CN106732875B - 一种压电碾米装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种压电碾米装置，包括箱体、底座、料斗和揉搓装置，箱体底部的底座上设置有安装柱，箱体顶上设置有料斗，箱体内部设置有揉搓装置；揉搓装置包括压电元件、压电陶瓷驱动电源、驱动块、振动块、振动盘和气压块，振动块有四个以上对称缺口，压电元件粘贴在驱动块上，驱动块下端固定在安装柱上，驱动块上端通过缓冲块固定在振动块缺口上，振动块上端固定有振动盘和耐磨橡胶层一，气压块上面设置有弹簧和气动活塞，下面设置有耐磨橡胶层二，箱体外侧设置有压电陶瓷驱动电源。该装置实现低温碾米，保持了大米富含营养的米胚和米膜，也保留了机械碾米的效率，降低了碎米率，耗能低，噪音污染小，在粮食加工领域具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及粮食加工技术领域，具体地说，本发明涉及谷类作物加工设备的技术领域。
背景技术
中国是世界上水稻总产量最高的国家，稻谷是我国单产量最高、稳定性最好、总产量最多的粮食作物。碾米机作为稻谷加工关键设备，在提高粮食资源利用率方面起着重要作用。日本碾米设备一直处于粮食加工业先锋地位。尽管我国碾米机械发展起步较晚，但经过技术研发人员及碾米企业共同努力，碾米行业正发生质的飞跃。技术人员及企业一直以稻谷成品质量、出米率作为衡量碾米机性能优劣指标，不断地对碾米机进行改进创新。
压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料，是一种具有压电效应的材料。压电陶瓷具有敏感的特性，可以以较低的电压将电能转化成机械能，功耗小，频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长。
目前，国内碾米机种类繁多，若按碾白作用方式可分为:擦离型碾米机、碾削型碾米机和混合型碾米机，按碾辊材质不同，大致可分为铁棍碾米机和砂辊碾米机。无论是哪一种类型的碾米机，主要由进料装置、碾白室、出料装置、传动装置、喷风系统及机架等组成。但是这些设备还存在着结构设计上的诸多足，如碾米机碾米室设计复杂，工作效率低；并且碾米室内的碾米压力不好调节，挤出压力太大了，大米虽然含糠量低，米粒比较干净，但碎米率高；出米压力太小了，虽然碎米率降低，但米粒表面不是很干净，含慷量高。上述问题导致稻谷联合加工设备加工时，大米的加工质量难以保证，出米率较低。
发明内容
针对现有技术现状，特别是目前设备碾米效率低，碎米率高，有效成分严重的问题，本发明提供了一种压电碾米装置，该装置通过压电陶瓷的高频振动，加快了搓掉谷壳的速度，通过气压调节磨盘之间的压力，实现软性接触，减少碎米，在一定程度上复原了古法石磨碾米的过程，在粮食加工领域具有广泛的适用性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种技术方案：
本发明提供的一种压电碾米装置，包括箱体、底座、料斗和揉搓装置，箱体底部设置有底座，底座上设置有安装柱，箱体顶上设置有料斗，箱体内部设置有揉搓装置；揉搓装置中，振动块为圆形，振动块上圆周阵列设置有四组以上对称缺口，压电陶瓷同一极性一侧粘贴在驱动块上，驱动块下端通过螺丝固定在安装柱上，驱动块上端与缓冲块下端通过螺丝连接，缓冲块上端通过螺丝固定在振动块缺口的同一侧侧壁上，振动块上端固定有振动盘，振动盘远离料斗的一侧有缺口，振动盘内设置有耐磨橡胶层一，气压块通过弹簧和箱体顶部连接，气压块下面设置有耐磨橡胶层二，气压块平面面积小于振动块，气压块上面设置有气动活塞，活塞穿过箱体并与箱体固定，活塞另外一端与进气管道连接，压电陶瓷驱动电源设置在箱体外侧，压电陶瓷驱动电源和压电陶瓷电性连接。
本发明中，进气管道上设置有压力表。
本发明中，箱体上面设置有风机，风机进风口设置有通风管道，通风管道另外一端固定在振动盘缺口处。
本发明中，进气管道口设置有气体减压器。
本发明中，料斗和气压块平行设置，料斗位于振动盘上方。
本发明中，振动盘缺口下方设置有导米槽，导米槽通过支撑架设置在底座上，导米槽一端延伸到箱体外侧。
将本发明所述的碾米装置应用到碾米领域可获得如下有益效果:
1、本发明提供的压电碾米装置，实现了古法低温碾米的工艺要求，最大限度保持了大米富含营养的米胚和米膜，但是也保留了机械碾米的效率和劳动强度。
2、本发明提供的压电碾米装置，使用气压推动活塞支撑气动块固定不动，使得稻谷和气动块之间为软性连接，大大降低了碎米率。
3、压电驱动振动效率比传动的机械振动要高，耗能低，噪音污染也小，而且不在采用传动机械铁棍和砂辊结构，降低了谷物之前的相互摩擦实现了低温加工。
附图说明
图1显示为本发明结构示意图。
图2显示为本发明外观结构示意图。
图3显示为本发明压电陶瓷和驱动块结构示意图。
图4显示为本发明缓冲块结构示意图。
图5显示为本发明振动块结构示意图。
图6显示为本发明振动盘结构示意图。
图7显示为本发明耐磨橡胶层一结构示意图。
图8显示为本发明气压块结构示意图。
在图1-8中，1-底座、2-箱体、3-料斗、4-导米槽、5-进气管道、6-气动活塞、7-弹簧、8-安装柱、9-驱动块、10-压电陶瓷、11-缓冲块、12-振动块、13-耐磨橡胶层一、14-振动盘、15-气压块、16-耐磨橡胶层二、17-风机、18-通风管道、19-压力表、20-压电陶瓷驱动电源。
具体实施方式
下面结合附图1至附图8和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明装置不限于下述实施例。
在本发明中，为了便于描述，对一种压电碾米装置中，各部件的相对位置关系的描述是根据附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等位置关系是依据附图1的布图方向来确定的。
本发明中用到的压电陶瓷(10)、压电陶瓷驱动电源(20)、风机(17)、压力表(19)都可从市场常规渠道购买。
实施例一:压电碾米装置
为了实现上述目的，本发明提供了一种技术方案：
本发明提供的一种压电碾米装置，包括箱体(2)、底座(1)、料斗(3)和揉搓装置，箱体(2)底部设置有底座(1)，底座(1)上设置有安装柱(8)，箱体(2)顶上设置有料斗(3)，箱体(2)内部设置有揉搓装置；揉搓装置中，振动块(12)为圆形，振动块(12)上圆周阵列设置四组对称缺口，压电陶瓷(10)同一极性一侧粘贴在驱动块(9)上，驱动块(9)下端通过螺丝固定在安装柱(8)上，驱动块(9)上端与缓冲块(11)下端通过螺丝连接，缓冲块(11)上端通过螺丝固定在振动块(12)缺口的同一侧侧壁上，振动块(12)上端固定有振动盘(14)，振动盘(14)远离料斗(3)的一侧有缺口，振动盘(14)内设置有耐磨橡胶层一(13)，气压块(15)通过弹簧(7)和箱体(2)顶部连接，气压块(15)下面设置有耐磨橡胶层二(16)，气压块(15)平面面积小于振动块(12)，气压块(15)上面设置有气动活塞(6)，气动活塞(6)穿过箱体(2)并与箱体(2)固定，气动活塞(6)另外一端与进气管道(5)连接，压电陶瓷驱动电源(20)设置在箱体(2)外侧，压电陶瓷驱动电源(20)和压电陶瓷(10)电性连接。
本发明中，进气管道(5)上设置有压力表(19)。
本发明中，驱动块(9)的螺丝孔采用敞口设计，增加硬性连接造成压电陶瓷易碎的缺陷。
本发明中，箱体(2)上面设置有风机(17)，风机(17)进风口设置有通风管道(18)，通风管道(18)另外一端固定在振动盘(14)缺口处，起到去杂的作用。
本发明中，进气管道(5)口设置有气体减压器。
本发明中，料斗(3)和气压块(15)平行设置，料斗(3)位于振动盘(14)上方。
本发明中，振动盘(14)缺口下方设置有导米槽(4)，导米槽(4)通过支撑架设置在底座(1)上，导米槽(4)一端延伸到箱体(2)外侧。
实施例二：
压电陶瓷是常用的驱动器材料,它在电场作用下发生变形,在低电场下应变电场基本呈线性关系,然而当电场强度增大时,由于电铸取向改变应变电场偏离线性关系,出现明显迟滞。软性PZT压电陶瓷如PZT-5A、PZT-5H、PZN-PZT、PMN-PZT是常用的驱动器材料,其压电性能如表1所示，根据需求我们选择0.375PMN-0.625PZT压电陶瓷材料作为压电陶瓷材料。
表1驱动器常用压电陶瓷的压电性能。
| 材料 | tgθ | d31(pC/N) | d33(pC/N) |
| PZT5A | 0.16 | 208 | 429 |
| PZT5Ⅱ | 0.16 | 285 | 581 |
| 0.3PZN-0.7PZT | 0.18 | 260 | 688 |
| 0.375PMN-0.625PZT | 0.18 | 270 | 650 |
极化后的压电陶瓷(10)和驱动块(9)通过电极胶粘贴，压电陶瓷(10)表面焊线与驱动块(9)上的焊线一起接入压电陶瓷驱动电源(20)，在外加电场时,根据逆压电效应,压电陶瓷片产生垂直方向和水平方向的变形,输出位移。随着压电陶瓷驱动电源(20)输入相应频率的电压信号，电压信号输入时压电陶瓷(10)随着电畴定向移动开始做伸缩运动，因为驱动块(9)下端固定在底座(1)上，随着压电陶瓷(10)的伸缩运动带动驱动块(9)上端开始发生左右形变，当压电陶瓷驱动电源(20)输入的频率信号达到压电陶瓷(10)谐振点时压电陶瓷形变达到最大。
实施例三：
本发明提供的一种压电碾米装置，包括箱体(2)、底座(1)、料斗(3)和揉搓装置，箱体(2)底部设置有底座(1)，底座(1)上设置有安装柱(8)，箱体(2)顶上设置有料斗(3)，箱体(2)内部设置有揉搓装置；揉搓装置中，振动块(12)为圆形，振动块(12)上圆周阵列设置八组对称缺口，压电陶瓷(10)同一极性一侧粘贴在驱动块(9)上，驱动块(9)下端通过螺丝固定在安装柱(8)上，驱动块(9)上端与缓冲块(11)下端通过螺丝连接，采用四组缓冲块(11)竖直放置使用，缓冲块(11)上端通过螺丝固定在振动块(12)缺口的同一侧侧壁上，振动块(12)上端固定有振动盘(14)，振动盘(14)远离料斗(3)的一侧有缺口，振动盘(14)内设置有耐磨橡胶层一(13)，气压块(15)通过弹簧(7)和箱体(2)顶部连接，气压块(15)下面设置有耐磨橡胶层二(16)，气压块(15)平面面积小于振动块(12)，气压块(15)上面设置有气动活塞(6)，气动活(6)塞穿过箱体(2)并与箱体(2)固定，气动活塞(6)另外一端与进气管道(5)连接，压电陶瓷驱动电源(20)设置在箱体(2)外侧，压电陶瓷驱动电源(20)和压电陶瓷(10)电性连接。
本发明中，振动盘(14)缺口下方设置有导米槽(4)，导米槽(4)通过支撑架设置在底座(1)上，导米槽(4)一端延伸到箱体(2)外侧。
实施例四：
在适用本发明装置时，在料斗(3)内加入待去壳的稻谷，打开压电陶瓷驱动电源(20)，将频率调整到压电陶瓷(10)对应的驱动频率，调节好适应的驱动电压，等待稻谷进入耐磨橡胶层一(13)和耐磨橡胶层二(16)中间一段后，开启设备上方的气压阀门，将气压块(15)压到稻谷上，将导米槽(4)处最开始流出脱壳不彻底的稻谷再次放入料斗(3)，根据后续碾完大米的完整性和去壳效果适当调大或者调小气压，加压过程简单可控，提高了碾米良率。
通过实施上述方案的压电碾米装置，提高了碾米效率，降低了碎米率和碾米温度，最大限度保持了大米营养成分，在粮食加工领域具有广泛的适用性。
如上所述，即可较好地实现本发明,上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种压电碾米装置，包括箱体、底座、料斗和揉搓装置，其特征在于，箱体底部设置有底座，底座上设置有安装柱，箱体顶上设置有料斗，箱体内部设置有揉搓装置；揉搓装置中，振动块为圆形，振动块有四个以上对称缺口，压电陶瓷同一极性一侧粘贴在驱动块上，驱动块下端通过螺丝固定在安装柱上，驱动块上端与缓冲块下端通过螺丝连接，缓冲块上端通过螺丝固定在振动块缺口的同一侧侧壁上，振动块上端固定有振动盘，振动盘远离料斗的一侧有缺口，振动盘内设置有耐磨橡胶层一，气压块通过弹簧和箱体顶部连接，气压块下面设置有耐磨橡胶层二，气压块截面面积小于振动块，气压块上面设置有气动活塞，活塞穿过箱体并与箱体固定，活塞另外一端与进气管道连接，压电陶瓷驱动电源设置在箱体外侧，压电陶瓷驱动电源和压电陶瓷电性连接，进气管道上设置有压力表，料斗和气压块平行设置，料斗位于振动盘上方。
2.如权利要求1所述的一种压电碾米装置，其特征在于，箱体上面设置有风机，风机进风口设置有通风管道，通风管道另外一端固定在振动盘缺口处。
3.如权利要求1所述的一种压电碾米装置，其特征在于，进气管道口设置有气体减压器。
4.如权利要求1所述的一种压电碾米装置，其特征在于，振动盘缺口下方设置有导米槽，导米槽通过支撑架设置在底座上，导米槽一端延伸到箱体外侧。
5.如权利要求1所述的一种压电碾米装置在碾米过程中的应用。
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