茶叶杀青理条装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种茶叶加工机械，具体用于茶叶加工的杀青理条过程。

背景技术：

中国的茶文化源远流长，饮茶人群有很多，随着社会对茶叶需求量逐年增加，茶叶种植、加工已经形成一个巨大的产业。茶叶加工是一个复杂的过程，包括：杀青、理条、压扁成形、整形、干燥等等。茶叶杀青理条装置是一种针对名茶加工过程中杀青、理条两道工序而设计的设备。

现有的设备主要采用开式设计，热量损失比较严重，能量利用率较低。其次多采用曲柄滑块机构作为传动机构，加速度慢、振动噪音大；更为严重的是，基本采用手工上、下料，不仅自动化程度和生产效率低，而且上料时茶叶的量无法精确控制，这样就不能有效保证茶叶的品质。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种茶叶杀青理条装置，欲实现节能，并保证茶叶品质。

本发明的技术方案如下：一种茶叶杀青理条装置，其特征在于：在保温箱(1)顶部横向开有条形的进料口(1a)，该进料口(1a)的下口部固设有一个进料斗(2)；所述保温箱(1)的前侧敞口，该敞口处设有左滑门(3)和右滑门(4)，这两个滑门均分别与上导轨(5)和下导轨(6)滑动配合，该上、下导轨水平设在保温箱(1)前侧，且右滑门(4)上水平开有一个条形的茶叶出料口(4a)；所述保温箱(1)内固设有机架(7)，在机架左部设有鼓风机(8)、驱动组件和U形锅倾斜驱动组件，其中驱动组件和U形锅倾斜驱动组件位于鼓风机(8)下方；

所述机架(7)右部从上往下依次设有茶叶称重组件、U形锅组件和加热组件，其中茶叶称重组件位于所述进料斗(2)正下方，并包括定量槽轮(9)和立柱(15)，其中：所述定量槽轮(9)外圆面上沿周向均布有一组茶叶盛装凹槽(9a)，该定量槽轮左、右端的转轴转动支撑在所述机架(7)上，定量槽轮(9)左端的转轴通过第一电磁离合器(10)与上链轮轴同轴连接，该上链轮轴通过链传动组件与下链轮轴相连；所述下链轮轴左端与第一步进电机(11)的输出轴同轴连接，该下链轮轴右端通过第二电磁离合器(12)与称重盘(13)左端的转轴同轴连接，且称重盘(13)左、右端的转轴转动支撑在所述机架(7)上；所述第一步进电机(11)装在杠杆(14)前侧，该杠杆中部通过销轴与所述立柱(15)下部铰接，而立柱(15)固设在机架(7)上，且杠杆(14)后部固设有配重块(16)；所述杠杆(14)后端的上方设有行程开关(17)，该行程开关固定在机架(7)上；

所述U形锅组件用于接住称重盘(13)倒下的茶叶，该U形锅组件在所述驱动组件驱动下做左右往复直线运动，且所述加热组件用于加热U形锅组件中的茶叶，而所述鼓风机(8)用于吹走保温箱(1)内的生青味和水分；所述U形锅倾斜驱动组件能够驱动U形锅组件，并将U形锅组件中加工后的茶叶倒到所述茶叶出料口(4a)外；

所述U形锅组件包括U形锅架(18)和直线轴承(21)，其中U形锅架(18)上设置有U形锅(19)，U形锅前侧与连接杆通过合页连接，且连接杆左、右端分别与U形锅架(18)对应端铰接；所述U形锅架(18)下方前后并排有两根导轨(20)，该U形锅架分别通过对应的所述直线轴承(21)与这两根导轨(20)滑动配合，且两根导轨(21)固定在所述机架(7)上；

所述加热组件包括远红外石英管(22)和固定块(24)，其中远红外石英管(22)前后并排设置，每根远红外石英管(22)放置在对应一块集热槽板(23)顶部的弧形集热槽中，这些集热槽板的两端分别与一块所述固定块(24)固定，该固定块固设在所述机架(7)上；

所述驱动组件包括第二步进电机(25)和第一导向块(30)，其中第二步进电机(25)固设在所述机架(7)上，该第二步进电机通过皮带与双联带轮(26)中的大带轮相连，该双联带轮转动支撑在机架(7)上；所述双联带轮(26)中的小带轮通过皮带与小皮带轮相连，该小皮带轮通过第三电磁离合器套装在支撑轴上，而支撑轴上固套有扇形齿轮(27)，且这根支撑轴转动支撑在机架(7)上；所述扇形齿轮(27)外面设有一个腰形环(28)，该腰形环上、下侧边的内壁上均沿长度方向设有齿条，所述扇形齿轮(27)可以与上、下侧的齿条啮合；所述腰形环(28)的两侧分别设有一根导向条(29)，这两根导向条在同一条直线上，这两根导向条(29)分别与一个所述第一导向块(30)滑动配合，该导向块固设在所述机架(7)上；

所述U形锅倾斜驱动组件包括主动锥齿轮(32)和升降板(40)，其中主动锥齿轮(32)通过带传动组件与所述第二步进电机(25)相连，该主动锥齿轮与从动锥齿轮(33)啮合；所述从动锥齿轮(33)的转轴转动支撑在机架(7)上，该从动锥齿轮的转轴通过第四电磁离合器(34)与Z形杆(35)的一端同轴连接，Z形杆(35)的另一端与滑杆(36)上的条形孔(36a)滑动配合；所述滑杆(36)一端通过第一销轴与机架(7)铰接，该滑杆另一端通过第二销轴与升降杆(38)铰接，而升降杆与机架(7)上的第二导向块(39)滑动配合，且升降杆(38)上端与所述升降板(40)底面固定，该升降板用于向前撬动所述U形锅(19)。

在上述结构中，本案采用封闭式结构，主要部件都设在保温箱(1)内，加工茶叶也在保温箱(1)内部进行，这样就能有效防止热量散失，实现节能。同时，本案设置了左滑门(3)和右滑门(4)，这样就便于打开口观察设备运行情况和内部维修。本案设置了自动化的茶叶称重结构，茶叶称重组件中的茶叶盛装凹槽(9a)用于盛装茶叶，且定量槽轮(9)可以在第一步进电机(11)驱动下转动，从而将茶叶盛装凹槽(9a)中的茶叶倒入称重盘(13)中，且第一电磁离合器(10)用于动力切断与传递，从而让定量槽轮(9)转动或者不转动。另外，当称重盘(13)中的茶叶达到额定量以后，就会让杠杆(14)前侧向下，而杠杆(14)后侧向上移动，当杠杆(14)后端与行程开关(17)接触时，第二电磁离合器(12)工作，称重盘(13)翻转将茶叶倒入U形锅组件中。需要说明的是第一电磁离合器(10)和第二电磁离合器(12)交替工作，从而使定量槽轮(9)和称重盘(13)不同时旋转。采用杠杆式称重结构，就能准确地称重茶叶，以便每次倒入U形锅组件中的茶叶定量，在加热量一定的情况下，倒入的茶叶定量，就便于后续在稳定的温度下可靠地杀青和理条，从而有效保证茶叶品质，很好地克服现有人工上料方式效率低、茶叶品质无法可控制的缺陷。

在上述结构中，U形锅组件的结构简单，能有效接住称重盘(13)倒下的茶叶，并且U形锅架(18)的安装结构能保证其左右滑动平稳、顺畅。在上述结构中，远红外石英管(22)采用非接触式加热，加热效果好，不会烫伤茶叶，并且设置集热槽板(23)能保证热量集中向上散发，节能效果好。本驱动组件第二步进电机(25)工作时单向转动，转动的扇形齿轮(27)周期性地上、下侧的齿条啮合，从而带动腰形环(28)做左右直线往复运动，加速度快、振动噪音小，能够很好地保证理条效果。当完成茶叶加工后，第三电磁离合器断开，腰形环(28)停止运动。所述第二步进电机(25)工作时，可通过Z形杆(35)带动升降杆(38)升降，从而带动升降板(40)升降，该升降板升降时可以向前撬动U形锅(19)，以使U形锅(19)向前倾斜，从而将U形锅(19)中加工后的茶叶倒到所述茶叶出料口(4a)外。在本案中，所述第四电磁离合器(34)为外购件，功能是切断或接通传动动力。

本发明还提供一种基于上述茶叶杀青理条装置的控制方法，其特征在于如下步骤：

S1：启动控制系统；

S2：远红外石英管(22)工作，远红外石英管(22)将U形锅(19)处的温度加热到90℃，并维持恒定；

S3：人工向进料口(1a)中倒入待处理茶叶；

S4：控制系统启动第一步进电机(11)，并控制第一电磁离合器(10)闭合，此时定量槽轮(9)转动，并将盛装凹槽(9a)中的茶叶倒入称重盘(13)中；

S5：当杠杆(14)后端碰到行程开关(17)时，控制系统判定为称重盘(13)内的茶叶重量达到设定重量，此时控制系统控制第二电磁离合器(12)闭合，第一电磁离合器(10)断开，使称重盘(13)中的茶叶倒入U形锅(19)中；否则，控制系统判定称重盘(13)内的茶叶重量未达到设定重量，则第一步进电机(11)驱动定量槽轮(9)继续转动，第二电磁离合器(12)处于断开状态，继续向称重盘(13)内添加茶叶；

S6：控制系统控制第二步进电机(25)工作，且第三电磁离合器闭合，第四电磁离合器(34)断开，腰形环(28)带动U形锅(19)左右往复直线运动，开始对茶叶杀青和理条；

S7：控制系统控制鼓风机(8)工作；

S8：茶叶加工一定时间后，控制系统控制第三电磁离合器断开，第四电磁离合器(34)闭合，第二步进电机(25)驱动升降板(40)上升，并向前撬动U形锅(19)，使U形锅(19)中的茶叶倒到所述茶叶出料口(4a)外面；

S9：结束，完成一个完整的茶叶杀青、理条流程。

采用上述控制方法，本发明可以很好地控制茶叶杀青理条过程，保证茶叶品质，并保证茶叶杀青理条装置正常工作。

有益效果：本发明采用箱式封闭结构，这样不仅能避免热量大量散发，保证节能效果，而且为保温提供了可能，从而保证茶叶品质；同时，本案设置了茶叶称重组件，从而能够准确称重茶叶重量，以便保证茶叶品质，很好地克服现有人工上料方式效率低、茶叶品质无法可控制的缺陷；并且，本案还设置了自动化下料装置，便于提高加工效率；另外，本发明所述的控制方法可以很好地控制茶叶杀青理条装置，保证茶叶品质，并保证茶叶杀青理条装置正常工作。

附图说明

图1为本发明的外形图。

图2为图1的内部结构图。

图3为图1中茶叶称重组件等的示意图。

图4为图1中驱动组件的示意图。

图5为图1中U形锅倾斜驱动组件的示意图。

图6为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面闭合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1--5所示，一种茶叶杀青理条装置，在保温箱1顶部横向开有条形的进料口1a，该进料口1a的下口部固设有一个供茶叶通过的进料斗2，且保温箱1顶面的左侧设有触摸屏50。保温箱1的前侧敞口，该敞口处设有左滑门3和右滑门4，这两个滑门均分别与上导轨5和下导轨6滑动配合，该上导轨和下导轨水平设在保温箱1前侧，且右滑门4上水平开有一个条形的茶叶出料口4a。保温箱1内固设有机架7，在机架7左部设有鼓风机8、驱动组件和U形锅倾斜驱动组件，其中驱动组件和U形锅倾斜驱动组件位于鼓风机8下方，该鼓风机8用于及时吹走杀青时产生的生青味与水分。

机架7右部从上往下依次设有茶叶称重组件、U形锅组件和加热组件，其中茶叶称重组件位于进料斗2的正下方，并包括定量槽轮9和立柱15，其中：定量槽轮9外圆面上沿周向均布有一组茶叶盛装凹槽9a，在本案中，茶叶盛装凹槽9a的数目为4个。定量槽轮9左、右端的转轴转动支撑在机架7上，定量槽轮9左端的转轴通过第一电磁离合器10与上链轮轴同轴连接，该上链轮轴通过链传动组件与下链轮轴相连。下链轮轴左端与第一步进电机11的输出轴同轴连接，该下链轮轴右端通过第二电磁离合器12与称重盘13左端的转轴同轴连接，且称重盘13左、右端的转轴转动支撑在机架7上。

第一步进电机11装在杠杆14前侧，该杠杆中部通过销轴与立柱15下部铰接，而立柱15固设在机架7上，且杠杆14后部固设有配重块16。杠杆14后端的上方设有行程开关17，该行程开关固定在机架7上。行程开关17的检测信号反馈给系统，用于控制第一、二电磁离合器的工作状态，当出发行程开关17时，第二电磁离合器12工作，从而将第一步进电机11的动力传递给称重盘13，驱动称重盘13转动；此时，第一电磁离合器10不工作，定量槽轮9也不转动。

U形锅组件用于接住称重盘13倒下的茶叶，加热组件用于加热U形锅组件中的茶叶，以便实现杀青。U形锅组件在驱动组件驱动下做左右往复直线运动，实现理条，而鼓风机8用于吹走杀青时产生的生青味和水分。U形锅倾斜驱动组件能够驱动U形锅组件，并将U形锅组件中加工后的茶叶倒到茶叶出料口4a外。

如图1--5所示，U形锅组件包括U形锅架18和直线轴承21，其中U形锅架18上设置有U形锅19，U形锅的前侧与连接杆通过合页连接，且连接杆左、右端分别与U形锅架18对应端铰接。U形锅架18下方前后并排有两根导轨20，该U形锅架分别通过对应的直线轴承21与这两根导轨20滑动配合，且两根导轨21固定在机架7上。

加热组件包括远红外石英管22和固定块24，其中远红外石英管22前后并排设置，每根远红外石英管22放置在对应一块集热槽板23顶部的弧形集热槽中，这些集热槽板的两端分别与一块固定块24固定，该固定块固设在机架7上。

如图1--5所示，驱动组件包括第二步进电机25和第一导向块30，其中第二步进电机25固设在机架7上，该第二步进电机25通过皮带与双联带轮26中的大带轮相连，该双联带轮26转动支撑在机架7上。所述双联带轮26中的小带轮通过皮带与小皮带轮相连，该小皮带轮通过第三电磁离合器(图中未画出)套装在支撑轴上，而支撑轴上固套有扇形齿轮27，且这根支撑轴转动支撑在机架7上。扇形齿轮27外面设有一个腰形环28，该腰形环28上、下侧边的内壁上均沿长度方向设有齿条，扇形齿轮27可以与上、下侧的齿条啮合。需要说明的是，扇形齿轮27转动时，周期性地与上侧或下侧的齿条啮合，从而带动腰形环28往复运动。

腰形环28的两侧分别设有一根导向条29，这两根导向条在同一条直线上，这两根导向条29分别与一个第一导向块30滑动配合，该导向块固设在机架7上，且两根导向条29与U形锅架18相连，从而带动U形锅架18左右往复直线运动，实现茶叶的理条。

如图1--5所示，U形锅倾斜驱动组件包括主动锥齿轮32和升降板40，其中主动锥齿轮32通过带传动组件与所述第二步进电机25相连，该主动锥齿轮与从动锥齿轮33啮合，且本组件与驱动组件共用第二步进电机25。主动锥齿轮32和从动锥齿轮33的转轴均转动支撑在机架7上，该从动锥齿轮33的转轴通过第四电磁离合器34与Z形杆35的一端同轴连接，Z形杆35的另一端与滑杆36上的条形孔36a滑动配合。滑杆36一端通过第一销轴与机架7铰接，该滑杆另一端通过第二销轴与升降杆38铰接，而升降杆与机架7上的第二导向块39滑动配合。升降杆38上端与升降板40底面固定，该升降板40与U形锅接触，从而用于向前撬动U形锅，以便U形锅19中加工后的茶叶倒出茶叶出料口4a外。完成茶叶加工后，第三电磁离合器断开，第四电磁离合器34闭合，此时第二步进电机25带动主动锥齿轮32与从动锥齿轮33转动，从而驱动Z形杆35，转动的Z形杆35带动升降杆38和升降板40升降，进而向前撬动U形锅，倒出U形锅中的茶叶。

参照图6，一种基于本发明权利要求1所述茶叶杀青理条装置的控制方法，其特征在于如下步骤：

S1：启动控制系统；

S2：远红外石英管22工作，远红外石英管22将U形锅19处的温度加热到90℃，并维持恒定；在此步骤中，U形锅19底部设有温度传感器，该温度传感器的检测数据反馈给控制系统，由控制系统控制远红外石英管22，从而形式负反馈控制，达到维持90℃恒定的目的。

S3：人工向进料口1a中倒入待处理茶叶；

S4：控制系统启动第一步进电机11，并控制第一电磁离合器10闭合，此时定量槽轮9转动，并将盛装凹槽9a中的茶叶倒入称重盘13中；

S5：当杠杆14后端碰到行程开关17时，控制系统判定为称重盘13内的茶叶重量达到设定重量，此时控制系统控制第二电磁离合器12闭合，第一电磁离合器10断开，使称重盘13中的茶叶倒入U形锅19中；若杠杆14后端未碰到行程开关17，则控制系统判定称重盘13内的茶叶重量未达到设定重量，第一步进电机11驱动定量槽轮9继续转动，此时第一电磁离合器10闭合，第二电磁离合器12处于断开状态，继续向称重盘13内添加茶叶；

S6：控制系统控制第二步进电机25工作，且第三电磁离合器闭合，第四电磁离合器34断开，腰形环28带动U形锅19左右往复直线运动，开始对茶叶杀青和理条；需要说明的是，远红外石英管22加热U形锅19，完成茶叶的杀青，U形锅19左右往复直线运动时完成茶叶的理条。

S7：控制系统控制鼓风机8工作，及时吹走杀青时产生的生青味与水分。

S8：茶叶加工一定时间后，控制系统控制第三电磁离合器断开，第四电磁离合器34闭合，第二步进电机25驱动升降板40上升，并向前撬动U形锅19，使U形锅19中的茶叶倒到所述茶叶出料口4a外面；

S9：结束，完成一个完整的茶叶杀青、理条流程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。