CN109573225A - 一种循环式喷射的果套分离装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种循环式喷射的果套分离装置及方法，通过控制电磁阀将原来的一个喷射周期内喷射‑停止过程改变为各组雾化喷头周日复始的轮流喷射过程，一个周期内每个喷射组喷射一次，从而从***整体来看，任一时刻都有喷射现象发生，在时间上又体现为连续平稳不间断喷射过程，为以空间间歇式喷射方式来保证正对着果套一体喷射，实现高效率果套自动分离的目标；***在时间上由于各组雾化喷头不同时间均匀分布喷射过程，各组雾化喷头作为负载分批喷射对***压力扰动较小，不需要增大水箱容积来稳定水压，减小了***成本；控制电磁阀安装于水箱外面通往雾化喷头的管路上，又为运动部件的润滑保养创造了条件，方便维修保养，而且避免消毒液对部件的侵蚀损坏。

Description

一种循环式喷射的果套分离装置及方法

技术领域

本发明属于鲜果加工领域，涉及新鲜苹果自动分选装置，具体涉及一种循环式喷射的果套分离装置及方法。

背景技术

苹果产地在把新鲜苹果运输到冷藏库过程中，为了避免苹果由于碰撞受到损伤，必须把采摘成熟的苹果外面套上泡沫网套进行保护；而将苹果提供市场前需要在自动分选线上进行颜色、重量、糖度等参数的检测以便分级包装，检测的第一道工序就是把漂浮在消毒液水面上的带有泡沫网套的苹果即果套一体分离开来，为后面的颜色、重量等参数检测提供条件。

目前将苹果网套从果子上分离，主要采用人工手工分离的方式进行，通过手工操作分离果套的方法存在以下不足：

1)效率低下：满负荷每天三班需要30人，导致生产成本上升；

2)人身伤害：消毒液中逸出Cl气对操作人员身体造成伤害；

3)妨碍臭氧消毒法等环保生产技术实施及生产线改造。

为此根据生产线现场情况分析研究，申请人提出了利用雾化水喷射去果套的方法，使带套苹果免受伤害前提下受力后快速穿入流体水里的过程中实现有效分离的方法，并已经获得发明专利授权。该专利申请“一种果套分离方法”专利号ZL201010133525.4 利用喷射水雾到漂浮在水面的果套一体上，保证苹果无损害情况下施力给果套一体，并使其在水中加速运动，从而利用流体水对泡沫外套和苹果不同的阻力将其分开。

该技术方案工作原理如图1(a)所示，在漂浮着苹果3的消毒液的水槽4上方安装有两排不同入射角α和αˊ的高压喷管6，如图1(b)所示，对于塑料泡沫保护套开口朝上即塑料泡沫保护套开口中轴线与垂直方向之间夹角小于60°的果套一体者，由高压喷管接近于垂直角度α(80°左右的方向)利用高速流体把苹果与果套一起冲入水中，在水里高速度运动的过程中，水对苹果及果套的阻力不同，使苹果以更大的惯性冲入水中深处后再依靠浮力返回水面，而套在苹果外部的塑料泡沫保护套在水中的受到阻力大于苹果所受的阻力而克服与苹果表面很小的摩擦力仅冲入水中很浅处后依靠浮力再返回到水面上；从而通过苹果与果套的比重不同造成在水中运动时所受到的阻力不同的特点，实现果套分离。类似无风时农民将麦粒与麦糠分开的方法，不同的是后者的流体是气体(空气)，而前者的流体是液体(水)，因为阻力更大，所以分离效果会更好。

但是在实际使用中遇到了分离效率低的问题，经过仔细分析研究发现，由于多个雾化喷头8一字型排开处于2米宽度的水槽4上面，并连续不停的以一条线的方式对着漂浮于水面上的果套一体12进行喷射，尽管果套一体大部分都被冲入水中，然而实际情况是因为漂浮在水面的果套一体随着水流缓缓的向前移动过程中，当大部分目标物(果套一体)的仅一小局部(如十分之一)进入雾化喷射区域后，如图2(a) 所示，因为果套一体12受力面太小，雾化水流喷射可能的仅仅是其侧面而非目标正面，则立即被雾化水流冲击后以翻滚的方式缓慢冲入水中，导致果套一体进入水中速度大幅度下降而无法实现在水中通过快速运动方式实现果套分离。另外，如果喷射的是果套一体的侧面而非开口正名分离效果因为泡沫网套的封闭面也影响分离效果。所以试验证明按照此原理连续对着漂浮的果套一体喷射由于客观原因而无法很好的实现果套自动分离的目标。

发明人也有尝试采用间歇式喷射的方法，在一个大的恒压水箱下方安装雾化喷头，并在水箱内雾化喷头进水口位置安装打孔的滑板，依靠滑板有规律的往复运动，周期性的打开所有雾化喷头喷射雾化水流；等苹果进入雾化喷头正下方时喷射，喷射一次后，停止工作，待漂浮在水面的下一批苹果进入喷射区域，再打开喷头喷射，但由于相同工作时间内喷射次数减少，导致工作效率降低，这也导致分离效率不高。而且由于每次打开所有喷头进行喷射，恒压水箱压力突降，压力变化快，为了保证水箱压力的基本恒定，需要增大水箱容积以保证水箱保压能力，体积巨大的恒压水箱安装于进口生产线第一道果套分离工序的水槽上方，既不美观协调又增加其***成本；而且安装于水箱内部的运动装置(滑板等)由于始终处于消毒液的浸泡中，润滑保养很难实施而影响其使用寿命。

在此期间，发明人先后也试验了二种通过机械手自动分离的方法，并且获得了发明专利授权：一种果套分离装置专利号ZL201610560066.5，一种果套自动分离的二次补偿装置专利号ZL201510925977.9。但是都因为分离过程中产生对于苹果的伤害的原因而无法投入实际应用中。因此发明人不得不再次把目光又回扫到雾化喷射分离方式中进行更进一步的深入研究。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明目的是提供一种循环式喷射的果套分离装置及方法，提高果套分离的效率的同时，提供果套分离装置保养维修方便的条件以延长使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种循环式喷射的果套分离装置，包括水泵、恒压水管、电磁阀、雾化喷头和控制器；

水泵与恒压水管相连接为雾化喷头提供恒定水压，水泵输入端***流水线水槽中，一排雾化喷头安装在流水线水槽上方，且雾化喷头离开水面的高度保证每一个雾化喷头喷射出的圆锥型雾化水流边缘能够相互连接；

一排雾化喷头被分成若干个喷射组，每个喷射组包括多个雾化喷头，各喷射组分别通过一个管路与恒压水管连通，每个管路上分别安装有控制其通、断的电磁阀，还设置有用于给各电磁阀不同时刻发送通、断的操作指令的控制器，各电磁阀接收控制器的指令执行通、断的操作，实现每个喷射组内雾化喷头的同时喷射与停止动作；

在流水线水槽水面上设置有用于拦截果套一体的挡板，挡板与水槽上方的一排雾化喷头位于同一竖直平面上并平行设置。

进一步，所述恒压水管为不锈钢钢管。

进一步，每个喷射组包括一个水平设置靠近水面苹果的管子，各喷射组内的雾化喷头安装于管子上，管子通过软管与恒压水管连通，软管上安装有电磁阀。

进一步，各雾化喷头相互之间距离为70mm。

进一步，所述水泵采用变频恒压泵。

循环式喷射果套分离方法：

漂浮在水槽水面上的果套一体随着水流移动被挡板拦截并整齐排成一排停留在雾化喷头正下方，控制器给每个喷射组的电磁阀在不同时间，发出相同频率和占空比的指令，各喷射组的电磁阀接收通、断指令的时间均匀分布于整个周期内，一个周期内每个喷射组内雾化喷头仍然同时喷射一次，但是每一组轮番喷射对于恒压水管来说，又形成一定程度上的连续喷射；

雾化喷头喷射化水流使得该组雾化喷头下方的果套一体都以设计的加速度冲入水中，在高速向下和随着水流向前二个合成运动的过程中果套自动分离后漂浮在挡板后面的水面上；

在停止喷射区段，漂浮在水槽水面上的果套一体继续随着水流向前移动，填补挡板前面被雾化水流冲入水中的果套一体的空位，并被挡板拦截再次排布成一行果套一体，等待下一次雾化水流的喷射，如此往复实现循环式喷射果套分离。

进一步，雾化喷头分为五个喷射组，则每一个喷射组通、断周期为1秒，且占空比20％，控制器给每一个喷射组电磁阀发出指令的时刻相差0.2秒。

进一步，控制器发出的驱动脉冲的频率和占空比取决于水流的速度。

本发明具有以下有益效果：

本发明的循环式喷射的果套分离装置，通过雾化喷头被分成若干个喷射组，每个喷射组管路上分别安装有控制其通、断的电磁阀，还设置有用于给各电磁阀发送通、断的操作指令的控制器，各电磁阀接收控制器的指令执行通、断的操作，实现每个喷射组内雾化喷头的喷射与停止同时动作；通过电磁阀将原来的一个喷射周期内喷射- 停止过程改变为各组雾化喷头周日复始的轮流喷射过程，一个周期内每个喷射组喷射一次，从而从***整体来看，任一时刻都有喷射现象发生，在时间上又体现为连续平稳不间断喷射过程，每个雾化喷头实际为间歇性喷射，为果套一体全部进入喷头正下方提供时间，避免无法正对着进行喷射的问题，即为以空间间歇式喷射方式来保证正对着果套一体喷射，实现高效率果套自动分离的目标。

在流水线水槽水面上设置有用于拦截果套一体的挡板，漂浮在水槽水面上的果套一体随着水流缓缓的向前运动，填补被雾化水流冲入水中的果套一体的空位，保证了空间上雾化水流无法正对喷射到果套一体的问题，提高了果套分离的效率。

每一组作为通断控制执行部件的控制电磁阀安装于水箱外面通往雾化喷头的管路上，又为运动部件的润滑保养创造了条件，方便维修保养，而且相对于间歇式喷射避免消毒液对部件的侵蚀损坏。

控制器给每个喷射组的电磁阀在不同时间，发出相同频率和占空比的指令，各喷射组的电磁阀接收通、断指令的时间均匀分布于整个周期内，不同雾化喷头错开时间进行有序喷射对于***来说，相当于连续式喷射而组成平稳恒定的负载，***在时间上由于各组雾化喷头不同时间均匀分布喷射过程，形成了与连续式喷射状态相同的稳定化，各组雾化喷头分批喷射对***压力扰动较小，不需要增大水箱容积来稳定水压，减小了***成本。

附图说明

图1(a)是现有利用雾化水喷射去果套方法的工作原理图

图1(b)是带套苹果的结构图示意图

图2(a)是现有技术连续式雾化喷射果套分离效果图

图2(b)是本发明循环式喷射果套分离效果图

图3本发明循环式喷射的果套自动分离装置结构示意图

图4本发明中控制器发出的通、断指令时序图

图中：1-高速流体，2-塑料泡沫保护套，3-苹果，4-水槽，5-消毒液，6-高压喷管，7-果把，8-雾化喷头，9-恒压水管，10-水泵，11-雾化水流，12-果套一体，13-挡板， 14-控制器，15-电磁阀，16-软管，17-喷射组。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图3所示，本发明的循环式喷射的果套分离装置，包括水泵10、恒压水管9、电磁阀15、软管16、雾化喷头8和控制器14。

水泵10与恒压水管9连接为雾化喷头8提供恒定水压，水泵10通过电机驱动，控制实现恒压水管9的压力恒定为设计值，且水源即为流水线水槽4中的消毒液5；一排雾化喷头8安装在流水线水槽4上方，且其离开水面的高度保证每一个雾化喷头 8喷射出的圆锥型雾化水流11相互连接即可，从而保证雾化水流无间隙的覆盖整个一行果套一体12。

一排雾化喷头8被分成若干个喷射组17，每个喷射组17包括多个雾化喷头8，各喷射组17分别通过一根软管16与恒压水管9连通，每根软管16上分别安装有控制其通、断的电磁阀15，还设置有用于给各电磁阀15发送通、断的操作指令的控制器，各电磁阀15接收控制器的指令执行通、断的操作，实现每个喷射组17内雾化喷头8的喷射与停止动作。

如图2(b)所示，在流水线水槽4水面上设置有挡板13，挡板用于拦截漂浮在水槽中的果套一体，挡板13与水槽4上方的一排雾化喷头8前方35mm处位于同一竖直平面上并平行设置。

本发明中多个雾化喷头8被分成若干小组，并且每个小组内的雾化喷头8被同一个电磁阀控制其喷射与停止动作；控制器给每个电磁阀发出的指令频率和占空比都是相同的，即每一组中的喷射时间与停止时间是一样的，但是各喷射组17发出通、断指令的时刻是不同的，且均匀分布于整个周期内。

实施时，恒压水管9采用长度2米直径200mm的不锈钢钢管，将不锈钢管架在宽度为2米水槽4的上，安装于水槽4旁边地面上的水泵10输出端接入不锈钢管，输入端***水槽4中。将30个雾化喷头8分别安装于靠近水面苹果的十个喷射组17 下面的管子上，每三个雾化喷头为一组，且所有雾化喷头相互之间距离为70mm。十个电磁阀分别安装于十个软管中间，软管上端与不锈钢管连接通，下端直接与安装着三个雾化喷头的管子接通。十个电磁阀被控制器不同时刻发出的指令控制其开通或者关断来实现其一组三个雾化喷头的统一喷射或者停止动作。

基于分离装置的循环式喷射果套分离方法如下：

漂浮在水槽水面上的果套一体随着水流缓缓向前移动，在停止喷射期间被挡板拦截整齐排成一排停留在雾化喷头正下方，控制器给每个喷射组的电磁阀发出相同频率和占空比的指令，即每一组中雾化喷头8的喷射时间与停止时间一样，但是各喷射组 17中发出通、断指令的时刻不同，且均匀分布于整个周期内；一个周期内每个喷射组内雾化喷头喷射一次；

雾化喷头8喷射的雾化水流使得该组雾化喷头下方的果套一体都以设计的加速度冲入水中，在高速向下和随着水流向前合成运动的过程中果套自动分离后自动漂浮在挡板后面的水面上；

漂浮在水槽水面上的果套一体在正上方停止喷射期间继续随着水流缓缓向前运动，填补挡板前面被雾化水流冲入水中的果套一体的空位，并被挡板拦截再次排布成一行果套一体，等待下一次雾化水流的喷射，如此往复实现循环式喷射果套分离。

例如根据某企业进口自动分选线的水流速度以及水槽宽度等各种实际参数，分析实验后将雾化喷头8分为五个组时，则每一组的通、断周期仍然为1秒，且占空比 20％，但是控制器给每一组发出指令的时刻相差都为0.2秒，从而形成一个完整的循环，如第一组发出指令喷射后0.2秒后再给第二组发出喷射指令，等等.......。各喷射组通、断时序图具体如图4所示，其中虚线为现有间歇式喷射中对于所有雾化喷头发出的脉冲类通、断指令，五条实线为本发明循环式喷射控制器在不同时刻对应不同组雾化喷头发出的通、断指令。即从统计角度来看，每一时间都有一组雾化喷头喷射，整体效果对于恒压水管来说，相当于连续式喷射工作方式的均匀负载而非脉冲式非均衡负载，大幅度减小了压力波动。

进一步，控制器输出的驱动脉冲的频率和占空比取决于水流速度，其中喷射时间(脉冲高电平)满足果套一体进入水中加速度即可；而停止喷射时间(脉冲低电平) 则保证果套一体随着水流速度全部进入喷射区域。当然满足此条件前提下，二个时间段越短越好，因为喷射频率越高则分离效率越高。

本发明的循环式喷射果套自动分离装置在保证苹果不受伤害的前提下，高效率实现了果套自动分离的目标，而且由于采用了所有雾化喷头分组后轮回喷射的控制方式，在空间对于每一组中雾化喷头仍然属于间歇式喷射，但是***在时间上却由于各组雾化喷头不同时间均匀分布喷射过程，形成了与连续式喷射状态相同的负载均衡化，从而有效降低了恒定水压对于水箱容积的要求，减小了***成本；而且安装于水箱外面软管管路上的电磁阀，为保养维修和延长寿命创造了条件。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种循环式喷射的果套分离装置，其特征在于：包括水泵(10)、恒压水管(9)、电磁阀(15)、雾化喷头(8)和控制器(14)；

水泵(10)与恒压水管(9)相连接为雾化喷头(8)提供恒定水压，水泵10输入端***流水线水槽(4)中，一排雾化喷头(8)安装在流水线水槽(4)上方，且雾化喷头(8)离开水面的高度保证每一个雾化喷头(8)喷射出的圆锥型雾化水流(11)边缘能够相互连接；

一排雾化喷头(8)被分成若干个喷射组(17)，每个喷射组(17)包括多个雾化喷头(8)，各喷射组(17)分别通过一个管路与恒压水管(9)连通，每个管路上分别安装有控制其通、断的电磁阀(15)，还设置有用于给各电磁阀(15)发送通、断的操作指令的控制器(14)，各电磁阀(15)接收控制器的指令执行通、断的操作，实现每个喷射组(17)内雾化喷头(8)的喷射与停止动作；

在流水线水槽(4)水面上设置有用于拦截果套一体(12)的挡板(13)，挡板(13)与水槽(4)上方的一排雾化喷头(8)位于同一竖直平面上并平行设置。

2.根据权利要求1所述的循环式喷射的果套分离装置，其特征在于：所述恒压水管(9)为不锈钢钢管。

3.根据权利要求1所述的循环式喷射的果套分离装置，其特征在于：每个喷射组(17)包括一个水平设置靠近水面苹果的管子，各喷射组(17)内的雾化喷头(8)安装于管子上，管子通过软管(16)与恒压水管(9)连通，软管(16)上安装有电磁阀(15)。

4.根据权利要求1所述的循环式喷射的果套分离装置，其特征在于：各雾化喷头相互之间距离为70mm。

5.根据权利要求1所述的循环式喷射的果套分离装置，其特征在于：所述水泵(10)采用变频恒压泵。

6.基于权利要求1-5所述果套分离装置的循环式喷射果套分离方法，其特征在于：

漂浮在水槽(4)水面上的果套一体(12)随着水流移动过程中被挡板(13)拦截整齐排成一排停留在雾化喷头(8)下方，控制器(14)给每个喷射组(17)的电磁阀(15)在不同时间，发出相同频率和占空比的指令，各喷射组(17)的电磁阀接收通、断指令的时间均匀分布于整个周期内，一个周期内每个喷射组内雾化喷头同时喷射一次，而每一组喷射时间不同；

雾化喷头(8)喷射雾化水流直接全部覆盖果套一体使得该组雾化喷头下方的果套一体都以设计的加速度冲入水中，在高速向下喷射雾化水流以及随着水槽中水流向前二种合成运动的过程中果套实现自动分离后，自然漂浮在挡板后面的水面上；

在停止喷射宽度范围内漂浮在水槽(4)水面上的果套一体继续随着水流向前移动，填补挡板前面被雾化水流冲入水中的果套一体的空位，并被挡板拦截再次排布成区间的一行果套一体，等待下一次雾化水流的喷射，如此往复实现循环式喷射果套分离。

7.根据权利要求6所述的循环式喷射果套分离方法，其特征在于：雾化喷头(8)分为五个喷射组(17)，则每一个喷射组(17)通、断周期为1秒，且占空比20％，控制器给每一个喷射组(17)电磁阀发出指令的时刻相差0.2秒。

8.根据权利要求6所述的循环式喷射果套分离方法，其特征在于：控制器发出的驱动脉冲的频率和占空比取决于水流的速度。