，节约能源，提高烘干效率，并大大降低核桃仁破碎率，提高整仁率；

(3)本实用新型的一个或多个实施方式对于核桃加工效率高、能耗低，经设备加工后的核桃质量好，果仁完整率高，本生产线机械化程度高，大大减轻劳动强度，适合于中小型核桃加工企业或生产合作社。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型根据一个或多个实施方式的轴侧视图；

图2为本实用新型根据一个或多个实施方式的俯视图；

图3为本实用新型根据一个或多个实施方式的主视图；

图4为本实用新型根据一个或多个实施方式的去青皮与清洗装置立体图；

图5为本实用新型根据一个或多个实施方式的送料机构立体图；

图6为本实用新型根据一个或多个实施方式的送料机构剖视图；

图7为本实用新型根据一个或多个实施方式的青皮剥离装置立体图；

图8为本实用新型根据一个或多个实施方式的滚筒组件结构示意图；

图9为本实用新型根据一个或多个实施方式的摩擦式清洗装置立体图；

图10为本实用新型根据一个或多个实施方式的摩擦式清洗装置剖视图；

图11为本实用新型根据一个或多个实施方式的微波电热式烘干装置立体图；

图12为本实用新型根据一个或多个实施方式的微波电热式烘干装置主视图；

图13为本实用新型根据一个或多个实施方式的微波电热式烘干装置内部结构立体图；

图14为本实用新型根据一个或多个实施方式的微波电热式烘干装置内部结构示意图；

图15为本实用新型根据一个或多个实施方式的微波电热式烘干装置俯视图；

图16为本实用新型根据一个或多个实施方式的微波电热式烘干装置中传送带结构示意图；

图17为本实用新型根据一个或多个实施方式的破壳取仁装置立体图；

图18为本实用新型根据一个或多个实施方式的破壳取仁装置俯视图；

图19为本实用新型根据一个或多个实施方式的破壳取仁装置内部结构主视图；

图20为本实用新型根据一个或多个实施方式的破壳取仁装置内部轴测图；

图21为本实用新型根据一个或多个实施方式的喂料定位装置轴测图；

图22为本实用新型根据一个或多个实施方式的振动盘结构示意图；

图23为本实用新型根据一个或多个实施方式的链板送料装置与一次破壳装置连接轴测图；

图24(a)-图24(b)为本实用新型根据一个或多个实施方式的单链排剖视图；

图25为本实用新型根据一个或多个实施方式的一次破壳装置轴测图；

图26为本实用新型根据一个或多个实施方式的一次破壳装置主视图；

图27为本实用新型根据一个或多个实施方式的二次破壳装置轴测图；

图28为本实用新型根据一个或多个实施方式的二次破壳装置中螺旋滚筒剖视图；

图29为本实用新型根据一个或多个实施方式的壳仁分离装置轴测图；

图30(a)-图30(b)为本实用新型根据一个或多个实施方式的分离轨道剖视图；

图31为本实用新型根据一个或多个实施方式的壳仁分离装置下落物体的受力分析图

图32为本实用新型根据一个或多个实施方式的核桃仁在分离轨道上受力分析图；

其中，I去青皮与清洗装置，I-01送料机构，I-01-01集料斗，I-01-02物料传送皮带，I-01-03传送带挡板，I-01-04物料运输板，I-01-05弧形送料板；I-02青皮剥离装置，I-02-01外筒箍，I-02-02第一弹性元件，I-02-03外滚刀，I-02-04第二弹性元件，I-02-05内滚刀，I-02-06转动轴，I-02-07入料通道，I-02-08青皮收集倾斜板，I-02-09连接筒；I-03摩擦式清洗装置，I-03-01内筒轴，I-03-02钢刷，I-03-03水管，I-03-04出水通孔，I-03-05水槽，I-03-06出料通道，I-03-07清洗外筒；

II微波电热式烘干装置，Ⅱ-01-01支撑框架，Ⅱ-01-02保温外壳，Ⅱ-01-03电动机，Ⅱ-01-04鼓风机，Ⅱ-01-05风机加热装置，Ⅱ-01-06微波发射装置，Ⅱ-01-07第一层传送带，Ⅱ-01-08第二层传送带，Ⅱ-01-09第三层传送带，Ⅱ-01-10第一传送带轴，Ⅱ-01-11第二传送带轴，Ⅱ-01-12皮带轮，Ⅱ-01-13皮带，Ⅱ-01-14轴承，Ⅱ-01-15第一挡板，Ⅱ-01-16第二挡板，Ⅱ-01-17第三挡板；

III破壳取仁装置，III-01喂料定位装置，III-01-01第一光电感应装置，II-01-02振动盘轨道，III-01-03直震器，III-01-04下料管，III-01-05第二光电感应装置，III-01-06支撑架；III-02链板送料装置，III-02-03窝眼；III-03一次破壳装置，III-03-01偏心凸轮，III-03-02敲击锤，III-03-03复位弹簧，III-03-04仿生机械臂，III-03-05锁轴，III-03-06凸轮轴，III-03-07拉杆，III-03-08拉环；III-04二次破壳装置，III-04-01收料斗，III-04-02螺旋滚筒；III-05壳仁分离装置，III-05-01真空泵，III-05-02下料筒，III-05-03分离轨道，III-05-04核桃仁收集装置。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

实施例一：

本实施例提供了一种核桃烘干装置，采用微波电热式烘干装置II，包括支撑框架Ⅱ-01-01、保温外壳Ⅱ-01-02、若干传送带、鼓风机Ⅱ-01-04和微波发射装置Ⅱ-01-06，支撑框架Ⅱ-01-01由固定于其外侧的保温外壳Ⅱ-01-02封闭，用于防止热量散失，提高烘干的效果。如图1所示，保温外壳Ⅱ-01-02一侧顶部设置进料口，用于与去青皮与清洗装置I相接。保温外壳Ⅱ-01-02另一侧下部设置出料通道，用于与破壳取仁装置III相接。支撑框架Ⅱ-01-01内部安装多层相互平行的传送带，任一传送带的末端均位于其下方传送带首端的上部，且位于下方的传送带首端长出上方传送带末端一定距离。每一层传送带上方均固定有微波发射装置Ⅱ-01-06。

具体的，本实施例设置三层传送带，当然，在其他实施例中，也可以设置三层以上传送带，具体根据实际核桃加工量选择。本实施例的传送带从上至下依次为第一层传送带Ⅱ-01-07、第二层传送带Ⅱ-01-08、第三层传送带Ⅱ-01-09，上述传送带的一端连接第一传送带轴Ⅱ-01-10，另一端连接第二传送带轴Ⅱ-01-11；第一传送带轴Ⅱ-01-10、第二传送带轴Ⅱ-01-11的两端分别通过轴承Ⅱ-01-14与支撑框架Ⅱ-01-01相连。

第一层传送带Ⅱ-01-07的末端设有第一挡板Ⅱ-01-15，第二层传送带Ⅱ-01-08的末端设有第二挡板Ⅱ-01-16，第三层传送带Ⅱ-01-09的末端设有第三挡板Ⅱ-01-17，即相邻两层传送带交替处有挡板，可以防止从上一层掉落的核桃卡在传送带和保温外壳Ⅱ-01-02之间。传送带为柔性合金链组成，采用合金材质是为了提高其导热性，便于核桃的烘干。如图14和图16所示，传送带上有许多孔，可以保证热气流能顺利通过。如图15所示，所述传送带通过带轮机构连接电动机Ⅱ-01-03，电动机Ⅱ-01-03固定于支撑框架Ⅱ-01-01底部，其通过若干皮带Ⅱ-01-13带动皮带轮Ⅱ-01-12转动，皮带轮Ⅱ-01-12通过键连接在传送带轴上并带动传送带转动，各个皮带轮之间通过皮带连接并互相带动。

支撑框架Ⅱ-01-01底部设有送风加热装置，送风加热装置包括鼓风机Ⅱ-01-04和风机加热装置Ⅱ-01-05，鼓风机Ⅱ-01-04通过风机加热装置Ⅱ-01-05与保温外壳Ⅱ-01-02内部空间连通，用于向微波电热式烘干装置II中鼓入热气流。在本实施例中，风机加热装置Ⅱ-01-05为加热丝。热气流由下而上将核桃上的水分带走起到烘干的效果。第三层传送带Ⅱ-01-09的下部固定有第三挡板Ⅱ-01-17，可以防止刚刚吹入微波电热式烘干装置II的热气流从出料通道跑出，在进料口处外部保温外壳最大程度的将开口阻挡住，防止热气流的流失。本实施例中，第一层传送带Ⅱ-01-07的上方设有一个微波发射装置Ⅱ-01-06，每两层传送带之间的两侧都有微波发射装置Ⅱ-01-06，配合热气流烘干，微波烘干传热更快，穿透性更强，可以由内而外对物料进行脱水。所述微波发射装置Ⅱ-01-06为微波发射器。烘干后的核桃通过送料机构传送至破壳取仁装置III进行破壳处理。

实施例二：

本实施例提供了一种核桃自动化生产线，如图1-图3所示，包括依次设置的去青皮与清洗装置I、如实施例一所述的烘干装置、破壳取仁装置III，集送料、核桃去皮、核桃清洗、烘干、破壳取仁等功能于一体，提高的核桃加工效率。如图1所示，烘干装置的保温外壳Ⅱ-01-02一侧顶部设置进料口，与去青皮与清洗装置I之间通过送料机构相接。保温外壳Ⅱ-01-02另一侧下部设置出料通道，与破壳取仁装置III通过送料机构相接。具体的，如图4所示，去青皮与清洗装置I包括送料机构I-01、青皮剥离装置I-02、摩擦式清洗装置I-03，送料机构I-01与青皮剥离装置I-02连接，青皮剥离装置I-02与摩擦式清洗装置I-03连接。

如图5所示，所述送料机构I-01包括集料斗I-01-01、物料传送皮带I-01-02、传送带挡板I-01-03、物料运输板I-01-04和弧形送料板I-01-05，所述物料传送皮带I-01-02连接驱动机构。在本实施例中，驱动机构采用电机驱动的带轮机构，可以理解的，在其他实施例中，也可以采用其他驱动结构。物料传送皮带I-01-02倾斜设置，物料传送皮带I-01-02的低端与集料斗I-01-01相连。送料机构I-01设计为大倾角皮带式传送，电机可以通过改变皮带轮来改变输出转速比，通过使用不同直径的皮带轮可实现送料装置输送速率改变，实现了进料速率可控，为与各个装置相互配合，控制物料进入速率，保证生产线各个环节有序进行。

物料传送皮带I-01-02的高端连接弧形送料板I-01-05；弧形送料板I-01-05对应于青皮剥离装置I-02上方。所述弧形送料板I-01-05向内侧凹陷，截面呈弧形。物料传送皮带I-01-02表面间隔设置若干物料运输板I-01-04，且物料运输板I-01-04沿物料传送皮带I-01-02宽度方向设置。如图6所示，所述物料运输板I-01-04与物料传送皮带I-01-02之间呈一定夹角，且为锐角。物料传送皮带I-01-02的两侧对称安装传送带挡板I-01-03。将物料导入集料斗I-01-01中，集料斗I-01-01中物料随物料运输板I-01-04进行向上运输，物料传送皮带I-01-02逆时针转动将物料向上输送，物料传送皮带I-01-02通过物料运输板I-01-04将物料运送至弧形送料板I-01-05，弧形送料板I-01-05向内凹陷以保证物料落入下一装置中，防止掉落；传送带挡板I-01-04在物料向上输送过程中防止物料掉落。送料机构I-01利用大倾角传送皮带将物料以一定速率传送至青皮剥离装置I-02，将物料自摩擦式清洗装置I-03输送至微波电热式烘干装置II，由微波电热式烘干装置II输送至破壳取仁装置III。

如图7所示，青皮剥离装置I-02包括机架和安装在机架上的入料通道I-02-07、剥离组件、连接筒I-02-09、青皮收集装置，其中，入料通道I-02-07安装于剥离组件上方，青皮收集装置位于剥离组件下方，连接筒I-02-09安装于剥离组件一端，用于连接摩擦式清洗装置I-03。剥离组件包括套设在一起的剥离外筒和剥离内筒，所述剥离内筒连接动力源。在本实施例中，动力源为电机。所述剥离外筒与剥离内筒的中轴线在水平方向、垂直方向上两两对应设置；为了去青皮核桃的顺利排出，将剥离组件设置有一定倾角，进料口略高于出料通道。在本实施例中，剥离组件整体与水平面成15°-25°进行放置，剥离组件长度为90cm-100cm。物料由于重力输送至连接筒I-02-09,破裂的青皮由外滚刀I-02-03间隙落入青皮收集装置进行收集。所述青皮收集装置为青皮收集倾斜板I-02-08，青皮收集倾斜板I-02-08与机架固定且倾斜设置，青皮收集倾斜板I-02-08两侧具有挡板。

具体的，如图8所示，剥离外筒包括外筒箍I-02-01、若干外滚刀I-02-03和第一弹性元件I-02-02；外筒箍I-02-01呈圆环形，具有两个，且二者直径不同。若干外滚刀I-02-03间隔均匀连接于两个外筒箍I-02-01之间，且所述外滚刀I-02-03端部通过第一弹性元件I-02-02与外筒箍I-02-01内壁相连。由于两个外筒箍I-02-01的直径不同，剥离外筒形成锥台型结构，外滚刀形成斜切式。剥离内筒包括转动轴I-02-06、内筒箍和若干第二弹性元件I-02-04、内滚刀I-02-05，所述转动轴I-02-06连接动力源，通过动力源带动转动轴I-02-06及安装在其上的内滚刀I-02-05旋转。进一步的，内筒箍有两个，若干内滚刀I-02-05间隔均匀连接于两个内筒箍之间，且所述内滚刀I-02-05端部通过第二弹性元件I-02-04与内筒箍的外壁相连。内滚刀I-02-05与外滚刀I-02-03相对设置，根据不同种类核桃大小，通过调节弹性元件的松紧程度，从而调节内滚刀I-02-05与外滚刀I-02-03的间距。

剥离装置入料口端(与入料通道I-02-07相接的一端)内滚刀I-02-05与外滚刀I-02-03的间隙小于未去青皮核桃直径，出料通道端内外滚刀间隙小于去青皮后核桃直径；相邻内滚刀I-02-05的尺寸、间距及相邻外滚刀I-02-03的尺寸、间距均小于去青皮后核桃直径，防止物料在去皮过程中落出剥离滚筒。物料在内滚刀I-02-05与外滚刀I-02-03之间进行切割挤压，故之间间距保证小于物料直径。核桃青皮在内滚刀I-02-05旋转的同时从外滚刀I-02-03间隙掉落，实现青皮剥离过程中，青皮与核桃的分离。核桃由重力作用顺利前进，提高了去皮的效率；剥离绿皮及时由内滚刀I-02-03间隙落下，避免机器腐蚀与核桃的二次污染，回收青皮，保护环境，收集青皮进行利用。在本实施例中，第一弹性元件I-02-02和第二弹性元件I-02-04包括压缩弹簧和螺栓，螺栓一端与外筒箍I-02-01(内筒箍)相连，另一端与外滚刀I-02-03(内滚刀I-02-05)相连，压缩弹簧套设于螺栓上。

物料自入料通道I-02-07进入青皮剥离装置I-02后，由于内滚刀I-02-05与外滚刀I-02-03之间的间距小于最小青皮核桃的直径，因此青皮核桃会受挤压，挤压力与滚刀切割力使青皮核桃青皮破裂。物料在此过程中，向上挤压浮动外滚刀I-02-03及压缩弹簧，向下挤压内滚刀I-02-05及压缩弹簧。通过压缩弹簧的压缩在空间上对物料进行挤压切割，与内滚刀I-02-05与外滚刀I-02-03相撞揉搓，将物料青皮进行切割。合理设计压缩弹簧的弹性系数，能够适应不同大小青皮核桃的脱青皮要求，不会因滚刀产生过大的挤压力将核桃壳压碎，保证较低的破壳率。

所述连接筒I-02-09连接于剥离组件直径较小一端，连接筒I-02-09竖直设置，连接筒I-02-09底端连接摩擦式清洗装置I-03。去皮后的核桃经连接筒I-02-09进入摩擦式清洗装置I-03。连接筒I-02-09内表层附有1-2cm的橡胶发泡海绵，橡胶具有高弹性，在橡胶被加工成发泡材料后，仍保持极高的回弹性，适合用作缓冲高弹，避免核桃与连接筒I-02-09内壁发生碰撞而破裂。如图9所示，摩擦式清洗装置I-03包括摩擦清洗滚筒、水槽I-03-05、出料通道I-03-06，所述清洗摩擦滚筒包括清洗外筒I-03-07、内筒轴I-03-01、钢刷I-03-02、水管I-03-03、出水通孔I-03-04，清洗外筒I-03-07一端与连接筒I-02-09相连，另一端封闭且具有出料通道I-03-06。所述出料通道I-03-06上方设有与清洗外筒I-03-07相连的水管I-03-03。内筒轴I-03-01设于清洗外筒I-03-07内部且二者同轴设置，内筒轴I-03-01一端连接驱动机构，驱动机构使内筒轴I-03-01能够旋转。驱动机构可以为电机、与电机相连的带轮机构。

如图10所示，所述内筒轴I-03-01设置若干齿形隔板，齿形隔板沿内筒轴周向分布形成齿轮型结构，使得物料有序前进，避免物料之间横向碰撞，减小破壳率。清洗外筒I-03-07内壁设置有钢刷I-03-02，在内筒轴I-03-01旋转的同时，物料被内筒轴I-03-01带动转动，在钢刷I-03-02的作用下，不同大小的核桃能够由于自身重力的作用充分进行摩擦去皮与清洗。废水与钢刷I-03-02清理下的核桃细皮通过出料通道I-03-06流入水槽I-03-05进行收集，避免青皮汁液污染环境。清洗外筒I-03-07内底部设置凸起，所述凸起开设有若干出水通孔I-03-04，设置有出水通孔I-03-04的凸起与钢刷I-03-02高度一致，防止物料在转动过程中卡住，减少青皮粘连与底部钢刷I-03-02难以清洗的问题，降低对钢刷I-03-02的腐蚀，降低清洁难度。出水通孔I-03-04使得在摩擦清洗过程中残渣废水能够及时排出，避免青皮汁对于物料的二次污染；二次去皮，提高了去皮率，解决了成熟度不高的核桃去皮效果差的问题，节省了劳动力的投入，带来一定经济效益。

如图9和图10所示，出料通道I-03-06伸出清洗外筒I-03-07一定长度，且向下倾斜设置，其横截面呈圆弧形。水槽I-03-05设置于清洗外筒I-03-07下方，且出料通道I-03-06对应于水槽I-03-05内侧边缘。出料通道I-03-06底部采用镂空出水设计，出料通道I-03-06底部设有条形出水口使得物料带有多余的水漏入水槽I-03-05中，避免核桃与水长时间接触造成腐蚀，清洗后的物料通过送料机构I-01传送至微波电热式烘干装置II。

如图17-图20所示，破壳取仁装置III包括机架和安装在机架上的喂料定位装置III-01、链板送料装置III-02、一次破壳装置III-03、二次破壳装置III-04和壳仁分离装置III-05，所述喂料定位装置III-01位于机架左端(靠近微波电热式烘干装置II一端)上方，链板送料装置III-02位于机架中间，将核桃从喂料定位装置III-01送至一次破壳装置III-03，二次破壳装置III-04位于一次破壳装置III-03下方，壳仁分离装置III-05位于机架右下方，并与二次破壳装置III-04下部相连接。

具体的，如图21-图22所示，喂料定位装置III-01包括支撑架III-01-06和安装于支撑架III-01-06上方的两个并行放置的振动盘。所述振动盘包括振动盘轨道III-01-02和与振动盘轨道III-01-02相连的多个下料管III-01-04。下料管III-01-04与支撑架III-01-06之间安装有直震器III-01-03。振动盘轨道III-01-02的出口处安装第一光电感应装置III-01-01，实现满料停振。下料管III-01-04下方的前排窝眼处安装第二光电感应装置III-01-05，实现精准落料。本实施例通过喂料定位装置III-01，使核桃固定以长径姿态有序、间歇地进入破壳装置，避免了核桃在送料过程中卡阻、搭桥，提高了送料效率与质量。如图23所示，链板送料装置III-02包括窝眼III-02-03及传送装置，窝眼III-02-03用于固定核桃的长径姿态，并经传送装置传送到破壳处。所述传送装置为传动链机构，如图24(a)和图24(b)所示，传送链表面分布有多排多列的窝眼III-02-03。本实施例的链板上窝眼底部III-02-03设有十字花刀式凸起，与水平面呈60°夹角，使核桃被击打破壳时核桃底部四点受力，其破壳效果远益于单向击打破壳。

一次破壳装置III-03与链板送料装置III-02相连，如图25-图26所示，一次破壳装置III-03包括偏心凸轮III-03-01、敲击锤III-03-02、复位弹簧III-03-03和仿生机械臂III-01-04，偏心凸轮III-03-01设置多个，且固定于凸轮轴III-03-06一侧。所述凸轮轴III-03-06与链板送料装置III-02通过链条传动机构相连，二者同步运动。敲击锤III-03-02连接仿生机械臂III-03-04，仿生机械臂III-03-04为用于带动敲击锤III-03-02模仿敲击动作的机械臂。偏心凸轮III-03-01通过滚动螺钉铰接于锁轴III-03-05一侧，锁轴III-03-05与机架相连。锁轴III-03-05连接拉杆III-03-07的一端，拉杆III-03-07另一端连接拉环III-03-08；拉环III-03-08套设于仿生机械臂III-03-04上。仿生机械臂III-03-04靠近后端通过另一拉环III-03-08与复位弹簧III-03-03连接。复位弹簧III-03-03、仿生机械臂III-03-04的末端分别连接横杆，所述横杆与机架相连。通过偏心凸轮III-03-01的周向转动和复位弹簧III-03-03实现敲击锤III-03-02的往复运动。本实施例的一次破壳装置III-03通过偏心凸轮III-03-01控制敲击锤III-03-02升起、落下，以及通过窝眼III-02-03可以实现对核桃高效率的破壳，并且不损伤核桃仁；仿生机械臂III-03-04一对一击打窝眼III-02-03中的核桃，核桃被逐个击打，长径受力，极大的提高了破壳效率。

如图27所示，二次破壳装置III-04包括收料斗III-04-01、螺旋滚筒III-04-02，收料斗III-04-01用于把经过一次破壳的核桃收拢。螺旋滚筒III-04-02位于收料斗III-04-01下方，且竖直设置。如图28所示，螺旋滚筒III-04-02内部螺旋滑道，且螺旋滑道表面具有若干凸起，核桃在滑道面下滑过程中与凸起碰撞实现二次破壳。本实施例通过螺旋滚筒III-04-02实现二次破壳，通过大量的圆滑凸起，较硬的核桃壳在多次碰撞过程中被二次碰碎，可以实现对核桃的彻底破壳，由于凸起圆滑，不会损伤核桃仁，提高了整仁率。

如图29所示，壳仁分离装置III-05包括真空泵III-05-01、下料筒III-05-02、分离轨道III-05-03和核桃仁收集装置III-05-04，核桃仁收集装置III-05-04可以为收集箱、收集盒或其他能够容纳物料的装置。在本实施例中，分离轨道III-05-03呈L型，其一端出口对应于核桃仁收集装置III-05-04上方，分离轨道III-05-03另一端侧面连接真空泵III-05-01。如图30(a)和图30(b)所示，分离轨道III-05-03内部具有坡度。分离轨道III-05-03上方与下料筒III-05-02连通，所述下料筒III-05-02与螺旋滚筒III-04-02末端相连。与下料筒III-05-02相连部分为核桃仁收集处分离轨道，与真空泵III-05-01相连部分为核桃壳收集处分离轨道。真空泵III-05-01提供负压，下料筒III-05-02为核桃提供自由落体的空间，分离轨道III-05-03利用坡度设计实现壳仁分离，核桃仁收集装置III-05-04用于收集分离好的核桃仁。本实施例中分离轨道III-05-03内部底面有坡度，当核桃壳、仁在下料筒III-05-02中下落时，受压强差的影响密度较轻的核桃壳将顺着下料筒III-05-02被推至分离轨道III-05-03右侧，直接落入核桃壳收集装置，若核桃壳落在分离轨道上，将在气压动力及重力的作用下滚落至核桃壳收集装置III-05-04，最终被收集起来。而核桃仁由于密度大，下落时间短，不能被气压动力推动，则顺利落在分离轨道上，然后在重力作用下滚落，最终落入核桃仁收集装置III-05-04被收集起来。

本实施例中装置的工作原理如下：

使用者需要进行核桃加工时，将备好的核桃集中导入集料斗I-01-01中，集料斗I-01-01中物料随物料运输板I-01-04向上运输，由此进入青皮剥离装置I-02。进入青皮剥离装置I-02后，由于斜切式内筒滚刀I-02-05与斜切式外筒滚刀I-02-03之间的间距小于最小青皮核桃的直径，因此青皮核桃会受挤压，挤压力与滚刀切割力使青皮核桃青皮破裂。物料在此过程中，向上挤压浮动外滚刀I-02-03及压缩弹簧，向下挤压内滚刀I-02-05及压缩弹簧。通过压缩弹簧的压缩，在空间上对物料进行挤压切割，与斜切式内筒滚刀I-02-05与斜切式外筒滚刀I-02-03相撞揉搓，将青皮进行去除。由于剥离组件与水平面成15°-25°放置，物料由于重力在剥离组件中输送。核桃由入料口端输送至出料通道端，在此过程中核桃青皮被切割掉落，切割揉搓掉落的青皮由外滚刀间隙落入青皮收集装置进行收集。去掉青皮的核桃进入由橡胶发泡海绵包裹的连接筒中，由此输送至摩擦式清洗装置I-03。

在摩擦式清洗装置I-03中，置于筒壁的水管I-03-03以及包裹于内外筒的钢刷I-03-02对核桃进行摩擦式清洗，转动轴I-02-06带动内筒轴I-03-01旋转，齿形隔板将相邻的核桃隔开分别进行摩擦。物料在内筒轴I-03-01与清洗外筒I-03-07中转动，在钢刷I-03-02的作用下，不同大小的核桃能够由于自身重力的作用充分进行摩擦去皮与清洗。利用钢刷I-03-02与水流对物料进行对残余的青皮进行摩擦与清洗，核桃在钢刷I-03-02挤压摩擦的作用下，将没有清理干净的细皮进行二次清洗。清洗废水由下方出水通孔I-03-04流下，流入水槽I-03-05中收集。物料由重力因素从出料通道排出，完成去青皮与清洗工作，出料通道下端设置有出水通孔I-03-05，排净核桃带有的水分，排出青皮去除与清洗完成的核桃。最终出料通道排出的核桃以完全去除青皮并已清洗干净，实现核桃去皮与清洗一体化，剥离的青皮与清洗废水得到收集，核桃通过送料机构送入微波电热式烘干装置II进行下一步处理。

微波电热式烘干装置II通过热气流和微波相结合的方式进行脱水干燥，利用热气流自发的向上流动的特点将鼓风机Ⅱ-01-04和风机加热装置Ⅱ-01-05安装在底部，让气流由下而上的将核桃上的水分带走。将微波电热式烘干装置II分为三层，增加的空间上的高度，利于热气流在设备中的停留时间，有利于热气流的热量更多的与核桃进行交换将水分蒸发掉。核桃在微波电热式烘干装置II中经过三层传送带，在每层传送带上都能受到热气流和微波的双重加热。微波加热烘干的主要依赖于微波加热，当微波照射到含水物料时,由于水分子是极性分子,极性分子排列从杂乱无章非极性状态变成有序排列，当外电场方向反复变动时,极性分子相应随之反复转换,频繁地摆动,在摆动过程中,造成分子间类似摩擦作用而产生大量热量,物料的温度也随之升高。微波加热就是利用介电损耗原理将微波能转化成为物料加热所需要的热能,物料吸收热量与其物料电介质的损耗因子成正比。由于水的电介质损耗因子比其他物质大得多,所以水分子优先吸收微波能,水分子由物料内部向表面移动,线续吸收微波能，水分变成水蒸汽而被排走达到干燥的目的，因此采用微波干燥可以从内而外进行干燥，效率更高，速度更快。烘干后的核桃通过送料机构送入破壳取仁装置III进行破壳处理。

破壳取仁装置III中，核桃通过喂料定位装置III-01实现自定位送料，振动盘内部脉冲电磁铁以一定频率振动，使核桃沿振动盘轨道以一定速度上升，当经过螺旋滑道的末端时，核桃被分为两股，进入筛选装置，筛选装置中三棱柱和V型槽相互配合使得核桃以长径姿态躺倒进入下料管III-01-04中。核桃进入下料管III-01-04后，由于下料管III-01-04底部设有阀门，核桃不会直接下落，只有当前一排窝眼III-02-03上方的光电感应装置(光电传感器)检测到窝眼III-02-03通过时，控制器控制下料管III-01-04阀门打开，此时核桃以长径姿态垂直落入下料管正下方的窝眼III-02-03中。当核桃堆满下料管III-01-04和筛选装置，振动盘料斗出口处的光电感应装置长时间检测到有核桃时，控制器控制振动盘停振，实现满料停振，一段时间后，振动盘复振。

核桃以长径姿态垂直落入链板上的窝眼III-01-02中，窝眼III-01-02底部采用十字花刀式四处凸起，可以使核桃被击打时四点受力，从而加强破壳效果。电动机通过带传动带动主动链轮顺时针转动，主动链轮与链排(此处链排可与主动链轮啮合，不是严格意义上的链条)啮合，链排在主动链轮带动下顺时针转动向前送料，直至将核桃送至承重轮处。由于每一排窝眼III-01-02前后距离固定，所以链板送料装置可实现核桃精准、间歇、有序送料。核桃被送至承重轮(安装于传动链内部的传动轴上)处，链排带动承重轮转动，再经由带传动带动凸轮轴顺时针转动，凸轮轴与偏心凸轮III-03-01焊接，偏心凸轮III-03-01推动滚动螺钉，从而推动销轴上升，销轴通过拉杆拉起敲击锤III-03-02，同时与仿生机械臂III-03-04相连的复位弹簧III-03-03被拉伸。复位弹簧III-03-03与仿生机械臂III-03-04通过拉环III-03-08连接；偏心凸轮III-03-01继续顺时针转动，与销轴上的滚动螺钉突然失去接触，敲击锤III-03-02在重力及弹簧拉力的作用下，敲击窝眼III-02-03中的核桃，实现一次破壳。

经一次破壳后的核桃随链排转动在重力作用下落入收料斗III-04-01中，收料斗III-04-01将核桃集中送入螺旋滚筒III-04-02上方，电动机通过锥齿轮带动螺旋滚筒III-04-02旋转，核桃在重力作用下沿螺旋滚筒III-04-02内的螺旋滑道向下滚动。为防止核桃在滚落过程中发生卡阻，所以使螺旋滑道的旋向向上，与核桃滚落方向相反，不仅可以防止核桃卡阻还可以增加碰撞次数，在反复碰撞过程中实现二次破壳，强化破壳效果，使壳仁分离更加完全。经过二次破壳装置后，核桃在下料筒III-05-02下落，由于真空泵III-05-01提供的负压低于大气压，所以在壳仁分离装置III-05内形成压强差，进而在下料筒III-05-02内部产生气压动力。利用核桃壳的密度小于核桃仁的密度，通过调节压强差来调节气压动力的大小，实现壳仁分离。气压动力可以将核桃壳推动足够距离，使核桃壳落在核桃壳收集处的分离轨道III-05-03，一段时间后，核桃壳落在分离轨道III-05-03上，在重力及气压动力作用下沿核桃壳收集处的分离轨道III-05-03落入核桃壳收集装置III-05-04，而核桃仁由于密度大，气压动力只能推动核桃仁很短距离，由此核桃仁可以顺利下落在核桃仁收集处的分离轨道III-05-03上，进而沿分离轨道滚动下滑落入核桃仁收集装置III-05-04。

本实施例经过去青皮与清洗装置I、微波电热式烘干装置II、破壳取仁装置III依次对核桃进行的去皮、清洗、烘干、破壳，实现青核桃入料、核桃仁出料一体化，实现了核桃加工自动化、机械化，大大提高核桃加工效率。

核桃的自动化加工过程包括：将待加工物料以一定速率输入入料斗；对输送进入的物料进行切割揉搓，实现初去青皮；将初去青皮的核桃进行钢刷摩擦与水流清洗；对去青皮核桃进行微波与电热式烘干；将烘干的核桃进行自定位长径击打，进行初次破壳；进行二次破壳强化破壳效果；物料通过负压式分离装置对核桃进行壳仁分离，实现对物料的去青皮、清洗、烘干、破壳取仁一体化。

具体的，

(1)自适应对向斜切式青皮剥离系统受力分析：根据生产要求，青皮滚筒的半径、转速和倾角决定了青皮核桃的生产能力。速度直接影响到剥皮机的生产效率。速度越快，加工量越大，但对核桃的危害也越大。速度太小，达不到预期的生产效率。综合考虑剥皮辊的转速，分析其加工效率和破碎率。选择合适的转速不仅可以保证加工效率，而且可以降低破碎率，大大提高核桃的去皮效果和品质。确定半径之前，首先确定滚筒转速，根据静态压力试验得到核桃坚果的破损率最低以及青皮剥离率最高时的最佳转速为30mm/min。

为了使青皮完全剥离以及达到要求的生产率，玻璃滚筒必须要达到足够的长度。根据青皮剥离设备结构，设青皮核桃平均半径r(m)，玻璃滚筒长度L₁(m)，外滚筒入口处半径R₁(m)，出口处半径R₂(m)，生产率为Q(kg/h)，则核桃在滚筒均匀且单层的布满时青核桃数量为：

其中，ψ表示物料充满系数，一般取0.3。

式中：Q表示生产率(kg/h)，D表示外滚刀直径(m)，d表示内滚刀直径(m)，n表示转速(r/min)，ρ表示物料密度(kg/m³)。经计算，得到核桃坚果的破损率最低以及青皮剥离率最高时的最佳转速为80-100r/min。在此系统中，对核桃进行去皮时内外刀片有一对径向的切力和切向的剥离力，核桃在青皮剥离系统中时，受到自身的重力以及向下的推力，促进核桃向下运动；刀片对核桃的径向力将青皮切割，对向切向力将青皮剥离开，青皮从核桃上脱落达到去青皮的目的。

(2)摩擦式清洗系统受力分析：在此系统中，不锈钢钢刷对物料进行摩擦挤压，进行二次去皮。

式中：L表示外滚筒直径(m)，l表示内筒直径(m)，n表示转速(r/min)。经计算，得到核桃坚果的破损率最低以及青皮清洗效果最优时的最佳转速为100-120r/min。

(3)计算批次水分平均蒸发量：

其中，Z为批次水分蒸发量；ΔW为环境温度为15℃以上,环境相对湿度30％～75％,大气压力96kPa以上,烘干温度30-150℃,将一批次湿物料干燥空规定水分蒸发水的质量(kg)，M为核桃总质量(kg)。

(4)计算消耗的热量：

其中，C为比热容(J/kg·℃^-1)，P为蒸气密度(kg/m³)，A进风口截面积(m²)，V进风口速度(m/s)，T₁为进风口温度(℃)，T₂为出风口温度(℃)，T为烘干时间(s)。

(5)仿生力臂的选择：仿生机械臂在运动过程中，忽略摇臂，过程中满足能量守恒方程，则物体转动动能关系式下式所示。

由上式得：

式中，

为仿生机械臂与敲击锤对旋转点的转动惯量，kg·m²；m_i为质点系中各质点的质量，g；v_i为质点系中各质点的速度，m/s；r_i为质点系中各质点到O点的距离，mm；k为弹簧的刚度系数；ω为角速度，rad/s；Δδ＝l_ODsinθ为弹簧的形变量，mm；l_OD为弹簧拉力点到旋转点的距离，mm；l_oc为仿生机械臂质点到旋转点的距离，mm；l_OA为敲击锤到旋转点的距离，mm；θ为仿生机械臂摆动角度，(°)；const为常量。

将上式对时间求导。则有仿生机械臂运动的微分方程：

令

则有：

由式可知，敲击锤的能量与仿生机械臂的摆动角度呈正相关。因此在弹簧规格型号确定的情况下，通过对凸轮轮廓曲线的设计便可控制敲击锤的能量。

(6)壳仁分离压强差：壳仁分离装置适用压强差的范围，如图31所示，为下料筒中下落物体的受力分析图，因空气阻力对壳仁下落的影响极小，故忽略不计。当核桃壳从下料筒最左侧下落时,此时至核桃壳收集装置水平距离最大，若在此处开始下落的核桃壳能顺利在气压动力和重力的作用下落入核桃壳收集装置，则下料筒下底面间任意位置处的核桃壳都能满足分离条件。

在x方向上：Fx＝PS′，在y方向上：Fy＝G；Fx＝ρVa，Fy＝ρVg；

式中：ρ-核桃壳密度，V-核桃壳体积，a-核桃壳在x方向上加速度，g-核桃壳在y方向上加速度，Fx-核桃壳x方向上合力，Fy-核桃壳y方向上合力，P-为压强差，S′-气压动力与核桃仁的接触面积。

在x方向上有

在y方向上有

式中：X-核桃壳在x方向上移动距离，h-核桃壳在y方向上移动距离。要使核桃壳落在分离轨道上之前落在核桃壳收集装置，需满足：

X＞B，即第一压差取值范围：

式中：X-核桃在x方向上移动距离，B-下料筒底面距核桃壳收集装置的最大距离。

当核桃仁在下料筒底面最右侧下落时，距核桃壳收集装置水平距离最小，若此时核桃仁能在气压动力作用下顺利落在桃壳收集装置左侧，则在下料筒底面间任意位置处的核桃仁都满足分离条件，同理可得：X＜b，即第二压差取值范围：

式中：ρ'-核桃仁的密度，V'-核桃仁的体积，S'-气压动力与核桃仁的接触面积，X-核桃在x方向上移动距离，b-下料筒底面距核桃壳收集装置的最小距离。

如图32所示，为核桃仁在分离轨道上的受力分析图。

在X方向上，Fx＝Fv·cosα-Ff-Gsinα，Fv＝PS

在Y方向上.Fn＝Gsinα

式中：Fx-x方向上合力，Fn-y方向上合力，Ff-核桃壳所受摩擦力，G-核桃壳重力，P-压强差，S-气压动力与核桃壳接触面积。

要使核桃壳能在气压动力作用下被推至核桃壳收集装置，需满足：

Fv·cosα＞Ff+Gsinα，即第三压差取值范围：

同理核桃仁需满足Fv·cosα＜Gsinα-Ff，即第四压差取值范围：

式中：Fv-核桃壳所受气压动力，Fv′-核桃壳所受气压动力，Ff-核桃壳所受摩擦力，Ff′-核桃仁所受摩擦力，μ-核桃壳与滑道面间动摩擦因数，μ′-核桃仁与滑道面间动摩擦因数，S-气压动力与核桃壳接触面积，S′-气压动力与核桃仁接触面积。

根据第一、第二、第三和第四压差取值范围的交集，得到最终的压差取值范围，通过调整真空装置使得分离装置的压差在最终的压差取值范围内，实现核桃壳仁分离。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核桃烘干装置，其特征在于，包括支撑框架，所述支撑框架的外部安装保温外壳；支撑框架内部布置多层传送带，所述传送带连接动力装置，且传送带上方设有微波发射装置；所述支撑框架底部安装送风加热装置。

2.根据权利要求1所述的一种核桃烘干装置，其特征在于，所述送风加热装置包括鼓风机和风机加热装置，鼓风机通过风机加热装置与支撑框架内部空间连通。

3.根据权利要求1所述的一种核桃烘干装置，其特征在于，所述传送带末端安装挡板，且传送带表面均匀设置有若干孔。

4.一种核桃自动化生产线，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的核桃烘干装置。

5.根据权利要求4所述的一种核桃自动化生产线，其特征在于，还包括去青皮与清洗装置、破壳取仁装置，所述去青皮与清洗装置通过送料机构与烘干装置的入料端相连，烘干装置的出料端通过送料机构与破壳取仁装置相连。

6.根据权利要求5所述的一种核桃自动化生产线，其特征在于，所述去青皮与清洗装置包括青皮剥离装置和设置于青皮剥离装置下方的摩擦式清洗装置，所述青皮剥离装置包括倾斜设定角度安装的剥离组件，剥离组件通过连接筒与摩擦式清洗装置相连。

7.根据权利要求6所述的一种核桃自动化生产线，其特征在于，所述摩擦式清洗装置包括套设在一起的清洗外筒和内筒轴，所述内筒轴连接驱动机构；清洗外筒内壁设有钢刷，内筒轴外侧设置若干齿形隔板。

8.根据权利要求5所述的一种核桃自动化生产线，其特征在于，所述送料机构包括倾斜设置的物料传送皮带，物料传送皮带表面间隔设置若干物料运输板，物料传送皮带的两侧对称安装传送带挡板。

9.根据权利要求5所述的一种核桃自动化生产线，其特征在于，所述破壳取仁装置包括喂料定位装置、链板送料装置、破壳装置和壳仁分离装置，所述喂料定位装置通过链板送料装置与破壳装置一端相连，破壳装置另一端连接壳仁分离装置。

10.根据权利要求9所述的一种核桃自动化生产线，其特征在于，所述喂料定位装置包括振动盘，破壳装置包括一次破壳装置、二次破壳装置；所述一次破壳装置包括若干敲击锤，敲击锤连接仿生机械臂，且敲击锤由凸轮带动；二次破壳装置位于一次破壳装置后方，包括螺旋滚筒；所述壳仁分离装置包括分离轨道、与分离轨道相连的真空泵。

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