氣洗式扇貝清洗機研制

袁永偉+孔德剛+李珊珊+劉江濤

摘要：指出了扇貝清洗是扇貝分級和扇貝剝殼機械化加工的必備工序。針對現有清洗機清洗效率低、損傷嚴重的問題，研制了新型的扇貝清洗機。依據扇貝形狀尺寸生物特性，采用差速滾刷與無水清洗技術，利用SolidWorks完成了下輥組差速運動機構、上輥組運動機構與可調間隙機構的設計，采用高壓氣組件進行清洗，大大節省了用水量。該扇貝清洗機生產效率高達800 kg/h，清凈率大于96%，破損率小于2%，具有廣闊的市場前景。

關鍵詞：扇貝；清洗機；差速毛刷輥；間隙可調；高壓氣流

中圖分類號：TS254

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）6-0197-02

1 引言

近20年來，海水養殖業發展迅速，成為世界水產品產量增長的主要因素。我國是全球海水養殖最為發達的國家之一，海水貝類養殖產量占海水養殖總產量的80%，是海水養殖業的一個重要組成部分，貝類養殖已成為我國海水養殖的支柱性產業。我國海域有800余種海洋貝類，貝類產量名列世界第一。

扇貝在我國的養殖歷史很長，國內扇貝主要品種包括原有的櫛孔扇貝和從美國、日本引進的扇貝和蝦夷扇貝，主要分布在黃海北部，山東、遼寧沿海，全國適合養殖海域2000萬畝。目前已經開發養殖海域1000萬畝（含浮筏養殖面積）。2013扇貝年產量達到95萬t，其中扇貝產量大約71萬t，櫛孔扇貝產量大約15萬t，蝦夷扇貝產量大約9萬t。由數據可以看出扇貝在我國國內的產量比重較大。日常生活中常見到由于吃到不潔的扇貝產品而發生一些食物中毒的現象，所以在平時食用扇貝前應該把扇貝清洗干凈。扇貝養殖中極其重要的過程是扇貝暫養，但是捕撈上來的扇貝泥沙含量高，直接放入暫養池會污染養殖環境。而人工清洗費時、費力、更費水，而市場上又幾乎沒有能夠高效、高質量完成扇貝清洗要求的產業化設備。因此，研制出高效、清潔、安全的扇貝清洗設備顯得尤為迫切。

2 總體方案設計

2.1 工作原理及目標

本文探討了一種新型差速毛刷輥扇貝清洗機，由上下兩排轉向相反的清洗毛刷輥組成。在滿足扇貝通過毛刷帶動向前運動的同時，通過輥子之間的轉速差作用使扇貝的殼體表面不斷被毛刷清洗。同時采用高壓氣產生裝置自上而下向輥子間隙吹送高壓氣流，使泥沙和雜質能夠快速的從輥子下方落下，實現了扇貝殼體表面的高效清潔。

研制一臺扇貝清洗機，生產率為800 kg/h，清凈率≥96%，破損率≤2%，產品尺寸長×寬×高：1700 mm×1500 mm×1100 mm。

2.2 整機布局設計

氣洗式扇貝清洗機整機布局設計如圖1所示，整個裝置由機架支撐，上毛輥和下毛輥分別過盈安裝于上輥架和下輥架。下輥驅動電機一通過鏈條一帶動下毛輥一順時針轉動，下輥驅動電機二通過鏈條二帶動下毛輥二順時針轉動，下毛輥一和下毛輥二的轉速可分別提高兩個電機調節，使它們的轉速不

同。上輥驅動電機使上毛輥逆時針轉動，轉速與下毛輥都不同。扇貝通過左側進料口進入到雙層毛刷輥之間，隨著毛刷輥的差速轉動，邊刷洗邊運輸，最后從右側出料。上輥架通過四根螺柱固定在下輥架上，可同時調節四根螺柱，以此達到改變上下輥架之間間隙的目的。上輥架由內輥架和外輥架組成，通過右側的上輥架角度調節軸和左側的上輥固定架固定在一起。上輥架的角度也可以調節，調節上輥架高度調節桿時，與之固結的上輥架角度調節軸會產生一定的轉動，同時繞右側的上輥架角度調節軸產生一定的轉動，由此達到調節上輥架角度的目的。扇貝在上下組排式清洗毛刷輥之間的間隙中通過清洗，雙面均得到清洗，且扇貝清洗間隙與扇貝喂入間隙大小可調，獲得最佳清洗效果。

上毛輥之間的間隙上方布置若干高壓氣噴嘴，扇貝隨著毛刷輥邊刷洗邊傳動的過程中，對扇貝進行高壓氣噴射清洗，實現雙重清洗，使清洗效果更好。

3 關鍵部件設計

3.1 毛刷輥結構設計

毛刷輥采用常規的輥軸上規則的裝有較硬的刷毛結構，心部采用金屬軸支撐，毛刷輥總體結構如圖2所示。

3.1.1 毛刷輥材料確定

因為此設計為扇貝清洗機，且要邊清洗邊傳送，所以選用螺旋空心毛刷輥，刷毛用尼龍，刷輥用45#鋼。

用尼龍的刷輥對扇貝進行清洗，要求刷絲抗壓、彈性好，但又不能擦傷被清洗物。食品機械毛刷材料采用PA6、PA66、611，612，1010絲等，輥芯使用45#圓鋼或不銹鋼件，注塑，植入耐高溫尼龍刷絲，用于清洗物質表面污垢；刷毛多選用防菌尼龍1010刷絲，耐溫耐磨，刷絲不回彎，不掉毛。

3.1.2 毛刷輥速度的計算

生產率P=800 kg/h，每根毛刷輥上可均勻排列18個扇貝，扇貝的平均質量為30 g，即每排毛刷輥上扇貝的質量為：m=30×18=0.54 kg。

所以每小時要洗的排數為：q=P/m=800/0.54=1481.48。

所以每分鐘要洗的排數為：

c=q60=1481.4860=24.69。

扇貝的平均高度為h=55 mm。則扇貝的運動速度為：

v=ch=24.69×55=1357.95 mm/min。

設定下排相鄰的連毛刷輥的轉速為：

n1=120 r/min，n2=360 r/min，則：

v1=πdn1=3.14×100×120=37690 mm/min；

v2=πdn2=3.14×100×360=113040 mm/min。

刷掃率：扇貝底面（其中0.7v1和0.3v2起到運輸扇貝的作用）：

δ1=v0.7v1+0.3v2×100%

=1357.950.7×37680+0.3×113040×100%

=0.022524382，

δ2=vv3×100%=1357.95v3×100%=δ1，

上排毛刷輥的速度為：v3=60288 mm/min，

所以n3=v3πd=602883.14×100=192 r/min。

3.2 高壓氣流裝置設計

3.2.1 高壓氣流清洗裝置的組成

高壓氣流裝置通過空氣壓縮機—連接管—氣體流量計—壓力表—空氣凈化器—連接管—噴嘴，最后噴射在上輥間隙內，如圖3所示。

3.2.2 高壓氣流結構

采用管道式的高壓氣輸送方式，由于噴頭大小對壓力影響較大，所以采用尖嘴式高壓噴頭。同時輸送管能夠在水平和水質方向上進行調整，為提高效率需要搭建合理工作臺，使高壓氣噴嘴正好對準上層毛刷輥間隙，高壓氣流裝置如圖4所示。

4 結論

氣洗式扇貝清洗機采用毛刷輥和高壓氣雙重清洗，雙層毛刷輥式扇貝清洗裝置結構緊湊，扇貝隨著毛刷輥的轉動作低速運動的同時實現雙面清洗，扇貝本身的機械損傷小。

利用高壓氣流的沖擊力，將夾持在雙層毛刷輥間的扇貝上雜物吹下。以空氣為能源進行無水沖洗，既利于扇貝清洗又可解決費水和污染問題，也可根據生產需要對毛輥轉速分別進行調節，增大生產效率。

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