本发明属于甜菜加工设备技术领域，具体涉及一种分离设备及其使用方法。
背景技术
甜菜，又名菾菜，二年生草本植物，原产于欧洲西部和南部沿海，从瑞典移植到西班牙，是甘蔗以外的一个主要糖来源。糖甜菜起源于地中海沿岸，野生种滨海甜菜是栽培甜菜的祖先。大约在公元1500年左右从阿拉伯国家传入中国。1906年糖用甜菜引进中国。甜菜的栽培种有糖用甜菜、叶用甜菜、根用甜菜、饲用甜菜。我国是甜菜生产大国，但甜菜机械化收获技术相对落后，严重制约了我国甜菜产业的发展。甜菜是制糖工业两大重要糖料来源之一，我国甜菜糖约占世界糖产量的2/5。
甜菜的尾根含糖率较低，除掉制糖工艺过程中的损耗，产糖量很少，所以没有加工制糖的意义。但是由于尾根中蛋白质含量很高，还含有丰富的氨基酸，所以尾根是非常好的饲料，因此尾根一般都被用作加工饲料，这样可以充分发挥甜菜的经济效益。在使用甜菜尾根加工饲料时，由于尾根中不可避免地会混有砂石和杂草等，这给加工带来了很多不便。
为了分离甜菜尾根中的砂石和杂草，有的厂家采用浮选器，但是由于泵扬程大，水箱容积太小，循环水量不易调节，尾根与砂石、杂草的分离效果并不理想。此外，浮选器排砂石为单门控制，每次排砂石都要流走大量的水和尾根，也破坏了浮选器内部的循环水平衡。有的厂家采用捕集器分离尾根、杂草和砂石中的流洗水，有时因流洗水排出不畅或篦子孔小，流洗水分不干净。
专利号为200720200283.x的一种碎菜与尾根回收器，其包括渡槽，在渡槽的前部有进料口和进水管，在渡槽的底部有不少于一个的集砂斗。渡槽上方安装有除膜机。除膜机为耙式除膜机，该耙式除膜机包括前滚筒、后滚筒、机架和动力机，在机架上安装有前滚筒、后滚筒和动力机，动力机能带动前滚筒或后滚筒转动，在前滚筒和后滚筒上安装有传动带或传动链，除膜钩的上端铰接在传动带或传动链上，除膜钩的下端有能钩住残碎杂草和地膜的钩端，在机架后上部固定安装有磕菜板，在磕菜板下方的机架上安装有接草盘。集砂斗处的渡槽底部安装有过滤网。集砂斗后侧的渡槽底部安装有沉积隔板。集砂斗的底端安装有排放阀。
上述方案虽然能将碎菜和尾根与砂石、地膜、杂草等杂物分离开，但是对于一些细小的杂草，耙式除膜机并不能将其钩住，所以不能将杂草除干净；有些砂石会落在渡槽前部，不能落入集砂斗内，所以集砂斗也不能将砂石清理干净，因此分离效果不好。
技术实现要素：
基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种分离设备及其使用方法，能够将甜菜尾根中混入的绝大部分砂石和杂草分离出来，使得分离后的甜菜尾根较为干净，分离效果好，方便之后的加工。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种分离设备，包括壳体，所述壳体由上圆筒体、圆锥体和下圆筒体组成，所述上圆筒体下端与圆锥体上端连接，所述下圆筒体上端与圆锥体下端连接，所述下圆筒体内固定安装有上分离机构和下分离机构，所述上分离机构安装在下分离机构上方。
采用本技术方案的发明，采用两级分离的方式，首先通过上分离机构将尾根、砂石和水的混合液中的尾根分离出来，再通过下分离机构将剩下的砂石和水的混合液中的砂石分离出来，最终得到较为干净的甜菜，从而达到分离的目的，分离效果好。
进一步限定，所述上分离机构包括从上到下依次连接的第一上板、第一中板和第一下板，所述第一上板、第一中板和第一下板均为圆盘状结构，所述第一上板、第一中板和第一下板均与下圆筒体的内壁固定连接，所述上分离机构中部开设有第一圆孔，所述上分离机构上沿圆周方向均匀开设有第二圆孔，所述第一圆孔和第二圆孔均贯穿于第一上板、第一中板和第一下板。
进一步限定，所述下分离机构包括安装底板，所述安装底板固定安装在下圆筒体的底部，所述安装底板上连接有导杆，所述安装底板中部安装有液压缸，所述液压缸内安装有活塞杆，所述活塞杆上连接有支撑块，所述活塞杆上端连接有顶芯，所述导杆上套设有下分离板，所述下分离板可在下圆筒体的内壁上滑动，所述下分离板上开设有漏孔，所述下分离板上连接有遮挡结构，所述活塞杆贯穿下分离板中部。
进一步限定，所述下分离板又包括从上到下依次连接的第二上板、第二中板和第二下板，所述第二上板、第二中板和第二下板均为圆盘状结构，所述第二上板、第二中板和第二下板可在下圆筒体的内壁上上下滑动，所述漏孔贯穿于第二上板、第二中板和第二下板。
进一步限定，所述漏孔为长条形结构。这样的结构设计，具有面积大，流速快的优点。
进一步限定，所述遮挡结构包括盖板，所述盖板铰接在第二上板内壁上端，所述盖板盖在漏孔上。这样的结构设计，结构简单，遮挡效果好。
进一步限定，所述导杆的数量为四根，且连接在安装底板上表面的四个角上。这样的结构设计，受力均衡，导向效果好，便于下分离板在导杆上滑动。
进一步限定，所述支撑块为圆盘状结构。这样的结构设计，受力均衡，支撑效果好。
进一步限定，所述上圆筒体的侧壁上沿切线方向连接有进料口，所述进料口连接有第一法兰盘，所述上圆筒体顶部连接有溢流管，所述溢流管下端伸入上圆筒体内部，所述溢流管上端连接有第二法兰盘，所述下圆筒体底部连接有排砂口，所述下圆筒体内壁上连接有支撑台，所述下圆筒体的侧壁上开设有出料口。
一种分离设备的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一，进料。水、尾根、杂草和砂石的混合液通过进料口沿切向进入上圆筒体内，遇到上圆筒体的内壁后被迫做回转运动，由于受到的离心力大小不同，尾根和砂石所受的离心力大，能够克服水的阻力向上圆筒体的内壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿上圆筒体的内壁螺旋向下运动，杂草以及大部分水则因所受的离心力小，不能靠近上圆筒体的内壁，只能在上圆筒体中部做回转运动；
步骤二，除草。随着混合液从上圆筒体流向圆锥体，流动断面越来越小，在外层混合液收缩压迫之下，杂草不得不改变方向，转而向上运动，形成内旋流，从溢流管排出，而尾根和砂石则继续沿着圆锥体内壁向下运动，形成外旋流，落入下圆筒体内；
步骤三，除砂。初始状态时，上分离板和下分离板连接在一起，顶芯插入第一圆孔内，起到封闭第一圆孔的作用，同时盖板遮挡住第二圆孔下端，起到封闭第二圆孔的作用，当尾根、砂石和水的混合液落入下圆筒体后，活塞杆收缩，下分离板在支撑块的支撑作用下跟随活塞杆向下运动，直到下分离板落在支撑台上，此时顶芯从第一圆孔中抽出，尾根、砂石和水的混合液通过第一圆孔和第二圆孔落在下分离板上，接着活塞杆继续收缩，顶芯下端将盖板内侧向下压，盖板转动，从而开启漏孔，由于漏孔的宽度大于砂石的粒径而小于尾根的直径，所以砂石和水通过漏孔落在下圆筒体底部，进而通过排砂口排出；
步骤四，出料。经过除砂后，下分离板上只剩下尾根和粘在尾根上的少量水，打开出料口，将尾根从出料口中排出；
步骤五，复位。尾根排出后，关闭出料口，活塞杆带动顶芯一起向上运动，顶芯与盖板脱离，盖板转动并盖在漏孔上，从而关闭漏孔，活塞杆继续上升，支撑块将下分离板举起，使下分离板与支撑台脱离，直到顶芯插入第一圆孔内，同时盖板遮挡住第二圆孔下端为止，回到初始状态。
本发明有如下优点：
1、利用尾根与砂石、杂草的比重不同，采用旋流分离的原理，通过水的旋流作用，将比重＜1的杂草除掉，分离后的水成为循环水重新利用，达到了节约能源的目的；
2、除草时，盖板既能对漏孔起到封闭作用，也能对第二圆孔起到封闭作用；除砂时，盖板又能够控制漏孔的开闭，实现了同一盖板多个功能的目的；
3、顶芯既能够控制第一圆孔的开闭，也能够控制盖板的转动，从而控制漏孔的开闭，实现了同一顶芯多个功能的目的；
4、根据杂草和砂石不同的结构特点，采用两级不同的分离机构进行分离，先分离杂草，再分离砂石，使得分离后的甜菜尾根较为干净，分离效果较好，方便了之后的加工。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种分离设备实施例的结构示意图；
图2为本发明一种分离设备实施例的局部剖视结构示意图；
图3为图2中a处的局部放大结构示意图；
图4为图3中b处的局部放大结构示意图；
图5为本发明一种分离设备实施例的剖视结构示意图；
图6为图5中c处的局部放大结构示意图；
图7为本发明一种分离设备实施例的俯视结构示意图；
图8为本发明一种分离设备实施例中下分离板初始状态的结构示意图；
图9为本发明一种分离设备实施例中下分离板除砂状态的结构示意图；
主要元件符号说明如下：
上圆筒体11、圆锥体12、下圆筒体13、进料口14、第一法兰盘15、溢流管16、第二法兰盘17、排砂口18、支撑台19、出料口110、第一上板21、第一中板22、第一下板23、第一圆孔24、第二圆孔25、安装底板31、导杆32、支撑块33、液压缸34、活塞杆35、顶芯36、第二上板37、第二中板38、第二下板39、漏孔310、盖板311。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1至图7所示，本发明的一种分离设备，包括壳体，壳体由不锈钢或者其他金属材料制成，壳体由从上到下依次连接的上圆筒体11、圆锥体12和下圆筒体13三部分组成，上圆筒体11、圆锥体12和下圆筒体13焊接为一体，下圆筒体13内固定安装有上分离机构和下分离机构，上分离机构用于除草时，防止混合液落下，下分离机构用于分离混合液中的砂石，其中上分离机构包括从上到下依次连接的第一上板21、第一中板22和第一下板23，第一上板21、第一中板22和第一下板23均为圆盘状结构，第一上板21、第一中板22和第一下板23均与下圆筒体13的内壁固定连接，上分离机构中部开设有第一圆孔24，上分离机构上沿圆周方向均匀开设有第二圆孔25，第一圆孔24和第二圆孔25均贯穿于第一上板21、第一中板22和第一下板23；下分离机构包括安装底板31，安装底板31固定安装在下圆筒体13的底部，安装底板31上连接有导杆32，安装底板31中部安装有液压缸34，液压缸34内安装有活塞杆35，活塞杆35上连接有支撑块33，支撑块33为圆盘状结构，活塞杆35上端连接有顶芯36，导杆32上套设有下分离板，下分离板可在下圆筒体13的内壁上上下滑动，下分离板上开设有漏孔310，漏孔310为长条形结构，下分离板上连接有遮挡结构，遮挡结构包括盖板311，盖板311铰接在第二上板37内壁上端，盖板311盖在漏孔310上（图中为了表示盖板311与漏孔310的关系，故意将盖板311画得比漏孔310短，实际中，盖板311略长于漏孔310），活塞杆35贯穿下分离板中部；下分离板又包括从上到下依次连接的第二上板37、第二中板38和第二下板39，第二上板37、第二中板38和第二下板39均为圆盘状结构，第二上板37、第二中板38和第二下板39可在下圆筒体13的内壁上上下滑动，漏孔310贯穿于第二上板37、第二中板38和第二下板39；
上圆筒体11的侧壁上沿切线方向连接有进料口14，进料口14连接有第一法兰盘15，上圆筒体11顶部连接有溢流管16，溢流管16下端伸入上圆筒体11内部，溢流管16上端连接有第二法兰盘17，下圆筒体13底部连接有排砂口18，下圆筒体13内壁上连接有支撑台19，下圆筒体13的侧壁上开设有出料口110。
在上述实施例中，为了受力均衡，导向效果好，优选导杆32的数量为四根，且连接在安装底板31上表面的四个角上。这样便于下分离板在导杆32上滑动。
在上述实施例中，上圆筒体11的内径为2000mm，下圆筒体13的内径为1200mm，该装置利用尾根与砂石、杂草的比重不同，通过水的旋流作用将其分开；工作时（图中箭头表示液体流动方向），水、尾根、杂草和砂石的混合液通过进料口14沿切向进入上圆筒体11内，遇到上圆筒体11的内壁后被迫做回转运动，由于受到的离心力大小不同，尾根和砂石所受的离心力大，能够克服水的阻力向上圆筒体11的内壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿上圆筒体11的内壁螺旋向下运动，杂草以及大部分水则因所受的离心力小，不能靠近上圆筒体11的内壁，只能在上圆筒体11中部做回转运动；
随着混合液从上圆筒体11流向圆锥体12，流动断面越来越小，在外层混合液收缩压迫之下，杂草不得不改变方向，转而向上运动，形成内旋流，比重＜1的杂草上浮后，从溢流管16排出，排出的杂草和水进入脱水器进行脱水，脱出的水成为循环水，又与尾根、砂石和杂草一起进入上圆筒体11，达到节约用水的目的；而比重＞1的尾根和砂石则继续沿着圆锥体12内壁向下运动，形成外旋流，落入下圆筒体13内；
初始状态时，如图8所示，上分离板和下分离板连接在一起，顶芯36插入第一圆孔24内，起到封闭第一圆孔24的作用，同时盖板311遮挡住第二圆孔25下端，起到封闭第二圆孔25的作用；如图9所示，当尾根、砂石和水的混合液落入下圆筒体13后，活塞杆35收缩，下分离板在支撑块33的支撑作用下跟随活塞杆35向下运动，直到下分离板落在支撑台19上，此时顶芯36从第一圆孔24中抽出，尾根、砂石和水的混合液通过第一圆孔24和第二圆孔25落在下分离板上，接着活塞杆35继续收缩，顶芯36下端将盖板311内侧向下压，盖板311转动，从而开启漏孔310，为了将砂石排出，将漏孔310的宽度设计为大于砂石的粒径而小于尾根的直径，这样尾根被留在第二上板37上，而砂石和水通过漏孔310落在下圆筒体13底部，进而通过排砂口18排出；
经过除砂后，下分离板上只剩下尾根和少量水，打开出料口110，将尾根从出料口110中排出；尾根排出后，关闭出料口110，活塞杆35带动顶芯36一起向上运动，顶芯36与盖板311脱离，盖板311转动并盖在漏孔310上，从而关闭漏孔310，活塞杆35继续上升，支撑块33将下分离板举起，使下分离板与支撑台19脱离，直到顶芯36插入第一圆孔24内，同时盖板311遮挡住第二圆孔25下端为止，回到初始状态。
一种分离设备的使用方法，具体包括进料、除草、除砂、出料和复位五个步骤：
一，进料。水、尾根、杂草和砂石的混合液通过进料口14沿切向进入上圆筒体11内，遇到上圆筒体11的内壁后被迫做回转运动，由于受到的离心力大小不同，尾根和砂石所受的离心力大，能够克服水的阻力向上圆筒体11的内壁运动，并在自身重力的共同作用下，沿上圆筒体11的内壁螺旋向下运动，杂草以及大部分水则因所受的离心力小，不能靠近上圆筒体11的内壁，只能在上圆筒体11中部做回转运动；
二，除草。随着混合液从上圆筒体11流向圆锥体12，流动断面越来越小，在外层混合液收缩压迫之下，杂草不得不改变方向，转而向上运动，形成内旋流，从溢流管16排出，而尾根和砂石则继续沿着圆锥体12内壁向下运动，形成外旋流，落入下圆筒体13内；
三，除砂。初始状态时，上分离板和下分离板连接在一起，顶芯36插入第一圆孔24内，起到封闭第一圆孔24的作用，同时盖板311遮挡住第二圆孔25下端，起到封闭第二圆孔25的作用，当尾根、砂石和水的混合液落入下圆筒体13后，活塞杆35收缩，下分离板在支撑块33的支撑作用下跟随活塞杆35向下运动，直到下分离板落在支撑台19上，此时顶芯36从第一圆孔24中抽出，尾根、砂石和水的混合液通过第一圆孔24和第二圆孔25落在下分离板上，接着活塞杆35继续收缩，顶芯36下端将盖板311内侧向下压，盖板311转动，从而开启漏孔310，由于漏孔310的宽度大于砂石的粒径而小于尾根的直径，所以砂石和水通过漏孔310落在下圆筒体13底部，进而通过排砂口18排出；
四，出料。经过除砂后，下分离板上只剩下尾根和粘在尾根上的少量水，打开出料口110，将尾根从出料口110中排出；
五，复位。尾根排出后，关闭出料口110，活塞杆35带动顶芯36一起向上运动，顶芯36与盖板311脱离，盖板311转动并盖在漏孔310上，从而关闭漏孔310，活塞杆35继续上升，支撑块33将下分离板举起，使下分离板与支撑台19脱离，直到顶芯36插入第一圆孔24内，同时盖板311遮挡住第二圆孔25下端为止，回到初始状态。
以上对本发明提供的一种分离设备及其使用方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。