高效離心研磨機的製作方法

2023-05-31 17:41:16 1

專利名稱：高效離心研磨機的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及一種用於研磨固體或液體中固體的研磨機，尤其涉及一種包括切割部件和錘打部件的研磨機，其中錘打部件設置於高效運轉的轉盤之一側。
通常情況下，要求在某一工藝過程中無空氣混入地粉碎液體中的固體，因為空氣會導致最終的固液泥漿的不良氧化或導致產生氣泡。一個例子就是為了作成豆奶需要在水中粉碎大豆。這種粉碎過程已在由Gupta於1990年4月10日申請的美國專利4,915,972中公開，該粉碎工藝涉及豆奶的生產。
在液體中粉碎固體通常通過高速旋轉的錘磨機來完成。但是，現有技術的錘磨機在液體中產生極大的渦流，這種渦流導致在粉碎區域空氣的吸入。如果固體已經放置在研磨機中，那麼當研磨機起動時，需要很大的起動扭矩。要求將驅動電機設置成可提供所需很大的驅動扭矩，這樣就會增加運行成本，而且效率低。此外，還要承受固體顆粒規格上的巨大變化，而這種規格上的巨大變化通常需要兩臺或更多的研磨機協同工作，以實現固體的合理研磨。或者，使泥漿通過同一研磨機循環運行多次。上述的每一種方法都會增加成本、降低效率。由Schneider於1956年5月20日申請的美國專利2,738,930和2,738,931提出了一種粉碎裝置，在該裝置內，一預先的粉碎系統後設置有多個粉碎裝置。由Richeson於1950年8月15日申請的美國專利2,519,198公開了一種咖啡研磨機或具有多個旋轉切割部件的粉碎機。由Breed等人於1976年11月23日申請的美國專利3,993,791公開了一種連續過濾裝置，該裝置內設置有一系列連續的傾注離心機和相同數量的再制膏漿站。
本發明消除了這些錘磨機的缺陷，並提供了一種高效低廉研磨方法，用於如穀物、香料及其它食用和非食用產品的乾燥研磨。而且該方法還適用於液體中固體的研磨，例如常規的、滯塞的、滿溢式的無空氣研磨。這一點可通過僅在衝擊表面附近設置錘打部件而使該方法得以實現，而不是使用整個旋轉元件作為擊錘。這樣就大大降低了對驅動電機起動和運行扭矩的要求，提高了能量應用效率。通過將研磨區域分成兩個或多個部分進一步改善了電機扭矩的要求及能量效率。這種劃分對研磨機顆粒大小的分配產生了良好的控制，並且不需要為實現良好的研磨而設置多個研磨機或多條通道。
因此，本發明的一個目的是提供一種高效、能夠產生均勻顆粒大小的離心研磨機。
本發明的另一目的是提供一種具有較高產量和較高成品質量的研磨機。
本發明的又一目的是提供一種高效無空氣的研磨機。
本發明的再一目的是提供一種具有轉盤的無空氣研磨機，這種研磨機的轉盤周邊上設置有擊錘和切割部件。
簡言之，本發明涉及一種將液體中的固體研磨成固液膏漿的高效研磨機，這種研磨機將渦流的形成和隨之而產生的空氣吸入到膏漿中的問題降低到最小程度。這種研磨機包括一殼體，該殼體上設置有一篩板，該篩板將殼體分成第一腔室和第二腔室。一第一腔室內的第一轉盤與第一腔室的大小基本相當，並且可繞中央的垂直軸轉動。這種研磨機還包括切割頭和擊錘，其中切割頭在其周邊附近並在其周邊內被連接到第一轉盤的第一側面上，而擊錘靠近其周邊並在其周邊內連接到第一轉盤的第二側面上。一入口連接著第一腔室，用於將液體中的固體導入該轉盤的第一側面，一出口連接著第二腔室，用於通過該出口排出固-液膏漿。一電機與第一轉盤連接，該電機用於驅動第一轉盤。


圖1為根據本發明的一個實施例的剖視圖；圖2-4為根據本發明的若干個實施例的多級研磨機之剖視圖。
圖1示意性地示出了本發明的一個實施例。這種研磨機包括一殼體10，該殼體10設置有一入口12和一出口14。該殼體10的橫截面為圓筒形的，並被篩板20分成兩個腔室16和18。一盤形板22設置於第一腔室16內，並被連接到軸24上，該軸24適合於被電機26高速旋轉。盤形板22具有兩個或多個連接到其上側的切割部件28和兩個或多個連接到其下側的擊錘部件30。切割部件和擊錘部件靠近其圓周地被連接到盤形板22上。在另一實施例中，盤形板設置有若干個錐形孔32，這些錐形孔對來研磨的固體來說太小了，以致未研磨的固體不能通過。這些孔改善了盤形板下研磨產品的循環。當在有液體的情況下研磨固體時，這些孔尤其有益。
固體或液體中的固體通過入口12被導入研磨機。當盤形板22旋轉時，固體沿旋轉刀頭28的通道被離心地拋向篩板，旋轉刀頭28將固體切成小塊。接著，這些小固體塊進入下部區域，在該下部區域內旋轉擊錘30將其研磨成顆粒大小，其中顆粒大小是篩板上孔的大小的函數。懸浮於液體中的已研磨固體通過出口14被除去。
在該實施例中，扭矩的要求和渦流的形成相對已有的研磨機有很大的改進，而且提高了能效。這些提高是以下特徵的結果。替代一個或多個垂直杆作擊錘，本發明使用固定於水平圓盤上的刀頭和擊錘部件。研磨腔室被分成兩個區域。
這些改進說明如下。如果刀頭部件的厚度為t1，高度為h1；擊錘的厚度為t2，高度為h2；盤形板的直徑為D，那麼刀頭和擊錘部件掃過的體積為V1，則V1=πD(t1*h1+t2*h2)(π=3.14159)現有的擊錘研磨機用固體金屬杆作擊錘。假設h1+h2為其高度，D為其長度，那麼其掃過的體積V2為V2=πD*D(h1+h2)/4為簡便起見，假設刀頭和擊錘的厚度相同，即t1=t2=t，則V1比V2為V1/V2=4.t/D一般地，當D=4」時，t=1/8」，則V1/V2=1/8。該比值近似地確定出無轉盤的兩個研磨機渦流的強度比。但是，盤形板的設置極大地減小了本發明渦流形成所掃過的體積-入口僅能夠看到盤形板之上的掃過體積V1』。由於h1一般等於1/3的h2，所以V1』=πD*t*h1；或V1』/V2=t/D，對於一般情況下的尺寸來說，該比值為1/32。因此，本發明的研磨機僅具有很小的渦流，從而僅有極少的空氣吸入作用。如果這種小的渦流仍是問題時，那麼可以通過將渦流橫叉(vortex-cross)插入研磨機的入口而進一步減小渦流。
假設s為研磨機所掃過的固液體的比重，r為部件厚度dr到軸線的距離，那麼扭矩的比值(T1為本發明的扭矩，T2為現有錘磨機的扭矩)可容易地由下式得出T1=K*mass*distance2={2πR(h1+h2)t*s}R2(R=D/2)T2=K*integral(0到R)({2πR(h1+h2)dr*s}r2)=2π(h1+h2)s*R4/4T1/T2=8t/D=1/4(這裡t=1/8」,D=4」)。這裡K為比例常數。
這就顯著降低了對扭矩的要求。從
圖1可定量地預見到前面的分析。當軸向旋轉時，擊錘和刀頭部件掃過的區域僅是通過連接由虛線32所示的部件而形成的矩形所掃過區域的一部分。當篩板內的空間被固體充滿時，與前者相比，轉動後者需要更大的扭矩。不難看出，即使運行扭矩較小，也導致能效的提高。
參照圖2-4，示意性地示出了另外三個實施例。
在圖2中，研磨機設置有一固定於電機驅動軸50上的單個葉輪，該葉輪被一固定的圓筒形篩板52所圍繞。葉輪具有多個由圓盤54和56分隔開的研磨階段，其中圓盤54和56與軸同心。研磨部件，例如刀頭和擊錘，對稱地固定於圓盤上。當固體例如扁豆經過一個研磨階段擠壓或破碎成一定大小時，它們則通過圓盤與篩板之間的開口進入下一更細緻的研磨或破碎階段。圍繞研磨機最終階段的篩板部分設置有允許最終細磨的固體排出研磨機的孔。儘管可在研磨機篩板的任何位置上穿孔，但不需要這樣作的原因有兩個a)如果在研磨的早期階段水不能流出篩板，那麼就會增加階段間的膏漿流；b)在材料上鑽孔需要花費，即孔越少，篩板就越便宜。對某些應用來說，必須在篩板的頂部設置開口，以允許研磨機中液體和膏漿的局部循環。在另一些實施例中，轉盤可設置有孔，對於大於一定尺寸的固體來說這些孔太小了，以致於該固體顆粒不能通過。
在圖3和4中，示出了多級研磨機，在該研磨機中，逐漸變大的圓盤用於更好的研磨性能。
與已有技術相比，本發明的研磨機能夠在研磨中生產出更均勻的顆粒大小分布，並在達到希望的精度時可使材料研磨的能量和動力要求降低到所需的程度。研磨部件壽命更長，而且經濟生產。本發明的研磨機還可生產更高的產量和更好的成品。本發明適合於穀物、香料、礦物以及其它食用和非食用產品的乾燥研磨；而且還適合於常規、滯塞、滿溢式的無空氣研磨。
權利要求
1.一種離心研磨機，用於將液體中的固體研磨成固液膏漿，並使渦流的形成和隨之產生的空氣吸入最終的固液膏漿中最小化，這種高效研磨機包括-一設置有篩板(20)的殼體(10)，該篩板將殼體分成第一腔室和第二腔室(16,18)，-一第一轉盤(22)設置於第一腔室內，並且與第一腔室的大小基本相當，該轉盤可繞中央垂直軸(24)旋轉，-刀頭(28)靠近第一轉盤周邊並在其周邊內被連接到第一轉盤的第一側上，-擊錘(30)靠近第一轉盤周邊並在其周邊內被連接到第一轉盤的第二側上，-一連接到第一腔室上的入口(12)，用於將液體中的固體導入轉盤的第一側，-一連接到第二腔室上的出口(14)，用於排出固液膏漿，-一機械方式連接第一轉盤的電機26用於驅動轉盤。
2.根據權利要求1所述的用於研磨液體中固體的高效離心研磨機，其特徵在於，還包括-一第二轉盤(56)，平行於第一轉盤(54)，並可繞所說的軸旋轉，-所說的第二轉盤在其第一側靠近其周邊並在其周邊內設置有擊錘，-精細研磨擊錘，在靠近其周邊並在其周邊內連接到所說第二轉盤的第二側上。
3.根據權利要求1所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的第一轉盤上設置有孔32，該孔32的大小要小於未研磨的固體之大小。
4.根據權利要求2所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的第一和第二轉盤上設置有孔，這些孔的大小要小於未研磨的固體的大小。
5.根據權利要求4所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的篩板為圓筒形的，該篩板內形成第一腔室，而且該篩板上還具有篩孔。
6.根據權利要求5所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的篩孔僅靠近精細研磨擊錘設置。
7.根據權利要求5所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的第二轉盤的直徑大於所說第一轉盤的直徑。
8.根據權利要求7所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的第一腔室為錐形的，而刀頭，擊錘和精細研磨擊錘被傾斜地連接到第一和第二轉盤上，並大體與第一腔室的錐形(角)相當。
9.根據權利要求6所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的第二轉盤的直徑大於所說的第一轉盤的直徑。
10.根據權利要求9所述的高效離心研磨機，其特徵在於所說的第一腔室為錐形的，而所說的刀頭、擊錘和精細研磨擊錘被傾斜地連接到第一和第二轉盤上，並大體與第一腔室的錐形(角)相當。
全文摘要
一種固體或液體中固體的研磨機具有多個研磨階段。一轉盤(22)在其一側支承著切割部件(28),在其另一側支承著擊錘部件(30),這兩個部件都設置於轉盤的周邊。轉盤(22)在篩選腔室(16)內旋轉,在該篩選腔室內,導入將要被研磨的固體或含固體的液體。包括粉碎固體的被研磨過的固體或膏漿在排出前通過篩板(20)。轉盤和研磨部件的使用減少了所需的膏漿,從而提高了能效和研磨機的性能。
文檔編號B02C18/08GK1226191SQ96180409
公開日1999年8月18日 申請日期1996年8月12日 優先權日1996年8月12日
發明者雷詹德拉P·古普塔, G·W·伍德 申請人:普羅索亞公司