一种茶叶精揉机及无人化制茶机 【技术领域】
本发明属于茶叶加工机械领域，尤其涉及一种茶叶精揉机，以及采用这种精揉机的包括杀青、揉捻、解散、烘干四道工序的自动化制茶机。
背景技术
茶叶初制(毛茶加工)工艺依次包括杀青、揉捻、解散、烘干等四道工序。其中揉捻是茶叶成条成形、以及决定毛茶初制加工是否可以实现流水线作业的重要工序。
从上世纪70年代开始，揉捻机广为采用的是一种立式结构，包括一揉盘和揉盘上放置的直立式揉筒，揉筒内装放茶叶后用筒盖盖紧，通过曲臂回转机构带动揉筒在揉盘上作偏心回转运动，同时对筒盖逐步加压，茶叶便在揉筒中受筒盖和揉盘上梭骨的作用，从而被揉捻。这种现有技术的缺点是：
1、间隙性作业，茶叶进出不便，难以实现流水线生长；
2、茶叶成条效果不理想，茶叶在揉筒内容易被挤压弯曲成团或破碎，精制率低；
3、揉筒加盖，茶叶在筒内不透气，易产生闷揉现象，使成茶色泽闷黄；
4、揉捻工序复杂，时间长，依赖操作人员感官和经验，不利于制茶业的规范化和大众化。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种茶叶精揉机，提高制茶过程的自动化程度和成茶质量，使茶叶生产的流水线作业成为可能。
本发明的另一个目的是，提供一种无人化制茶机，将本发明的茶叶精揉机和茶叶杀青机、烘干机等连接组成自动化茶叶生产流水线，使茶叶的杀青、揉捻、解散、烘干等工序可流水线作业，并提高成茶质量。
具体而言，在第一方面，本发明所采取的技术方案是：
一种茶叶精揉机，包括揉捻装置A、揉捻装置B以及连接揉捻装置A和B的输送器，经揉捻装置A揉捻后的茶叶通过输送器运送到揉捻装置B中进行进一步揉捻，其中：
揉捻装置A的主体由上下两层水平放置的导向槽板组成，每层导向槽板呈环带状，由链轮带动转动，链轮通过轴承和轴承座固定于机架上；导向槽板表面均布与链轮转动轴平行的棱骨；上下两层导向槽板之间有一定的间隙，并设有自动加压器；下层导向槽板比上层导向槽板长，进茶口设在上层导向槽板的一侧，位于下层导向槽板之上；茶叶通过进茶口落到下层导向槽板上，两层导向槽板的相对面反方向移动，茶叶被带入两层导向槽板之间的间隙内，向导向槽板远离进茶口的一端推进，同时通过棱骨的作用被揉捻成条，最后送入输送器中；
揉捻装置B的主体是一个可转动的揉筒，揉筒内壁均布半球状的凸起；揉筒顶端设有一个可在揉筒内沿轴向移动的顶盖，顶盖的下表面也布有半球状凸起；揉筒的底端是一个可移开的底盘，底盘的上表面设有呈放射状均匀排布的弧形棱骨；从输送器出来的茶叶从揉筒顶端进入揉筒内，揉捻完成后，从揉筒底端放出。
优选的，上述揉捻装置A在进茶口处设有自动进料斗，在自动进料斗中设置均匀器，以调节进茶量；在导向槽板远离进茶口的一侧设有自动解散器，揉捻装置A揉捻后的茶叶经自动解散器解散后再进入输送器。
在本发明的一个具体实施方式中，上述揉捻装置A的每层导向槽板均由四个链轮支撑和带动，四个链轮呈两两对称分布在导向槽板的四角。
另外，对于上述揉捻装置A的动力传输可通过下述方式实现：下层导向槽板的链轮由电动机驱动；在远离进茶口一端，上下两层导向槽板的链轮之间通过传动齿轮连接以传递动力。藉由调节电动机的转速来调整上下导向槽板的转动速度。
对于上述的揉捻装置B，其揉筒根据进茶、转动揉捻、增减压力及出茶等工序需要，可任意改变工作状态方向，通过其支撑结构的设计来实现揉筒工作方向的改变，直立的、卧式的或一定角度倾斜均可实现。其顶盖可以外接一液压驱动机构，用于支撑和驱动顶盖。进一步的，顶盖可设计为平板状，以加强对茶叶的揉捻效果。底盘上表面上的弧形棱骨由底盘中心向四周排列为三圈，每段弧形棱骨对应的圆心角在50-80度范围内。而揉筒和底盘的支撑和驱动方式可采用现有技术来实现，于此不再赘述。
对于输送器，其属于现有技术，一般采用皮带输送机。
在第二方面，基于上述可连续作业的茶叶精揉机，本发明提供了一种无人化制茶机，包括杀青机、精揉机、烘干机及相应的传输装置和控制系统，传输装置将杀青机、精揉机和烘干机依次连接起来，控制系统协调控制各部件的运转，茶叶经杀青机杀青后传输给精揉机进行揉捻，揉捻后的茶叶再传输到烘干机中进行烘干，完成对茶叶的初制加工，其特征在于，所述精揉机包括揉捻装置A、揉捻装置B以及连接揉捻装置A和B的输送器，经揉捻装置A揉捻后的茶叶通过输送器运送到揉捻装置B中进行进一步揉捻，其中：
揉捻装置A的主体由上下两层水平放置地导向槽板组成，每层导向槽板呈环带状，由链轮带动转动，链轮通过轴承和轴承座固定于机架上；导向槽板表面均布与链轮转动轴平行的棱骨；上下两层导向槽板之间有一定的间隙，并设有自动加压器；下层导向槽板比上层导向槽板长，进茶口设在上层导向槽板的一侧，位于下层导向槽板之上；茶叶通过进茶口落到下层导向槽板上，两层导向槽板的相对面反方向移动，茶叶被带入两层导向槽板之间的间隙内，向导向槽板远离进茶口的一端推进，同时通过棱骨的作用被揉捻成条，最后送入输送器中；
揉捻装置B的主体是一个可转动的揉筒，揉筒内壁均布半球状的凸起；揉筒顶端设有一个可在揉筒内沿轴向移动的顶盖，顶盖的下表面也布有半球状凸起；揉筒的底端是一个可移开的底盘，底盘的上表面设有呈放射状均匀排布的弧形棱骨；从输送器出来的茶叶从揉筒顶端进入揉筒内，揉捻完成后，从揉筒底端放出。
对于上述制茶机，优选在所述精揉机的揉捻装置A的进茶口处设置带有均匀器的自动进料斗，以调节进茶量；在导向槽板远离进茶口的一侧设有自动解散器，揉捻装置A揉捻后的茶叶经自动解散器解散后再进入输送器。
具体实施时，所述揉捻装置A的每层导向槽板可以均由四个链轮支撑和带动，四个链轮呈两两对称分布在导向槽板的四角。
另外，对于所述揉捻装置A，其动力传输方式可以是：下层导向槽板的链轮由电动机驱动；在远离进茶口一端，上下两层导向槽板的链轮之间通过传动齿轮连接以传递动力。通过制茶机的控制系统调节该电动机的转速，从而调整上下导向槽板的转动速度。
对于所述揉捻装置B，其揉筒根据进茶、转动揉捻、增减压力及出茶等工序需要，可任意改变工作状态方向，通过其支撑结构的设计来实现揉筒工作方向的改变，直立的、卧式的或一定角度倾斜均可实现。其顶盖可以外接一液压驱动机构，用于支撑和驱动顶盖。进一步的，顶盖可设计为平板状，以加强对茶叶的揉捻效果。底盘上表面上的弧形棱骨由底盘中心向四周排列为三圈，每段弧形棱骨对应的圆心角在50-80度范围内。而揉筒和底盘的支撑和驱动方式可采用现有技术来实现。
对于本发明制茶机中的杀青机，一般采用现有的滚筒杀青机，通常是卧式滚筒，在卧式滚筒内壁设螺旋导叶板，可通过电热灶对滚筒杀青机进行加热。
进一步的，应用于本发明无人化制茶机的烘干机可以是普通的茶叶烘干机，但优选采用下述结构的烘干机：所述烘干机包括一个箱体，在该箱体内设置多层具有一定倾角的烘干层，相邻两层烘干层的倾斜方向相反，各烘干层的高端都固定连接在箱体内壁上，低端则开放；茶叶先落入最高一层烘干层的高端，随着箱体的振动，茶叶自烘干层的高端向低端移动，落到下一层烘干层的高端，如此往复，直至从最低一层烘干层的低端向外排出。
进一步的，上述烘干机的每层都安装有电热管。各烘干层可由平行排列的槽钢焊接而成，槽的走向与烘干层的倾斜方向一致，烘干过程中箱体在水平方向上振动，茶叶在槽中移动，优选箱体的振动方向垂直于槽的走向。各烘干层与水平面的夹角在15～30度。
本发明采用全新的平式茶叶精揉机取代传统的立式揉捻机，使茶叶快速成形，并使茶叶初制的流水化作业成为可能。所提供的无人化制茶机将杀青机、精揉机、烘干机、传输装置和控制系统组合起来，杀青、揉捻、解散、烘干等工序之间以传输装置相互连接，运送茶叶进入下一道工序，所有工序由控制系统实现全自动控制。一个人在中控室就可以操作整个制茶机，无人化的生产车间清洁卫生，避免了二次人为污染。该制茶机省时、省工，改善了工人的工作环境，而且成茶质量好，效益成倍增长，茶叶精制率大大提高。实践证明，该机生产的茶叶品质可提高一个等级以上，精制率提高10-15％，降低能耗20％，节省劳力96％，每日可生产2.5吨干茶，每套制茶机6个月增收节支近人民币200万元。
【附图说明】
图1是本发明实施例的无人化制茶机的结构示意图。
图2是本发明实施例中精揉机的揉捻装置A的结构示意图。
图3是本发明实施例中精揉机的揉捻装置A的俯视图。
图4是本发明实施例中精揉机的揉捻装置B的结构示意图。
图5是本发明实施例中精揉机揉捻装置B的揉筒内壁的示意图。
图6是本发明实施例中精揉机揉捻装置B的揉筒底盘上表面的示意图。
图7是本发明实施例中精揉机揉捻装置B的揉筒顶盖下表面的示意图。
图8是本发明实施例中烘干机的结构示意图。
图9是本发明实施例中烘干机的烘干层俯视图。
【具体实施方式】
下面结合附图，通过实施例进一步详细描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
如图1所示，组成本发明的无人化制茶机包括依次通过传输装置连接起来的杀青机2、揉捻装置A3、揉捻装置B5和烘干机6，以及相应的控制系统。其中揉捻装置A3和揉捻装置B5，以及将它们连接起来的输送器4组成茶叶精揉机。
参见图1，茶叶自料斗1输送到杀青机2，杀青机2是滚筒式杀青机，其滚筒用厚度约4mm钢板卷成，滚筒直径约800mm，长约4300mm；在滚筒内壁设螺旋导叶板，螺旋导叶板高约50mm，从进茶口到出茶口旋转约360度；驱动滚筒转动的导轮及传动结构焊接在一电热炉的炉体上。电热炉用方钢及冷轧板焊接而成，炉腔内四周均用石棉板夹在外板与内板之间，电热炉外壁温度不超过40℃，顶端有通气孔，供恒温控制灶内热量升降用。
杀青后的茶叶通过传输装置输送给精揉机。如图2和图3所示，精揉机的揉捻装置A整机长约20000mm，宽约1000mm，固定机架3-10上，其主体由上下两层水平放置的导向槽板组成，下层导向槽板3-3比上层导向槽板3-4长；每层导向槽板呈环带状，均由四个链轮3-5支撑和带动，四个链轮3-5呈两两对称分布在导向槽板的四角；链轮3-5通过轴承和轴承座3-11固定于机架3-10上；导向槽板表面均布与链轮转动轴平行的棱骨3-6，棱骨以厚度约1-2mm的不锈钢板卷成，棱骨横截面半径约3mm，齿距约6mm；上下两层导向槽板之间设有自动加压器3-8；自动进料斗3-2设在上层导向槽板3-4的一侧，位于下层导向槽板3-3之上，自动进料斗内设均匀器，以调节进茶量；茶叶出口在导向槽板远离自动进料斗3-2的一端。
下层导向槽板3-3的链轮由电动机3-1驱动；在远离自动进料斗3-2的一端，上下两层导向槽板的链轮之间通过传动齿轮3-7连接以传递动力。电动机3-1还可以通过皮带传动经下层导向槽板的链轮驱动自动进料斗的均匀器。通过制茶机的控制系统调节该电动机3-1的转速，从而调整上下导向槽板的转动速度。
从杀青机2出来的茶叶经传输装置输送到自动进料斗3-2中，落到下层导向槽板3-3上，两层导向槽板同时逆时针方向转动，两层导向槽板的相对面不等速反方向移动，上面快，下面慢，茶叶被带入两层导向槽板之间的间隙内，向出口处推进，同时通过棱骨3-6的作用在适当的温度下茶叶被揉捻成条，出口处设有自动解散器3-9，茶叶解散后送入输送器4中。输送器4将成条的茶叶送入揉捻装置B5中进一步揉捻。
如图4所示，揉捻装置B5的主体是一个可转动并可改变工作状态方向的揉筒5-1，揉筒内壁均布半球状的凸起5-11(见图5)；揉筒5-1顶端设有一个可在揉筒5-1内沿轴向移动的顶盖5-2，顶盖5-2的下表面也布有半球状凸起5-21(见图7)；顶盖5-2外接一液压驱动机构5-3，用于支撑和驱动顶盖5-2。
揉筒5-1的底端是一个可水平移动的底盘，如图6所示，底盘的上表面设有呈放射状由中心向四周排列为三圈的弧形棱骨5-41，每段弧形棱骨对应的圆心角在50-80度范围内。顶盖5-2可设计为平板状，其面内筒内的表面布满半球状凸起，以加强对茶叶的揉捻效果。将顶盖5-2向上移开后，从输送器4出来的茶叶自揉筒5-1顶端进入揉筒内，揉捻完成后，底盘水平移开，茶叶从揉筒底端放出。
完成揉捻工序后的茶叶被运送进烘干机中。如图8所示，该烘干机系自动整形烘干机，为多层结构，在一箱体6-2内设有六层具有一定倾角的烘干层6-1，相邻两层烘干层的倾斜方向相反，各烘干层的高端都固定连接在箱体内壁上，低端则开放，箱体6-2在电机6-3的驱动下在水平方向上振动。箱体6-2长约2200mm，宽约1500mm，高约1600mm。
如图9所示，烘干层6-2由平行排列的多条槽钢焊接而成，槽6-4的走向与烘干层的倾斜方向一致，每条槽长2000mm，槽宽60mm，槽的两边高70mm。从下往上数，第二层起至第六层烘干层每层安装电热管6-5多条。第二层和第三层各安长约1700mm的1000瓦电热管7～10条；第四层到第六层每层安装长约1700mm的1000瓦电热管6～8条。
揉捻成条的茶叶先落入最高一层烘干层的高端，随着箱体的振动，茶叶在槽6-4中自高端向低端移动，落到下一层烘干层的高端，如此往复，直至从最低一层烘干层的低端向外排出。该烘干机的烘干温度上层高温，下层足火，箱体内既相对封闭，又能透气，使烘干茶叶过程中产生的水份从箱体内向外排放，并保证茶叶鲜绿，不影响成茶质量，24小时能烘干2.5吨茶叶(按干茶重量计)。
传输装置在整个制茶过程中起到运输枢扭作用，采用以马达带动皮带运转的皮带输送机，运送箱体密闭以确保茶叶卫生，提高茶叶质量，减少茶叶破碎。
制茶场所包括杀青、揉捻、解散、烘干、摊凉等流程情况均由监控器实时反馈给中控室，一人操作控制系统就能做到每个工作程序指令准确无误，安全有效地操控整个制茶机。
本发明的无人化制茶机，从鲜叶投入到杀青、精揉、解散、烘干、输送、温控直至成茶抽空冷却、抽氧冲氮、包装贮存，全程由中控室一人操作，实现了毛茶初制加工全自动化、大众化、规范化、电气化、清洁化、二氧化碳零排放的技术要求。每台日产约2.4吨干茶，一人操作即可，工作程序毫无漏洞，而且所生产的茶叶品质可提高一个等级以上，精制率提高10-15％，降低能耗20％，节省劳力96％，每日可生产2.5吨干茶，每套制茶机6个月增收节支近人民币200万元(详见表1的统计数据)。
表1.无人化制茶机效应一览表
(每台日产量为2400公斤/24小时)