CN100512967C - 一种粉碎研磨装置和含有该装置的豆浆机及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对液体状物料或加有液体的物料进行循环粉碎研磨的粉碎研磨装置，该装置包括电机、料斗、粉碎研磨部件和物料循环部件，所述的物料循环部件是位于所述粉碎研磨部件下游的一台泵及循环管路，该粉碎研磨部件包括一粗粉碎部分和一精研磨部分，所述的精研磨部分由动磨头和定磨头组成，所述的粗粉碎部分是位于定磨头的腔体内的一剪切刀，所述剪切刀的外缘是折线或光滑曲线，所述剪切刀的外缘与定磨头的腔体内表面之间的间隙沿进料方向逐渐缩小。还公开了一种具有所述研磨装置的豆浆机以及一种循环粉碎研磨方法和制豆浆方法。本发明公开的设备具有加工制造容易，运行中噪音低、能源消耗少的优点。

Description

一种粉碎研磨装置和含有该装置的豆浆机及其加工方法

技术领域

本发明涉及粉碎研磨领域，具体来说是一种粉碎研磨装置以及对物料进行循环粉碎研磨的方法；还涉及一种采用了该粉碎研磨装置的豆浆机以及制豆浆的方法。

背景技术

现有的医药、化妆品、涂料、精细化工和食品加工等应用的胶体磨，无论是圆锥磨结构还是圆盘磨结构，由于受到磨具尺寸的限制，其磨程较短，为达到将物料超微粉碎的目的，设备一般都很庞大，不但其动、静磨体加工工艺复杂、成本高，而且电机必须以极高转速运行，通常都在8000转/分左右，造成运行过程中噪音高，能源消耗也较大。

现有的家用豆浆机，为实现小型化，其磨浆装置由高速电机驱动粉碎刀片对滤网内的豆子进行碰撞粉碎，豆汁从滤网滤出，加热煮熟饮用。其突出的缺陷是刀片转速高，工作噪音大，豆浆出浆率低，豆浆浓度、豆浆量可调范围极小，滤网清洗困难。CN2273965Y公开的“一种组合式微型自动循环制浆机”，其磨浆装置包括定子(即定磨头)与转子(即动磨头)，由于发明人认为定子与转子设计及加工均较复杂、困难，在现有技术、工艺条件下无法制成整体式结构，所以其定子与转子采用组合式结构，造成磨具零部件较多，组装劳动量大，且故障率较高。其工作原理基于组合式定子与组合式转子之间高速相对运动而形成的循环力来拉动和推动物料进行粉碎和研磨，使物料“研磨后从下部环隙中高速逃逸出去”，因此，高转速也带来了噪音大的缺点。

发明内容

本发明针对现有的胶体磨存在的上述问题，提供了一种液体状物料或加有液体的物料的研磨装置，包括该研磨装置的豆浆机及其方法，该装置体积可以实现微型化，加工制造容易，噪音低，能源消耗少。

本发明提供的粉碎研磨装置，该装置包括电机、料斗、粉碎研磨部件和物料循环部件，所述的物料循环部件是位于所述粉碎研磨部件下游的一台泵及循环管路，粉碎研磨部件包括一粗粉碎部分和一精研磨部分，所述的精研磨部分由动磨头和定磨头组成，所述的粗粉碎部分是位于定磨头的腔体内的一剪切刀，所述剪切刀的外缘是折线或光滑曲线，所述剪切刀的外缘与定磨头腔体内表面之间的间隙沿进料方向逐渐缩小，从而形成一挤压粉碎腔。

本发明提供的这种粉碎研磨装置由于包括一粗粉碎部分和一精研磨部分，且物料通过一外循环机构进行循环研磨，研磨元件的转速可以大大降低，使其噪音较低，能源消耗也低。

本发明还提供了一种对液体状物料或加有液体的物料进行循环粉碎研磨的方法，该方法包括进料、粉碎、制浆、煮浆工艺，其中在对物料进行粉碎研磨之前，使水温达到80℃～95℃，在对豆粒进行粗粉碎之后，再进行精研磨，并通过循环管路使浆料在粉碎研磨室外进行循环，以提高浆液中颗粒的细度和均匀度，粉碎研磨过程中转子的转速为1000～3000转/分。

为降低豆浆机的噪音及故障率，提高豆浆出浆率，本发明人将上述的粉碎研磨装置应用于豆浆机上，这种具有粉碎研磨装置的豆浆机包括制浆部、煮浆部和电路控制系统，制浆部由电机、料斗、水箱、粉碎研磨部件以及物料循环部件构成，煮浆部由电热装置和煮浆杯组成，电路控制系统包括控制电路板和控制阀组件，其特征在于：所述的粉碎研磨部件包括一个粗粉碎部分和一个精研磨部分，精研磨部分为一对研磨元件；物料循环部件包括位于所述粉碎研磨部件下游的一台循环泵、一个控制阀组件以及相应的管路，循环泵的出口与控制阀组件的进口端相连，循环管的一端与控制阀组件的一出口相连，其另一端通向料斗。

本发明提供的这种豆将机具有结构紧凑、组装方便、故障率低、噪音低的特点，并且豆浆出浆率高，清洗方便。

本发明还提供了一种制豆浆方法，该方法包括进料、粉碎、制浆、煮浆工艺，其特征在于：在对豆浆进行粗粉碎之后，再进行精研磨，并通过循环管路使浆料在粉碎研磨室外进行循环，以提高浆液中颗粒的细度和均匀度，粉碎研磨过程中转子的转速为1000～3000转/分。

在上述方法中，为了更好地提高出浆率及豆浆的口感，在对物料进行粉碎研磨之前，应当对加入物料的水进行加热，使水温达到80℃～95℃。本发明还设置了一个水箱，可以通过一加热元件对水箱中的水进行预加热，确保浆料在粉碎研磨室外进行循环过程中温度为70℃～93℃。在完成制浆工艺之后，还可利用水箱中的热水对制浆装置自动进行清洗，解决了制浆装置清洗难的问题。

采用本发明的粉碎研磨装置研磨物料以及采用本发明的豆浆机制作豆浆时，粉碎研磨过程中转子的转速最好为2800～2900转/分，即可达到工艺要求，运行噪音仅在50～60分贝的范围。

附图说明

图1为本发明的粉碎研磨装置一个实施例的结构示意图；

图2为图1的A—A剖视示意图；

图3为图1的C—C剖视示意图；

图4为研磨腔室部分放大的结构示意图；

图5a-图5b为剪切刀的俯视图；

图6a-图6c为三种剪切刀的垂直剖视图；

图7为本发明豆浆机一个实施例的结构剖视示意图；

图8为图7的E—E转折剖视示意图；

图9为图7的俯视示意图。

图中：1、料斗；2、剪切刀；3、挡料圈；4、粉碎室；5、定磨头上密封圈；6、定磨头；7、动磨头；8、叶轮；9、定磨头下密封圈；10、电机长轴；11、电机前端盖；12、电机长轴密封圈；13、电机长轴轴承；14、电机转子；15、电机外壳；16、电机后端盖；17、出料管；18、循环管；19、控制阀组件；20、排浆管；21、电机长轴密封圈压盖；22、电路控制器；23、风叶；24、出料口；25、料斗盖；26、下水器；27、下水器进水管；28、循环进浆管；29、下水器喷淋孔；30、机壳；31、进浆咀；32、过滤器；33、控制电路板；34、防溢电极座；35、防溢电极；36、煮浆杯盖；37、煮浆杯；38、煮浆杯把；39、排污管；40、电热盘；41、机座；42、发热装置固定板；43、温度传感器；44、电热管；45、水箱；46、水泵出水管；47、水泵进水管；48、水位感应识别器；49、水泵；50、进水阀；51、操作面板。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明的内容作进一步说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1

图1、2、3、4表示了本发明的粉碎研磨装置的一个优选实施例，该装置的精研磨部分由定磨头6和动磨头7构成，定磨头6内壁和动磨头7外壁上均均布有磨浆锯齿，动磨头7套装在定磨头6内，二者之间有动态转动间隙，单边间隙大约为0.03～0.6mm；定磨头6下端可以采用螺栓固定在电机前端盖11上，定磨头6下端和电机前端盖11之间设有定磨头下密封圈9；动磨头7以轴向定位固定套装在电机长轴10上，与电机长轴10前端用螺钉固定；动磨头7的上端面设有与其成为一体结构的剪切刀2以构成粗粉碎部分。循环系统包括有料斗1、粉碎研磨室内的叶片泵的叶轮8、出料管17、控制阀组件19、循环管18和排浆管20；带有安息角β的料斗1固定旋装在定磨头6上端外壁上，在定磨头6上端有定磨头上密封圈5以确保密封；在电机前端盖11上设置有一个出料口24；叶片泵的叶轮8设置在动磨头7的下方，叶轮8与动磨头7共轴。在该实施例中，叶轮8与动磨头7为一体结构，这种方式使整个循环粉碎装置的结构比较紧凑。出料管17与控制阀组件19的进口连接，循环管18一端与控制阀组件19的一个出口连接，循环管18另一端通向料斗1，排浆管20一端与控制阀组件19的另一个出口连接；电路控制器22与电机和控制阀组件19连接；电机前端盖11用螺栓固定在电机外壳15上，电机长轴10的前端长轴轴承13固定嵌装在电机前端盖11上，在电机长轴轴承13上方设置有电机长轴密封圈12，电机长轴密封圈12前端面上压装有电机长轴密封圈压盖21，风叶23可对电机进行强制冷却。

控制阀组件19可以是电磁阀、电控换向阀等控制阀结构。

为使料斗1中的物料顺利向下流动，料斗1的安息角β大小为25°～40°，最为合适的角度为29°～35°。

如图4所示，为了防止粉碎过程中物料上溢，在料斗1的下端设有挡料圈3，以确保物料在粉碎研磨腔室内自上而下地进行循环。当动磨头7的直径为46mm时，挡料圈3的内孔直径D应为15～50mm，其中最为合适的值为36～38.5mm，该尺寸为36～38.5mm时，机器的磨浆速度较快，效率高，小于或大于该值时机器会出现下料不畅或磨浆接近完成时小部分料难以进入粉碎室4的情况。同时，粉碎室4高度H应为10～35mm，其中最为合适的值为18～21mm，在该最佳高度范围内，机器的磨浆速度较快，效率高；大于该值时机器易出现料斗1内的物料难以进入粉碎室4内，小于该值时也会出现下料不畅。影响磨浆速度的另一个因素是剪切刀2的高度h，当动磨头7的直径为46mm时，剪切刀2的高度h应在3～20mm，其中最为合适的值为7～10mm，小于该值时机器磨浆速度慢，效率低；大于该值时机器易出现卡机现象，使机器不能正常工作。

另外，剪切刀2的形状也会影响磨浆速度，剪切刀2的一种较佳结构如图5a或图5b所示，剪切刀2包括主刃区A1、过渡区A2和副刃区A3，它们的外缘可以是图5a所示的折线，也可以是图5b所示的曲线，折线的交接处呈圆滑过渡。主刃区A1的作用是对料粒进行预粉碎并吃进，过渡区A2的作用是把预粉碎的料向副刃区A3传送，副刃区A3则把送来的料最终送向动、静磨头的粉碎腔。所述的剪切刀主刃区A1的夹角α，即∠T1O1N为100°～165°，其最佳值为135°～145°，副刃区A3的刃角θ即∠PO2T2为10°～70°，其最佳值为35°～50°；主刃区A1进料口的剪切刀顶点O1至动磨头7外边缘N处的尺寸X为2～15mm，最佳值为3～8mm，当动磨头直径φ为46mm时，X的最佳值为6.5～7.5mm。该尺寸能够构成最佳的进料角度，可以提高机器的磨浆速度。无论是图5a还是图5b所示的剪切刀2结构，剪切刀2的竖直轮廓线Y可以为图6a所示的弧线，也可以如图5b或图5c所示的直线，它们可以用于不同的研磨物料。

在本实施例中，动磨头7与定磨头6均为直齿磨头，两者动单边间隙为0.03～0.6mm；动磨头7与定磨头6也可以为斜齿或锥齿结构；可以是单阶的也可以是多阶的；齿的截面形状可以是矩形、阶梯形，也可为锥形。

由定磨头6与动磨头7构成的精研磨部分还可以采用一对相对旋转的磨盘代替，其研磨面可以是水平的。

粉碎研磨装置的粗粉碎部分和精研磨部分可以如图1所示做成一体结构，也可是相互一独立的，例如将剪切刀2独立安装在电机长轴10上。作为一体结构的另种较佳的实施方式，定磨头6与动磨头7的上端的间隙可以加大，形成一个“V”形开口，直接构成粗粉碎部分以代替剪切刀2，以便对物料中的颗料进行初步粉碎，并使其顺利进入下游的精研磨部分进行进一步研磨，开口的间隙大小根据所粉碎物料颗粒的大小而定。

其循环系统中用的泵的叶轮8也可以为独立的叶轮，装在电机长轴10上。所用的泵可为现有技术中任何一种适合的流体泵，泵也可以装在研磨腔室外。

粉碎研磨的步骤为：

a：将待粉碎研磨的液体状物料或加有液体的物料加入料斗1；

b：电路控制器22按设计程序启动电机驱动动磨头7、动磨头上端的剪切刀2和叶片泵的叶轮8旋转，控制阀组件19处于循环状态；

c：经剪切刀2粉碎、动磨头7和定磨头6研磨的物料在叶片泵的叶轮8抽吸输送下经出料口24、出料管17、控制阀组件19、循环管18回送到料斗1；

d：物料经连续循环粉碎、研磨制浆，按设计程序达到制桨工艺标准后，电路控制器22按设计程序操纵控制阀组件19处于排浆状态，浆料从排浆管20排出；

e：按设计程序电路控制器22控制电机处于待机状态，完成全部制浆作业。

浆料排尽后，还可启动清洗程序，将清洗液体从料斗加入，重复上述过程，完成对装置的自动清洗。

当然，对于一些物料使用本粉碎研磨装置进行粉碎研磨不必经循环粉碎研磨即可达到粉碎指标要求时，本粉碎研磨装置也可通过控制阀组件19控制将粉碎研磨过的物料直接排出。

按现有技术，动磨头7也可以通过一联轴节与电机轴连接。显而易见，此种连接方案结构相对复杂，安装工艺要求也高。

实施例2

作为本发明豆浆机的一个优选实施例，如图7、8、9所示，该豆浆机包括制浆部、煮浆部和电路控制系统：

a：制浆部由制浆装置、供水系统、循环系统、电机和控制电路板组成。制浆装置主要采用了实施例1中的粉碎研磨装置以进行豆类的粉碎研磨，其料斗1、剪切刀2、挡料圈3、粉碎室4、定磨头上密封圈5、定磨头6、动磨头7、叶轮8、定磨头下密封圈9、电机长轴10、电机前端盖11、电机长轴密封圈12、电机长轴轴承13、电机转子14、电机外壳15、电机后端盖16、出料管17、电机长轴密封圈压盖21以及风叶23的结构、形状及连接关系与实施例1中的粉碎研磨装置相同，或者也可以采用实施例1中描述的其它可选择的方式；供水系统由水箱45、水泵49、水泵进水管47、水泵出水管46、进水阀50、下水器26和下水器进水管27组成，水箱中设有加热装置是在水箱45壁上固定有发热装置固定板42、水位感应识别器48，在发热装置固定板42上插装有电热管44和温度传感器43，进水阀50与水箱45联接；循环系统包括叶片泵的叶轮8、循环进浆管28、出料管17、循环管18、排浆管20和排污管39，可以采用一电控换向阀为控制阀组件19，煮浆杯37通过排浆管20与电控换向阀的另一出口相连通；出料口24与出料管17连接，出料管17另一端与电控换向阀的进口连接；循环管18一端与电控换向阀的一个出口连接，另一端与固定在下水器26上的循环进浆管28连接；排浆管20一端与电控换向阀的另一个出口连接，另一端与煮浆杯盖36上的进浆咀31以中对中式的定位联接；排污管39一端与排污装置(图中未表示，可以是一个容器，也可以是一条通入下水管道的连接管)连接，另一端与电控换向阀的一个出口连接。控制电路板33与电机和电控换向阀连接；下水器26扣装在料斗盖25上，水泵出水管46与下水器26上的下水器进水管27连接，下水器26对水进行分配，使水沿料斗1壁流下；

b：煮浆部的煮浆杯37置于电热盘40上；煮浆杯37底部最好为球面，且球面R与电热盘40顶部球面R最好是一致的，这样可以获得较大的热传导面积；电热盘40与机座41用螺钉联接，固定在煮浆杯盖36上的进浆咀31与排浆管20以中对中的方式定位联接，固定在煮浆杯盖36上的防溢电极35与固定在机壳30上的防溢电极座34以弹性接触连接；其中，电热盘40也可以采用电磁加热部件实现。借助于煮浆杯把38可以取下煮浆杯37；

c：电路控制系统包括控制电路板33和操作面板51，控制电路板33分别与电机、电控换向阀、水泵49、进水阀50、水箱45内的电热管44和温度传感器43、水箱45上的水位感应识别器48、电热盘40、防溢电极座34及设置在机壳30上的操作面板51连接(连接导线在图中未画出，控制电路板的具体结构在图中也未画出，对本专业技术人员来说，实现这些并不困难)，用于控制水箱的进水、水箱内水的加热及向料斗内注水等过程。为方便使用者对本发明豆浆机进行拆装、使用和确保安全、卫生，本发明豆浆机中制浆装置的料斗盖25与机壳30最好采用铰链结构方式连接，管路均用食品级专用材料制成，其所有管路均采用插扣式结构进行连接。

为使下水器26向料斗1供水时更有利物料向下流动，特别是供水有利于彻底清洗制浆装置，最好将下水器进水管27下水器26连接，在下水器26上设置下水器喷淋孔29，通过该下水器喷淋孔29向料斗1供水，使水喷向料斗1的内壁，这样既可以剥离附着在料斗1内壁上的物料，有利物料向下流动，同时还可减轻循环制浆过程中料斗1中产生的泡沫。

打开豆浆机电源，控制电路板33进入工作状态，指令打开进水阀50自动向水箱45进水，当水位达到设计水位时，水箱45壁上的水位感应识别器48向控制电路板33发出信号，控制电路板33指令进水阀50停止注水(此类装置，如同现有技术全自动洗衣机注水装置工作原理，不另赘述)，进入前述下一道工作程序，提高了自动化程度，使用更加方便。

作为本发明豆浆机的较佳实施例，如图7所示，在煮浆杯盖36上的进浆咀31上还可旋装有一个过滤器32，过滤器32可以是刚性过滤网，也可以是柔性过滤袋，对豆浆进行过滤，以适合要求豆浆更细腻的饮用者的口感。清洗时，将过滤器32从进浆咀31上旋下，清洗完再旋装到进浆咀31上，操作简单、方便。

控制阀组件19也可以采用电磁阀组件，但相对于电磁阀组件，豆浆机中采用电控换向阀，能够节省空间、减少部件数量，由于换向阀阀体内不会存水、存渣，而且其开、关、换向、密封更为可靠，所以也提高了豆浆机的使用寿命长。

本发明豆浆机的制浆步骤为：

(1)将泡好的大豆或干大豆加入料斗，由操作面板开启电源；

(2)向水箱内注水，由控制电路板控制预加热水到设计温度；

(3)水泵向料斗加入热水，电机工作循环制浆；

(4)由控制电路板控制将按设计程序已制好的豆浆送入煮浆杯煮熟，倒出饮用；

(5)由控制电路板控制水泵向料斗再次注水，循环清洗制浆装置，污水从排污管排出；

(6)由控制电路板33控制机器处于待机状态，完成全部工作程序。

Claims (13)

1、一种对液体状物料或加有液体的物料进行循环粉碎研磨的粉碎研磨装置，该装置包括电机、料斗、粉碎研磨部件和物料循环部件，所述的物料循环部件是位于所述粉碎研磨部件下游的一台泵及循环管路，该粉碎研磨部件包括一粗粉碎部分和一精研磨部分，所述的精研磨部分由动磨头和定磨头组成，其特征在于：所述的粗粉碎部分是位于定磨头的腔体内的一剪切刀，所述剪切刀的外缘是折线或光滑曲线，所述剪切刀的外缘与定磨头腔体内表面之间的间隙沿进料方向逐渐缩小。

2、如权利要求1所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述的剪切刀前端设有对物料进行预粉碎的主刃区。

3、如权利要求2所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述的剪切刀位于动磨头的上端面并与动磨头成整体结构。

4、如权利要求1所述的粉碎研磨装置，其特征在于：当动磨头直径为46mm时，所述的剪切刀的高度(h)为7～10mm。

5、如权利要求1所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述的动磨头与定磨头均为直齿磨头，两者动态转动单边间隙为0.03～0.6mm。

6、如权利要求2所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述剪切刀还包括过渡区和副刃区，所述折线的交接处呈圆滑过渡，所述的主刃区的夹角(α)为135°～145°，副刃区的刃角(θ)为35°～50°，主刃区进料口处的进料角处的尺寸(X)为3～8mm。

7、如权利要求6所述的粉碎研磨装置，其特征在于，当动磨头直径(φ)为46mm时，所述主刃区进料口处的进料角的尺寸(X)的值为6.5～7.5mm。

8、如权利要求1所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述的泵为一叶片泵，该叶片泵的叶轮位于动磨头的下方并与动磨头安装在同一根转轴上。

9、如权利要求1所述的粉碎研磨装置，其特征在于：在料斗的下端部设置有挡料圈。

10、如权利要求8所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述的叶片泵的叶轮与动磨头成整体结构。

11、如权利要求1所述的粉碎研磨装置，其特征在于：所述的料斗的安息角(β)为29°～35°。

12、一种豆浆机，包括制浆部、煮浆部和电路控制系统，煮浆部由电热装置和煮浆杯组成，电路控制系统包括控制电路板和控制阀组件，其特征在于：所述的制浆部采用权利要求1～11任一权利要求所述的粉碎研磨装置。

13、如权利要求12所述的豆浆机，其特征在于：该豆浆机还设有水箱，水箱中设有加热装置，该水箱中的水经由一下水器进入料斗中，该下水器对水进行分配，使水沿料斗壁流下。

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