CN1018526B - 压缩、磨碎装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关粉碎禾本科植物种子的外皮、秆和枝叶等，尤其是稻壳的压缩、磨碎装置。它包括外筒和与外筒相对旋转的丝杠以及套筒，在外筒内表面有许多沿圆锥母线延伸的槽且其套筒内表面连续地从多边形向圆形变化，外筒的里面呈研钵状。由外筒和丝杠所形成的截面积逐渐地缩小从而形成空隙，稻谷壳等在此空隙内加压和加热，使其组织破坏并凝结，从而达到微粉末状。本发明可以解决磨碎过程中，稻壳在丝杆和外筒之间发生堵塞的问题。

Description

本发明是有关压缩和磨碎禾本科植物种子的外皮、杆和枝叶等的设备。更详细地说，是关于把有坚固外皮结构的稻壳等谷物种子的外皮加压、加热，并能粉碎外皮结构的压缩、磨碎装置。

由于在禾本科植物种子的外皮，尤其是具有坚固外壳的稻子、麦子和黍子等的杆和枝叶里面含有硅酸物质等，所以，很难粉碎，使动物和植物吸收。假若只粉碎成微粉末状的话，它就很难和合成高分子化合物相容和分散，要想作合成高分子化合物的填充材料和改性材料使用是根本不可能的。在脱粒的时候，被当作废物大量地排掉。这些东西进行废弃处理也相当麻烦。

过去，虽然也有过把被粉碎物送入由带螺旋的丝杠和外筒所形成的截面积逐渐缩小而形成的空隙内进行粉碎和研磨的装置，和把被粉碎物粉碎成微粉末状的球磨粉碎机，但是，没有适当的设备能把具有坚固外皮结构，而且在粉碎前后体积变化很大的稻壳等谷物种子外皮粉碎成微粉末状，所以人们一直希望能研究出这种设备。为此，本专利申请人把着眼点放在把被处理物送入由丝杠和外筒所形成的截面积逐渐缩小的空隙内加压、加热而进行粉碎的所谓压缩、 磨碎方法的研究上。通过各种改进工作，解决了在稻壳粉碎方面被认为最重要而且技术难度最大的压缩、磨碎装置实用化的问题。

先有技术中所使用的压缩一磨碎装置包括一丝杠，该丝杠从底部向顶部有梯度，还包括有一圆柱形的套筒，该套筒和由丝杠和外筒所构成的压缩磨碎部分相通。这种传统装置的缺点在于，当磨碎具有坚硬外皮结构的稻壳时，在丝杠和外筒之间要发生堵塞，使得被磨碎物不能有效顺利的导出，而且在堵塞部分压力要升高，由于堵塞使磨擦产生了更多的热量而提高了该部分的温度，从而降低了丝杠和外筒的使用寿命。

本发明的目的就是要克服先有技术中的这一缺点，使具有很坚固外皮结构的禾本科植物种子的外皮、杆和枝叶等，尤其是稻壳能有效地按顺序循环送入由外筒和与外筒相对旋转的丝杠所形成的截面积逐渐缩小的空隙内，把坚固的外皮结构粉碎，并能把压缩凝固的粉碎物顺利导出，从而能有效地把在粉碎前后体积变化很大的稻壳等谷物种子的外皮粉碎，并尽量控制丝杠的磨损，以增加寿命，使之即能够长时间使用也能间断使用，减少由于丝杠熔损和坏损，更换丝杠所造成的设备停止运转的时间，提高开工率，降低粉碎物的成本。

为了完成本发明的任务，在本发明中采用了一种用来压缩和磨碎禾本科植物种子的外皮，杆和枝叶等，尤其是稻壳的设备，该设备包括：

一个具有内表面的外筒，其内表面为截圆锥形;

一个套筒，该套筒的一端与外筒的出口处相连;

一个丝杠，该丝杠和外筒轴向对准并从中穿过插入所述套筒中，外筒和丝杠限定了一个空间，该空间具有逐渐减小的横截面，其特征在于：

所述设备的外筒在其内表面有许多沿圆锥母线延伸的槽;

所述套筒的内截面的形状从其一端到另一端连续地从多边形向圆形变化;

所述丝杠包括压缩进给部分、中间部分和压缩磨碎部分，丝杠有基体直径和螺纹直径，每一基体直径和螺纹直径在其中间部分断续地减少，该中间部分置于外筒之内，该丝杠每部分自身的间距均相同，而压缩磨碎部分的间距要小于压缩进给部分的间距。

下面结合附图所示的实施例，来说明本发明的压缩、磨碎装置。其中

图1是本发明的压缩、磨碎装置的侧剖面图。它表现了使稻壳等谷物的外壳粉末化的第一实施例;

图2是第二实施例的侧剖面图;

图3是第一图主要部分的分解斜视图;

图4是循环送进部分和压缩部分嵌合在一起所形成的丝杠的斜视图;

图5是丝杠在附件上安装的侧视图;

图6是分离型丝杠的分解斜视图;

图7是把分离型丝杠连接起来，并在驱动轴上固定的局部剖面图;

图8是可以水冷的丝杠的纵向剖面图;

图9表示驱动轴端部安装的省略侧视图。

压缩、磨碎装置的第一实施例如图1所示，第二实施例如图2所示。图3是第一实施例的主要部分的分解斜视图，第一实施例和第二实施例从原理上来说虽然是相同的，但是，在丝杠的装卸方法上，所采取的方法又各自不同。也就是说，第一实施例所采取的形式中把丝杠外部的主体部分移动到可以装卸的位置进行装卸。第二实施例所采取的形式是把丝杠原封不动地安装在驱动轴上，丝杠拉到可以装卸的位置进行装卸。由于从原理上来说是相同的，所以仅以第一实施例为重点加以说明。A为丝杠，B为外筒，C为套筒，D为加热器。在这里，丝杠A是用陶瓷制造的，具有一圆柱基体1，在圆柱状基体1的外边具有右螺旋状的螺旋2，基体1的直径和螺旋2的直径断续地向顶端减小。在本实施例中，所采取的形式是基体1的直径二级减少，螺旋2的直径三级减少，基体1直径不同的两个部分由在断续部分的切口3连接，与此同时，断续部分的切口3切断螺旋2，下一级的螺旋2始于构成切口3的切口侧面部分，终于下一个断续部分形成分级部分5。在各级间距要保持一定，使顶端级间的间距减少，形成三级的螺旋2。在本实施例中，虽然在螺旋2断续部分保留了分级部分5，但是，不只限于此，也可以向顶端方向减少。在本实施例中、 丝杠A是整体的，是用陶瓷制造的。但是，也可以用超硬度钢和经过陶瓷涂层和表面硬化处理的工具钢。如图4所示，丝杠部分可以分成后端的循环送进部分6与顶端的压缩部分7，把压缩部分7顶部上的凸起部分9嵌入循环送进部分6的嵌入孔8里，可将二者连接起来形成整体。循环送进部分6和压缩部分7的材料都可以使用陶瓷材料和超硬度钢。或者只有压缩部分用陶瓷材料或超硬度钢，而循环送进部分可以用经陶瓷涂层的工具钢。外筒B是由随着丝杠A直径减少的位置相对应的周围的适当间隔的地方。外筒B可以设在与丝杠A直径的减少而减少的细头锥形内面10的筒体所构成的。把很多平行的凹条11按圆锥母线方向装在锥形内面10中，该凹条是用陶瓷材料制成的。其材料不仅限于陶瓷材料，也可以使用超硬度钢，经过陶瓷涂层和表面硬化处理过的工具钢也可以使用。套筒C与丝杠A顶端的螺旋2相对应设置，可以有适当的间隔，套筒是一种带内径的筒体，可以和外筒B的锥形小直径端部相连接。连接端一侧的内截面为多角形的多角形内面12，另一侧的内面的截面为圆形内面13，使其中间连续变形构成另一侧内面。在本实施例中，多角形内面为六角形。但是，也不仅限于六角形，其它能控制粉碎物空转使其顺利被导出套筒的形状也可以。加热器D的详细情况虽然没有用图表示，但是，围在套筒的外边、内装有电阻加热器和燃烧性加热器等热源，用绝热材料包着，通常可以加热到600℃。可以长时间连续使用。并且可以根据被处理物的种类或最终处理的情况，例如，根据 炭化的程度，加热到更高的温度。

本发明的压缩、磨碎装置整个结构如图1所示。在台座14上装有驱动部份主体18，它不仅可以支承带有驱动轮15的驱动轴16，而且，通过两种轴承即通过横装在中央横向轴承和纵向轴承可限制产生的轴向变位。

另外，与驱动轴16平行的两根凸状导轨19装在驱动部分主体18轴向的一侧（在图中只能看见一根），粉碎部分主体21装在凸状导轨上，把可以和凸状导轨滑动啮合的导轨支撑架分两侧装在驱动部分主体18的下面。液压缸22固定在台座14上。液压缸22的可动部分23与粉碎部分主体21相连接。可使粉碎部分主体21在驱动轴16上轴向滑动，粉碎部分主体21的上部装有投放稻壳用的投放开口24，在它的上面有料斗26，料斗上带开关装置25，而且，里面有稻壳容器部分27。圆形开口29设在粉碎部分主体21的一侧，其中嵌有围绕驱动轴16周围的环状凸起部分28，环状凸起部分28是驱动部分主体18沿驱动轴16方向向其外侧凸起的部分。外筒安装孔30位于粉碎部分主体21的另一侧，与设有圆形开口29的面相对应，从粉碎部分主体21的外侧，在锥形小直径端部具有法兰盘31的外筒B嵌在外筒安装孔30上，法兰盘31留在所说的外侧。安装时，使多角形内面12与安装端部基体一致，在里面装上套筒C。处理物导出筒34安装在安装部。该导出筒34上装有和套筒C同轴配置的有圆形凹部32的安装法兰盘33。安装导出筒时，把圆形凹部32 嵌在法兰盘31的外面，固定外筒B，从而使锥形小直径端部与套筒C的多角形内面12连接。在本实施例中，将丝杠A嵌在在驱动轴的端部所形成的丝杠安装部分35的安装孔内，同时，从驱动轴16的另一端将螺栓37穿过驱动轴的中心孔，拧在丝杠安装部分35的端部加以固定，即使不用这种方式，也可以采用只把丝杠安装部分35拧在驱动轴16的端部上的方式。

下面根据第2图对第二实施例进行介绍。驱动轴39在纵向具有条槽38，还有能与条槽38咬合的驱动轴承40。驱动轮15固定在驱动轴承40上。正如第5图所示的，在上述驱动轴39的底端套装着附件41，丝杠A装在附件41里，丝杠A通过附件41进行旋转。另外在轴39的顶端又与螺旋千斤顶42的滑动变位杆43的尾部相组装，组装成能自由转动的状态。丝杠A也和上面一样，是用陶瓷、硬质钢或具有陶瓷涂层的工具钢材料制成的，它嵌装在用工具钢所制成的附件41的端面，从附件41的侧面用螺钉44紧固丝杆A，防止其脱落。在附件41的另一端面，具有可拧在驱动轴39上的螺钉45。此外，在驱动部分主体18的侧面设有一个装卸窗46，当螺旋千斤顶42工作时，驱动轴39从外筒B上离开轴向滑动时，在该装卸窗46的位置，可观察附件41的组装部位的情况。通常装在41上的丝杠A，可根据需要制成短一些的，这样可以节省材料费用，同时又发挥了在短时间内把丝杠A简单地装卸的优点。另外，外筒B从粉碎部分主体21的内部（即稻壳容器27）向外嵌套在外筒安装孔30上，并由法兰 盘31卡住，这样可以特别有效地适应丝杆A驱动时所产生的向外的高压。在压缩、研碎时，为了放出由稻壳中产生的水蒸汽，在稻壳容器27的侧面设有水蒸气排放孔47，从而可以防止由于水蒸气引起爆炸。水蒸气排放孔47的位置也可以设在外筒B的侧面。

就可分离的丝杠A来说，也可采用如第6图所示的结构。循环送进部分6是由圆柱状的基体1和其周围的突起螺旋2所构成整体结构，其顶端具有与基体1同轴的连接孔48，在该连接孔48的周围具有止挡49，在另一顶端方向具有螺旋轴50，在基体外圆周上，为了配合扳手紧固角，设有凹槽51。压缩部分7与循环送进部份6相同，在圆柱状的基体周围，具有与之整体成型的突起螺旋2。在本实施例中，压缩部分基体1的外径与循环送进部份6的连接孔48的内径一致，螺旋2的外径与循环送进部份6的连接孔48的内径一致，和连接孔48相配合的突起部份52设在压缩部分的基体1的后端。在本实施例中，压缩部分的基体1周围突起的螺旋2的一部份被切去，形成切口55，在螺旋2的突起面54和突起部份52的中间部位设置了防止脱落用的凹槽56，压缩部分的基体1的顶端处具有与基体1连接的尖细状圆锥部分57。循环送进部份6与压缩部分7连接后，如图7所示，用于凹槽51相配合的扳手，通过与该驱动轴16、39的旋转方向反向旋转将循环送进部分6的螺旋轴50拧在驱动轴16、39的顶端，并予以固定，此时压缩部分7的突起部分52嵌在循环送进部份6的连接孔48里，成为同轴，压缩部分7突起面与循环送进部 分6的止挡部分49的旋转方向的止挡面53连接，并且，安装螺栓59拧入，穿过连接孔48的螺孔58，循环送进部分6的基体1其顶端位于压缩部分7的凹槽56内，以防止压缩部分7脱落。本图中的丝杠A的整体形状与图3所说的相同，螺旋2的螺距向顶端方向逐渐缩小，同时它的外径也减少。以顺利地向顶端方向输送被粉碎物，同时进行多级压缩。压缩部分7的基体1直径与循环送进部分6的连接孔48的内径相一致，而其基体1的外径向顶端方向断续地减少，并且，压缩部份7的螺旋2的外径与循环送进部分6的基体1的直径相一致，该螺旋2的外径向顶端方向间断地减少，同时使压缩部分7的螺旋2在中间部位形成分级5，间断地减少螺旋2的外径，同时，在止挡部分49的外面形成切口3，另外，压缩部分7螺旋2的螺距比循环送进部分螺旋2的螺距要小。

另外，从丝杠A的内部进行水冷，可以增加其寿命，其中的一个例子如图8所示，穿过丝杠的基体1内中心轴线的冷却孔60，将外径比冷却孔60的内径还要小的导管61插入冷却孔60内，插入时要在导管顶端62少留一些余量。然后，在一侧装有丝杠A的驱动轴16上设一个如图9所示的通孔63，该通孔63与设在丝杠A上的冷却孔60的内径有点相同，将导管61插入通孔63的里面，在驱动轴的另一端，装有旋转接头，该旋转接头分别与导管61的内部空间和外部通孔的空间所形成的二个水路相连接，与驱动轴16的旋转相对应旋转。在旋转接头64中装有与导管61相连接的供水管65和导管 61外部通孔63相连接的排水管66，由供水管65进来的冷却水通过导管61，再从导管顶部62输送到丝杠A的冷却孔60，从内部把丝杠A冷却，同时，从导管61的外部冷却孔60内通过，再通过驱动轴16，从排水管66排出去。

本发明的压缩、磨碎稻壳的使用方法如下：将稻壳放在粉碎部分主体21上部的料斗26里，打开开关装置，把稻壳送入稻壳容器中，通过正在旋转的丝杠的循环送进部分的螺旋2按顺序送入由外筒B和丝杠A所形成的截面逐渐缩小的空隙内。通过在丝杠A的基体1上所形成的切口3，由切口侧面部分4进入下一级压缩部分7，由于间隙更小，所以受到高压力的压缩。同时，又受到外筒B的锥形内面10的凹槽11的研磨，稻壳之间相互摩擦，由于摩擦所产生的摩擦热和用加热器加热所产生的热高达150-600℃高温，连细胞结构也都粉碎了，这就是我们所说的压缩、磨碎装置。这时在稻壳中所含的木素也同时减少了。在本装置中使套筒C与外筒B的小直径端部相连接，可以有效地把穿过外筒B的稻壳粉碎物输出，也就是说，被压缩的稻壳粉碎物紧贴着丝杠A的压缩部分7，使它与该丝杠成为整体来旋转。通过套筒C的多角形内面，来抑制稻壳粉碎物的旋转，通过与丝杠A的旋转差，被挤向前面。此外，利用设在套筒C外围的可以加热到600℃的加热器D，不仅可以加热套筒C，而且连外筒B也可以加热，把粉碎过程中的稻壳，以及通过套筒C的稻壳粉碎物加热，以更有效地进行粉碎。根据需要还可以用超高温使其碳化。

本发明在进行加热、压缩和凝固时，每平方厘米用1-100吨的压力加压、研磨，把组织粉碎。这时，如果每平方厘米用1吨以下的压力加压的话，就不能从机内顺利通过，每平方厘米用100吨以上的压力加压，成本就要提高，在实施中就会出现缺点。在温度方面，虽然温度是通过加压和摩擦的办法自然升温的，但是，如果温度还不够的话，就从外部加热，温度达到150-600℃，最好调整到300℃。这时，如果温度在150℃以下的话，被粉碎物就堵塞在机内，被粉碎物堵塞在机内以后，就不能连续运转，温度达到600℃以上的话，就会烧坏，使产品的质量下降。

本发明的压缩、研碎装置的优点如下，本发明为基体直径和螺纹直径向着顶端方向间断减少的多级式结构。主体的内侧系随着该丝杠的直径减小，其内径也随之缩小的锥形体;其外壳筒上，设有多个与丝杠旋转轴平行的凹槽，既粉碎部由主体和外筒构成。这样的结构使稻壳由丝杠螺纹顺序地被送到丝杠和外筒之间的空间内被压缩。通过稻壳之间的互相磨擦，同时又经过外筒内凹槽的研磨再加上磨擦而产生的热量，以及套筒外部加热器提供的热量，稻壳的温度可达几百度。稻壳通过基体上的切口，顺利地从前方送到高压压缩部，同时又从基体切口的侧面被压缩挤出。这种结构，对于在压缩初期体积变化大的稻壳格外有效。另外，内侧横剖面 系多角形向圆形不断变化的空心主体，该主体与上述外筒小内径底部相连接，故而采用内侧为多角形的套筒，可使已压缩的稻壳粉碎物研合在丝杠螺纹上，这样可以抑制在旋转时与丝杠成为一体，又可依靠稻壳粉碎物与丝杠的旋转速度差，逐渐将稻壳粉碎物顺利地挤向前方。尤其是套筒外部装有加热器，故而，不仅套筒，而且外筒以及通过套筒中的稻壳粉碎物均得到加热，从而增加了粉碎效果。如上所述还可以对禾本科的植物种子外壳、枝干和树叶进行有效地粉碎，特别宜于粉碎、凝固具有高强度细胞结构的各种外壳及其细胞结构，将经过粉碎、凝固的谷物再经过普通的粉碎机加工，可以很容易地制成细粉物。

用本发明的方法及装置加工而成的谷物粉碎物，与用普通方法加工成的粉碎物相比，其所含的木质成分要少得多。因为这种木质成分是妨碍与合成高分子化和物混和及分散的。所以，该粉碎物可以用作合成高分子化合物的填充剂及改性剂。同时，其形态很容易被动物、植物吸收。尤其又经过几百度的热处理，已成为无菌状态，故而作为各种动物食物的弃填料及各种植物的培养基也是有效的。

再有如第一实施例说明的那样，滑动改变装置粉碎部主体的位置，便可以将外筒轻易地从丝杠上卸下来，如第二实施例那样，滑动改变了装有丝杠的驱动轴的位置，使可以将丝杠从外筒上轻易地卸下来，更换丝杠在短时间内即可完成。如果丝杠采用陶瓷或者采用硬质钢材制造的话，可以增加寿命，减少因更换而造成的停机，还可以 控制丝杠的消耗，降低成本。丝杠顶端磨损大的压缩部如果用陶瓷或者用硬质钢制造的话，就可以提高丝杠的寿命，然后嵌在后端磨损比较少的循环送进部份或附件上，在需要更换时，缩短了更换的时间，提高了设备的开工率。如果丝杠采用内部水冷的结构的话，把工具钢的表面进行陶瓷涂层，丝杠就大大地提高了寿命，就能充分的使用。

最后需要强调的是：如果采用本发明压缩磨碎装置加工，就可以减少稻壳待粉碎物中木质的含量，因此，这种粉碎物不仅可以做合成树脂的填充剂，由于在加工阶段进行了热处理，也可以做食品的填充剂或者作培养微生物的培养基来使用。

Claims (5)

1、一种用来压缩和磨碎禾本科植物种子的外皮、杆和枝叶等，尤其是稻壳的装置，该装置包括：

一个具有内表面的外筒，其内表面为截圆锥形；

一个套筒，该套筒的一端与外筒的出口处相连；

一个丝杠，该丝杠和外筒轴向对准并从中穿过插入所述套筒中，外筒和丝杠限定了一个空间，该空间具有逐渐减小的横截面，其特征在于：

所述装置的外筒在其内表面有许多沿圆锥母线延伸的槽；

所述套筒的内截面的形状从其一端到另一端连续地从多边形向圆形变化；

所述丝杠包括压缩进给部分、中间部分和压缩磨碎部分，丝杠有基体直径和螺纹直径，每一基体直径和螺纹直径在其中间部分断续地减少，该中间部分置于外筒之内，该丝杆每部分自身的间距均相同，而压缩磨碎部分的间距要小于压缩进给部分的间距。

2、一种按照权利要求1所述的装置，其特征在于：在丝杠的压缩进给部分和压缩磨碎部分之间的区域，丝杠基体直径有凹进部分。

3、一种按照权利要求1所述的装置，其特征在于：所述丝杠的压缩进给部分和压缩磨碎部分可拆卸地连接在一起，以易于更换。

4、一种按照权利要求1所述的装置，其特征在于：该设备还备有加热器用来加热要压缩和磨碎的物质。

5、一种按照权利要求1所述的装置，其特征在于：所述丝杠采用的是内部可以水冷的丝杠。

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