油茶果壳仁浮选分离装置及其浮选分离方法
阅读说明：本技术 油茶果壳仁浮选分离装置及其浮选分离方法 (Oil tea fruit shell and kernel flotation separation device and oil tea fruit shell and kernel flotation separation method ) 是由 毛明 陈建能 卞贤炳 胡润泽 徐袁翔 李龙辉 黄塬塬 于 2021-01-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了油茶果壳仁浮选分离装置及其浮选分离方法。目前缺少能高效实现油茶果壳仁分选的装置。本发明油茶果壳仁浮选分离装置,包括机架、浮选外槽组件、浮选内槽组件、提升机、水循环装置和曲轴连杆驱动装置；外槽体两端顶部均设有果壳出料通道,两端底部均设有果仁出料通道；两个浮选内槽组件并排且背对置于外槽体内；外槽体两侧均设有提升机,每个提升机的输出端位于一个浮选内槽组件上方。本发明的一个浮选内槽组件进行分选作业时,另一个浮选内槽组件进行油茶果果仁输出以及排沙,分选效率高；两个浮选内槽组件交替工作通过曲轴传动实现；两个浮选内槽组件的浮选分离用溶液循环使用,从而节约用水。(The invention discloses a camellia oleifera fruit shell and kernel flotation separation device and a flotation separation method thereof. At present, a device capable of efficiently sorting oil-tea camellia shells and kernels is lacked. The invention relates to a camellia oleifera fruit shell and kernel flotation separation device, which comprises a rack, a flotation outer tank assembly, a flotation inner tank assembly, a lifter, a water circulation device and a crankshaft connecting rod driving device, wherein the rack is provided with a floating outer tank assembly; the tops of two ends of the outer groove body are respectively provided with a shell discharging channel, and the bottoms of two ends are respectively provided with a nut discharging channel; the two flotation inner tank assemblies are arranged in parallel and opposite to each other in the outer tank body; and the two sides of the outer tank body are provided with a lifting machine, and the output end of each lifting machine is positioned above one flotation inner tank assembly. When one internal flotation tank assembly is used for sorting, the other internal flotation tank assembly is used for outputting kernels of the oil-tea camellia fruits and removing sand, so that the sorting efficiency is high; the two flotation inner groove assemblies work alternately and are driven by a crankshaft; the solution for flotation separation of the two flotation inner tank assemblies is recycled, so that water is saved.)
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种油茶果壳仁浮选分离装置及其浮选分离方法。
背景技术
茶油作为一种纯天然木本食用油，目前深受人们喜爱，而我国作为油料大国，目前全球90％的茶油全都来自于中国，而且部分南方地区甚至将油茶作为主要经济作物。茶油主要从油茶果果仁中提取，而如何高效、高质量地分离油茶果壳仁成为提高茶油品质的关键难题。
目前我国对油茶果壳仁分选装置的研究尚未完善，主要分选方式包括喷枪法、风选法、浮选法、色选法等。如专利CN104055195A公开了一种利用喷枪高速喷入使油茶果的果壳和果仁在压缩空气作用下碰撞分离的方案，该方案可能也有泥沙等杂物进入喷枪，若发生高速碰撞对装置造成破坏，同时也无法保证后续茶油的品质。又如胡一飞等发表的论文“色选机在油茶果脱壳清选中的应用”中，主要利用果壳和果仁颜色存在差异，利用色选机对油茶果壳仁分选，但该方法不仅对外界光源要求较高，同时对油茶果也有较高的要求，若果壳外部有斑点或泥沙而导致颜色与果仁相近而会被误当作废料处理，影响最终分选效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种油茶果壳仁浮选分离装置及其浮选分离方法。
本发明油茶果壳仁浮选分离装置，包括机架、浮选装置、提升机、水循环装置和曲轴连杆驱动装置；所述的浮选装置包括浮选外槽组件和浮选内槽组件；所述的浮选外槽组件包括外槽体、果壳出料通道和果仁出料通道；外槽体两端顶部均设有果壳出料通道，两端底部均设有果仁出料通道；每个果仁出料通道位于对应一个果壳出料通道正下方；两个浮选内槽组件并排且背对置于外槽体内；外槽体两侧均设有提升机，每个提升机的输出端位于一个浮选内槽组件上方。
所述的浮选内槽组件包括内槽体、立式搅拌器驱动电机、搅拌器支架、搅拌器、液位计、弧形滤网、弹簧、上限位板、下限位板、橡胶门板、门框、折弯管、喷嘴支座和喷头；搅拌器支架固定在内槽体顶部；立式搅拌器驱动电机的底座固定在搅拌器支架上，立式搅拌器驱动电机的输出轴与搅拌器通过联轴器一连接；所述的搅拌器置于内槽体内；内槽体内腔底部开设有泥沙孔，且覆盖有弧形滤网；弧形滤网靠近泥沙孔的一端低于另一端；内槽体一端开设有果壳出料口和果仁出料口，果仁出料口位于果壳出料口正下方；内槽体在果仁出料口两侧均固定有门框；两个门框顶部与上限位板两端分别固定，底部与下限位板两端分别固定；上限位板底部高于果仁出料口顶部侧壁；所述弹簧的一端与上限位板固定，另一端与橡胶门板固定；橡胶门板覆盖果仁出料口；内槽体的内腔顶部固定有折弯管，折弯管上固定有若干喷嘴支座，且内槽体只在果壳出料口两侧的内侧壁以及果壳出料口相对的另一端内侧壁位置布置喷嘴支座；每个喷嘴支座上固定一个喷头；喷头的喷嘴与折弯管内腔连通；所有喷头的喷嘴对准果壳出料口；内槽体内腔还固定有液位计；内槽体底面固定有水平设置的光轴；两个浮选内槽组件的内槽体均与外槽体构成沿竖直方向的滑动副；两个浮选内槽组件的果壳出料口与外槽体的两个果壳出料通道分别对齐，且果壳出料通道的输入端固定有橡胶垫块；两个浮选内槽组件的果仁出料口与外槽体的两个果仁出料通道分别对齐，且外槽体内壁位于两个果仁出料通道的输入端位置均固定有门板抬升板；果仁出料通道的输入端固定有橡胶垫块。
所述的水循环装置包括水箱、盐水储存箱、配液箱、密度计、输送水泵、废料处理箱、入水管、出水管、波纹管、排污水泵和阀门；水箱和盐水储存箱的出液口与配液箱的两个进液口分别连接，且水箱和盐水储存箱的出液口处均设有阀门；密度计固定在配液箱上，密度计的测头伸入配液箱内；配液箱的两个出液口与两个输送水泵的进液口分别连接，两个输送水泵的出液口与两根入水管的一端分别连接；两根入水管的另一端与两个浮选内槽组件的折弯管一端分别连接，两个浮选内槽组件的折弯管另一端与两根出水管的一端分别连接；两根出水管的另一端与两个废料处理箱的进液口分别连接；出水管上设有阀门；两个浮选内槽组件的内槽体内腔底部泥沙孔与两根排污管的一端分别连接，两根排污管的另一端与两个排污水泵的进液口分别连接；两个排污水泵的出液口与两个废料处理箱的进液口分别连接；两根波纹管的一端与两个浮选内槽组件的内槽体内腔分别连通，两根波纹管的另一端通过电动阀连接。
所述的曲轴连杆驱动装置包括曲轴支架、深沟球轴承、曲轴、连杆和曲轴驱动电机；曲轴驱动电机的底座固定在机架上，曲轴驱动电机的输出轴与曲轴一端通过联轴器二连接；曲轴通过深沟球轴承支承于曲轴支架上，曲轴支架与机架固定；曲轴的两个曲轴段与两根连杆的一端分别铰接，两根连杆的另一端与两个浮选内槽组件的内槽体底部光轴分别铰接。
优选地，所述的提升机、立式搅拌器驱动电机、输送水泵、排污水泵、电动阀和曲轴驱动电机均由控制器控制，液位计的信号输出端与控制器连接。
优选地，所述的果壳出料通道下方设有果壳收集箱，果仁出料通道下方设有果仁收集箱；果壳收集箱置于机架的台面上，果仁收集箱置于机架的隔板上；隔板位于台面底部。
优选地，所述的提升机的提升驱动电机固定于提升机支架底部，提升机的输送带由提升驱动电机驱动；提升驱动电机由控制器控制；提升机的输送带上布满间距排布的挡板；提升机的输送带两侧均设有挡板；提升机的输出端向下倾斜。
优选地，所述的入水管、出水管和排污管均选用弹性材料。
优选地，所述的外槽体内侧壁开设的燕尾槽与内槽体上一体成型且与燕尾槽匹配的凸块构成滑动副。
优选地，所述搅拌器的底端端面与弧形滤网之间设有间距。
优选地，所述弧形滤网的表面喷有保护漆。
该油茶果壳仁浮选分离装置的浮选分离方法，具体如下：
步骤一、打开水箱和盐水储存箱出液口处的阀门，使得水箱内的水和盐水储存箱内的盐水流入配液箱内进行混合，待密度计检测到配液箱内的盐水密度达到设定值时，关闭水箱和盐水储存箱出液口处的阀门。
步骤二、处于高位的浮选内槽组件对应的输送水泵启动，配液箱内的盐水经入水管向该浮选内槽组件的折弯管输送；折弯管上的各喷头向内槽体喷射盐水；待液位计检测到液位达到设定高度时，该浮选内槽组件上方的提升机向该浮选内槽组件的内槽体输送经破碎的油茶果壳仁混合物；提升机运行设定时间后停止工作；此时，该浮选内槽组件的立式搅拌器驱动电机驱动搅拌器开始工作，带动溶液和油茶果壳仁混合物一起转动以实现油茶果果仁与油茶果果壳分离，油茶果果壳浮在内槽体上方，被喷头的喷射水流从果壳出料口排出到果壳出料通道输出；而油茶果果仁由于密度大于溶液密度，下落在弧形滤网上，并滚落聚集在果仁出料口处；泥沙下落并通过弧形滤网沉入内槽体底部，并汇集在内槽体的泥沙孔处。立式搅拌器驱动电机运行设定时间后停止工作，同时该浮选内槽组件的输送水泵停止工作。
步骤三、波纹管上的电动阀打开，溶液由于重力作用经波纹管流向低位浮选内槽组件的内槽体内，待高位浮选内槽组件的液位计检测到液位达到设定最低值时，电动阀关闭，曲轴驱动电机驱动曲轴，曲轴带动两个浮选内槽组件进行高低位交换；交换后，低位浮选内槽组件的橡胶门板被外槽体内壁的门板抬升板顶起，弹簧压缩，油茶果果仁从比果仁出料口滚落到果仁出料通道输出；同时，与低位浮选内槽组件对应的排污水泵开始工作，泥沙被抽出并经排污管和排污水泵排出至低位浮选内槽组件对应的废料处理箱内。
步骤四、重复步骤二和步骤三，实现连续作业。
优选地，随时人工执行步骤一，向配液箱内补偿溶液。
本发明具有的有益效果是：
1.本发明采用独特的双浮选内槽组件交替浮选分离油茶果壳仁方式，一个浮选内槽组件进行分选作业时，另一个浮选内槽组件进行油茶果果仁输出以及排沙处理，缩短了分选周期，分选效率高；两个浮选内槽组件交替工作通过曲轴传动实现。
2.本发明高位浮选内槽组件分选并将果壳排出后，打开波纹管上的电动阀，溶液可依靠自身重力进入低位浮选内槽组件内，实现两个浮选内槽组件的浮选分离用溶液循环使用，从而节约用水。
3.本发明采用弧形滤网，同时利用搅拌器的搅拌作用，可实现果壳、果仁和泥沙的快速高效分离，有效去除果壳和泥沙。
附图说明
图1为本发明整体结构的一个立体图；
图2为本发明整体结构的另一个立体图；
图3为本发明中浮选内槽组件的结构立体图；
图4为本发明中两个浮选内槽组件的其中一种高低位工作状态图；
图5为本发明中两个浮选内槽组件的另一种高低位工作状态图；
图6为本发明中弧形滤网在内槽体内的布置示意图；
图7为图6的右视图；
图8为本发明中喷嘴支座和喷头的装配示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，油茶果壳仁浮选分离装置，包括机架1、浮选装置、提升机7、水循环装置和曲轴连杆驱动装置；浮选装置包括浮选外槽组件和浮选内槽组件；浮选外槽组件包括外槽体2、果壳出料通道3和果仁出料通道4；外槽体2两端顶部均设有果壳出料通道3，两端底部均设有果仁出料通道4；每个果仁出料通道4位于对应一个果壳出料通道3正下方；两个浮选内槽组件并排且背对置于外槽体2内；外槽体2两侧均设有提升机7，每个提升机7的输出端位于一个浮选内槽组件上方。
如图1、3和8所示，浮选内槽组件包括内槽体12、立式搅拌器驱动电机13、搅拌器支架15、搅拌器16、液位计17、弧形滤网18、弹簧19、上限位板20、下限位板21、橡胶门板22、门框23、折弯管、喷嘴支座36和喷头35；搅拌器支架15固定在内槽体12顶部；立式搅拌器驱动电机13的底座固定在搅拌器支架15上，立式搅拌器驱动电机13的输出轴与搅拌器16通过联轴器一14连接；搅拌器16置于内槽体12内；内槽体12内腔底部开设有泥沙孔39，且覆盖有弧形滤网18；如图6和7所示，弧形滤网18靠近泥沙孔39的一端低于另一端；内槽体12一端开设有果壳出料口38和果仁出料口，果仁出料口位于果壳出料口38正下方；内槽体12在果仁出料口两侧均固定有门框23；两个门框23顶部与上限位板20两端分别固定，底部与下限位板21两端分别固定；上限位板20底部高于果仁出料口顶部侧壁；弹簧19的一端与上限位板20固定，另一端与橡胶门板22固定；橡胶门板22覆盖果仁出料口；内槽体12的内腔顶部固定有折弯管，折弯管上固定有若干喷嘴支座36，且内槽体12只在果壳出料口38两侧的内侧壁以及果壳出料口38相对的另一端内侧壁位置布置喷嘴支座36；每个喷嘴支座36上固定一个喷头35；喷头35的喷嘴37与折弯管内腔连通；所有喷头35的喷嘴37对准果壳出料口38；内槽体12内腔还固定有液位计17；内槽体12底面固定有水平设置的光轴44，以便于与连杆43相连。两个浮选内槽组件的内槽体12均与外槽体2构成沿竖直方向的滑动副；两个浮选内槽组件的果壳出料口38与外槽体2的两个果壳出料通道3分别对齐，且果壳出料通道3的输入端固定有橡胶垫块11；两个浮选内槽组件的果仁出料口与外槽体2的两个果仁出料通道4分别对齐，且外槽体2内壁位于两个果仁出料通道4的输入端位置均固定有门板抬升板，用于浮选内槽组件下降到最低位时抬升浮选内槽组件的橡胶门板22；果仁出料通道4的输入端固定有橡胶垫块11。
如图1、2、4和5所示，水循环装置包括水箱24、盐水储存箱25、配液箱26、密度计27、输送水泵28、废料处理箱29、入水管30、出水管31、波纹管32、排污水泵33和阀门34；水箱24和盐水储存箱25的出液口与配液箱26的两个进液口分别连接，且水箱24和盐水储存箱25的出液口处均设有阀门34；密度计27固定在配液箱26上，密度计27的测头伸入配液箱26内，用于检测配液箱26内盐水的密度，以调节水箱24和盐水储存箱25出液口处的阀门34开口大小，使得配液箱26内盐水密度达到0.9～1g/ml；配液箱26的两个出液口与两个输送水泵28的进液口分别连接，两个输送水泵28的出液口与两根入水管30的一端分别连接；两根入水管30的另一端与两个浮选内槽组件的折弯管一端分别连接，两个浮选内槽组件的折弯管另一端与两根出水管31的一端分别连接；两根出水管31的另一端与两个废料处理箱29的进液口分别连接；出水管31上设有阀门34，该阀门34常闭，在需要清洗折弯管时，才打开该阀门34；两个浮选内槽组件的内槽体12内腔底部泥沙孔39与两根排污管的一端分别连接，两根排污管的另一端与两个排污水泵33的进液口分别连接；两个排污水泵33的出液口与两个废料处理箱29的进液口分别连接；排污水泵33用于将混杂在油茶果中的泥沙从泥沙孔39中吸出；两根波纹管32的一端与两个浮选内槽组件的内槽体12内腔分别连通，两根波纹管32的另一端通过电动阀连接。
如图4和5所示，曲轴连杆驱动装置包括曲轴支架40、深沟球轴承41、曲轴42、连杆43和曲轴驱动电机46；曲轴驱动电机46的底座固定在机架1上，曲轴驱动电机46的输出轴与曲轴42一端通过联轴器二45连接；曲轴42通过深沟球轴承41支承于曲轴支架40上，曲轴支架40与机架固定；曲轴42的两个曲轴段与两根连杆43的一端分别铰接，两根连杆43的另一端与两个浮选内槽组件的内槽体12底部光轴44分别铰接。
作为一个优选实施例，提升机7、立式搅拌器驱动电机13、输送水泵28、排污水泵33、电动阀和曲轴驱动电机46均由控制器控制，液位计17的信号输出端与控制器连接。
作为一个优选实施例，果壳出料通道3下方设有果壳收集箱5，果仁出料通道4下方设有果仁收集箱6；果壳收集箱5置于机架1的台面上，果仁收集箱6置于机架1的隔板上；隔板位于台面底部。
作为一个优选实施例，提升机的提升驱动电机10固定于提升机支架9底部，提升机的输送带8由提升驱动电机10驱动；提升驱动电机10由控制器控制；提升机的输送带8上布满间距排布的挡板；提升机的输送带8两侧均设有挡板，以防止输送过程中油茶果滑落；提升机7的输出端向下倾斜，以减少落料时引起飞溅。
作为一个优选实施例，入水管30、出水管31和排污管选用具有弹性的材料(如橡胶)，以便于能与内槽体12保持同步运动。
作为一个优选实施例，波纹管32连通内槽体12内腔的一端设有两个接口。
作为一个优选实施例，外槽体2内侧壁开设的燕尾槽与内槽体12上一体成型且与燕尾槽匹配的凸块构成滑动副。
作为一个优选实施例，搅拌器16的底端端面与弧形滤网18之间设有间距，避免破坏位于滤网18上的果仁结构；搅拌器16工作过程中可以使掺杂在油茶果中的泥沙沉入内槽体12底端，同时也能使卡在滤网18上的油茶果果仁滑至果仁出料通道4，便于果仁的收集。
作为一个优选实施例，弧形滤网18表面喷有保护漆。
该油茶果壳仁浮选分离装置的浮选分离方法，具体如下：
步骤一、打开水箱24和盐水储存箱25出液口处的阀门34，使得水箱24内的水和盐水储存箱25内的盐水流入配液箱26内进行混合，待密度计27检测到配液箱26内的盐水密度达到设定值时，关闭水箱24和盐水储存箱25出液口处的阀门34。
步骤二、处于高位的浮选内槽组件对应的输送水泵28启动，配液箱26内的盐水经入水管向该浮选内槽组件的折弯管输送；折弯管上的各喷头35向内槽体12喷射盐水；待液位计17检测到液位达到设定高度(比果壳出料口低1～2cm即可)时，该浮选内槽组件上方的提升机7向该浮选内槽组件的内槽体12输送经破碎的油茶果壳仁混合物；提升机7运行设定时间(一般十几秒即可)后停止工作；此时，该浮选内槽组件的立式搅拌器驱动电机13驱动搅拌器16开始工作，带动溶液和油茶果壳仁混合物一起转动以实现油茶果果仁与油茶果果壳分离，油茶果果壳浮在内槽体12上方，被喷头35的喷射水流从果壳出料口38排出到果壳出料通道3输出；而油茶果果仁由于密度大于溶液密度，下落在弧形滤网18上，并滚落聚集在果仁出料口处；泥沙下落并通过弧形滤网18沉入内槽体12底部，并汇集在内槽体12的泥沙孔39处。立式搅拌器驱动电机13运行设定时间(一般十几秒即可)后停止工作，同时该浮选内槽组件的输送水泵28停止工作。
步骤三、波纹管32上的电动阀打开，溶液由于重力作用经波纹管32流向低位浮选内槽组件的内槽体12内，待高位浮选内槽组件的液位计17检测到液位达到设定最低值(比果仁出料口低即可，视为溶液排出完毕)时，电动阀关闭，曲轴驱动电机46驱动曲轴42，曲轴42带动两个浮选内槽组件进行高低位交换；交换后，低位浮选内槽组件的橡胶门板22被外槽体2内壁的门板抬升板顶起，弹簧19压缩，油茶果果仁从比果仁出料口滚落到果仁出料通道4输出；同时，与低位浮选内槽组件对应的排污水泵33开始工作，泥沙被抽出并经排污管和排污水泵33排出至低位浮选内槽组件对应的废料处理箱29内。
步骤四、重复步骤二和步骤三，实现连续作业。
作为一个优选实施例，若发现配液箱26内液位太低，则随时人工执行步骤一，向配液箱26内补偿溶液。
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