專利名稱：具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，該粉碎機在谷物加工、飼料加工、冶金、化學工程、塑料、醫(yī)藥、建筑、電子和能源等諸多領域用于將一定粒度的各種脆性或塑性固態(tài)物料粉碎成細小顆粒。
背景技術：
國內外小麥制粉行業(yè)廣泛使用一種名為撞擊式磨粉機的粉碎機械。撞擊磨粉機由機殼，轉子部件、定子部件和電機組成。其中轉子部件包括輪轂，固定在輪轂上的圓盤形轉子盤和安裝在轉子盤上至少3圈、每圈數十個轉子柱銷。定子部件包括蓋板、固定在蓋板上的定子盤和安裝在定子盤上的至少3圈、每圈數十個定子柱銷。現(xiàn)有撞擊磨粉機主要靠高速運動的轉子柱銷強烈撞擊位于轉子柱銷和定子柱銷之間I 2mm內的物料顆粒達到粉碎物料的目的。十幾年在小麥制粉行業(yè)大面積推廣應用的大量實踐證明撞擊磨粉機具有結構簡單、粉碎效率、售價低廉，安裝維修方便和能耗低等許多優(yōu)點，但同時也有撞擊后物料溫升偏聞和撞擊含麥皮等雜質多時產出面粉灰分提聞等缺欠。另外，因空間撞擊作用力有限，撞擊磨粉粉碎橡膠和塑料等韌性材料時，效率偏低，且不能用于粉碎礦石等高強度物料。因此適用面偏窄也是現(xiàn)有撞擊磨粉機的缺欠。在粉體工程(研究將固態(tài)物料粉碎成粉末狀的工藝與設備及各種粉體的特性等的一門跨學科、跨行業(yè)的綜合性極強的技術學科)領域有一種由兩個截錐體組成的圓錐破碎機。圓錐破碎機的定錐(又稱外錐)是機架的一部分，動錐(又稱內錐)固定在主軸上。主軸的中心線與定錐的中心線相交于O點，主軸懸掛在交點O上，主軸下端活動地插在偏心襯套中(襯套的中心在定錐的中心線上)，這樣，主軸旋轉時，動錐沿定錐的內表面做偏旋運動。在靠近定錐處，物料受動錐擠壓和剪切作用而被粉碎；在偏離定錐處，已破碎的物料靠自身重力下落排出。圓錐破碎機是以擠壓一剪切粉碎方式工作的機械。它具有生產能力大，粉碎比(入機平均粒徑與出機平均粒徑的比值)大，單位電耗低等優(yōu)點，但亦有結構復雜、投資費用大、檢修維護困難和只能用于破碎較大顆粒物料等缺點。而粉體工程領域應用非常廣泛的球磨機雖然有適應性強、生產能力大、粉碎比大、結構簡單、操作可靠和密封性好等優(yōu)點，但亦有機體笨重、投資大、需配昂貴減速機、工作時噪聲大、研磨體及襯板消耗大和工作效率低等缺點。其中有效電能利用率僅為2%左右是其最突出和危害最大的缺欠。中國專利申請201210481139.3公布了一項名為具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機的新技術(以下均簡稱已公布新技術)，該技術也是本申請發(fā)明人的研發(fā)成果。該項技術試圖通過以下技術手段來提高設備粉碎功能、延長柱銷使用壽命以及使粉碎機具有擠壓剪切粉碎功能:①設計一個焊接橫截面為L形的耐磨構件的柱銷；②在耐磨構件上設置與切向工作面夾角為15° 35°的傾斜工作面；③在將定子柱銷安裝到定子盤上時，使定子柱銷的切向 工作面和與其相交的以定子盤軸線為中心線的圓柱面的切面夾角為10° 30° (以下均 簡稱定子柱銷扭轉10° 30° )。在提交專利申請后，我們研發(fā)出樣機并做了試驗，發(fā)現(xiàn)樣機粉碎功能的試驗檢測結果與預期值差距很大。
試驗后，本申請的發(fā)明人又創(chuàng)造性地使用耐磨損試驗(即用樣機加工細砂)來分析原因試驗結果與預期值相差很大的原因。根據樣機粉碎功能和耐磨損試驗結果分析，申請人發(fā)現(xiàn)此前述專利申請中的技術存在如下明顯缺欠:
1.用樣機加工粒度在0.5mm以下的小麥胚乳檢測出的取粉率只比對比試驗加工同種物料的現(xiàn)有撞擊磨粉機高15%左右，遠未達到專利文件中分析的粉碎功能提高I倍的水平。這證明當時理論分析的依據有誤或分析不夠全面，分析方法不夠全面、合理。2.耐磨損試驗進行20個小時后，檢測發(fā)現(xiàn)轉子柱銷切向工作面第一個鋸齒剛有磨到的痕跡(鋸齒尖端表面凸起的棱線尖端磨出光澤)，但定子柱銷切向工作面末端鋸齒的尖端已看出明顯有磨削量(鋸齒尖端表面凸起的棱線被磨掉，有光澤部分比凸起棱線寬數倍)。據此分析，定子柱銷切向工作面末端鋸齒磨損過快(各部分磨損速度不均勻)，導致轉子柱銷與定子柱銷之間最小間隙快速增大，雖系部分磨損，但最小間隙快速增大后也導致設備粉碎率降低和柱銷使用壽命難以達到前述專利文件中所述的指標，這成為已公布新技術的一大缺欠。3.耐磨損試驗進行20個小時后，檢測發(fā)現(xiàn)轉子柱銷切向工作面只有第一個鋸齒尖端有被磨到的痕跡，后面的鋸齒則都沒有被磨到的痕跡。這證明第一個鋸齒以后的鋸齒不起作用，未與物料發(fā)生相互作用，該專利說明書中相關論述與事實不符，事實表明轉子柱銷切向工作面的鋸齒形結構未起到應有的作用，這成為已公布新技術的缺欠。4.樣機用于加工粒度大于轉子柱銷與定子柱銷之間最小間隙的塑料粒(塑料密度小，有一定韌性，撞擊破碎所占比例肯定比擠壓剪切小，所以按高速擠壓剪切粉碎機分析)時，發(fā)現(xiàn)加工后的物料中含有大量大于轉子柱銷與定子柱銷之間最小間隙的顆粒。據此我們分析判斷，轉子柱銷傾斜工作面和定子柱銷切向工作面一起鉗持物料顆粒幾率低應是主要原因。通過本申請發(fā)明人進行進一步創(chuàng)造性分析，發(fā)現(xiàn)導致鉗持幾率低的原因是轉子柱銷傾斜工作面與切向工作面夾角過大。因此已公布新技術中在轉子柱銷設置傾斜工作面和傾斜工作面與切向工作面夾角過大也是已公布新技術缺欠。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用范圍廣、低耗高效的粉碎機，既能夠作為高效撞擊磨粉機使用，又能夠作為高速擠壓剪切粉碎機使用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，包括電機、機殼、轉子部件和定子部件，電機固定在機殼底部；轉子部件包括輪轂、固定在輪轂上的轉子盤和以轉子盤的軸線為中心沿圓周方向均勻分布安裝在轉子盤上的至少3圈轉子柱銷，轉子部件位于機殼內并通過輪轂固定在電機軸上；定子部件包括蓋板、固定在蓋板上的定子盤和以定子盤的軸線為中心沿圓周方向均勻分布安裝在定子盤上的至少3圈定子柱銷，定子部件通過其蓋板固定在機殼面部；所述轉子柱銷和定子柱銷結構相同，均包括橫截面為正方形的四棱柱形鋼坯，鋼坯上設有連接部分；四棱柱形鋼坯的相鄰兩側面焊接或粘接有截面呈L形的耐磨構件；以轉子盤的軸線為中心，所述轉子柱銷和定子柱銷的耐磨構件具有垂直相交的切向工作面和徑向工作面兩個工作面，以耐磨構件上所述兩個工作面交匯處為前端，切向工作面前部為標準鋸齒形表面，該 標準鋸齒形表面上設有普通鋸齒；切向工作面的末端設置有一個第一異形鋸齒，該第一異形鋸齒的頂部寬度至少是切向工作面前部普通鋸齒齒底寬度的兩倍；
以與定子盤或轉子盤同軸線的虛擬圓柱面為A柱面，定子柱銷的切向工作面與穿過該定子柱銷軸線的A柱面在定子柱銷軸線處的切面之間的夾角為α，5° < α <20° ;轉子柱銷的切向工作面與穿過該轉子柱銷軸線的A柱面在轉子柱銷軸線處的切面之間的夾角為β，5°彡β彡20°。以耐磨構件上所述兩個工作面交匯處為前端，轉子柱銷和定子柱銷的耐磨構件的徑向工作面前部為標準的鋸齒形表面，該標準鋸齒形表面上設有普通鋸齒；徑向工作面的末端設置有一個第二異形鋸齒，該第二異形鋸齒的頂部寬度至少是徑向工作面前部普通鋸齒齒底寬度的兩倍。所述鋼坯連接部分為螺桿或光桿；所述耐磨構件由硬質合金或特種陶瓷類超硬耐磨材料制造而成。所述切向工作面上的第一異形鋸齒沿轉子運轉圓周方向的寬度大于等于4毫米。將本發(fā)明的優(yōu)點簡要總結如下:
本發(fā)明與現(xiàn)有撞擊磨粉機球磨機和圓錐破碎機等粉碎機械相比仍保有結構簡單、粉碎功能強大、成本售價低廉，體積和占地面積小、安裝維修方便、操作簡單、密封性好、易損件少、輔助材料消耗少和高效節(jié)能等優(yōu)點。本發(fā)明與已公布新技術相比的優(yōu)點是克服了已公布新技術的所有缺欠，使已公布新技術專利申請文件中所述優(yōu)點能夠全部兌現(xiàn)。優(yōu)點有:
I)本發(fā)明在安裝轉子柱銷時，轉子柱銷的切向工作面與穿過該轉子柱銷軸線的A柱面在轉子柱銷軸線處的切面之間的夾角為β，5° < β <20° (與定子柱銷相應的α角相同)，使轉子柱銷切向工作面上所有鋸齒都能撞擊或擠壓剪切到物料顆粒。因為參與粉碎作業(yè)的鋸齒數量增加I倍以上，且這些鋸齒與定子柱銷切向工作面的距離短(已公布新技術轉子柱銷切向工作面上每 前移I個鋸齒，距離增大0.3 0.6mm，本發(fā)明只增大0.2mm)所以轉子柱銷撞擊強度提高，保證粉碎機的粉碎功能比已公布新技術明顯提高。2)本發(fā)明中耐磨構件的切向和徑向兩個工作面末端都設置一個異形鋸齒，該異形鋸齒的頂部寬度至少是工作面上普通鋸齒齒底寬度的兩倍。因為異形鋸齒沿轉子運轉圓周方向的寬度通常在4mm以上(與其對應的現(xiàn)有撞擊磨粉機柱銷上焊接硬質合金片的厚度是2mm )，所以，本發(fā)明中柱銷(柱銷包括耐磨構件)的使用壽命至少比現(xiàn)有撞擊磨粉機的柱銷的使用壽命延長I倍。如果考慮異形鋸齒前方的鋸齒參與粉碎作業(yè)后，把轉子柱銷沿轉子運轉圓周方向的寬度進一步加長等因素影響，本發(fā)明柱銷的使用壽命至少比現(xiàn)有撞擊磨粉機柱銷的使用壽命延長2倍。這不僅徹底克服了已發(fā)現(xiàn)的已公布新技術中柱銷使用壽命短的重大缺欠，而且使此項新技術推廣應用價值大幅度提高，適用范圍大幅度拓展，為采用本發(fā)明在塑料加工和礦石粉碎等行業(yè)推廣應用創(chuàng)造了必要和良好的條件。3)本發(fā)明把已公布技術中徑向工作面的光滑平面改成鋸齒形表面，能使轉子柱銷徑向工作面撞擊物料的強度和物料顆粒撞擊定子柱銷徑向工作面的撞擊強度均大幅度增大，使采用本發(fā)明的撞擊粉碎機的粉碎率明顯提高。


圖1是本發(fā)明的結構示意 圖2是轉子柱銷和定子柱銷的結構示意圖；圖3是圖2的俯視 圖4是轉子柱銷與定子柱銷的配合狀態(tài)下的結構示意 圖5是圖4中轉子柱銷與定子柱銷呈最大間隙狀態(tài)的A處的放大 圖6是圖4中轉子柱銷與定子柱銷呈最小間隙狀態(tài)的B處的放大圖。
具體實施例方式方向說明:
在轉子盤8和定子盤7上安裝的柱銷(包括轉子柱銷6和定子柱銷5)等零件，以接近轉子盤8或定子盤7軸線的方向為內向，反之為外向；與圓盤形轉子盤8或定子盤7相切的方向為切向，圖4中弧線箭頭所示方向為轉子盤8的旋轉方向。結構說明:
如圖1以及圖2至圖4所示，本 發(fā)明的具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機包括電機10、機殼4、轉子部件和定子部件。機殼4是一個周邊有高邊的圓盤狀殼體，機殼4沿切線方向設有一個長方形出料口 I，機殼4的下端面與電機10固定連接，機殼4上還設有進料口 2。轉子部件包括輪轂9、固定在輪轂9上的轉子盤8和安裝在轉子盤8上的至少3圈轉子柱銷6，轉子柱銷6以轉子盤8的軸線為中心沿圓周方向均勻分布。轉子部件位于機殼4內并通過輪轂9固定在電機10的軸上。定子部件包括蓋板3、固定在蓋板3上的定子盤7和安裝在定子盤7上的至少3圈定子柱銷5,定子柱銷5以定子盤7的軸線為中心沿圓周方向均布。定子部件通過蓋板3固定在機殼4的面部。如圖2至圖4所示，本發(fā)明中轉子柱銷6和定子柱銷5結構相同，均包括橫截面為正方形的四棱柱形柱銷鋼坯11和焊接或粘接在柱銷鋼坯11兩個相鄰側面上的耐磨構件
12。耐磨構件12由硬質合金或特種陶瓷類超硬耐磨材料制造而成。柱銷鋼坯11上設有連接部分13，連接部分13為螺桿或光桿；耐磨構件12的橫截面呈L形。如圖2至圖6所示，以轉子盤8的軸線為中心，所述轉子柱銷6和定子柱銷5的耐磨構件12具有垂直相交的切向工作面12A和徑向工作面12C兩個工作面(這兩個工作面作為轉子柱銷6和定子柱銷5的切向工作面和徑向工作面)。耐磨構件12上以所述兩個工作面12A、12C的交匯處為前端,切向工作面12A前部為標準鋸齒形表面,該標準鋸齒形表面上設有普通鋸齒51 ;切向工作面12A的末端設置有一個第一異形鋸齒12B，該第一異形鋸齒12B的頂部寬度至少是耐磨構件切向工作面12A前部普通鋸齒51齒底寬度B(如圖3所示)的兩倍，優(yōu)選為5 10倍且第一異形鋸齒12B沿轉子運轉圓周方向的寬度(即第一異形鋸齒12B的頂部寬度)大于等于4毫米。如圖4所示，以與定子盤7或轉子盤8同軸線的虛擬圓柱面為A柱面52，定子柱銷5的切向工作面與穿過該定子柱銷軸線的A柱面52在定子柱銷軸線處的切面之間的夾角為α，5°≤α≤20°。如圖4所示，轉子柱銷6的切向工作面與穿過該轉子柱銷6軸線的A柱面52在轉子柱銷6軸線處的切面之間的夾角為β，5° < β <20°。如圖3以及圖4至圖6所示，以耐磨構件12上所述兩個工作面12A、12C交匯處為前端，轉子柱銷6和定子柱銷5的耐磨構件12的徑向工作面前部為標準的鋸齒形表面，該標準鋸齒形表面上設有普通鋸齒51 ;徑向工作面的末端設置有一個第二異形鋸齒12D，該第二異形鋸齒12D的頂部寬度至少是徑向工作面前部普通鋸齒51齒底寬度的兩倍。如圖4、圖3以及圖5和圖6所示，定子柱銷5以定子盤7的軸線為中心沿圓周方向均勻分布安裝在定子盤7 (圖4中用實線輪廓表示)上，轉子柱銷6以轉子盤8的軸線為中心沿圓周方向均勻分布安裝在轉子盤8 (圖4中用虛線輪廓表示)上，除最內圈轉子柱銷6只有外側有一圈定子柱銷5外,其余每圈轉子柱銷6都夾在內外各一圈定子柱銷5之間。定子柱銷5的耐磨構件12面對物料的徑向表面(即耐磨構件12的徑向工作面12C)是定子柱銷5徑向工作面21，該工作面末端的頂部特別寬的第二異形鋸齒作為定子柱銷5徑向工作面異形鋸齒20。與定子柱銷5徑向工作面21垂直相交的定子柱銷5內側切向表面(即耐磨構件12的切向工作面12A)是定子柱銷5切向工作面23，定子柱銷5切向工作面23末端的頂部特別寬的第一異形鋸齒即定子柱銷5切向工作面異形鋸齒22。轉子柱銷6上耐磨構件12面對物料的徑向表面(即所述耐磨構件12的徑向工作面12C)是轉子柱銷6徑向工作面25，工作面25末端的頂部特別寬的鋸齒(即所述的第二異形鋸齒)是轉子柱銷6徑向工作面異形鋸齒26。與轉子柱銷6的徑向工作面25垂直相交的轉子柱銷6外側切向表面(即耐磨構件12的切向工作面12A)是轉子柱銷6的切向工作面27，該工作面末端的頂部特別寬的鋸齒(即所述第一異形鋸齒)是轉子柱銷6切向工作面異形鋸齒28。
如圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明的轉子按圖4箭頭所示方向旋轉時，轉子柱銷6與定子柱銷5之間的徑向間隙總是一個從最大間隙到最小間隙的變化過程。轉子柱銷6開始接近某一定子柱銷5時，轉子柱銷切向工作面27上第一個鋸齒尖端與定子柱銷5切向工作面23上第一個鋸齒尖端的最小徑向間距稱作轉子柱銷6與定子柱銷5之間的最大間隙LI(如圖4中A區(qū)域和放大的圖5所示)。轉子柱銷6即將遠離某一定子柱銷5時，轉子柱銷切向工作面異形鋸齒28的齒頂與定子柱銷5切向工作面異形鋸齒22的齒頂之間的最小徑向間距稱作轉子柱銷6與定子柱銷5之間的最小間隙L2(如圖4中B區(qū)域和放大的圖6所示)。為追求高效，本發(fā)明設計時，應盡可能縮小最小間隙數值，同時要保證最大間隙LI的數值是最小間隙L2的4 20倍。本發(fā)明工作時，由進料口 2進入機殼4內定子盤7和轉子盤8之間的空間的物料在轉子旋轉形成的離心力、風力及轉子柱銷6的撞擊力作用下從機殼4中心向外緣運動。物料顆粒在運動過程中，穿過轉子柱銷6與定子柱銷5之間狹小的空隙時，被至少3圈轉子柱銷6反復撞擊或被鉗持在轉子柱銷6和定子柱銷5之間擠壓剪切破碎后，經出料口 I排出。本發(fā)明用于加工粒度小于轉子柱銷6與定子柱銷5之間最小間隙L2的物料時，轉子柱銷6和定子柱銷5不可能同時接觸物料顆粒，設備主要靠轉子柱銷6撞擊達到粉碎物料目的，所以在這種情況下本發(fā)明可稱作高效撞擊磨粉機。高效撞擊磨粉機在工作過程中，所有入機物料在轉子旋轉離心力、風力和轉子柱銷6撞擊力的作用下，都肯定會同時作圓周方向運動和由內向外的徑向運動，即所有入機物料都會同時在周向和徑向兩個方向運動。撞到定子柱銷徑向工作面21上運動速度驟減的物料顆粒在向外運動、被該定子柱銷5外側的轉子柱銷6撞擊時，撞擊強度必然增大。而撞到定子柱銷切向工作面23上運動速度驟減的物料顆粒，則被該定子柱銷5內側的轉子柱銷6撞擊，撞擊強度的增幅更大。本發(fā)明中轉子柱銷6與定子柱銷5之間最大間隙L I都在4mm以上(現(xiàn)有撞擊磨粉機轉子柱銷6與定子柱銷5之間的間隙多為1mm)，意味著本發(fā)明工作時能進入轉子柱銷6與定子柱銷5之間的空隙的物料量至少是現(xiàn)有技術的兩三倍。因為所有物料都沿周向和徑向兩個方向運動，所以這部分物料中至少有80%會撞擊到定子柱銷5切向鋸齒形工作面上，使兩個方向的運動速度都驟減為零。本發(fā)明轉子柱銷切向工作面27上至少有6個鋸齒，轉子柱銷切向工作面異形鋸齒28與定子柱銷切向工作面異形鋸齒22之間的最小間隙L2的設計尺寸為Imm,轉子柱銷切向工作面異形鋸齒28之前的鋸齒,每前移一個鋸齒位,鋸齒與定子柱銷5切向工作面異形鋸齒22之間距離增大0.2mm。因為轉子柱銷6切向工作面上鋸齒數量多，這些鋸齒與定子柱銷5切向工作面距離大多小于2mm (撞擊磨粉機在面粉廠長期大量應用的實踐證明轉子柱銷6與定子柱銷5之間間隙為2mm時，設備仍有相當好的粉碎功能)，再加上本發(fā)明定子柱銷切向工作面21由于設有鋸齒，能把大量物料顆粒的運動速度驟減為零，使撞擊強度大幅度提高，所以本發(fā)明做高效撞擊磨粉機用時，粉碎率比現(xiàn)有撞擊磨粉機的粉碎率和已公布新技術樣機試驗的實測粉碎率都高I倍左右。本發(fā)明用于加工粒度大于轉子柱銷6與定子柱銷5之間最小間隙L2的物料時，本發(fā)明主要靠轉子柱銷6與定子柱銷5對被鉗持在兩者之間的物料顆粒施加擠壓剪切作用力達到粉碎物料目的，所以在這種情況下本發(fā)明可稱作高速擠壓剪切粉碎機(轉子柱銷6線速度大多在60m/S以上)。高速擠壓剪切粉碎機工作時，由進料口 2進入機殼4的物料在轉子柱銷6與定子柱銷5之間距離相對較大時靠近定子柱銷5，轉子柱銷6靠近每個定子柱銷5，兩者之間距離逐漸減小，在兩者之間距離與物料顆粒粒度趨于相等的瞬間，轉子柱銷6和定子柱銷5 —起鉗持住物料顆粒，轉子柱銷6繼續(xù)運動，巨大的擠壓剪切力使物料顆粒迅速粉碎。本發(fā)明中，將定子柱銷5安裝到定子盤7上時，使定子柱銷5的切向工作面和與其相交的以定子盤7軸線為中心線的圓柱面(即A柱面52)的切面之間的夾角a為5。 20°角；轉子柱銷6安裝到轉子盤8上時，也要使轉子柱銷6的切向工作面和與其相交的以轉子盤8軸線為中心線的圓柱面的切面間的夾角β為5° 20°角；這就保證了轉子柱銷6和定子柱銷5能把絕大部分位于兩者之間的物料顆粒鉗持住，并形成兩個鋸齒工作面對搓的工作狀態(tài)。所以，針對所有材質的固體物料，只要其粒度大于所述最小間隙L2，本發(fā)明都能夠作為高速擠壓剪切粉碎機對其進行有效粉碎，且物料粉碎率(指出機物料被粉碎的幾率)和粉碎效率(表征 粉碎物料的快慢)遠高于同類粉碎機械。本發(fā)明在柱銷的耐磨構件12上設置寬度加大的異形鋸齒，適當加大柱銷整體、異形鋸齒尺寸等措施能把柱銷使用壽命提高十幾倍，甚至幾十倍，使柱銷(包括轉子柱銷6和定子柱銷5)能適應高速擠壓剪切粉碎機加工高強度物料時柱銷磨損較快的特殊情況，保證高速擠壓剪切粉碎機能在相當長的時間內高效運轉。研發(fā)說明:
如背景技術所述，本發(fā)明的發(fā)明人通過樣機試制和大量試驗發(fā)現(xiàn)了已公布新技術存在的能導致該項技術所有目的無法實現(xiàn)的三大缺欠，并在此基礎上進一步分析研究撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎設備的工作原理及影響粉碎設備粉碎率和效率的因素，摸索出克服已公布新技術缺欠，實現(xiàn)并明顯超越已公布新技術設想的目標的技術方案。相關研發(fā)工作包括:
(I)根據動力學碰撞原理和固體變形和粉碎相關理論分析，所有顆粒狀固體材料都擁有能保持其固態(tài)形狀不變的結合能。只有作用在該物料顆粒上的外力賦予物料顆粒的變形能超過物料顆粒的結合能時，物料顆粒才能破碎，否則外力所做的就都是無用功。因此，提高粉碎機的粉碎率和工作效率的有效方法應是把外力強度提高到足以破碎物料顆粒的程度和增大足以破碎物料顆粒的物料的作用的次數。理論分析和大量實踐證明，轉子柱銷6與定子柱銷5之間間隙越小，粉碎機粉碎率越高。已公布新技術試圖用在轉子柱銷6設置與切向工作面夾角α為15° 35°的傾斜工作面和鋸齒形切向工作面的方法增加能破碎物料顆粒的有效撞擊次數，提高粉碎率，但因α角過大和第一個鋸齒遮擋，后面鋸齒碰不到物料，沒能有效達到目的。本發(fā)明使用下述技術手段克服了已公布新技術的缺欠，達到提高設備粉碎率的目的:在安裝轉子柱銷6時，使轉子柱銷的切向工作面27和與其相交的以轉子盤8軸線為中心線的圓柱面(Α柱面52)的切面夾角β為5° 20°。(2)本申請的發(fā)明人創(chuàng)造性地根據樣機功能試驗和柱銷耐磨試驗的檢測數據分析，不僅發(fā)現(xiàn)了已公布新技術定子柱銷5磨損過快的缺欠，而且認識到已公布新技術僅以轉子柱銷6磨損和鋸齒數量磨損為依據分析判斷柱銷使用壽命是不全面的。正確的方法應是轉子柱銷6和定子柱銷5兼顧和以磨損量為分析依據。據此，我們研發(fā)出克服已公布新技術柱銷壽命短的缺欠的方法是:在柱銷耐磨構件12的切向和徑向工作面末端各設置一個頂部寬度比其它普通鋸齒51齒底寬度至少大2倍的異形鋸齒。若以轉子柱銷6靠近定子柱銷5處硬質合金磨損掉2mm為壽命極限分析，因異形鋸齒是現(xiàn)有撞擊磨粉機轉子柱銷6硬質合金片厚度的2倍，所以本發(fā)明中柱銷的使用壽命至少是現(xiàn)有撞擊磨粉機轉子柱銷的兩倍，若考慮異形鋸齒前方鋸齒的功能和作用及定子柱銷5使用壽命同等延長的作用，則此數據至少要翻兩番。(3)理論上分析，具有擠壓剪切粉碎功能是已公布新技術的一大優(yōu)勢。它不僅開創(chuàng)了用高速運動的轉子柱銷6直接擠壓剪切位于轉子柱銷6和定子柱銷5之間的物料顆粒達到粉碎目的的全新的工作方式，拓展了粉碎設備適用范圍(能用于粉碎塑料、橡膠等韌性材料)，而且根據本發(fā)明結構簡單，有效電能利用率高和幾乎所有固體材料抗剪切強度只是抗壓強度的1/2左右等情況分析判斷，高速擠壓剪切粉碎機是效率最高的粉碎機。然而，如背景技術中所述，試驗數據顯示，已公布新技術做高速擠壓剪切粉碎機用的效果也不夠理想。根據樣機功能試驗結果，我們分析，高速擠壓剪切粉碎機轉子運轉時，轉子柱銷6傾斜工作面能與定子柱銷5切向工作面一起鉗持住物料顆粒并對其施加擠壓剪切力，同時也能單獨對物料顆粒施加迫使其向前運動的推力。試驗證明，在一定范圍內，轉子柱銷6傾斜工作面與切向工作面夾角減小，鉗持住物料顆粒的幾率增大(表現(xiàn)是設備粉碎率提高)，推動力減??；反之轉子柱銷6傾斜工作面與切向工作面夾角增大，則鉗持住物料顆粒的幾率減小，推動力增大。已公布新技術做高速擠壓剪切粉碎機用效果不理想的主要原因之一是轉子柱銷6傾斜工作面與切向工作面夾角過大，另一主要原因是參與粉碎作業(yè)并有擠壓剪切粉碎功能的鋸齒太少。本發(fā)明克服了已公布新技術的缺欠；按改進后的技術方案研發(fā)成功的樣機做高速擠壓剪切粉碎機用的功能試驗檢測數據顯示，其粉碎率比已公布新技術高50%以上。按動力學碰撞原理和粉碎設備工作原理分析，與空間撞擊相比，轉子柱銷6和定子柱銷5對鉗持在兩者之間的物料顆粒施加的作用力比空間撞擊時物料顆粒受到的作用力至少大幾倍，甚至十幾倍；而且施加作用力的每個轉子柱銷6 (所有轉子柱銷6)都是與轉子盤8、輪轂9和電機10轉子固定成一體的，每個轉子柱銷6擁有的動能都與所有這些零部件擁有動能的總和等值。 與任何材質的任意一個物料顆粒的結合能相比，轉子柱銷6擁有的動能都幾乎是無窮大的。因此，可以斷言:針對所有材質的固體物料，只要其粒度大于所述最小間隙L2，只要柱銷不斷，本發(fā)明都能夠作為高速擠壓剪切粉碎機對其進行有效粉碎，且物料粉碎率(指出機物料被粉碎的幾率)和粉碎效率(表征粉碎物料的快慢)遠高于同類粉碎機械。適用范圍廣無疑是本發(fā)明一大優(yōu)勢。需要特別闡明的是:本發(fā)明做高速擠壓剪切粉碎機用，特別是用于加工礦石等高強度物料時，柱銷的磨損速度要比現(xiàn)有加工小麥的撞擊磨粉機快十幾倍，甚至幾十倍。所以柱銷是否有足夠長的使用壽命也是決定本發(fā)明能否做高速擠壓剪切粉碎機使用的關鍵條件。長期大量實踐檢測數據顯示，在面粉廠使用5年的撞擊磨粉機轉子柱銷硬質合金片的棱角部分磨損掉Imm左右。已公布新技術柱銷耐磨構件上鋸齒的高和齒底寬都是1mm。這樣，按高速擠壓剪切粉碎機柱銷磨損速度快十倍推算，已公布新技術轉子柱銷耐磨構件上鋸齒使用6個月就會磨光，按60倍推算則只需一個月就磨光了。顯然，按柱銷使用壽命分析，已公布新技術是不能當高速擠壓剪切粉碎機用的。本發(fā)明在柱銷上設置頂部加寬的異形鋸齒可保證把柱銷壽命提高4 10倍。顯然，上述措施足以保證本發(fā)明能做高速擠壓剪切粉碎機用。另外，根據硬質合金是迄今為止粉碎設備中采用的耐磨性能最好的材料分析，按粉碎同等數量物料顆粒考核，本發(fā)明易損件的使用壽命也是最長的。(4)根據現(xiàn)有撞擊磨粉機主要靠以60m/S線速度運動的轉子柱銷6徑向光滑工作面撞擊物料顆粒就擁有了相當可觀的粉碎功能分析，撞擊粉碎機改進創(chuàng)新不應忽視徑向工作面撞擊的作用。通過創(chuàng)造性分析，發(fā)明人考慮到被撞擊物料顆粒在光滑平面移動帶走部分動能，會使撞擊強度和效果降低，我們把轉子柱銷6和定子柱銷5大部分徑向工作面改成標準鋸齒形，并在兩者末端都設置了一個頂部特別寬的異形鋸齒(這也是減緩柱銷磨損，延長使用壽命的必要手段)，試驗證明此 舉能使本發(fā)明的粉碎率和效率明顯提高。
權利要求
1.具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，包括電機、機殼、轉子部件和定子部件，電機固定在機殼底部； 轉子部件包括輪轂、固定在輪轂上的轉子盤和以轉子盤的軸線為中心沿圓周方向均勻分布安裝在轉子盤上的至少3圈轉子柱銷，轉子部件位于機殼內并通過輪轂固定在電機軸上； 定子部件包括蓋板、固定在蓋板上的定子盤和以定子盤的軸線為中心沿圓周方向均勻分布安裝在定子盤上的至少3圈定子柱銷，定子部件通過其蓋板固定在機殼面部； 所述轉子柱銷和定子柱銷結構相同，均包括橫截面為正方形的四棱柱形鋼坯，鋼坯上設有連接部分； 四棱柱形鋼坯的相鄰兩側面焊接或粘接有截面呈L形的耐磨構件； 其特征在于: 以轉子盤的軸線為中心，所述轉子柱銷和定子柱銷的耐磨構件具有垂直相交的切向工作面和徑向工作面兩個工作面，以耐磨構件上所述兩個工作面交匯處為前端，切向工作面前部為標準鋸齒形表面，該 標準鋸齒形表面上設有普通鋸齒；切向工作面的末端設置有一個第一異形鋸齒，該第一異形鋸齒的頂部寬度至少是切向工作面前部普通鋸齒齒底寬度的兩倍； 以與定子盤或轉子盤同軸線的虛擬圓柱面為A柱面，定子柱銷的切向工作面與穿過該定子柱銷軸線的A柱面在定子柱銷軸線處的切面之間的夾角為α，5° < α <20° ; 轉子柱銷的切向工作面與穿過該轉子柱銷軸線的A柱面在轉子柱銷軸線處的切面之間的夾角為β，5°彡β彡20°。
2.根據權利要求1所述的具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，其特征在于:以耐磨構件上所述兩個工作面交匯處為前端，轉子柱銷和定子柱銷的耐磨構件的徑向工作面前部為標準的鋸齒形表面，該標準鋸齒形表面上設有普通鋸齒；徑向工作面的末端設置有一個第二異形鋸齒，該第二異形鋸齒的頂部寬度至少是徑向工作面前部普通鋸齒齒底寬度的兩倍。
3.根據權利要求2所述的具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，其特征在于:所述鋼坯連接部分為螺桿或光桿；所述耐磨構件由硬質合金或特種陶瓷類超硬耐磨材料制造而成。
4.根據權利要求3所述的具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，其特征在于:所述切向工作面上的第一異形鋸齒沿轉子運轉圓周方向的寬度大于等于4毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有撞擊粉碎和擠壓剪切粉碎功能的粉碎機，包括電機、機殼、轉子部件和定子部件；轉子部件包括轉子盤和轉子柱銷，定子部件包括定子盤和定子柱銷；所述轉子柱銷和定子柱銷均包括四棱柱形鋼坯；所述轉子柱銷和定子柱銷的切向工作面前部為標準鋸齒形表面，切向工作面的末端設置有第一異形鋸齒，第一異形鋸齒的頂部寬度至少是切向工作面前部普通鋸齒齒底寬度的兩倍；定子柱銷/轉子柱銷的切向工作面與穿過該定子柱銷/轉子柱銷軸線的A柱面的切面之間的夾角大于等于5°且小于等于20°。本發(fā)明結構簡單、粉碎率和粉碎效率更高、成本低，體積小、適用范圍廣、操作簡單、密封性好、易損件少、輔助材料消耗少且高效節(jié)能。
文檔編號B02C7/11GK103223365SQ20131015356
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權日2013年4月28日
發(fā)明者王洪福 申請人:王洪福