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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