一种“以土洗土”的小粒径根茎作物干洗系统

本发明属于农业机械设备领域，具体涉及一种“以土洗土”的小粒径根茎作物干洗系统。

背景技术：

现有的根茎类作物水洗设备在清洗过程中有非常大的水消耗，而且效率较低，水洗之后还要晾晒步骤比较繁琐，自动化程度低，另外，水洗之后的根茎类作物不容易保存，易腐烂。虽然也有干洗设备但大多通过风机过筛，易于造成空气污染。基于此，有必要针对传统在干洗过程中有非常大的水消耗而且效率较低，水洗之后还要晾晒步骤比较繁琐，自动化程度低，提供一种新的系统和干洗思路。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明对小粒径根茎作物提出了一种“以土洗土”的干洗系统，可以有效杜绝水资源的浪费，并满足高效自动化的干洗要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种“以土洗土”的小粒径根茎作物干洗系统，包括上料传送带、第一干洗模块、第二干洗模块、螺旋输送器和出料振动传送带，上料传送带末端连接第一干洗模块第一进料口向第一干洗模块输送待干洗小粒径根茎作物，第一干洗模块第一出料口连接第二干洗模块第二进料口，螺旋输送器末端连接第二干洗模块沙土进料口向第二干洗模块输送沙土，沙土经由第二干洗模块第二出料口落出至出料振动传送带上，沙土经由出料振动传送带上的孔洞落入回收装置，干洗后的小粒径根茎作物从出料振动传送带末端传送收集；上料传送带、第一干洗模块、第二干洗模块、螺旋输送器和出料振动传送带的动力源均连接控制器。

上料传送带为折叠式上料传送带，上料传送带末端通过轴承支座与系统机架连接，上料传送带的皮带表面设有凸起，凸起高度与待干洗小粒径根茎作物的直径相适应。

上料传送带和第一干洗模块之间安装有对小粒径根茎作物中的茎杆和杂草进行初步筛选的轴流风机。

第一干洗模块包括第一进料口、第一出料口和第一料筒，第一料筒内连接第一进料口和第一出料口之间设有连续搅龙，第一出料口一端还设置反向搅龙和观察孔，所述反向搅龙在第一出料口与第一清洗模块的最左端，连续搅龙外径小于第一料筒的内径。

第二干洗模块包括第二进料口、第二出料口和第二料筒，第二料筒内连接第二进料口和第二出料口之间设有间断搅龙。

第一干洗模块的第一出料口与第二干洗模块的第二进料口套管连接，第二干洗模块的第二料筒直径大于第一干洗模块的第一料筒直径。

第一干洗模块、第二干洗模块的料筒中间均设置有压力传感器，压力传感器连接控制器。

第一干洗模块和第二干洗模块通过第二皮带轮连接，由主电机共同驱动，主电机为三相异步交流鼠笼电机，主电机轴上设置有霍尔转速传感器，霍尔转速传感器连接控制器。

出料振动传送带由220v变速电机提供动力，出料振动传送带上游端部主动辊截面是偏心凸轮辊，出料振动传送带上游一端水平设置于第二干洗模块下方，下游一端向上倾斜，上下游转折连接处设置四个防飘带轮，传送带表面设有孔洞，边缘设置隔板，上游水平传送带下方设有带孔洞的钣金支撑件，钣金支撑件上的空洞与传送带表面孔洞相对应。

所述小粒径根茎作物为最大粒径小于5cm的油莎豆、红薯、土豆、紫薯、番薯、花生、豆薯、荸荠、山药豆、半夏、芋头中的任一种。

本发明的有益效果是：上料传送带向第一干洗模块输送待干洗的根茎类作物，同时在上料传送带和第一干洗模块中间安装有轴流风机对根茎类作物混合物中的茎杆和杂草进行初步筛选；第一干洗模块的连续搅龙让根茎类作物和自身黏连的土块与根茎类作物分离，增加转动系数和减小输送系数；第二干洗模块的间断搅龙，搅动和运根茎类作物，让沙土与根茎类作物充分摩擦使其表面沟壑泥土磨出，同时螺旋输送器向搅龙中加入细沙，最后从第二出料口落出到出料振动传送带上，在出料振动传送带上实现根茎类作物与沙土分离，分别进行收集。本发明采用立体化结构设计，具有占地面积小，工作效率高，结构紧凑的特点，自动化程度高。整个系统主电机和两个传送带变速电机，均由arduino控制器控制，并且在第一干洗模块和第二干洗模块中间安排有压力传感器用于检测是否堵塞，并且还在主电机轴和两个带轮上设置有霍尔转速传感器，对电机转速和皮带轮转速进行检测，用于监测带轮是否过载，搅龙转速是否满足要求。

附图说明

图1为本发明的干洗流程图。

图2为本发明较佳实施例中整机示意图。

图3为本发明较佳实施例中第一干洗模块示意图。

图4为本发明较佳实施例中第二干洗模块示意图。

图5为本发明较佳实施例中出料振动传送带示意图。

图6为本发明较佳实施例中螺旋上土输送机示意图。

图中：2、上料传送带，2-1、轴流风机，2-2、主电机，2-3、变速电机，3、第一干洗模块，3-1、连续搅龙，3-2、观察孔，3-3、第一进料口，3-4、第一出料口，3-5、反向搅龙，3-6、第一皮带轮，4、第二干洗模块，4-1、间断搅龙，4-2、第二皮带轮，4-3、第二出料口，4-4、沙土进料口，5、出料振动传送带，5-1、皮带，5-2、凸轮辊，5-3、出土口，5-4、防飘带轮，6、螺旋上土输送机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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其他所有实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

本发明公开的一种“以土洗土”的小粒径根茎作物干洗系统适用于油莎豆、花生、等小块根茎类作物，必须是已经经过初步晾晒，表面干湿度满足土壤含水率15%—25%的要求，表面直观特征：作物表面土块不是完全湿润的土黄色，也不是完全干燥的土白色，最好的状态应该是外表土白色并且具有土黄色的湿润的夹心。表面湿度太高，水分太多，不能通过搅龙搅拌进行表面泥土粉碎和干洗。表面湿度太低的话，果实表面太干燥，导致表面土壤板结现象严重，干洗效果也不好。所以本系统应用于表面干湿度较为适当的果实。

本发明中所述小粒径根茎作物为油莎豆、花生、豆薯、荸荠、山药豆、半夏中的任一种，最大粒径小于5cm的红薯、土豆、紫薯、番薯、芋头也试用。

此系统采用立体化结构设计：具有占地面积小，工作效率高，结构紧凑的特点。

以下结合附图，以油莎豆为例对本系统的相对位置及立体化设计进行介绍，如图1所示，一种“以土洗土”的小粒径根茎作物干洗系统，包括上料传送带2、第一干洗模块3、第二干洗模块4、螺旋输送器6和出料振动传送带5，上料传送带2布置在整个系统的前侧，上料传送带2末端连接第一干洗模块3的第一进料口3-3，向第一干洗模块3输送待干洗油莎豆，第一干洗模块3位于第二干洗模块4上方，第一干洗模块3的第一出料口3-4连接第二干洗模块4的第二进料口，螺旋输送器6末端连接第二干洗模块4的沙土进料口4-4向第二干洗模块4输送沙土，沙土经由第二干洗模块4的第二出料口4-3落出至出料振动传送带5上，沙土经由出料振动传送带5上的孔洞落入回收装置，干洗后的油莎豆从出料振动传送带5末端传送收集；上料传送带2、第一干洗模块3、第二干洗模块4、螺旋输送器6和出料振动传送带5的动力源均连接控制器（图中未显示）。

上料传送带2布置在系统前侧，并且可以折叠，上料传送带末端通过轴承支座与系统机架连接，在上料传送带对折折叠之后可以挂在系统机架上。上料传送带2通过抛扬的方式把未干洗的油莎豆输送到第一干洗模块3。上料传送带2和第一干洗模块3之间安装有对小粒径根茎作物中的茎杆和杂草进行初步筛选的轴流风机2-1。

上料传送带2的皮带表面设有凸起，在倾斜输送油莎豆时除摩擦力以外还提供一个支持力作为动力，有利于提高油莎豆运输的效率，并且凸起的高度不大，凸起高度与待干洗油莎豆的直径相适应，约等于油莎豆的直径，使得油莎豆单层分布，有利于上料传送带2与第一干洗模块3之间的轴流风机2-1对油莎豆里边混有的秸秆和杂草进行一个初步的风选。

第一干洗模块3位于整个系统的最上方，两端采用圆锥滚子轴承支撑，第一干洗模块3包括第一进料口3-3、第一出料口3-4和第一料筒，第一料筒为不锈钢外壳，第一进料口3-3、第一出料口3-4分别位于第一干洗模块3的两端，第一料筒内连接第一进料口3-3和第一出料口3-4之间设有连续搅龙3-1，将油莎豆从进料口一端螺旋输送至出料口一端，第一出料口一端还设置反向搅龙3-5和观察孔3-2，反向搅龙3-5只设置一段，设置在第一出料口与第一干洗模块的最左端之间，最左端即第一干洗模块上靠近第一出料口的端部，连续搅龙3-1外径小于第一料筒的内径，以此来减小连续搅龙3-1回转运动的摩擦。最第一干洗模块3右端的第一皮带轮3-6是动力输入轮，与主电机2-2连接。连续搅龙3-1和反向搅龙3-5与搅龙轴均是螺栓固定或者焊接连接，反向搅龙3-5与连续搅龙3-1焊接连接。

第一干洗模块3是利用油莎豆之间的相互摩擦，把油莎豆表面较大的黏连的土块进行粉碎和去除。采用连续搅龙，有利于增加工作机的输送系数，提高工作效率，同时也增加油莎豆之间的撞击，有利于把表面较大土块进行粉碎。反向搅龙3-5的设置是用于防止油莎豆在左侧堆积引起的对油莎豆完整度的破坏，降低破碎率。观察孔3-2设置在第一出料口一端，靠近第二干洗模块，用于观察监测第一干洗模块3和第二干洗模块4连接处管道是否堵塞。

第二干洗模块4位于第一干洗模块下方，与第一干洗模块3结构类似，同样采用两端圆锥滚子轴承的固定方式，同样由主电机2-2通过右侧的第二皮带轮4-2进行动力输入，第一干洗模块的第一出料口3-4与第二干洗模块4的第一进料口通过套管连接实现入料。第二干洗模块4包括第二进料口、第二出料口4-3和第二料筒，第二料筒也为不锈钢外壳，第二进料口、第二出料口4-3分别位于第二干洗模块两端；第二干洗模块4与第一干洗模块3结构也有区别，第二料筒内连接第二进料口和第二出料口之间设有间断搅龙4-1，有利于增加搅龙转动系数，减少搅龙的输送系数。由此，油莎豆在第二干洗模块4的转动次数会比较多，有利于把油莎豆洗的更干净。但同时会面临一个问题：第一干洗模块3与第二干洗模块4流量不同会造成堵塞，因此，设计第二干洗模块4的第二料筒直径大于第一干洗模块3第一料筒的直径，在第一干洗模块3与第二干洗模块4转速相同的情况下，第二干洗模块4每旋转一周排出的油莎豆的量相同，所以在第二干洗模块4输送系数较低的情况下，也能保证第一干洗模块3与第二干洗模块4的流量相同，以此来防止堵塞。

第一干洗模块与第二干洗模块由主电机2-2带动第一皮带轮3-6、第二皮带轮4-2，实现主电机2-2对第一干洗模块与第二干洗模块共同驱动，保证第一干洗模块3与第二干洗模块4转速相同。主电机2-2为三相异步交流鼠笼电机，主电机轴上设置有霍尔转速传感器，霍尔转速传感器连接控制器，对电机转速和皮带轮转速进行检测，用于监测带轮是否过载，搅龙转速是否满足要求。

第一干洗模块、第二干洗模块的料筒中间均设置有压力传感器，压力传感器连接控制器，用于检测料筒是否堵塞，利用油莎豆对管道侧壁冲击的波形图来判断是否堵塞，谷峰交替图为正常运行，近线性增加图为堵塞。

第二干洗模块由螺旋输送机自沙土进料口4-4输送沙土，在第二干洗模块4中形成沙土和油莎豆的混合物，其主要工作原理是利用油莎豆与沙土的摩擦对油莎豆表面沟壑的细小杂质进行干洗，从而本来处于油莎豆沟壑里的泥土就会被磨出；同时利用沙土黏度低的特性，很容易从摩擦之后形成的油莎豆与沙土泥土的混合物中筛选出油莎豆。

上述设计是将沙土进料口和第二进料口分别设置，第一干洗模块的出料口与第二干洗模块的进料口直接管道连接，防止进料过程油莎豆中的尘土飘散出来，当然，也可以将沙土进料口4-4与第二进料口可以设计成一个，从同一个入口实现沙土与油莎豆同时进料。

第二干洗模块4的右方有一个成方锥形的第二出料口4-3，把油莎豆与沙土的混合物排出，落到出料传送带5上。出料振动传送带5布置在第二干洗模块4正下方，通过螺栓连接在底部系统支架上。出料振动传送带5由220v变速电机2-3提供动力，出料振动传送带5上游端部主动辊截面是偏心凸轮辊5-2，利用其极径不同的特性，使传送带有周期性振动，利用皮带5-1的振动使得油莎豆更好的与沙土、泥土进行分离；出料振动传送带5上游一端水平设置于第二干洗模块4下方，下游一端向上倾斜，上下游转折连接处设置四个防飘带轮5-4，防止传送带拐急弯时皮带的速度变化过快摩擦力不足；传送带表面设有孔洞，传送带边缘设置隔板，方便把处理干净的油莎豆进行大角度提升，有利于后续的装车和装袋；上游水平传送带下方设有带孔洞的钣金支撑件，钣金支撑件上的空洞与传送带表面孔洞相对应。在出料传送带在振动作用下，沙土通过皮带上的出土口5-3筛落至地面回收装置，进行收集回收再利用，而较为干净的油莎豆从传送带倾斜的左侧输送出去，最后进行装袋或者装车。

本发明的工作过程：上料传送带2向第一干洗模块3输送待干洗的油莎豆，同时在上料传送带2和第一干洗模块3中间安装有轴流风机2-1对油莎豆混合物中的茎杆和杂草进行初步筛选；第一干洗模块3，包含连续搅龙3-1，目的是让油莎豆和自身黏连的土块与油莎豆分离，增加转动系数和减小输送系数，然后由管道进入第二干洗模块4，间断搅龙4-1搅动和运送油莎豆，对油莎豆进行搅动让沙土与油莎豆充分摩擦使其表面部分土壤脱离然后送到出料振动传送带5，另外螺旋输送器6向第二干洗模块4中加入沙土干洗剂；第一干洗模块还有观察孔3-2，观察搅龙工作情况及再次保证该机器不堵塞；出料输送模块5接收第二干洗模块4处理后的油莎豆与沙土的混合物，通过振动凸轮辊5-2和皮带5-1上的孔洞进行二次去土过筛；将沙土与干洗干净的油莎豆区分开来。

本系统的机电一体化实现过程：整个系统主电机2-2和两个传送带变速电机，均由arduino控制器控制，并且在第一干洗模块3第二干洗模块4中间管道安排有压力传感器用于检测是否堵塞，利用油莎豆对管道侧壁冲击的波形图来判断是否堵塞，谷峰交替图为正常运行，近线性增加图为堵塞。并且还在主电机轴上设置有霍尔转速传感器，低电机转速和皮带轮转速进行检测，用于监测带轮是否过载，搅龙转速是否满足要求。

本发明采用立体化结构设计，具有占地面积小，工作效率高，结构紧凑的特点，自动化程度高。

以上所述实施例仅表达为本申请的一种作物实施方式，其描述具体和详细，但并不能因此理解为本专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本申请的保护范围，因此本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。