一种实验室专用禾谷类脱粒机装置

技术领域：

本发明涉及实验室设备技术领域，特别适用于科学研究专用禾谷类脱粒机。

背景技术：

当前禾谷类(以小麦为例)是最主要的粮食作物，同时是全世界分布范围最广、种植面积最大和贸易总量最高的粮食作物，全球约1/3人口以小麦为主食。因此，加强小麦优质高产研发工作，首先要从源头上确保样品质量，把因脱粒过程导致的样品污染现象降至最低。

目前小麦脱粒机品种繁多，但绝大部分属于规模化农具(如专利CN202120908482.6和201811390427.1)，极少有实验室专用脱粒机，无法满足批量实验作业要求。现有产品存在以下缺点：①脱粒不彻底，谷穗、谷糠、带壳谷粒及干净谷粒混在一起，需要二次人工筛分处理，费时费力；②机器外壳、内衬以铁皮为主、脱粒装置材质为不锈钢，在脱粒过程中增加金属元素干扰，影响矿质养分检测结果。

发明内容：

为克服现有技术不足，本发明设计一种实验室专用高效禾谷类脱粒机，禾谷类指水稻、小麦等谷类作物，依据谷壳与谷粒比重不同解决在脱粒过程中，谷穗、谷糠、带壳谷粒与干净谷粒的混杂问题。避免谷粒与其余杂质二次分离，大大缩短麦穗脱粒时间，减少谷粒样品与干扰环境介质的接触时间。

同时由于当前实验用脱粒机仅适合简单的科学研究，对受环境质量影响导致的谷粒中有机物或无机物的变化研究则无法应用，主要源于脱粒机机器内壁以及内部构件的选材存在问题，进而影响谷粒加工过程中的质量。

为了而实现上述目的，本发明涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，包括箱体，箱体上下两侧分为一重脱粒单元和二重脱粒单元，一重脱粒单元通过连接通口与二重脱粒单元连通，该连接通口为一重脱粒单元出料口，或二重脱粒单元的进料口，一重脱粒单元包括进料口、锯齿滚筒、锯齿、传送带、一号电机、导向板、第一风扇、吸壳装置、第一从动轮、第二从动轮、连接通口和传动结构，第一从动轮和第二从动轮左右平行放置在箱体内，传送带固定安装在第一从动轮和第二从动轮上，倾斜放置的导向板的上端固定在远离传送带一侧的箱体内壁上，导向板与传送带之间形成一重脱粒单元和二重脱粒单元之间的连接通口，第一从动轮上部的箱体上开设进料口，谷穗从进料口进入一重脱粒单元，锯齿滚筒置于传送带上方且靠近进料口一侧，锯齿滚筒与第一从动轮和第二从动轮平行设置且表面均布锯齿，锯齿与箱体内壁之间设有第一转动间隙，锯齿滚筒用于脱除麦穗上的谷粒，一号电机通过传动机构分别与锯齿滚筒和第一从动轮连接，在第二从动轮上部的一重脱粒腔上部设置吸壳装置，与吸壳装置对应的第一风扇固定在导向板上方的箱体内壁上，第一风扇向吸壳装置的吸嘴方向吹出一定强度的风，该风能够将谷壳吹到吸嘴附近，而无法将较重的谷粒等吹起到吸嘴附近，在重力的作用下，谷粒从连接通口进入二重脱粒单元，二重脱粒单元包括出料板、滤网、大孔滤板、扇片转筒、扇片和二号电机，扇片转筒固定在二重脱粒腔内且置于连接通口下部，扇片转筒较小一端靠近连接通口，扇片转筒表面设有扇片，扇片与箱体内壁之间设有第二转动间隙，固定在箱体顶部外侧的二号电机的转轴穿过连接通口与扇片转筒连接，在扇片转筒下部从上向下依次固定大孔滤板、滤网和出料板，出料板上开设出料口，大孔滤板用于去除谷穗和秸秆，滤网用于分离谷粒和谷壳。

具体地，锯齿为圆锥结构，锯齿高度为2-3cm，锯齿沿锯齿滚筒外壁一圈圈设置，相邻两圈之间的锯齿交错布置。

具体地，本发明涉及的扇片分为大中小三种规格，最大的扇片靠近扇片转筒底部固定，最小的扇片靠近扇片转筒中部固定，较大的扇片靠近扇片转筒顶部固定，且上下相邻两层叶片交错布置。

本发明涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括进料板、切割刀、固定板和气缸，靠近脱粒机进料口箱体外壁，从上向下依次固定固定板和进料板，气缸安装在固定板上，切割刀安装在气缸活塞自由端，切割刀用于切割进料板上的谷物，分离秸秆和谷穗。

本发明涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括用于固定谷物秸秆的C字形固定杆，固定杆两自由端转动连接在进料板上。

具体地，本发明涉及的吸壳装置包括壳体、排气口、第二风扇、电动马达、吸气管道和吸嘴，吸壳装置的壳体固定在箱体外部，在壳体上部开设排气口，第二风扇固定在靠近排气口附近的壳体内腔中，第二风扇和电动马达连接，壳体侧壁中部通过吸气管道与吸嘴连接，吸嘴固定在第二从动轮斜上方的一重脱粒单元中，且靠近锯齿滚筒设置。

本发明涉及一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括弹簧和凹槽，在二重脱粒腔对应的箱体内壁相对的左右两侧分别固定一凹槽，滤网对应两边的上下两侧均通过弹簧与凹槽内壁连接。

本发明涉及的大孔滤板表面开设过滤孔，过滤孔能够截留未完成脱粒的谷穗，谷粒和谷壳从过滤孔中漏出。

本发明涉及的传动机构包括第二连接轴、第一连接轴、一号皮带、二号皮带、一号转动轮、二号转动轮、三号转动轮和四号转动轮，一号转动轮和二号转动轮依次固定在一号电机输出轴上，锯齿滚筒固定在第二连接轴上，第一从动轮固定在第一连接轴上，三号转动轮固定在第一连接轴自由端，四号转动轮固定在第二连接轴自由端，一号皮带固定连接在一号转动轮和四号转动轮之间，二号皮带固定连接在二号转动轮和三号转动轮之间。

进一步地，出料板倾斜固定在箱体上，出料板最低处开设出料口。

本发明涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括支脚，箱体底部四个角上均固定一支脚。

当发明涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置用于测定谷物中的无机矿物质含量时，在箱体1内壁涂覆一层聚四氟乙烯，锯齿滚筒材质为电木材质，扇片转筒和扇片均采用硅胶材质。

当本发明涉及一种实验室专用高效禾谷类脱粒机用于测量谷物中的有机物时，在脱粒机箱体内壁上镀上一层陶瓷涂层，锯齿滚筒的材质为904L不锈钢，导向板采用904L不锈钢，扇片转筒替换为转子滚筒，扇片替换为转子，转子均匀分布在转子滚筒上，转子滚筒水平设置，转子滚筒输出轴与箱体外侧的二号电机连接，转子滚筒两侧与箱体之间设有一定的工作间隙，转子滚筒和转子均采用904L不锈钢材质。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

(1)该实验室专用谷物脱粒机，根据谷物测试的需求，采用不同的材质，保证了实验结果的准确性；

(2)设置了两重脱粒单元，无需进行人工二次脱粒，脱粒效果变好，效率高，可以批量化作业。

(3)气缸带动切割刀自动完成秸秆与谷穗的分离，脱除的谷壳被吸壳装置吸走或者被滤网截留，获得干净谷粒。

(4)滤网通过弹簧固定在凹槽内，电机振动时，弹簧带动滤网振动，实现谷壳与谷粒的分离，及时将滤网取下倾倒谷壳，防止谷壳堆积过多对脱粒效率的影响。

附图说明：

图1为实施例1涉及的实验室专用高效禾谷类脱粒机装置正视剖面图。

图2为实施例1涉及的实验室专用高效禾谷类脱粒机装置左视剖面图。

图3为实施例1涉及的实验室专用高效禾谷类脱粒机装置俯视图。

图4为实施例1涉及的滤网安装结构图。

图5为实施例1涉及的大孔滤板的结构图。

图6为实施例2涉及的实验室专用高效禾谷类脱粒机装置正视剖面图。

图7为实施例2涉及的实验室专用高效禾谷类脱粒机装置俯视图。

其中，箱体1、进料板2、固定杆3、切割刀4、固定板5、气缸6、锯齿滚筒7、锯齿8、传送带9、一号电机10、弹簧11、凹槽12、支脚13、出料板14、滤网15、大孔滤板16、扇片转筒(转子滚筒)17、硅胶扇片(转子)18、导向板19、二号电机20、第一风扇21、吸壳装置22、排气口22-1、第二风扇22-2、电动马达22-3、吸气管道22-4、吸嘴22-5、第一从动轮23、第二从动轮24、第二连接轴25、第一连接轴26、一号皮带27-1、二号皮带27-2、一号转动轮28-1、二号转动轮28-2、三号转动轮28-3和四号转动轮28-4和连接通口29。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图5所示，本实施例涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，包括箱体1，箱体1上下两侧分为一重脱粒单元和二重脱粒单元，一重脱粒单元通过连接通口29与二重脱粒单元连通，该连接通口29为一重脱粒单元出料口，或二重脱粒单元的进料口，一重脱粒单元包括进料口、锯齿滚筒7、锯齿8、传送带9、一号电机10、导向板19、第一风扇21、吸壳装置22、第一从动轮23、第二从动轮24、连接通口29和传动结构，第一从动轮23和第二从动轮24左右平行放置在箱体1内，传送带9固定安装在第一从动轮23和第二从动轮24上，倾斜放置的导向板19的上端固定在远离传送带9一侧的箱体1内壁上，导向板19与传送带9之间形成一重脱粒单元和二重脱粒单元之间的连接通口29，第一从动轮23上部的箱体1上开设进料口，谷穗从进料口进入一重脱粒单元，锯齿滚筒7置于传送带9上方且靠近进料口一侧，锯齿滚筒7与第一从动轮23和第二从动轮24平行设置且表面均布锯齿8，锯齿8与箱体1内壁之间设有第一转动间隙，锯齿滚筒7用于脱除麦穗上的谷粒，一号电机10通过传动机构分别与锯齿滚筒7和第一从动轮23连接，在第二从动轮24上部的一重脱粒腔上部设置吸壳装置22，与吸壳装置22对应的第一风扇21固定在导向板19上方的箱体内壁上，第一风扇21向吸壳装置22的吸嘴22-5方向吹出一定强度的风，该风能够将谷壳吹到吸嘴22-5附近，而无法将较重的谷粒等吹起到吸嘴附近，在重力的作用下，谷粒从连接通口29进入二重脱粒单元，二重脱粒单元包括出料板14、滤网15、大孔滤板16、扇片转筒17、扇片18和二号电机20，扇片转筒17固定在二重脱粒腔内且置于连接通口29下部，扇片转筒17较小一端靠近连接通口29，扇片转筒17表面设有扇片18，扇片18与箱体1内壁之间设有第二转动间隙，固定在箱体1顶部外侧的二号电机20的转轴穿过连接通口29与扇片转筒17连接，在扇片转筒17下部从上向下依次固定大孔滤板16、滤网15和出料板14，出料板14上开设出料口，大孔滤板16用于去除谷穗和秸秆，滤网15用于分离谷粒和谷壳。

本实施例中涉及的箱体1与锯齿滚筒7和扇片转筒17之间的距离过小会干扰锯齿滚筒7和扇片转筒17正常运转；过大，谷穗直接通过，无法经过绞碎、碾压等处理过程进行脱粒。设置第一转动间隙和第二转动间隙能够避免上述问题，提高脱粒效果。

本实施例设置导向板19的目的是使一重脱粒单元和二重脱粒单元分别在封闭环境下旋转。

优选地，第一风扇21固定在导向板19上部，第一风扇21吹出的风恰好能够与第二从动轮24相切将传送带9上的谷壳扬起吹向吸嘴22-5附近。过程中通过控制第一风扇21的风力大小以及吸壳装置22吸力大小，完成谷壳与谷粒的分离。

本实施例中滤网15靠近一号电机10固定，在一号电机10和二号电机20(特别是一号电机10)的振动作用下，滤网15振动实现谷粒和谷壳的分离。

具体地，锯齿8为圆锥结构，锯齿8高度为2-3cm，锯齿8沿锯齿滚筒7外壁一圈圈设置，相邻两圈之间的锯齿8交错布置。

具体地，本实施例涉及的扇片18分为大中小三种规格，最大的扇片18靠近扇片转筒17底部固定，最小的扇片18靠近扇片转筒17中部固定，较大的扇片18靠近扇片转筒17顶部固定，且上下相邻两层叶片交错布置。本实施例涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括进料板2、切割刀4、固定板5和气缸6，靠近脱粒机进料口箱体外壁，从上向下依次固定固定板5和进料板2，气缸6安装在固定板5上，切割刀4安装在气缸6活塞自由端，切割刀4用于切割进料板2上的谷物，分离秸秆和谷穗。具体地，运行过程中，切割刀4刀刃离进料板的最近距离为2mm左右。

本实施例涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括用于固定谷物秸秆的C字形固定杆3，固定杆3两自由端转动连接在进料板2上。向上转动抬起固定杆3，将谷物放置在进料板2上且伸入进料口，向下转动固定杆3，固定杆3中部压紧谷物，气缸6带动切割刀4向进料板2移动，将秸秆和谷穗分离，谷穗自动掉入一重脱粒单元。

具体地，本实施例涉及的吸壳装置22包括壳体、排气口22-1、第二风扇22-2、电动马达22-3、吸气管道22-4和吸嘴22-5，吸壳装置22的壳体固定在箱体1外部，在壳体上部开设排气口22-1，第二风扇22-2固定在靠近排气口22-1附近的壳体内腔中，第二风扇22-2和电动马达22-3连接，壳体侧壁中部通过吸气管道22-4与吸嘴22-5连接，吸嘴22-5固定在第二从动轮24斜上方的一重脱粒单元中，且靠近锯齿滚筒7设置。电动马达22-3带动第二风扇22-2高速运转，壳体内形成真空，在压力的作用下，吸嘴22-5附近谷壳被吸入壳体内，落入壳体底部的空腔中,定期清理空腔中的谷壳。

如图4所示，本实施例涉及一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括弹簧11和凹槽12，在二重脱粒腔对应的箱体1内壁相对的左右两侧分别固定一凹槽12，滤网15对应两边的上下两侧均通过弹簧11与凹槽12内壁连接。通过弹簧11的设置提高了滤网15的振动效果，进而更好地实现谷壳与谷粒的分离。

如图5所示，本实施例涉及的大孔滤板16表面开设过滤孔，过滤孔能够截留未完成脱粒的谷穗，谷粒和谷壳从过滤孔中漏出。

如图2所示，本实施例涉及的传动机构包括第二连接轴25、第一连接轴26、一号皮带27-1、二号皮带27-2、一号转动轮28-1、二号转动轮28-2、三号转动轮28-3和四号转动轮28-4，一号转动轮28-1和二号转动轮28-2依次固定在一号电机10输出轴上，锯齿滚筒7固定在第二连接轴25上，第一从动轮23固定在第一连接轴26上，三号转动轮28-3固定在第一连接轴26自由端，四号转动轮28-4固定在第二连接轴25自由端，一号皮带27-1固定连接在一号转动轮28-1和四号转动轮28-4之间，二号皮带27-2固定连接在二号转动轮28-2和三号转动轮28-3之间。一号电机10通过一号皮带27-1和二号皮带27-2分别带动第二连接轴25和第一连接轴26转动，进而带动锯齿滚筒7和第一从动轮23同步转动。

进一步地，出料板14倾斜固定在箱体1上，出料板14最低处开设出料口。

本实施例涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置，还包括支脚13，箱体1底部四个角上均固定一支脚13。

当本实施例涉及的一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置用于测定谷物中的无机矿物质含量时做以下要求。第一，在箱体1内壁涂覆一层聚四氟乙烯，其具有优良的化学稳定性、不黏附和良好的抗老化耐力。第二，锯齿滚筒7材质为电木材质，其不吸水、不导电、耐高温、强度高，多用在电器上，又因像木头一样绝缘性高可塑性好，所以被叫做“电木”。第三，扇片转筒17和扇片18均采用硅胶材质，转筒里面是以聚四氟乙烯为主轴，外面套上硅胶材质的扇片转筒，这样的强度用来谷粒与谷壳的分离，不至于碾碎谷粒。硅胶材质具有以下特点：(1)耐高温，适用温度范围-40至230摄氏度；(2)易清洗易活化，硅胶生产出的硅胶产品使用后经清水冲洗、静置后即可恢复使用功能；(3)寿命长，硅胶料化学性能稳定，制作出的产品，较其他材料有更长的寿命；(4)电绝缘性能佳，硅胶具有很高的电阻率，且在很宽的温度范围和频率范围内其阻值仍可保持稳定。第四，导向板采用PE(聚乙烯)，该材质具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。

本实施例涉及的传送带为聚氨酯(PU)输送带，且传送带9的长度为一百厘米至一百四十厘米，环保型材料聚氨酯(PU)符合食品卫生标准，具有耐油、耐腐蚀、耐寒、耐切割、耐磨、抗物理老化等特点。

本实施例涉及一种实验室专用高效禾谷类脱粒机装置具体使用过程为：将谷物放在进料板2上，用固定杆3固定秸秆，气缸6启动，切割刀4靠近和远离进料板2，完成秸秆和谷穗分离，过程中既无需人工手拿茎秆操作又无需人工手动分离秸秆和谷穗，省时省力。分离后的谷穗进入一重脱粒腔，在锯齿滚筒7的作用下部分谷穗脱除外壳，谷粒、谷壳、谷穗随着传送带9向前运行，过程中启动第一风扇21，在一定的频率下第一风扇21吹出的风能够将谷壳吹起达到吸嘴22-5附近，但无法将谷粒扬起，吸壳装置22中的电动马达22-3带动第二风扇22-2高速转动，将吸壳装置22内部形成瞬间高真空，吸壳装置22内的气压大大低于外部大气压，在这个压差作用下，被吸壳装置22的吸嘴22-5搅打起来的麦壳和尘埃就随着气流通过吸气管道22-4吸入吸壳装置22桶体内，经过滤后，装置内的谷壳落入吸壳装置下部的空腔内，谷粒、带皮谷粒和未被脱除的谷穗进入二重脱粒单元，在扇片滚筒7的作用下进一步分离，进行二重脱粒，谷粒和谷壳通过大孔滤板16进入滤网与谷穗分离，一号电机10和二号电机20振动时，通过弹簧11带动滤网15振动，谷粒与谷壳存在重量差，所以谷粒漏到出料板14上，谷壳被截留在滤网15上，即完成谷壳与谷粒的分离，而未被脱除的麦穗则截留在大孔滤板16上继续进行脱粒，筛网下端有倾斜出料口14。

实施例2

如图6-7所示，本实施例涉及一种实验室专用高效禾谷类脱粒机用于测量谷物中的有机物，如，外界环境对谷物胁迫的影响(受到空气中的粉尘和气溶胶的影响、受到土壤污水灌溉或农药化肥的影响等等)，有机磷农药、多环芳烃和有机氯等有机污染物对谷物品质的影响。除以下部分，其他均与实施例1相同。

(1)在脱粒机箱体内壁上镀上一层陶瓷涂层，该物质又叫做非金属无机涂层，主要成分是Al

(2)扇片转筒17替换为转子滚筒17＇，扇片18替换为转子18＇，转子18＇均匀分布在转子滚筒17＇上，转子滚筒17＇水平设置，转子滚筒17＇输出轴与箱体外侧的二号电机20连接，转子滚筒17＇两侧与箱体1之间设有一定的工作间隙，转子滚筒17＇和转子18＇均采用904L不锈钢材质。904L不锈钢又称超级完全奥氏体不锈钢，是芬兰奥托昆普(OUTOKUMPU)公司发明的一种超级奥氏体不锈钢，其镍质量分数为24％-26％，碳质量分数小于0.02％，耐腐蚀性极好。转子滚筒17＇水平设置，增加与谷穗和带壳谷粒的接触面积，二号电机固定在箱体出料口外侧壁上。

(3)锯齿滚筒7的材质为904L不锈钢，对于测小麦中有机物来说，电木中含有有机物酚和醛，可能会对测某有机物产生影响，进而换成904L不锈钢材质的。(4)导向板19采用904L不锈钢。

综上所述，该实验室专用小麦脱粒机，根据测试小麦中不同类型的污染物，本申请设置有不同型号的脱粒机，保证了实验结果的准确性；同时设置了两重脱粒单元，锯齿滚筒型、转子滚筒或者扇片转筒，无需进行人工二次脱粒，脱粒效果好，显著提升作业效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。