核桃壳仁混合物料风力分选机的研制

朱占江，买合木江·巴吐尔，沈晓贺，杨莉玲※，刘 奎，马文强

（1.新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091；2.南京农业大学工学院）

0 引言

核桃破壳后混合物料成分有仁、壳、分心木以及可能混有的粉尘、毛发等其他轻杂质，为获得干净的核桃仁、壳以及具有药用价值的分心木，需要将仁、壳、分心木分离开。现有的简单的风力分选设备一般只能进行一道分选，不能将具有药用价值的核桃分心木同时分离，造成果壳、分心木与其他轻杂质混合；现有的多道分选设备结构一般较为复杂，占地空间大，一次投资成本高。现有风力分选装备沉降箱内挡料板多为固定式，不能根据物料情况进行调节，适宜多种物料分选的能力有待提高，而部分风力分选机沉降箱内设置有可调节的挡料调风板但调节不方便。现有分选设备一般均配置振动喂料机，由于振动喂料机、风机等部件的作用，机体有一定程度的振动，进料口限料调节机构调节板存在松动可能。基于此，项目组研制了一种可以对核桃壳仁混合物料进行连续多道分选的成套设备以满足不同用户的需要。

1 主要结构及工作原理

1.1 主要结构

该机主要由喂料装置、提升机、振动给料机、机架、两套风力分选系统、出仁口、振动出壳机、分心木出口组成，两套分选系统分别由分离腔、沉降箱、旋风沉降器、风机组成，一号沉降箱与二号沉降箱共用板A 与B，形成较为紧凑的结构布局，如图1。

1.2 工作原理

核桃破壳后混合物料经喂料装置、提升机、振动给料机均匀进入风力分选系统，物料经一号分离腔后，由于核桃仁与壳、分心木、其他轻杂质悬浮速度的差异，核桃仁下沉经出仁口收集，而核桃壳、分心木、其他轻杂质进入一号沉降箱，由于空间急剧变大，风速风压快速下降，核桃壳、分心木及部分轻杂质沉降经沉降箱下部的闭风器导出落入振动给料机再进入二号分离腔，部分轻杂质经一号风机进入对应的旋风沉降器收集。二号分离腔风速小于核桃壳悬浮速度，大于分心木与其他轻杂质悬浮速度，故核桃壳沉降经振动出壳机收集，而分心木与其他轻杂质进入二号沉降箱进行分离，最终分心木经二号沉降箱下部闭风器、出料口收集，其他轻杂质经二号风机、旋风沉降器后落入旋风沉降器下部连接的收集桶。

2 主要技术参数

外形尺寸（mm） 3 200×1 380×2 100

生产率（kg/h） 300～500

仁中含壳率（%） ≤5

壳中含仁率（%） ≤3

配套动力（kW） 3

3 主要机构介绍

3.1 风力分选系统

设备设有两套相互独立的风力分选系统，其互不影响。风机采用变频风机，方便快速对系统内风速进行调节。一号沉降箱内设置可调节的挡料调风板，可使设备适应更多物料的分选作业；二号沉降箱设置两块固定挡料板，促进核桃分心木的沉降。

3.2 分离腔

分离腔结构设计有两种方案其一为分离腔侧壁与水平方向夹角α 略大于90°，形成变截面风腔，使物料进入分离腔后，重物料如核桃仁、原果核桃随气流速度、风压下降而加速下沉，轻物料如核桃壳、分心木、上升过程随着气流速度的增加、风压的上升而加速上升，促进物料快速分离；其二为以进料口中部横截面为基准，位于其下部的分离腔截面厚度小于上部分离腔截面厚度即L2＜L1，便于物料被送入分离腔横截面中部，有效利用中部风速，如图2。

3.3 调节机构

分离腔限料调风机构由旋转手柄、转动轴、齿轮、固定座、可调弹性压紧块、调节板组成。固定座上开有一个一侧敞开轴孔与两个长孔，便于轴的安装与拆卸；可调弹性压紧块上开有轴孔、间隙孔、连接螺纹孔，以及调节螺纹孔，可调弹性压紧块通过螺栓固定于固定座上；间隙孔位于两个轴孔之间，并与轴孔侧壁贯通，调节螺纹孔穿过长条间隙孔，可以通过固定于调节螺纹孔处螺栓的松紧改变长条间隙孔上下端面间距大小从而达到压紧或者松开转动轴；调节板上开有两排长孔，每排有若干个长孔组成，与齿轮形成齿轮齿条机构，转动旋转手柄后，齿轮同步转动，带动调节板上下移动，从而达到限制分离腔进料量以及调节分离腔进料开口处风速的大小，如图3、图4。沉降箱挡料调节机构与分离腔限料调节机构类似，能够实现对沉降箱内风速的调节。

4 设备特点

（1）设备结构紧凑，可对物料进行多道分选，为干坚果类物料分选设备小型化设计提供了参考。

（2）分离腔采用变截面结构，降低物料分离时间。

（3）分离腔限料调风机构、一号沉降箱挡料调风机构均采用了齿轮齿条调节机构，调节方便，尤其是采用可调间隙弹性压紧块，使调节后调节板固定更加牢靠。

（4）一号沉降箱内设计了可调节型挡料调风板，同时分选系统配置变频风机，便于对腔体内风速进行调节，能够提高分选效果，同时适应多种物料分选。

（5）整个分选系统在负压状态下运行，并且两台风机出风口处均设有旋风沉降器使整个系统相对封闭，避免粉尘、轻杂质对作业环境造成的不利影响。

5 试验情况

试验以新新2 核桃为研究对象，破壳后除去混合物料中混有的夹仁核桃，采用卤素水分仪测得核桃壳仁混合物料含水率均值为5.0%。混合物料喂料速度按350 kg/h 进行，在壳仁混合物料不分级的情况下进行分选作业，选后主要指标仁中含壳率为≤3%，壳中含仁率≤2%；在壳仁混合物料经过振动分级筛分为1/2、1/4、1/8、1/16 大小四个等级情况下分选效果见表1。两种情况下分心木均能被单独分出，其他轻杂质经旋风沉降器收集。

表1 核桃壳仁分选试验