專利名稱：高效離心研磨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種用于研磨固體或液體中固體的研磨機(jī)，尤其涉及一種包括切割部件和錘打部件的研磨機(jī)，其中錘打部件設(shè)置于高效運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤之一側(cè)。
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?yàn)榭諝鈺?dǎo)致最終的固液泥漿的不良氧化或?qū)е庐a(chǎn)生氣泡。一個(gè)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于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(chǎn)。
在液體中粉碎固體通常通過高速旋轉(zhuǎn)的錘磨機(jī)來完成。但是，現(xiàn)有技術(shù)的錘磨機(jī)在液體中產(chǎn)生極大的渦流，這種渦流導(dǎo)致在粉碎區(qū)域空氣的吸入。如果固體已經(jīng)放置在研磨機(jī)中，那么當(dāng)研磨機(jī)起動時(shí)，需要很大的起動扭矩。要求將驅(qū)動電機(jī)設(shè)置成可提供所需很大的驅(qū)動扭矩，這樣就會增加運(yùn)行成本，而且效率低。此外，還要承受固體顆粒規(guī)格上的巨大變化，而這種規(guī)格上的巨大變化通常需要兩臺或更多的研磨機(jī)協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)固體的合理研磨?；蛘?，使泥漿通過同一研磨機(jī)循環(huán)運(yùn)行多次。上述的每一種方法都會增加成本、降低效率。由Schneider于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(nèi)，一預(yù)先的粉碎系統(tǒng)后設(shè)置有多個(gè)粉碎裝置。由Richeson于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(jī)或具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)切割部件的粉碎機(jī)。由Breed等人于1976年11月23日申請的美國專利3,993,791公開了一種連續(xù)過濾裝置，該裝置內(nèi)設(shè)置有一系列連續(xù)的傾注離心機(jī)和相同數(shù)量的再制膏漿站。
本發(fā)明消除了這些錘磨機(jī)的缺陷，并提供了一種高效低廉研磨方法，用于如谷物、香料及其它食用和非食用產(chǎn)品的干燥研磨。而且該方法還適用于液體中固體的研磨，例如常規(guī)的、滯塞的、滿溢式的無空氣研磨。這一點(diǎn)可通過僅在沖擊表面附近設(shè)置錘打部件而使該方法得以實(shí)現(xiàn)，而不是使用整個(gè)旋轉(zhuǎn)元件作為擊錘。這樣就大大降低了對驅(qū)動電機(jī)起動和運(yùn)行扭矩的要求，提高了能量應(yīng)用效率。通過將研磨區(qū)域分成兩個(gè)或多個(gè)部分進(jìn)一步改善了電機(jī)扭矩的要求及能量效率。這種劃分對研磨機(jī)顆粒大小的分配產(chǎn)生了良好的控制，并且不需要為實(shí)現(xiàn)良好的研磨而設(shè)置多個(gè)研磨機(jī)或多條通道。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高效、能夠產(chǎn)生均勻顆粒大小的離心研磨機(jī)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有較高產(chǎn)量和較高成品質(zhì)量的研磨機(jī)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種高效無空氣的研磨機(jī)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種具有轉(zhuǎn)盤的無空氣研磨機(jī)，這種研磨機(jī)的轉(zhuǎn)盤周邊上設(shè)置有擊錘和切割部件。
簡言之，本發(fā)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(jī)，這種研磨機(jī)將渦流的形成和隨之而產(chǎn)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(jī)包括一殼體，該殼體上設(shè)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(nèi)的第一轉(zhuǎn)盤與第一腔室的大小基本相當(dāng)，并且可繞中央的垂直軸轉(zhuǎn)動。這種研磨機(jī)還包括切割頭和擊錘，其中切割頭在其周邊附近并在其周邊內(nèi)被連接到第一轉(zhuǎn)盤的第一側(cè)面上，而擊錘靠近其周邊并在其周邊內(nèi)連接到第一轉(zhuǎn)盤的第二側(cè)面上。一入口連接著第一腔室，用于將液體中的固體導(dǎo)入該轉(zhuǎn)盤的第一側(cè)面，一出口連接著第二腔室，用于通過該出口排出固-液膏漿。一電機(jī)與第一轉(zhuǎn)盤連接，該電機(jī)用于驅(qū)動第一轉(zhuǎn)盤。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖2-4為根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施例的多級研磨機(jī)之剖視圖。
圖1示意性地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。這種研磨機(jī)包括一殼體10，該殼體10設(shè)置有一入口12和一出口14。該殼體10的橫截面為圓筒形的，并被篩板20分成兩個(gè)腔室16和18。一盤形板22設(shè)置于第一腔室16內(nèi)，并被連接到軸24上，該軸24適合于被電機(jī)26高速旋轉(zhuǎn)。盤形板22具有兩個(gè)或多個(gè)連接到其上側(cè)的切割部件28和兩個(gè)或多個(gè)連接到其下側(cè)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(shí)施例中，盤形板設(shè)置有若干個(gè)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(chǎn)品的循環(huán)。當(dāng)在有液體的情況下研磨固體時(shí)，這些孔尤其有益。
固體或液體中的固體通過入口12被導(dǎo)入研磨機(jī)。當(dāng)盤形板22旋轉(zhuǎn)時(shí)，固體沿旋轉(zhuǎn)刀頭28的通道被離心地拋向篩板，旋轉(zhuǎn)刀頭28將固體切成小塊。接著，這些小固體塊進(jìn)入下部區(qū)域，在該下部區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)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(shù)。懸浮于液體中的已研磨固體通過出口14被除去。
在該實(shí)施例中，扭矩的要求和渦流的形成相對已有的研磨機(jī)有很大的改進(jìn)，而且提高了能效。這些提高是以下特征的結(jié)果。替代一個(gè)或多個(gè)垂直桿作擊錘，本發(fā)明使用固定于水平圓盤上的刀頭和擊錘部件。研磨腔室被分成兩個(gè)區(qū)域。
這些改進(jìn)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，那么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(xiàn)有的擊錘研磨機(jī)用固體金屬桿作擊錘。假設(shè)h1+h2為其高度，D為其長度，那么其掃過的體積V2為V2=πD*D(h1+h2)/4為簡便起見，假設(shè)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(dāng)D=4”時(shí)，t=1/8”，則V1/V2=1/8。該比值近似地確定出無轉(zhuǎn)盤的兩個(gè)研磨機(jī)渦流的強(qiáng)度比。但是，盤形板的設(shè)置極大地減小了本發(fā)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’。由于h1一般等于1/3的h2，所以V1’=πD*t*h1；或V1’/V2=t/D，對于一般情況下的尺寸來說，該比值為1/32。因此，本發(fā)明的研磨機(jī)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(shí)，那么可以通過將渦流橫叉(vortex-cross)插入研磨機(jī)的入口而進(jìn)一步減小渦流。
假設(shè)s為研磨機(jī)所掃過的固液體的比重，r為部件厚度dr到軸線的距離，那么扭矩的比值(T1為本發(fā)明的扭矩，T2為現(xiàn)有錘磨機(jī)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(這里t=1/8”,D=4”)。這里K為比例常數(shù)。
這就顯著降低了對扭矩的要求。從
圖1可定量地預(yù)見到前面的分析。當(dāng)軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)，擊錘和刀頭部件掃過的區(qū)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(qū)域的一部分。當(dāng)篩板內(nèi)的空間被固體充滿時(shí)，與前者相比，轉(zhuǎn)動后者需要更大的扭矩。不難看出，即使運(yùn)行扭矩較小，也導(dǎo)致能效的提高。
參照圖2-4，示意性地示出了另外三個(gè)實(shí)施例。
在圖2中，研磨機(jī)設(shè)置有一固定于電機(jī)驅(qū)動軸50上的單個(gè)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(gè)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，對稱地固定于圓盤上。當(dāng)固體例如扁豆經(jīng)過一個(gè)研磨階段擠壓或破碎成一定大小時(shí)，它們則通過圓盤與篩板之間的開口進(jìn)入下一更細(xì)致的研磨或破碎階段。圍繞研磨機(jī)最終階段的篩板部分設(shè)置有允許最終細(xì)磨的固體排出研磨機(jī)的孔。盡管可在研磨機(jī)篩板的任何位置上穿孔，但不需要這樣作的原因有兩個(gè)a)如果在研磨的早期階段水不能流出篩板，那么就會增加階段間的膏漿流；b)在材料上鉆孔需要花費(fèi)，即孔越少，篩板就越便宜。對某些應(yīng)用來說，必須在篩板的頂部設(shè)置開口，以允許研磨機(jī)中液體和膏漿的局部循環(huán)。在另一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)盤可設(shè)置有孔，對于大于一定尺寸的固體來說這些孔太小了，以致于該固體顆粒不能通過。
在圖3和4中，示出了多級研磨機(jī)，在該研磨機(jī)中，逐漸變大的圓盤用于更好的研磨性能。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的研磨機(jī)能夠在研磨中生產(chǎn)出更均勻的顆粒大小分布，并在達(dá)到希望的精度時(shí)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(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。本發(fā)明的研磨機(jī)還可生產(chǎn)更高的產(chǎn)量和更好的成品。本發(fā)明適合于谷物、香料、礦物以及其它食用和非食用產(chǎn)品的干燥研磨；而且還適合于常規(guī)、滯塞、滿溢式的無空氣研磨。
權(quán)利要求
1.一種離心研磨機(jī)，用于將液體中的固體研磨成固液膏漿，并使渦流的形成和隨之產(chǎn)生的空氣吸入最終的固液膏漿中最小化，這種高效研磨機(jī)包括-一設(shè)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(zhuǎn)盤(22)設(shè)置于第一腔室內(nèi)，并且與第一腔室的大小基本相當(dāng)，該轉(zhuǎn)盤可繞中央垂直軸(24)旋轉(zhuǎn)，-刀頭(28)靠近第一轉(zhuǎn)盤周邊并在其周邊內(nèi)被連接到第一轉(zhuǎn)盤的第一側(cè)上，-擊錘(30)靠近第一轉(zhuǎn)盤周邊并在其周邊內(nèi)被連接到第一轉(zhuǎn)盤的第二側(cè)上，-一連接到第一腔室上的入口(12)，用于將液體中的固體導(dǎo)入轉(zhuǎn)盤的第一側(cè)，-一連接到第二腔室上的出口(14)，用于排出固液膏漿，-一機(jī)械方式連接第一轉(zhuǎn)盤的電機(jī)26用于驅(qū)動轉(zhuǎn)盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于研磨液體中固體的高效離心研磨機(jī)，其特征在于，還包括-一第二轉(zhuǎn)盤(56)，平行于第一轉(zhuǎn)盤(54)，并可繞所說的軸旋轉(zhuǎn)，-所說的第二轉(zhuǎn)盤在其第一側(cè)靠近其周邊并在其周邊內(nèi)設(shè)置有擊錘，-精細(xì)研磨擊錘，在靠近其周邊并在其周邊內(nèi)連接到所說第二轉(zhuǎn)盤的第二側(cè)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的第一轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有孔32，該孔32的大小要小于未研磨的固體之大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的第一和第二轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有孔，這些孔的大小要小于未研磨的固體的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的篩板為圓筒形的，該篩板內(nèi)形成第一腔室，而且該篩板上還具有篩孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的篩孔僅靠近精細(xì)研磨擊錘設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的第二轉(zhuǎn)盤的直徑大于所說第一轉(zhuǎn)盤的直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的第一腔室為錐形的，而刀頭，擊錘和精細(xì)研磨擊錘被傾斜地連接到第一和第二轉(zhuǎn)盤上，并大體與第一腔室的錐形(角)相當(dāng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的第二轉(zhuǎn)盤的直徑大于所說的第一轉(zhuǎn)盤的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高效離心研磨機(jī)，其特征在于所說的第一腔室為錐形的，而所說的刀頭、擊錘和精細(xì)研磨擊錘被傾斜地連接到第一和第二轉(zhuǎn)盤上，并大體與第一腔室的錐形(角)相當(dāng)。
全文摘要
一種固體或液體中固體的研磨機(jī)具有多個(gè)研磨階段。一轉(zhuǎn)盤(22)在其一側(cè)支承著切割部件(28),在其另一側(cè)支承著擊錘部件(30),這兩個(gè)部件都設(shè)置于轉(zhuǎn)盤的周邊。轉(zhuǎn)盤(22)在篩選腔室(16)內(nèi)旋轉(zhuǎn),在該篩選腔室內(nèi),導(dǎo)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(zhuǎn)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(jī)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(yōu)先權(quán)日1996年8月12日
發(fā)明者雷詹德拉P·古普塔, G·W·伍德 申請人:普羅索亞公司