第三节 甜菜除杂与清洗设备

一、转筒式除石器

除石器的种类很多，随着不断改进，到目前为止国内外广为使用的为转筒式除石器。

1.结构与工作原理

转筒式除石器的结构如图1-19所示，主要由转筒、螺旋带、双斗扬送轮、主轴、溜槽和传动系统组成。

转筒上均匀开有筛孔，转筒的内外壁上分别安装了三条螺旋带。双斗扬送轮的外斗是两个半环形挖斗，用来收集细沙；内斗入口是两个沉井，收集粒度较大的沙石，挖斗与沉井两者相通。扬送轮与转筒的首端连接在一起，在接近转筒与扬送轮连接点的转筒外围安装有链圈，齿型传动轮通过与链圈啮合，带动转筒和扬送轮转动。在转筒两端内侧分别由三根轮辐将转筒与轮毂连接，主轴穿过轮毂通过轴承安装在横跨流送沟两侧的支撑座上，将除石器托起，转筒轴向底部与流送沟沟底保持同一水平位置。

菜水混合物进入除石器后，由于流通截面积扩大，流送速度下降至沙石发生沉降的速度范围。在菜水混合物流速大于0.2m/s（甜菜发生沉降时的流速）时甜菜继续向前流送，而夹带在甜菜中的沙石则沉降到转筒底部，细沙从筛孔流出筒外，随着转筒的旋转，转筒内外的螺旋带将沙石分别推入扬送轮内外的沙石沉井与挖斗。当沙石沉井与挖斗升到顶部时沙石被倒入溜槽排出。对于甜菜中沙石含量较多的糖厂，可采用两台除石器串联安装以保证除石效果。

在生产过程中，有时甜菜与沙石一同排出，其原因是生产不均衡，菜水混合物流速不稳定，流速过低或水菜比过低而导致；有时沙石清除不彻底，其原因是沙石过多，除石器流通截面积小，菜水混合物在通过除石器时流速过快。

2.主要技术参数

甜菜在除石器内停留时间：10～15s；

滚筒线速度：0.2～0.4m/s；

菜水混合物最高流速：低于菜水混合物在流送沟内的最小流速；

菜水混合物最低流速：不小于甜菜在水中发生下沉时的速度，健康甜菜为0.2m/s。

3.计算

（1）最高流送速度 菜水混合物通过除石器时的最高流速不应超过在流送沟内产生沙石沉降时的流速。

式中 v_min——菜水混合物通过除石器时的最高流速，m/s

h——菜水混合物通过除石器时的流送深度，m。按甜菜在流送沟内浸水深度计算

（2）最小有效截面积计算

式中 F_r——除石器的最小有效截面积，即菜水混合物在除石器转筒内流过时的截面积，m2

F_e——流送沟的有效截面积，m2

v_e——菜水混合物在流送沟内的流速，m/s

v_min——菜水混合物通过除石器转筒内时的最高流速，m/s

（3）除石器转筒最小直径计算

式中 D——除石器转筒的最小直径，m（设计直径应大于最小直径）

L——菜水混合物在除石器内流通时横截面的弦长，m

h——菜水混合物在除石器内流通时横截面的矢高，m，按菜水混合物在流送沟内的流送深度计算

二、除草机

甜菜预处理过程中用于除草的主设备均为耙式除草机，机型可根据除草机所处的水平位置设计成矩形链耙式、三角链耙式或轮带式。

（一）链耙式除草机的结构与工作原理

如图1-20所示为矩形链耙式除草机，它主要由齿耙、传动链、齿型轮、挡辊、溜槽、机架和传动系统组成。矩形链耙式除草机的齿型轮有两对，位于除草机的两端，分为主动轮与从动轮，两对齿型轮的轮轴通过轴承安装在机架上，主动轮由电动机通过皮带轮或减速器来带动运转。在两对齿型轮上装有两条传动链，在两条平行的传动链之间，等距离横挂着若干组齿耙，前后两组齿耙交错安装。用皮带轮取替齿型轮时，将齿耙固定在输送带上，链耙式除草机即变成带式除草机。

除草机一般固定安装在除石器后部的流送沟上，流送沟的宽度略大于户外流送沟的宽度，使菜水混合物的流送趋于平稳，以利于杂草、菜叶向上漂浮。运行时齿耙探入菜水混合物中，铁耙运行方向与菜水混合物流送方向相反。齿耙与菜水混合物逆向运行过程中，耙齿将漂浮的杂草、菜叶等挂住带出，当齿耙运行到机架上部时与横向固定在机架上的挡辊相撞，使杂草从耙齿上脱落下来经溜槽排出。

当除草机下部流送沟标高较低时，为了便于杂草装运，可增加一个从动轮提高杂草脱落高度，使机型变为三角型。

矩形链耙式除草机具有结构简单，运行安全可靠，齿耙在水内运行距离与时间较长，除草率高等优点。缺点是杂草扬送高度低，在流送沟标高低时不适合将杂草自动装入倒运车辆。

（二）链耙式除草机主要技术参数与要求

齿耙长度：大于750mm；

齿间距：约为70mm；

齿耙之间的横向间隔：100～150mm；

节距：500～1000mm；

齿耙运行速度：0.2～0.25m/s；

齿耙浸水深度：不小于200mm；

浸水齿耙组数：不少于4组。

除草机所需功率：

式中 N——除草机所需功率，kW

b——每组铁耙的宽度，m

三、洗菜机

甜菜经流送（干法输送除土）、除石、除草处理后，甜菜中仍夹带有秸秆等杂物，甜菜表面仍粘有部分泥土。为彻底清除甜菜中的杂物和泥土，将甜菜与流送水分离后需送入洗菜机进行彻底清洗。到目前为止，广为使用的有满水式洗菜机、转鼓式洗菜机和振动喷淋式洗菜机。转鼓式洗菜机适合暖甜菜清洗；满水式洗菜机适合寒冷地区甜菜清洗，在清洗的同时对甜菜进一步进行缓冻，以便于切丝。振动喷淋式洗菜机可置于满水式和滚筒式洗菜机之后对甜菜进行进一步喷淋清洗，也可单独完成对暖甜菜的清洗。

（一）满水式洗菜机

1.结构与工作原理

满水式洗菜机的主要功能为：使甜菜在洗菜机内相互摩擦清洗甜菜表面泥沙，间隔排出沉积到底部的沙石，将秸秆等漂浮物清除，将清洗好的甜菜排入输送设备。如图1-21所示为满水式洗菜机，主要由槽体、推进搅拌桨、排石器、扬送耙（或斜置螺旋输送机）和传动装置组成。

洗菜机分为洗涤段和排料段，搅拌桨按照螺旋线性排列安装在洗涤段的转动轴上，桨叶间距为350～400mm，主轴转速为14～18r/min。在洗菜机甜菜进入端，搅拌桨的安装密度略大一些，便于快速进入的甜菜尽快翻动起来。甜菜进入洗菜机后，由于搅拌桨的翻动与推进，使甜菜逐渐进入排料段。同时甜菜之间相互摩擦，使甜菜表面和须沟内的泥土溶入水中。对于冻固甜菜，洗菜机同时起到缓冻作用。

在洗菜机的槽体底部设有栅格夹底，泥沙与小石块经栅格的空隙进入底层，排石器和污水排放阀分别设在槽体的底部。在排石器的中部和底部安有闸板阀，排石时首先打开位于中部的闸板阀使收集于排石器上部的沙石落入排石器的下部，然后关闭中部闸板阀，打开底部闸板阀将沙石排出后关闭。排污阀与排石器的闸板门可定时开启，进行污水和沙石排放。

在甜菜清洗过程中，清水从洗涤段的末端一侧加入，污水从另一侧溢流排出。在洗菜机内甜菜与水呈逆流接触运行。洗涤段的水位正常保持溢流状态，搅拌桨的上缘浸入水面500mm以上，这样可以保持洗涤段水面平静，秸秆等较轻的漂浮物从溢流口漂出，而较大的漂浮物漂向尾端由人工捞出。

在洗涤段与排料段之间安装有隔板，隔板的下端开有洞口，甜菜通过洞口从洗涤段进入排料段。经过洗涤的甜菜进入排料段后，通常用斜置螺旋输送机或扬送耙将甜菜送出。采用扬送耙输送时通常为两级扬送，两级扬送耙串联安装在同一根转动轴上，两级之间由两块隔板隔开。甜菜从洗涤段进入第一级扬送耙的槽体后，由第一级扬送耙将甜菜捞起卸入两隔板之间，进入第二级扬送耙槽体，由第二级扬送耙将甜菜捞起送出洗菜机。由于两级扬送耙在回转时距槽体底部有一定距离，在运行时只会将甜菜捞起，而沙石则落入排石器沉井被定时排出。

满水式洗菜机洗涤段和排料段的传动轴分别由变频电动机带动，可以分别调节甜菜在洗菜机内的推进和排出速度，使二者协调一致。

2.计算

（1）洗菜机洗涤段有效容积计算

式中 V_e——洗涤段有效容积，m3

A——日加工甜菜量，t/d

ρ——洗菜机内甜菜密度，取400～420kg/m3

K——生产不均衡系数，取0.8

t——甜菜在洗涤段中平均停留时间，min。如表1-7所示

（2）排料段扬送耙单耙容积计算

式中 V——扬送耙单耙容积，m3

A——日加工甜菜量，t/d

K——生产不均衡系数，取0.8

ρ——扬送耙中甜菜密度，kg/m3，取ρ=550kg/m3

φ——扬送耙填充系数，取0.7

m——单级扬送耙回转臂数量，一般为6或8

n——扬送耙转速，r/min

（3）洗涤段主轴所需功率，可按下面经验公式计算

式中 N——所需功率，kW

g——重力加速度，取9.807m/s2

G——单位时间内洗涤甜菜量，kg/s

L——洗涤段长度，m

K——生产不均衡系数，取0.8

（二）喷淋洗菜机

喷淋式洗菜机如图1-22所示，主要由振动输送机（或滚动输送机）和压力喷嘴组成。

振动输送机的槽底敷设带有豁口的波纹板，槽体由曲轴或凸轮带动作振动运动。甜菜从槽体的一端进入，在槽体的振动作用下波动前进，槽体的上方安装喷嘴，高压水流通过喷嘴喷出，冲击甜菜使其不断翻滚，将甜菜表面的泥沙冲洗干净。喷淋洗菜在与满水式或滚筒式洗菜机配合使用时可将振动输送机改为滚动输送机，在槽底横向安装多组梅花轮片组，每组梅花轮组由多片梅花片定位安装在轮轴上组成，轮轴的端部装有齿轮，由传动系统带转动，甜菜进入槽体后不断被翻滚推进，设置在槽体上方的喷嘴喷射出清水将甜菜冲洗干净。

目前我国甜菜糖厂的喷淋洗菜多采用梅花轮片组输送机与压力喷嘴组合。

（三）转鼓式洗菜机

1.玛干（Maguin）转鼓式洗菜机

玛干转鼓式洗菜机适用于湿法输送的暖菜清洗，如图1-23所示，它主要由洗菜滚筒、除石器、杂草分离和喷淋清洗四部分组成。

滚筒分为进料段、中段和排料段，内部按螺旋线形排列安装抄板，使甜菜在滚筒内相互摩擦前行，甜菜在相互摩擦前行过程中表面的泥沙松动或脱落。进料段和排料段的滚筒壁上开有分水孔，菜水混合物在经过进料段时流送水经进料段的分水孔流出，甜菜进入中段进一步摩擦脱泥，在靠近排料段出口位置洗菜用水喷向甜菜，将甜菜表面的泥沙冲掉，泥水经分水孔排出后送入中段。除石器多为斜置拉板式（或沉井式），甜菜从滚筒排入除石器时，喷淋洗菜排出的水从除石器的中下部进入，甜菜被浮送进入杂草分离器，沙石沉入底部排出。杂草分离器由槽体、除草拉板（耙）和半封闭斜置螺旋输送机组成。甜菜进入槽体后杂草浮到水面被横向运行的拉板带出，甜菜被螺旋输送机送入滚动式喷淋清洗机。

2.韦诺-皮克（Venot-pik）转鼓式洗菜机

韦诺-皮克转鼓式洗菜机适用于干法输送的暖菜清洗，如图1-24所示，主要由洗菜滚筒、除石器、茎叶分离器和清洗器组成。

韦诺-皮克转鼓式洗菜机与玛干转鼓洗菜机的区别在于滚筒内安装螺旋带，滚动筒体全部开有分水孔，滚筒内保持一定水位，喷淋清洗水嘴设置在螺旋输送机的后半部上方，直接对螺旋输送机内的甜菜进行喷淋清洗。

四、除铁器

1.结构与工作原理

经过洗涤的甜菜中仍带有铁丝、农机碎片等铁器，在进入切丝机前应将铁器清除，否则会损坏切丝刀片。铁器的清除通常由电磁力除铁器完成，电磁力除铁器分为上悬箱式和滚筒式两种类型。

上悬箱式除铁器通常悬挂安装在甜菜带式输送机的上方，形状有方形和圆形，方箱宽度与圆盘直径同甜菜带式输送机的输送带宽度相同。在上悬箱内装有线圈和铁芯，通入直流电后产生电磁场使箱体磁化，将混于甜菜中的铁器吸附在箱体的下表面上，由人工定时清除。

滚筒式除铁器是在甜菜带式输送机的主动滚筒内安装线圈和铁芯，通过集电环将直流电通入线圈，使铁芯内产生磁场将主动滚筒磁化。电磁力透过输送带将经过主动滚筒的铁器吸附在输送带上，当输送带向下回转离开电磁场后，铁器自动脱落到收集槽内，由人工定时清除。

2.技术参数

直流电压：110/220V；

直流电流：14.9/7.45A；

输入直流电功率：1.64kW。