本发明涉及食品机械技术领域，尤其是一种满足扒谷、输送、除杂、检测和新产品试制等多种用途需要的散粮扒谷出仓作业与检测设备，更具体地说是一种内外螺旋组合式散粮扒谷出仓作业与检测设备。
背景技术：
目前我国粮食储备领域中，用于粮库的散粮扒谷出仓设备主要是采用单螺旋绞龙结构以实现扒谷出仓作业，结构虽然简单，但是功能单一。通过增大设备转速与结构尺寸虽可以增加产能，但同时也会造成严重的粉尘污染，并且散粮破碎率增加，降低了粮食品质。
散粮扒谷出仓设备的研发主要依赖于工程技术人员的设计经验，扒谷头的螺杆转速、螺板螺距、螺旋角、外径等设计参数直接影响扒谷出仓作业的产能和设备的使用性能，这些重要设计参数需要反复进行试验，并对样机不断改进，新产品设计制造周期长、效率低、试验成本高。散粮出仓作业过程中，扒谷出仓装备的上述设计参数直接影响散粮出仓作业时的粉尘浓度、散粮的含杂率、出仓产能和破碎率，而这些重要参数与粮食质量及其损耗密切相关，并且对环境造成影响。
目前现有的组合式扒谷出仓设备多是采用多个绞龙扒头或刮板的组合，例如申请号为201710055106.5的中国发明专利公开的一种扒谷机组合式绞龙扒头，是以主绞龙扒头与输送装置连接，两端的副绞龙扒头沿铰接点回转动作实现展开和收拢，以提高扒粮范围和扒谷效率为目的，但并不能减少粮食损耗和粉尘污染。
并且，目前多采用通用仪器进行人工检测，不仅费时费力、准确率偏低，而且影响散粮正常的出仓作业过，还没有对粮食出仓时粉尘浓度、粮食含杂率、出仓产能和粮食破碎率的专用检测设备，也没有用于散粮扒谷出仓设备的设计与试制过程。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明为了适应现代粮食仓储物流低成本、高效率的需求，提出一种内外螺旋组合式散粮扒谷出仓作业与检测设备，以期能满足扒谷、输送、除杂、检测和新产品试制等多种用途需要。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种内外螺旋组合式散粮扒谷出仓作业与检测设备，其结构特点是：由集粮扒谷机构、出仓检测装置及输送单元构成；
所述集粮扒谷机构用于对散粮扒谷输送，是在壳体内、位于中间转轴的两端对称设置旋向相反的左螺旋输送单元与右螺旋输送单元，用于将散粮从两侧向中间集中输送，并由设置在中间转轴上的刮板输送组件将散粮输出至输送单元上；
所述左螺旋输送单元以左转轴的右端与中间转轴的左端相连，并能够同步旋转，在所述左转轴上沿轴向、以螺旋板按每旋转360°为一个独立装配单元安装各可拆卸的螺旋输送模块，所述螺旋输送模块由内螺旋单元与外螺旋单元构成，内螺旋单元的内螺旋板设置在所述左转轴上，相邻内螺旋单元的内螺旋板首尾依次衔接，外螺旋单元的滚筒内壁上按内螺旋板的对应位置设置与所述内螺旋板螺距、旋向一致的外螺旋板，所述外螺旋板与内螺旋板成对布设、径向之间留有间隙，与左转轴同步旋转，实现对散粮的螺旋输送；所述右螺旋输送单元与左螺旋输送单元具有相同的结构形式；
所述出仓检测装置是以升降台为基座，在所述基座上安装由振动台驱动可振动的储料箱，所述储料箱是以其内部自上至下依次设置的抽屉式粗筛网、抽屉式细筛网与抽屉式集尘箱用于对散粮进行筛分，以顶部的粉尘检测仪用于检测出仓作业时的粉尘浓度；
所述输送单元是以第一输送带接收经集粮扒谷机构输出的散粮，并输出至出仓检测装置，以第二输送带用于接收自储料箱卸料口滑落的筛分后的粮食。
本发明的结构特点也在于：
所述内螺旋单元是以内螺旋套筒套设于左转轴上，所述内螺旋板固设于所述内螺旋套筒外壁，相邻内螺旋单元的内螺旋套筒之间以牙嵌式联接结构连接、构成一个整体，与所述左转轴同步旋转。
相邻外螺旋单元的滚筒之间卡合相连、构成外框架，所述外框架呈格栅状、通过两端内壁上的十字支撑架支撑在所述左转轴上。
所述左螺旋输送单元及右螺旋输送单元中，各内螺旋板首尾依次衔接，形成内螺旋输送叶片，各外螺旋板首尾依次衔接，形成外螺旋输送叶片：
设置所述内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片为等外径、等螺距结构；
或，设置所述内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片为等外径结构，且螺距沿散粮输送方向呈线性递增或递减。
或，设置所述内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片为等螺距结构，外径沿散粮输送方向呈线性递增，所述外螺旋单元的滚筒内径按内螺旋叶片外径的不同尺寸对应变化，以使外螺旋叶片与内螺旋叶片各位置处径向之间的间隙一致。
本发明的结构特点还在于：所述左螺旋输送单元的左转轴与右螺旋输送单元的右转轴通过联轴器对称倾斜安装在中间转轴的两端，并设置左螺旋输送单元与右螺旋输送单元的内螺旋叶片的下边缘位于同一水平高度。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明提出了内外螺旋组合式的集粮扒谷机构，内螺旋单元实现散粮扒谷输送的主要功能，外螺旋单元增加了外径尺寸参数，提高了扒谷效率和出仓产能，具有抑制粉尘，降低散粮损耗的效果；
2、本发明采用模块化的可拆卸设计，径向内、外螺旋板成对耦合，轴向多组螺旋输送模块相互组合并且能够扩展，满足了散粮扒谷出仓作业多用途的需求；
3、本发明实现了自动化检测，不影响出仓作业，替代了人工检测方式，有利于保护操作人员的身体健康，减少了测量的人工成本，提高了检测效率和可靠性；
4、本发明能够依据检测数据，对集粮扒谷机构进行组合调试，既能满足产能需要，又减少粉尘污染；并且主要结构件可以快速更换，缩短了设计周期，降低了研发制造与试验成本；
5、本发明适用于稻谷、玉米、小麦等各种粮食种类，操作方便实用、应用范围广泛。
附图说明
图1是本发明中集粮扒谷机构的结构示意图；
图2是图1所示集粮扒谷机构拆除外螺旋单元后的结构示意图；
图3是本发明中出仓检测装置的结构示意图；
图4是集粮扒谷机构中内螺旋板为等外径、变螺距时的结构示意图；
图5是集粮扒谷机构中内螺旋板为等螺距、变外径时的结构示意图；
图6是集粮扒谷机构中左转轴与右转轴对称倾斜安装时的结构示意图；
图7是图1中外螺旋单元的结构示意图；
图8是图3中抽屉式粗筛网的结构示意图；
图9是图3中抽屉式细筛网的结构示意图；
图10是出仓检测装置用于二次筛分的抽屉式筛网的结构示意图。
图中，1集粮扒谷机构；2壳体；3中间转轴；4内螺旋单元；5外螺旋单元；6左转轴；7内螺旋板；8内螺旋套筒；9滚筒；10外螺旋板；11牙嵌式联接结构；12挡圈；13十字支撑架；14链轮；15可更换轴套；16传动链；17刮板；18升降台；19振动台；20储料箱；21抽屉式粗筛网；22抽屉式细筛网；23抽屉式集尘箱；24粉尘检测仪；25可翻转卸料板；26万向轮；27锁紧装置；28抽屉式筛网；29万向节；30右转轴；31隔板；32第一输送带；33出仓口；34第二输送带；35振动电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1至图9，本实施例的内外螺旋组合式散粮扒谷出仓作业与检测设备是由集粮扒谷机构1、出仓检测装置及输送单元构成；
集粮扒谷机构1用于对散粮扒谷输送，是在壳体2内、位于中间转轴3的两端对称设置旋向相反的左螺旋输送单元与右螺旋输送单元，用于将散粮从两侧向中间集中输送，并由设置在中间转轴3上的刮板输送组件将散粮输出至输送单元上；
左螺旋输送单元以左转轴6的右端与中间转轴3的左端相连，并能够同步旋转，在左转轴6上沿轴向、以螺旋板按每旋转360°为一个独立装配单元安装各可拆卸的螺旋输送模块(本实施例中每侧螺旋输送模块设置2-4个)，螺旋输送模块由内螺旋单元4与外螺旋单元5构成，内螺旋单元4的内螺旋板7设置在左转轴6上，相邻内螺旋单元4的内螺旋板7首尾依次衔接，外螺旋单元5的滚筒9内壁上按内螺旋板7的对应位置设置与内螺旋板7螺距、旋向一致的外螺旋板10，外螺旋板10与内螺旋板7成对布设、径向之间留有间隙，与左转轴6同步旋转，实现对散粮的螺旋输送；右螺旋输送单元与左螺旋输送单元具有相同的结构形式；
出仓检测装置设置在第一输送带32出仓口33的下方，是以升降台18为基座，在基座上安装由振动台19驱动可振动的储料箱20，储料箱20是以其内部自上至下依次设置的抽屉式粗筛网21、抽屉式细筛网22与抽屉式集尘箱23用于对散粮进行筛分，以顶部的粉尘检测仪24用于检测出仓作业时的粉尘浓度；
输送单元是以第一输送带32接收经集粮扒谷机构1输出的散粮，并输出至出仓检测装置，以第二输送带34用于接收自储料箱20卸料口滑落的筛分后的粮食。
请参照图2，作为一个可选的方案，中间转轴3为阶梯轴，其上对称设置两个链轮14，链轮14之间的轴向间距通过可更换轴套15调整，上述刮板输送组件是由调速电机(未图示)提供动力，各链轮14随中间转轴3同步转动，带动两组传动链16转动，从而实现横置于两组传动链16之间的各刮板17同步运动。
具体实施中，相应的结构设置也包括：
内螺旋单元4是以内螺旋套筒8套设于左转轴6上，内螺旋板7固设于内螺旋套筒8外壁，相邻内螺旋单元4的内螺旋套筒8之间以牙嵌式联接结构11连接以传递扭矩、构成一个整体，与左转轴6同步旋转。
具体的，中间转轴3的两端通过联轴器分别与左转轴6及右转轴30连接并可同步旋转，左转轴6与右转轴30的外端分别安装有挡圈12，挡圈12厚度尺寸可以调整，用于最外侧内螺旋套筒8外端面的轴向固定。
参见图7，相邻外螺旋单元5的滚筒9之间卡合相连、构成外框架，外框架呈格栅状、通过两端内壁上的十字支撑架13支撑在左转轴6上。
可选的，本实施例中，左侧内螺旋板7右旋，右侧内螺旋板7左旋。
本发明实施例中的集粮扒谷机构1采用可拆卸的模块化设计，壳体2是由对称设置的左、右壳体通过螺栓连接装配而成，各螺旋输送模块的内螺旋单元4与外螺旋单元5都是根据散粮出仓功能与产能要求可拆卸更换的，并采用调速电机驱动，实现输送速度可调。当散粮湿度大、含杂率低且作业效率没有要求时，内螺旋单元4可以独立完成扒谷作业(拆除外螺旋单元5)；当散粮含杂率高、粉尘大且有产能要求时，内螺旋单元4与外螺旋单元5成对组合使用，大幅度增加了螺旋曲面的外径尺寸，增大了散粮容量，增加了轴向输送量，显著提高产能。
外螺旋板10与内螺旋板7的螺距、螺旋方向、安装角度等保持一致，滚筒9上沿周向以等间距布设隔板31，使外框架整体呈格栅状，通过阻碍和分流作用达到减弱气流，防止粉尘飞扬；优选的，滚筒9采用高强度的ppr、pu等材料制作，可缓和冲击，减小散粮破碎概率，降低散粮损耗。
左螺旋输送单元及右螺旋输送单元中，各内螺旋板7首尾依次衔接，形成内螺旋输送叶片，各外螺旋板10首尾依次衔接，形成外螺旋输送叶片，内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片的螺旋面形状为曲面，采用变形状和变参数设计，以实现散粮喂料的速度控制。根据散粮种类及喂料速度要求，可采用多种安装方式实施，例如：
1、如图2所示，设置内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片为等外径、等螺距结构，扒谷作业时，散粮从集粮扒谷机构1的两端和径向进入壳体2内，再以相同的轴向速度送入集粮扒谷机构1的中间位置，由刮板输送组件输出，经第一输送带32出仓送入出仓检测装置；
2、如图4所示，设置内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片为等外径结构，且螺距沿散粮输送方向呈线性递增，中间转轴3每转动一周，轴向运动距离增长，散粮轴向运动速度逐渐增大，扒谷作业时，可以增加散粮输送速度，提升扒谷集粮的输送能力和效率；反之，如设置螺距沿散粮输送方向呈线性递减，散粮轴向运动速度逐渐减慢，有利于减缓粮食颗粒的碰撞与冲击；本实施例中，设置螺距是在300-360mm范围内线性变化；
3、如图5所示，设置内螺旋输送叶片与外螺旋输送叶片为等螺距结构，外径沿散粮输送方向呈线性递增，外螺旋单元5的滚筒9内径按内螺旋叶片外径的不同尺寸对应变化，以使外螺旋叶片与内螺旋叶片各位置处径向之间的间隙一致，扒谷作业时，增大螺旋曲面外径尺寸，可以增加散粮输送的体积，从而提升扒谷集粮的输送能力与效率；本实施例中，设置外径尺寸是在300-360mm范围内线性增大；
4、如图6所示，左螺旋输送单元的左转轴6与右螺旋输送单元的右转轴30通过联轴器对称倾斜安装在中间转轴3的两端，并设置左螺旋输送单元与右螺旋输送单元的内螺旋叶片的下边缘位于同一水平高度，这一结构设计可以提高散粮轴向输送效率。
具有上述结构的内外螺旋组合式散粮扒谷出仓作业与检测设备适用于稻谷、玉米、小麦、豆类各种粮食类型，以稻谷为例介绍出仓检测装置的工作原理：
参见图3，稻谷从第一输送带32的出仓口33以一定初速落入出仓检测装置，振动台19由振动电机35驱动，使储料箱20产生振动对散粮进行筛分。稻谷首先落入储料箱20上层的抽屉式粗筛网21，进行粗筛分，如图8所示，抽屉式粗筛网21四周侧壁为不锈钢板，底部为筛网，筛孔形状为10mm×2mm的长方形，秸秆杂物质量较轻，尺寸较大，留在上层的抽屉式粗筛网21内；稻谷层颗粒和粉尘落入到储料箱20中层抽屉式细筛网22上，如图9所示，储料箱20对应于卸料口一侧的侧壁上、位于上层抽屉式粗筛网21与中层抽屉式细筛网22之间设有可翻转卸料板25，通过打开可翻转卸料板25，实现清杂后的散粮连续出仓作业，中层抽屉式细筛网22材料为不锈钢板，底部为筛网，底端朝向卸料口一侧倾斜向下，倾斜角度为10-30°(本实施例中设定为15°)，筛孔形状为圆形，直径可根据稻谷种类及颗粒大小进行选择，本实施例中为2mm(gb1350—2009，稻谷)；粉尘体积较小，经过细筛后进入到下层的抽屉式集尘箱23内，稻谷层颗粒留在了中层的抽屉式细筛网22内，并沿着筛网斜面经写辽阔滑落到第二输送带34上，完成持续出仓作业流程。
抽屉式粗筛网21、抽屉式细筛网22和抽屉式集尘箱23都可以从储料箱20中抽出，且内壁上分别刻有体积刻度线，用于测量体积、计算密度。抽屉式粗筛网21存放秸秆杂物，抽屉式集尘箱23存放粉尘，因此重量和体积都较小，可以直接抽出并清除；抽屉式细筛网22用于筛分稻谷中的粉尘，清杂后的稻谷，通过卸料口落到输送带上。
此外，升降台18底面四角安装有万向轮26，可以移动到出仓口33下方合适的位置，并设置有四个锁紧装置27，用于出仓检测装置在地面上的锁紧。
请继续参照图3，储料箱20的上层为秸秆杂物、中层为稻谷、下层为粉尘，出仓检测的具体实施过程如下：
(1)稻谷出仓粉尘浓度检测：储料箱20顶部安装有粉尘检测仪24，用于实时测试稻谷出仓作业时的粉尘浓度n(单位mg/m3)，每隔一段时间测试粉尘浓度数值，分析从出仓作业开始到结束粉尘浓度的变化情况；本实施例中时间间隔设定为2min；
(2)稻谷含杂率检测：稻谷出仓作业停止后，储料箱20上层抽屉式粗筛网21内秸秆杂物质量为m1(单位kg)，流过中层抽屉式细筛网22内稻谷质量为m2(单位kg)，下层储物箱内粉尘质量为m3(单位kg)，出仓稻谷的大尺寸杂质含量：m＝m1/(m1+m2+m3)×100％；粉尘杂质含量：n＝m3/(m1+m2+m3)×100％；总含杂率：b＝m+n；
(3)稻谷出仓产能检测：从稻谷开始落入储料箱20开始计时，到作业停止(例如以货车满载20t计)，稻谷扒谷出仓作业时间为t(单位min)，集粮扒谷出仓的产能为：—单位t/min；
(4)稻谷破碎率表征粮食颗粒受到机械损伤并且产生破碎的程度，其检测方法是：稻谷筛分杂物和粉尘后，通过更换如图10所示的抽屉式筛网28，对中层稻谷少量样品m2'(单位kg)进行二次筛分，筛分后的破碎粮食颗粒质量m4(单位kg)，扒谷出仓作业的粮食破碎率：bs＝m4/m2'×100％；
(5)稻谷密度检测：储料箱20中层的抽屉式细筛网22的不锈钢板内壁有体积刻度线，用于测量稻谷的体积v(单位l)，可以计算稻谷密度ρ＝m2/v×103，(单位kg/m3)。
以玉米为例的破碎率测量方式为：
选取抽屉式筛网28两个，底部筛孔形状都为圆形，直径分别为ф4.76mm和ф3mm，除去杂物和粉尘的玉米颗粒，经过两级筛网振动筛分后，留存在上层ф4.76mm抽屉式筛网28上的为完整粒，留存在中层ф3mm抽屉式筛网28上的为破碎粒(缺失超过1/5体积为破碎粒，gb1353—2009玉米)，通过ф3mm抽屉式筛网28的为碎裂玉米粒。
上述出仓检测工作不影响出仓作业流程，清除杂质和粉尘后的粮食经第二输送带34落入货车车厢或集装箱。出仓粉尘浓度实时持续监控，出仓作业结束后即可称重计算含杂率、产能和密度，通过更换筛网即可检测破碎率。
上述的散粮所含粉尘浓度、散粮的含杂率、出仓产能和破碎率的测量结果，为集粮扒谷机构1的螺旋板、刮板17等零件的选型设计提供数据支持，可以综合权衡粮食损耗和出仓效率的相互关系，在保证一定的出仓效率的前提下降低粮食破碎率即粮食损耗，并可将环境的粉尘污染及危害降低到最低限度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。