CN111450970B - 同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置及方法，包括：双通道滑落式喂料装置及同腔集成立式粉碎装置；同腔集成立式粉碎装置包括扬料盘及同腔集成立式粉碎筒体，同腔集成立式粉碎筒体内设置一级粗破碎区、二级细破碎区、三级气力冲击微粉碎区、四级气流磨超微粉碎区；所述扬料盘将通过双通道滑落式喂料装置下落的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中进行粗破碎，所述二级细破碎区通过两级楔形‑直通渐缩间隙对粗破碎物料实现细破碎；三级气力冲击微粉碎区对核桃壳细破碎颗粒高速撞击，核桃壳细颗粒在高速气流的携带下撞击、剧烈摩擦，进行粉碎；四级气流磨超微粉碎区利用圆弧型叶片实现微颗粒分级，利用负压引力将符合粒径条件的微颗粒吸出。

Description

同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置及方法

技术领域

本发明属于核桃壳超微粉碎技术领域，尤其涉及同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

核桃，又称胡桃、羌桃，是世界四大干果之首，也是我国重要的经济树种。近些年，国内外研究者对核桃壳的物料理化特性进行了深入研究，发现其化学性质稳定，不含有毒物质，在酸或碱溶液中溶解量极低，不会引起水质恶化现象，具有深入开发应用的潜在价值。经过开发研究，依据其物料特性，核桃壳及其产品可应用于不同的领域：1)核桃壳坚硬质脆且耐磨性好，莫式硬度为8，粒径为0.80～1.00mm的核桃壳颗粒，平均抗压极限为165N，可以作为精密仪器抛光、打磨以及超硬刀具钝化的材料。2)核桃壳表面多微孔、无毒性，可以作为日常洗化产品中的磨砂。3)核桃壳具有较高孔隙率、比表面积及羟基、羧基、磷酰基等基团，经过特殊工艺处理，可以作为活性炭及重金属吸附剂。4)核桃壳含有胡桃醌、黄酮类化合物、鞣质等化学物质，可以提取作为医用抗肿瘤、抗氧化、预防中风、心脏病和动脉硬化等药物。5)核桃壳含有大量木质素，可作为砂轮成孔材料。针对以上应用领域，为达到相应的应用目的，大粒径(2mm以上)核桃壳颗粒无法满足使用要求，皆需要将核桃壳经过破碎、粉碎使其粒径达到微米级，甚至亚微米级的超微级水平。在核桃壳已知的应用范围中，超微级颗粒的应用占有相当高的比例。

虽然我国核桃产量高且核桃壳应用潜在价值巨大，但是目前绝大多数食品加工企业对核桃深加工后产生的大批量核桃壳进行丢弃或集中焚烧处理，造成资源的极大浪费，这主要是因为针对核桃壳超微粉碎装置相对滞后，无法满足生产需求，导致核桃壳的价值远未被“榨干取净”。

根据核桃原料和成品颗粒的粒径水平，粉碎可以分为粗破碎、细破碎、微粉碎和超微粉碎四种类型，如表1所示。其中超微粉碎技术是指将物料颗粒粉碎至500目(25μm)以上的一种粉碎技术(目数越大，粒径越小)，按性质分为化学法和物理法。化学合成法产量低、加工成本高、应用范围窄；物理法不会使物料发生化学反应，保持了物料原有的理化性质。目前物理超微粉碎的方式按照研磨介质的不同分为干法和湿法。

表1颗粒粉碎类型及其粒径域

在湿法粉碎过程中，研磨介质、研磨腔壁和材料本身之间的碰撞提供的剪切力将悬浮在液体中的固体颗粒粉碎至微米甚至纳米级。湿法粉碎主要是胶体磨和均质机。胶体磨和均质机均是通过转齿(转子)相对于定齿(定子)作高速旋转，物料在外力作用下通过定、转齿间隙(间隙可调)时受到强大的剪切力、摩擦力、高频振动、高速旋涡等物理作用，被有效地分散、粉碎，达到超细粉碎的效果。胶体磨和均质机均属高精密机械，不适宜大批量生产。同时，由于核桃壳有吸水性，湿法粉碎后超微粉颗粒更易产生颗粒团聚，对核桃壳超微粉的后续应用带来了难以克服的困难。

干式生产超微粉主要有以下几种方法：磨介式、剪切式、气流冲击式。1)磨介式借助与运动研磨介质产生作用力粉碎物料的方式，其代表设备有球磨机、搅拌磨等。的产品粒度较大且不均匀，相应装置能耗高、噪音大。2)机械剪切式超微粉碎适用于韧性物料，如中草药等；对硬脆核桃壳粉碎，粒径较大，达不到超微要求。3)气流冲击式超微粉碎是使颗粒随着超音速气流高速运动，颗粒之间相互剧烈碰撞、摩擦而达到粉碎的目的。其类型主要有扁平式，循环管式、对喷式、流化床式。气流式超微粉碎的产品粒度比较均匀，其中对喷式、扁平式适用于莫氏硬度较高(≥7)物料的超细粉碎，但均不适合大批量破碎生产。气流式超微粉碎对喂入物料的粒径有着限制性要求，尤其是流化床式：粒径过大(≥200mm)，运动速度减缓，粉碎度低；粒径过小(≤50μm)，易导致过渡粉碎。循环管式适合大批量生产，但是不适用于硬度莫氏较高(＜6)的材料。

由上所述，依据核桃壳硬脆的性质，利用气流式超微粉碎法制取核桃壳超细粉较为合适。但是对于核桃加工企业，大批量核桃破壳取仁之后，核桃壳尺寸一般在10～30mm之间，无法直接输送入相应气力超微粉碎装置进行粉碎处理。目前核桃壳粉碎的一般流程为采用破碎装置将核桃壳进行初粉碎，达到合适的粒径域；再送入超微粉碎装置进行超细均匀化粉碎。但是整个流程繁杂冗长，能耗高、效率低下、增加成本，并且初粉碎过程核桃壳颗粒粒径范围大，不利于后续超微粉碎。进一步，核桃壳本身含有油脂，仅依靠高速气流磨容易导致在粉碎过程中出现微颗粒团聚现象。更进一步，单独依靠气流冲击难以短时提供大批量核桃壳颗粒高效超微粉碎的能量，导致粉碎率下降且能耗大幅增加。

申请号为CN201910349342.7公开了一种核桃壳粉碎设备，包括支撑底架、粉碎筒、粉碎部件和搅拌输料机构；粉碎筒内腔为锥型腔，在粉碎筒外侧固连有支撑板，通过顶压弹簧支撑于支撑底架的两侧支撑台面上；粉碎部件包括粉碎锥，同轴伸入到粉碎筒内腔中，形成粉碎环腔；粉碎锥外锥面上制有送料螺旋带，粉碎锥上部中心部位连接有传动轴、下部中心部位连接有支撑轴；传动轴上端部连接有电机，电机通过多个支撑臂固定支撑于粉碎筒上方；支撑轴下端支撑于下轴座上，下轴座安装于支撑底架的横梁上；搅拌输送机构包括搅拌轴支臂，一端与电机输出轴连接，另一端安装有搅拌轴，搅拌轴上端与电机输出轴之间连有传动机构，搅拌轴下端部安装有搅拌杆。此装置的优点是结构简单，便于操作，但是粉碎程度低，产品粒度较大而且不均匀，无法满足超微粉碎的要求。

申请号为CN201320351529.9公开了一种超微粉碎机，包括机壳、粉碎盘、齿圈、导流圈和分级叶轮；机壳的中部设置有进料口，机壳的下部设置有进风口，机壳的上部设置有出料口；粉碎盘和分级叶轮可转动的连接在机壳中，粉碎盘位于分级叶轮的下方，粉碎盘的边缘设置有多个锤头，齿圈固定在机壳中并包围住粉碎盘，导流圈包括连接在一起的内圈和外圈，外圈上设置有开口，外圈固定在机壳上，开口与进料口连通，内圈包围住分级叶轮。通过锤头与齿圈配合能够将机壳内的物料进行高速切断粉碎，并经过分级叶轮筛选，使达到细度要求的纤维超微粉在外部负压的作用下从出料口输送出，而未达到要求的大颗粒下落重新进行粉碎。此装置的优点是实现连续粉碎生产，提高了加工效率。但是此装置主要是针对纤维类韧性物料超微粉碎，针对核桃硬脆物料，仅依靠锤头与齿圈之间的运动副难以进行有效的超微粉碎且气流主要起到输运作用，粉碎效果较弱。目前针对食品或者药品的超微粉碎多以此种形式的装置为主。

从国内外的文献检索来看，尚未发现核桃壳超微粉碎工业化应用。虽然各研究团队使用的粉碎方法不尽相同，但是这些研究都只局限在核桃壳超微粉的应用试验研究，即小批量且粒径不太小的微粉颗粒，大部分并未达到超微粉标准。高硬物料的高效超微粉碎的技术瓶颈始终未突破。经检索，目前针对核桃壳物料超微粉碎，尚无“粗破碎、细破碎、微粉碎、超微粉碎”多级集成式装置。多数装置都是针对取仁后的核桃壳破碎处理或者核桃壳经过破碎、粉碎工序后达到一定粒径之后再输送入气力超微粉碎装置进行均匀化超微粉碎，导致生产线复杂冗长，增加成本。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，该装置集“粗破碎、细破碎、微粉碎、超微粉碎”于一体，解决由于核桃壳质地坚硬导致的粉碎过程颗粒粒径不可控、粒径分布不均、粉碎精度低以及粉碎流程冗长繁杂的难题。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

核桃壳高速多级超微粉碎装置，包括：

双通道滑落式喂料装置及同腔集成立式粉碎装置；

所述双通道滑落式喂料装置包括相对布置的第一螺旋倾斜式滑道及第二螺旋倾斜式滑道，核桃壳通过第一螺旋倾斜式滑道及第二螺旋倾斜式滑道滑落至同腔集成立式粉碎装置；

所述同腔集成立式粉碎装置包括扬料盘、一级粗破碎区、二级细破碎区、三级气力冲击微粉碎区、四级气流磨超微粉碎区；

所述扬料盘将通过双通道滑落式喂料装置下落的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中进行粗破碎，所述二级细破碎区通过两级楔形-直通渐缩间隙对粗破碎物料实现细破碎；

所述三级气力冲击微粉碎区对核桃壳细破碎颗粒高速撞击，核桃壳细颗粒在高速气流的携带下撞击、剧烈摩擦，进行粉碎；

所述四级气流磨超微粉碎区通过高速气流使微粉碎核桃壳颗粒进一步撞击摩擦实现超微粉碎，利用圆弧型叶片实现微颗粒分级，利用负压引力将符合粒径条件的微颗粒吸出。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

另一方面，还公开了核桃壳高速多级超微粉碎方法，包括：

破壳取仁之后的核桃壳扬至一级粗破碎区的楔形间隙中，核桃壳沿楔形间隙下滑过程中，当其尺寸与楔形间隙某一位置尺寸相同时，受到定、转子细间距纵向梯型齿高速撞击、剪切、挤压作用，核桃壳破碎为粗颗粒，落入二级细破碎区，实现粗破碎；

二级细破碎区为多级楔形-直通渐缩间隙，粗破碎之后的核桃壳颗粒沿内壁向下滑落，随着间隙的逐渐缩小，粗颗粒受到定、转子上细间距横向尖齿纹的高速剪切、挤压作用，粗颗粒进一步破碎为细颗粒；

细颗粒滑落至三级气力冲击微粉碎区，受到超音速气流的强力携带作用而高速移动，过程中核桃壳细颗粒相互之间剧烈摩擦、碰撞；颗粒高速飘移的同时，还会受到绕下主轴高速旋转的螺旋栅条猛烈撞击，受到撞击后的颗粒反弹到粗糙筒壁，再次受到撞击、摩擦，最终颗粒粉碎成微颗粒，微颗粒随着向上的螺旋气流进入四级气流磨超微粉碎区；

进入四级气流磨超微粉碎区的核桃壳微颗粒在超音速的气流磨中受到高速撞击、摩擦，进一步粉碎成超微粉，随气流上升，经过分级叶片的筛选，满足粒径要求的粉粒受到的负压引力大于离心力而被吸出收集。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本公开的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置集“粗破碎、细破碎、微粉碎、超微粉碎”四级于一体，结构紧凑，粉碎短流程化；核桃壳喂入量大，处理量大，效率高；实现核桃壳粉碎过程颗粒粒径可控、粒径分布均匀，超微粉碎颗粒精度高。

本公开的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置结构合理、简单、易于操作；装置主要模块动力源、双通道滑落式喂料装置、同腔集成立式粉碎装置皆通过螺栓连接在机架上；关键模块同腔集成立式粉碎装置各部件之间皆通过螺栓连接，易于安装或拆卸，有助于关键易损件更换。

本公开技术方案通过“多级同腔集成”即“粗破碎、细破碎、微粉碎、超微粉碎”的流程对核桃壳进行超微粉碎，即可对每级核桃壳颗粒粒径实现主动控制，提升粉碎质量，同时缩短流程，大幅提升生产效率；更进一步，针对核桃壳的物料特性，对每一级破碎或粉碎采用不同的机构或装置，对于提高核桃壳超微粉的质量提升具有重要意义。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为机械能和气力冲击能协同同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置轴测图；

图2为双通道滑落式喂料装置轴侧图；

图3为图2中A-A截面剖视图；

图4为喂料斗俯视图；

图4(a)为图2中部位a局部放大剖视图；

图4(b)为图3中部位b局部放大剖视图；

图5为图3中B-B截面剖视图；

图6为机架轴测装配图；

图7为同腔集成立式粉碎装置左视图；

图8为同腔集成立式粉碎装置内部结构轴侧装配图；

图9为图7中同腔集成立式粉碎装置C-C截面剖视图；

图10(a)为同腔集成立式粉碎装置筒体半剖视图；

图10(b)为同腔集成立式粉碎装置内部螺旋导料内滑道轴侧图；

图11为图9中部位a局部放大结构剖视图；

图12为图9中部位b局部放大结构剖视图；

图13为图9中部位c局部放大结构剖视图；

图14为图9中部位d局部放大结构剖视图；

图15为图9中部位e局部放大结构剖视图；

图16为图9中部位f局部放大结构剖视图；

图17为图9中部位g局部放大结构剖视图；

图18为图9中部位h局部放大结构剖视图；

图19为图9中部位i局部放大结构剖视图；

图20为图9中部位j局部放大结构剖视图；

图21为图9中部位k局部放大结构剖视图；

图22为图9中部位m局部放大结构剖视图；

图23为图9中部位n局部放大结构剖视图；

图24为同腔集成立式粉碎装置一级粗破碎区剖视图；

图24(a)为一级粗破碎区楔形间隙局部放大结构示意图；

图24(b)为上定子局部放大俯视图；

图24(c)为上转子局部放大俯视图；

图24(d)为核桃壳在楔形间隙受力方式俯视图；

图24(e)为上转、定子细间距纵向梯型齿局部放大结构示意图；

图25为同腔集成立式粉碎装置二级粗破碎区剖视图；

图25(a)为二级粗破碎区两级楔形-直通渐缩间隙局部放大结构示意图；

图25(b)为下定子局部放大剖视图；

图25(c)为下转子局部放大剖视图；

图25(d)为粗破碎核桃壳在楔形间隙受力方式示意图；

图25(e)为下转、定子细间距横向尖纹齿局部放大结构示意图；

图26同腔集成立式粉碎装置三级气力冲击微粉碎区剖视图；

图26(a)为高速旋转撞击粉碎辅助装置轴测图；

图26(b)为高速旋转撞击粉碎辅助装置上部分单个螺旋式破碎栅条结构示意图；

图26(c)为高速旋转撞击粉碎辅助装置上、下部分相邻螺旋式破碎栅条结构示意图；

图26(d)为三级气力冲击微粉碎区下气流管道分布示意图；

图26(e)为三级气力冲击微粉碎区内衬层示意图；

图26(f)为图26(e)中部位b局部放大结构示意图；

图26(g)为三级气力冲击微粉碎区内衬层内表面齿状微凸起局部放大示意图；

图26(h)为三级气力冲击微粉碎区喷嘴结构剖面图；

图27为四级气流磨超微粉碎区上气流管道分布示意图；

图27(a)为图27中部位c四级气流磨超微粉碎区喷嘴结构剖面图；

图27(b)为图27中部位d分级装置局部放大结构示意图；

图28(a)为负压引料腔轴测图；

图28(b)为负压引料腔俯视图；

图29为动力源轴侧图；

图30为核桃壳颗粒在气流场中受力示意图；

图31为喷嘴安置角示意图；

图中，双通道滑落式喂料装置I，机架II，同腔集成立式粉碎装置III，动力源IV。

I0101第一螺旋倾斜式滑道，I0102第二螺旋倾斜式滑道，I02连接板，I03喂料斗，I0401第一折弯连接板，I0402第二折弯连接板，I0501第三折弯连接板，I0502第四折弯连接板，I06第一喂料斗紧固螺栓，I07第一喂料斗紧固螺母，I08第二喂料斗紧固螺栓，I09第二喂料斗紧固螺母，I10第一折弯连接板紧固螺栓，I11第一折弯连接板紧固螺母，I12第三折弯连接板紧固螺栓，I13第三折弯连接板紧固螺栓。

II01水平底盘座，II0201第一竖直立柱，II0202第二竖直立柱，II0203第三竖直立柱，II0204第四竖直立柱，II0301第一可拆卸固定弧板，II0302第二可拆卸固定弧板，II0401第一可拆卸支板，II0402第二可拆卸支板，II0501第一支板，II0502第二支板。

III01上带轮，III02第一轴承，III03导料斗，III04固定板，III05同腔集成立式粉碎筒体，III06下气流管道，III07第四轴承，III08下带轮，III09上主轴，III10扬料盘，III11上转子，III12下转子，III13负压引料腔，III14连接盘，III15上气流管道，III16螺旋式破碎栅条，III1601第一上破碎栅条，III1601-a上直栅条，III1601-b下直栅条，III1602第二上破碎栅条，III1603第三上破碎栅条，III1604第四上破碎栅条，III1605第五下破碎栅条，III1605-c上直栅条，1606第六下破碎栅条，III1607第七下破碎栅条，III1608第八下破碎栅条，III17第二轴承，III18超微粉碎筒体，III19上连接环，III20连接栅板，III21下连接盘，III22第三轴承，III23下主轴，III24导料挡圈，III25上定子，III26套筒，III27下定子，III28圆弧分级叶片，III29螺旋导料内滑道，III30入料斗，III31导料斗紧固螺栓，III32导料斗紧固螺母，III33上定子固定螺栓，III34下定子固定螺栓，III35可拆卸气流管紧固螺栓，III36可拆卸气流管紧固螺母，III37可拆卸气流管，III38上气流管道，III39连接盘紧固螺栓，III40连接盘紧固螺母，III41超微粉碎筒体紧固螺栓，III42超微粉碎筒体紧固螺母，III43分级叶片紧固螺栓，III44分级叶片紧固螺母，III45第三轴承座紧固螺母，III46第三轴承座紧固螺栓，III47第四轴承座紧固螺母，III48第四轴承座紧固螺栓，III49第一轴承座紧固螺栓，III50第一轴承座紧固螺母，III51拨料齿，III52上限位螺栓，III53上限位螺母，III54第二轴承座紧固螺栓，III55第二轴承座紧固螺母，III56负压引料腔紧固螺栓，III57负压引料腔紧固螺母，III58分级叶片连接盘，III59下限位螺栓，III60下限位螺母，III61限位套筒，III62内衬层，III63下喷嘴，III64下喷嘴紧固螺母，III65下喷嘴紧固螺栓，III66下喷嘴固定螺栓，III67上喷嘴，III68上喷嘴紧固螺母，III69上喷嘴紧固螺栓，III70上喷嘴固定螺栓。IV02第二电动机，IV01第一电动机。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参见附图1所示，本实施例公开了同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，该装置集成机械能和气力冲击能协同立式同腔，由双通道滑落式喂料装置I，机架II，同腔集成立式粉碎装置III，动力源IV四部分组成。双通道滑落式喂料装置I位于机架II顶部，同腔集成立式粉碎装置III位于双通道滑落式喂料装置I下部，动力源IV位于机架II一侧。

如图2所示，双通道滑落式喂料装置I的第一螺旋倾斜式滑道I0101和第二螺旋倾斜式滑道I0102相对放置，焊接在连接板I02上，并形成一个整体。第一折弯连接板I0401与第二折弯连接板I0402焊接在喂料斗I03上，并形成一个整体。喂料斗I03位于第一螺旋倾斜式滑道I0101和第二螺旋倾斜式滑道I0102入料口上方，通过螺栓连接为一个整体。结合图4、图4(a)，喂料斗I03与第一螺旋倾斜式滑道I0101在部位a通过一组(两对)第一喂料斗紧固螺栓I06和第一喂料斗紧固螺母I07连接，另外一端也采用相同连接方式。

图3为双通道滑落式喂料装置I的A-A剖视图，结合图4、图4(b)，喂料斗I03与第一螺旋倾斜式滑道I0101在部位b通过一对第二喂料斗紧固螺栓I08和第一喂料斗紧固螺母I09连接，喂料斗I03共5对上述连接。

图5为B-B剖视图，第一折弯连接板I0401通过第一折弯连接板紧固螺栓I10、第一折弯连接板紧固螺母I11固定在连接板I02上。第三折弯连接板I0501通过第三折弯连接板紧固螺栓I12、第三折弯连接板紧固螺母I13与连接板I02连接，使双通道滑落式喂料装置I固定在机架II上。第二折弯连接板I0402、第三折弯连接板I0502通过与上述相同的连接方式固定在连接板I02上。

本公开的双通道滑落式喂料装置设有双螺旋倾斜式滑道，滑道出口相对且其宽度与同腔集成立式粉碎装置筒体顶端直径相等，可实现大批量核桃壳从喂料斗喂入，之后分流落入双螺旋倾斜式滑道，缓速均匀滑落至扬料盘；核桃壳物料在高速旋转扬料盘的离心力作用下可以实现批量、快速、均匀落入一级粗破碎区的楔形间隙。

机架II具体结构参见图6所示，机架包括水平底盘座、固定弧板及支板，所述水平底盘座上布置多个竖直立柱，两个固定弧板分别连接在对应的竖直立柱上与水平底盘座形成容纳同腔集成立式粉碎装置的空间，竖直立柱上端设置有交错布置的支板，通过支板固定双通道滑落式喂料装置。

第一竖直立柱II0201、第二竖直立柱II0202、第三竖直立柱II0203、第四竖直立柱II0204焊接在水平底盘座II01上，形成一个整体。第一可拆卸固定弧板II0301、第二可拆卸固定弧板II0302通过螺栓分别连接在第一竖直立柱II0201、第四竖直立柱II0204及第二竖直立柱II0202、第三竖直立柱II0203上，第一可拆卸固定弧板II0301、第二可拆卸固定弧板II0302对同腔集成立式粉碎装置III起到稳固作用。第一支板II0501、第二支板II0502焊接在第一可拆卸支板II0401、第二可拆卸支板II0402上，形成一个整体。第一可拆卸支板II0401、第二可拆卸支板II0402通过螺栓连接在第一竖直立柱II0201、第四竖直立柱II0204及第二竖直立柱II0202、第三竖直立柱II0203上。

动力源与竖直立柱连接，双通道滑落式喂料装置与竖直立柱连接，同腔集成立式粉碎装置与水平底盘座连接。

动力源为两个电动机，竖直背向与竖直立柱连接。其中大功率电动机位于上方，转速为2000r/min，通过皮带与上皮带轮连接，上皮带轮与上主轴键连接。小功率电动机位于下方，转速为1500r/min，通过皮带与下皮带轮连接，所述下皮带轮与下主轴键连接。

如图9所示，同腔集成立式粉碎装置III由扬料盘III10、一级粗破碎区A、二级细破碎区B、三级气力冲击微粉碎区C、四级气流磨超微粉碎区D组成，结构紧凑、工艺流程短。

扬料盘随上主轴同步高速旋转，扬料盘顶部设有拨料齿，将落下的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中。

一级粗破碎区由上定子、上转子组成，通过楔形间隙实现粗破碎。所述上定子固定于筒壁，所述上转子与上主轴键连接同步转动；所述上定子、上转子均采用细间距纵向梯型齿。经过所述一级粗破碎区，核桃壳颗粒尺寸可控制在15mm以下。

本公开的一级粗破碎区设有上动子(动齿圈)、上定子(定齿圈)，上动、定转子的齿型皆为细间距纵向梯型齿，即能防止碎壳卡在间隙无法破碎，又有助于对初始状态为弧形的核桃壳撞击、挤压、剪切破碎；上转子、定子之间为楔形间隙(上宽下窄)，其上端入口尺寸大于核桃壳的最大尺寸，有助于核桃壳有效进入楔形间隙；上定子内齿圈设为斜坡形，有助于减缓核桃壳下落速度，使其充分破碎；通过设定楔形间隙下端出口尺寸，能够实现进入下一级破碎区核桃壳粗破碎颗粒尺寸可控。

二级细破碎区由下定子、下转子组成，通过两级楔形-直通渐缩间隙实现细破碎。所述下定子固定于筒壁，所述下转子与上主轴键连接同步转动；所述下定子、下转子均采用细间距横向尖纹齿。经过二级细破碎区，核桃壳颗粒尺寸可控制在5mm以下。

本公开的二级细破碎区设有下转子(动齿圈)、下定子(定齿圈)，下转子、定子的齿型皆为细间距横向尖纹齿，既能防止碎壳卡在间隙无法破碎，又有助于对粗破碎状态为扁平形的核桃壳挤压、剪切破碎；下转子、定子之间两级楔形-直通渐缩间隙，即有助于减缓核桃壳下落速度，使其充分均匀破碎，又有助于降低核桃壳颗粒破碎尺寸；通过设定间隙出口下端尺寸，能够实现核桃壳颗粒尺寸满足气力粉碎的粒径要求。

三级气力冲击微粉碎区由下气流导向管、下喷嘴、螺旋式破碎栅条、筒体、内衬层组成。所述下气流导向管共计四组，分别与所述下喷嘴(四组)螺栓连接；所述下喷嘴为缩扩型超音速拉瓦尔喷嘴，共计四组通过螺栓连接于所述筒体，喷嘴出口与筒体相贯连接，既方便安装或拆卸，又能防止喷嘴磨损。所述螺旋式破碎栅条焊接于下主轴，对核桃壳细破碎颗粒高速撞击，辅助粉碎。所述内衬层内表面设有齿状微凸起，核桃壳细颗粒在高速气流的携带下与微凸起撞击、剧烈摩擦，起到粉碎作用。经过三级气力冲击微粉碎区，核桃壳颗粒尺寸可控制在50μm以下。

本公开的三级气力冲击微粉碎区设有四组位于外筒底的压缩气体喷嘴，喷嘴皆与外筒径呈20°，有助于形成螺旋气流且使物料进入破碎栅条高速撞击区；喷嘴内部为缩扩型结构，能够实现出口气流超音速；超音速气流携带细颗粒高速运动，有助于相互之间剧烈撞击、摩擦，实现微粉碎；喷嘴出口相贯于外筒壁，不需伸长到外筒内部，能够有效防止喷嘴磨损。外筒壁内衬层为耐磨材料高锰钢且圆周内表面有齿状微凸起，既能降低外筒壁磨损，又能增大微颗粒与筒壁摩擦，有助于粉碎。外筒内设有下主轴，其上焊有上下两组、每组四个螺旋式破碎栅条，相邻两个呈90°排列。下主轴在电机带动下高速旋转，八个螺旋式破碎栅条高速撞击核桃壳颗粒，能够实现对大批量细颗粒的撞击粉碎，起到气力对大批量细颗粒提供能量不足的辅助作用(加大颗粒量，需增加气流量，增加能耗)，有助于颗粒进一步粉碎，又有助于降低能耗。

四级气流磨超微粉碎区由上气流导向管、上喷嘴、分级装置、内筒体、负压引料装置组成。所述上气流导向管共计四组，分别与所述上喷嘴(四组)螺栓连接；所述上喷嘴为缩扩型超音速拉瓦尔喷嘴，共计四组通过螺栓连接于所述筒体，喷嘴出口与所述内筒体相贯连接。所述分级装置为主要由圆弧型叶片组成，所述圆弧型叶片通道各处横截面积相等，压差阻力减小，叶片间流场稳定，有利于实现微颗粒分级。所述负压引料装置提供负压引力，可以将符合粒径条件的微颗粒吸出，进一步收集。经过四级气流磨超微粉碎区D，核桃壳颗粒尺寸可控制在25μm以下。

本公开的四级气流磨超微粉碎区，设有如同三级气力冲击微粉碎区所布置的四组喷嘴，结构亦相同。、内筒壁内衬层亦设有耐磨材料且圆周表面有齿状微凸起。内筒顶部设有圆弧叶片分级装置，实现对满足条件的超微颗粒分级；分级叶片设为圆弧形，分级轮流体轴向作用力小，在分级腔内轴截面速度等值线密集，变化梯度大，有利于颗粒的分散，在分级腔内径向形成稳定的分级流场。

结合图1、图6、图7、图9、图11所示，导料斗III03通过导料斗紧固螺栓III31、导料斗紧固螺母III32连接在固定板III04上，固定板III04沿同腔集成立式粉碎筒体III05圆周设有四个，相邻两个呈90°，同腔集成立式粉碎筒体III05通过螺栓连接到水平底盘座II01上。

具体的，附图7中，导料斗的一侧安装第一轴承III02，第一轴承III02上安装上带轮III01，同腔集成立式粉碎筒体III05的下端与下气流管道III06相连，同腔集成立式粉碎筒体III05的底部通过第四轴承III07与下带轮III08相连。

结合图8同腔集成立式粉碎装置III内部结构及图9同腔集成立式粉碎装置III整体剖视图所示，扬料盘III10通过限位螺栓固定在上主轴III09上，上转子III11与上主轴III09键连接，上定子III25通过紧固螺栓固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上，导料挡圈III24压在上定子III25上部。下转子III12与上主轴III09键连接，下定子III27通过紧固螺栓固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。套筒III26在上转子III11与下转子III12之间，起到限位作用。负压引料腔III13通过螺栓固定在连接盘III14上，连接盘III14通过螺栓固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。上气流管道通III15与喷嘴螺栓连接。超微粉碎筒体III18上端通过螺栓固定在连接盘III14上，连接栅板III20上端焊接到超微粉碎筒体III18下端，连接栅板III20下端焊接到下连接盘III21上。第三轴承III22通过螺栓固定在下连接盘III21上，下主轴III23与第三轴承III22过盈配合。螺旋式破碎栅条III16焊接到下主轴III23上。结合图23，圆弧分级叶片III28焊接到分级叶片连接盘III58上。

图10(a)、图10(b)所示，螺旋导料内滑道III29与入料斗III30焊接为一整体，结合图7，整体焊接到同腔集成立式粉碎筒体III05上，确保沿二级细破碎区B圆周落下的物料有效滑落入三级气力冲击微粉碎区C中。

图11所示，导料斗III03通过导料斗紧固螺栓III31及导料斗紧固螺母III32连接在固定板III04上，固定板III04沿同腔集成立式粉碎筒体III05圆周设有四个，导料挡圈III24与同腔集成立式粉碎筒体III05无缝隙贴合放置。

图12所示，上定子III25通过上定子固定螺栓III33固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。

图13所示，下定子III27通过下定子固定螺栓III34固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。

图14所示，可拆卸气流管III37及上气流管道III38通过可拆卸气流管紧固螺栓III35、可拆卸气流管紧固螺母III36固定在一起。

图15所示，连接盘III14通过连接盘紧固螺栓III39及连接盘紧固螺母III40连接至同腔集成立式粉碎筒体III05。

图16所示，连接盘III14与超微粉碎筒体III18通过超微粉碎筒体紧固螺栓III41，超微粉碎筒体紧固螺母III42固定连接。

图17所示，超微粉碎筒体III18、连接栅板III20均连接至上连接环III19，超微粉碎筒体III18与上连接环III19之间通过分级叶片紧固螺栓III43及分级叶片紧固螺母III44固定连接。

图18所示，下连接盘III21通过第三轴承III22连接至下主轴III23，下连接盘III21与第三轴承III22之间通过第三轴承座紧固螺母III45及第三轴承座紧固螺栓III46固定连接。

图19所示，下主轴III23依次穿过同腔集成立式粉碎筒体III05、第四轴承III07及下带轮III08，同腔集成立式粉碎筒体III05、第四轴承III07之间通过第四轴承座紧固螺母III47，第四轴承座紧固螺栓III48固定连接。

图20所示，上主轴III09依次穿过第一轴承III02、上带轮III01，第一轴承III02通过第一轴承座紧固螺栓III49，第一轴承座紧固螺母III50固定连接在第二支板II0502上。

图21所示，拨料齿III51焊接在扬料盘III10上，扬料盘III10通过上限位螺栓III52及上限位螺母III53固定在上主轴III09上。上转子III11与上主轴III09键连接，下转子III12与上主轴III09键连接，套筒III26在上转子III11与下转子III12之间，起到限位作用。第二轴承III17通过通过第二轴承座紧固螺栓III54及第二轴承座紧固螺母III55固定在负压引料腔III13上。

图22所示，负压引料腔III13与连接盘III14之间通过负压引料腔紧固螺栓III56，负压引料腔紧固螺母III57固定连接。

图23所示，上主轴III09穿过分级叶片连接盘III58及限位套筒III61，上主轴III09与限位套筒III61之间通过下限位螺栓III59，下限位螺母III60固定连接。

按照结构由上向下的顺序进行介绍。

结合图20、图29所示，第一轴承III02通过第一轴承座紧固螺栓III49及第一轴承座紧固螺母III50固定在第二支板II0502(或者第一支板II0501)上，上带轮III01与上主轴III09键连接。上带轮III01通过皮带与第一电动机IV01相连，第一电动机IV01转速为2000r/min。

结合图21所示，扬料盘III10套在上主轴III09随其同步高速转动，能够通过顶部拨料齿III51将落下的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中。扬料盘III10通过上限位螺栓III52与上限位螺母III53进行固定限位，同时扬料盘III10又能对上转子III11进行上限位。

结合图12所示，上定子III25通过上定子固定螺栓III33(沿上定子III25圆周设有四颗，相邻两颗呈90°)固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。导料挡圈III24外直径与上定子III25直径相同，压在上定子III25顶部，起到导料作用。结合图21所示，上转子III11与上主轴III09键连接，通过套筒III26下定位。

结合图13所示，下定子III27通过下定子III34固定螺栓(沿下定子III27圆周设有四颗，相邻两颗呈90°)固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。结合图21所示，下转子III12与上主轴III09键连接，通过III26套筒上定位、III09上主轴轴肩下定位。

结合图14、图22、图28(a)、图28(b)所示，负压引料腔III13通过负压引料腔III56紧固螺栓、负压引料腔紧固螺母III57(沿负压引料腔III13圆周设有六颗，相邻两颗呈60°)固定在连接盘III14上。可拆卸气流管III37通过可拆卸气流管紧固螺栓III35、可拆卸气流管紧固螺母III36(沿III37可拆卸气流管圆周设有四颗，相邻两颗呈90°)固定在上气流管道III38上。

结合图15所示，连接盘III14通过连接盘紧固螺栓III39、连接盘紧固螺母III40(沿连接盘III40圆周设有八颗，相邻两颗呈45°)固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上。

结合图16所示，超微粉碎筒体III18通过超微粉碎筒体紧固螺栓III41、超微粉碎筒体紧固螺母III42(沿III18超微粉碎筒体圆周设有八颗，相邻两颗呈45°)固定在连接盘III14上。

结合图23所示，分级叶片连接盘III58与上主轴III09键连接随其同步高速转动，通过分级叶片使附近的核桃壳超微颗粒产生一定的离心力；对于符合粒径要求的超微颗粒，其受到发的负压引力大于离心力而被吸出收集，而不满足粒径要求大颗粒受到的负压引力小于离心力而落下，实现分级。限位套筒III61对分级叶片连接盘III58下定位。限位套筒III61通过下限位螺栓III59、下限位螺母III60固定在上主轴III09上。

结合图17所示，上连接环III19通过上连接环紧固螺栓III43、上连接环紧固螺母III44(沿上连接环III19圆周设有六颗，相邻两颗呈60°)固定在超微粉碎筒体III18上。连接栅板III20(沿上连接环III19圆周设有四个，相邻两颗呈90°)分别焊接在上连接环III19和下连接盘III21上。

结合图18所示，第三轴承III22通过第三轴承座紧固螺母III45及第三轴承座紧固螺栓III46固定在下连接盘III21上，下主轴III23与第三轴承III22过盈配合。下连接盘III21对下主轴III23起到限位作用。

结合图19、图29所示，第四轴承III07通过第四轴承座紧固螺母III47及第四轴承座紧固螺栓III48固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上，下主轴III23与第四轴承III48过盈配合，下主轴III23与下带轮III08键连接。下带轮III08通过皮带与第二电动机IV02相连，第二电动机IV02转速为1500r/min。

图24～图24(e)所示为一级粗破碎区A详细图解。

结合图24、图24(a)所示，一级粗破碎区A采用楔形破碎间隙，其目的为使核桃壳粗粉碎后粒径达到进行二级细粉碎粒径要求；减缓核桃壳下落速度，使其充分破碎。由于大批量核桃破壳取仁之后，核桃壳尺寸一般在10～40mm之间，为使大尺寸核桃壳有效进入楔形间隙，本实施例入口尺寸可设为a₁＝40mm；依据表1中细粉碎原料粒径要求，本实施例出口尺寸可设为a₂＝15mm；为实现均匀破碎，本实施例破碎区高度可设为h₂＝100mm；上定子III25坡面倾斜角可由tanα＝(a₁-a₂)/h₂得，α₁≈15°。

结合图24(b)、图24(c)所示，上转子III11和上定子III25齿型均为细间距纵向梯型齿。由于核桃壳物料从楔形间隙向下滑落，选用纵向梯型齿有助于III11上转子对核桃壳起到冲击破碎作用。

结合图24(d)、图24(e)所示，核桃破壳取仁之后，核桃壳大部分为具有一定弧度的半球或椭球形壳体，少数为小粒径、近平面的壳体(直接滑落下一级破碎区)。针对具有弧度的核桃壳，依据其在纵向梯型齿间不同位姿分布状态，受力形式主要为剪切、弯折、挤压。梯形齿的尖端能够极大增加核桃壳受力点的应力集中情况，在上转子III11高速旋转下，核桃壳受力点应力远超其断裂极限而瞬间断裂。碎壳继续向下滑落，重复上述过程。为使核桃壳在楔形间隙可到充分破碎，防止壳体卡在齿隙，齿隙、齿高应远小于出口尺寸a₂，本实施例可设P_b1＝6～8mm，h₁＝6mm，上、下齿宽可设为s₁＝5mm、s₂＝8mm。

经过一级粗破碎区A，核桃壳颗粒尺寸可控制在15mm以下。

图25～图25(d)所示为二级细破碎区B详细图解。

结合图25、图25(a)所示，二级细破碎区B采用两级楔形-直通渐缩间隙，其目的为使核桃壳细粉碎后粒径达到进行三级气力冲击微粉碎粒径要求；间隙渐缩是为了进一步降低粒径尺寸，而直通间隙是为了使大批量核桃壳充分均匀破碎，防止随着楔形间隙减小而堵塞。为使粗破碎核桃壳有效进入上楔形间隙，入口尺寸可设为a₃＝20mm；为实现核桃壳在上直通间隙充分均匀破碎，不应使上楔形间隙出口过小，防止较大粒径无法进入而导致堵塞，可设出口尺寸为a₄＝10mm。经过上直通间隙充分破碎，进入下楔形间隙的核桃壳颗粒尺寸基本小于10mm；下楔形间隙入口为a₄，往下其间隙a₅逐渐减小，可设下楔形间隙出口(下直通间隙入口)a₆＝5mm。为实现均匀破碎，本实施例破碎区高度可设为h₄＝160mm，两级楔形-直通渐缩间隙的每一层垂直高度为40mm；上楔形角为α₃＝15°，下楔形角为α₃＝30°。

结合图24(b)、图24(c)所示，下转子III12和下定子III27齿型均为细间距横向尖纹齿。下定子III27楔形部分的横向尖纹齿呈阶梯状向下排布，有助于减缓核桃壳下落速度，使其得到充分破碎。

结合图24(d)、图24(e)所示，经过粗破碎后，核桃壳绝大多数成尺寸小于15mm的扁平状片体，弧度很小。大批量核桃壳片体通过二级细破碎区间隙时，容易形成堆叠结构，依据其在横向尖纹齿间不同位姿分布状态，受力形式主要为剪切、挤压、弯折。随着间隙缩小，核桃壳颗粒尺寸越来越小；在下转子III12高速旋转作用下，相较于纵纹齿，细间距横向尖纹齿能够有效作用在片体堆叠结构上形成高速剪切效应，使核桃壳片体沿尖纹齿作用点断裂，实现细破碎，形成更小尺寸颗粒。碎壳继续向下滑落，重复上述过程。为使核桃壳在楔形间隙可到充分破碎，防止壳体卡在齿隙，齿隙、齿高应小于出口尺寸a₆，本实施例可设P_b2＝3mm，h₃＝3mm，齿宽、齿角本实施例可设为s₃＝3mm、α₂≈60°。

经过二级细破碎区B，核桃壳颗粒尺寸可控制在5mm以下。

图26～图26(h)所示为三级气力冲击微粉碎区C详细图解。

结合图26、图26(a)、图26(b)、图26(c)所示，下主轴III23上端与第二轴承III17过盈配合、下端与第四轴承座III07过盈配合，实现对下主轴III23限位。螺旋式破碎栅条III16包括第一上破碎栅条III1601，第二上破碎栅条III1602，第三上破碎栅条III1603，第四上破碎栅条III1604，第五下破碎栅条III1605，第六下破碎栅条III1606，第七下破碎栅条III1607，第八下破碎栅条III1608，均焊接在下主轴III23上，每个破碎栅条螺旋角为β＝30°。上部相邻两个破碎栅条呈90°分布，下部相邻两个破碎栅条呈90°分布。

以第一上破碎栅条III1601为例，上直栅条III1601-a与下直栅条II1601-b呈120°分布，其余破碎栅条同上相同设置。以第一III1601上破碎栅条与相邻第五下破碎栅条III1605为例，上直栅条III1601-a与上直栅条III1605-c呈60°分布，其余相同组合破碎栅条同上相同设置。

结合图26、图26(d)、图26(e)、图26(f)、图26(g)、图26(h)所示，内衬层III62材料为高硬耐磨材料高锰钢，外径与同腔集成立式粉碎筒体III05内径相同，内套于同腔集成立式粉碎筒体III05。内衬层III62下端开有窗口(沿内衬层III62圆周设有四个，相邻两个呈90°)，高度为L₁，宽度为L₂；为使超音速气体有效进入粉碎区C，窗口尺寸应大于喷嘴出口直径，本实施例可设L₁＝2d₃，L₂＝1.5d₃。内衬层III62内筒壁圆周设有齿状微凸起，核桃壳细颗粒在高速气流的携带下与微凸起撞击、剧烈摩擦，起到粉碎作用。为防止细颗粒停留在齿隙，齿高、齿隙应尽量小，本实施例可设齿高、齿隙为L₃＝1mm，L₄＝1mm。

下气流管道III06与下喷嘴III63通过下喷嘴紧固螺母III64、下喷嘴紧固螺栓III65固定，可实现喷嘴与气流管道的拆卸；下喷嘴III63通过下喷嘴固定螺栓III66固定在同腔集成立式粉碎筒体III05上，喷嘴出口与内筒壁相贯，既可以方便安装或拆卸，又能有效防止喷嘴的磨损。下喷嘴III63为缩扩型的超音速拉瓦尔喷嘴，分为三个区域，A收敛部、B喉部、C发散部，并且d₁＞d₃＞d₂。针对核桃壳难粉碎物料，本实施例采用0.6-1.0MPa的喷嘴进口压力来提高喷嘴出口核桃壳颗粒的动能。

下喷嘴III63与同腔集成立式粉碎筒体III05筒径之间的安置角为γ₁，为实现在最大的撞击速度下对细破碎核桃壳进行最大程度粉碎，需要对安置角进行分析计算。

物料粒于在粉碎流场中承受如下多个力的作用：

粒子受到的惯性离心力：

粒子受到的向心力：

粒子受到的流体阻力：

式中：d—颗粒直径，ρ_s—物料颗粒密度，ρ—气流密度，r_p—分级圆半径，u_t—流体的切向速度，u_r—流体的向心速度，ζ—阻力系数，当1＜Re＜10³时，ζ＝18.5/Re^0.6，Re—雷诺数，Re＝du_rρ/μ，μ—流体粘度。

如图30所示，F_c、F_D和f在某一分级圆上将达到平衡状态，即

F_D+f-F_C＝0 (4)

将以上几式进行整理后可得到一定气流速度下的颗粒直径：

由式(5)可知，当气流介质和被粉碎物料一定时，ρ、ρ_s不变；阻力系数ζ虽然也有变化，但也不大。这样，影响颗粒粒径d_p的主要因素，便只有流体的切向速度u_t和流体的向心速度u_r以及分级圆的半径r_p。实际生产过程中物料颗粒密度ρ_s是一定的，常采用增大气流的入口强度使u_t改变从而实现粒度的调节，但这样会增加能耗。理想情况是通过最大的撞击速度下来实现粉碎操作的，基于这样的设计思想，将得到最大的粉碎能力，此时产品颗粒直径的调节则只能依靠r_p的变化，而r_p的变化实际上是通过改变喷嘴安置角γ₁来实现的，这就是喷嘴安置角的设计思想。为实现低能耗(减小气流量)粉碎，在喷嘴速度最大时，调节安置角是调节产品粒径唯一、可行的途径。此时要使粉碎机组的能量得到最充分的利用，才可能实现的一个特定的气流粉碎机发挥出粉碎更小产品粒径的操作。因此这样的气流粉碎机将更适应不同的操作工况。

如图31所示为喷嘴安置角及其调节范围为:

式中：γ₁—下喷嘴安置角，r_p—分级圆半径(螺旋式破碎栅条旋转半径)，R—粉碎室半径，r_i—下主轴半径。

本实施例下喷嘴设为4个，即n＝4；R＝300mm，r_i＝30mm，r_p＝150mm。经过上式计算，Δγ₁≈28°，即下喷嘴安置角可调节范围为28°。为使物料有效进入破碎栅条旋转范围之内粉碎，经计算可取γ₁＝20°。

经过三级气力冲击微粉碎区C，核桃壳颗粒尺寸可控制在50μm以下。

图27～图27(b)所示为四级气流磨超微粉碎区D详细图解。

结合图27、图27(a)、图27(b)所示，上气流管道III69与上喷嘴III67通过上喷嘴紧固螺母III68、上喷嘴紧固螺栓III69固定；下喷嘴III67通过上喷嘴固定螺栓III70固定在超微粉碎筒体III18上。上喷嘴布置方式、分布及内部结构与下喷嘴相同(上喷嘴内径等于下喷嘴内径，d₄＝d₁、d₅＝d₂、d₆＝d₃；上喷嘴与筒径夹角γ₂＝γ₁＝15°)，不再赘述。

分级装置采用圆弧分级叶片III28。采用其他形状叶片(如矩形、三角形等)，在靠进叶片出口处都有回流现象出现，而采用圆弧形转笼叶片时，叶片间流场稳定，这与分级内部结构的阻力系数有关。阻力系数公式为：

式中：C_D—阻力系数，Fn—阻力，p—流体密度，A—物体在垂直流动方向的截面积，V—气流流动速度。

从阻力公式(10)可以看出，减小截面积可以减小气流流动阻力。采用横截面为椭圆或三角形或矩形叶片时，叶片间通道的横截面积出现变化，各处的压强会随着横截面积的变化而变化，这样会造成压差阻力增大，叶片间气流运动出现不规律性。当采用圆弧形叶片时，叶片间通道各处横截面积相等，压差阻力减小，叶片间流场稳定。圆弧分级叶片III28焊接在分级叶片连接盘III19上，相邻两个分级叶片夹角为γ₃，本实施例可设γ₃＝10°，则沿分级叶片连接盘圆周有36个相同分级叶片，相邻两个分级叶片间距为L₃＝2r·sin10，具体大小根据实际分级装置半径确定。

为实现对所要求颗粒粒径的分离功能，需对颗粒直径进行以下计算：

在考虑重力的情况下，颗粒分离主要有两个原因，一方面粗颗粒由于惯性作用，无法克服上升的曳力而未能进入分级装置而沿壁面边缘下落；另一方面粗颗粒所有的曳力小，不足以克服旋转叶片产生的离心力而被用向壁面。在只考虑第二种情况下，根据所受力的平衡关系可得分离直径的表达式。

式中：μ—流体粘度，u_r—分级叶片边缘气流径向速度，其与粉碎气体介质的流量和装置的尺寸有关；ω—分级叶片转速角速度；ρ_p—颗粒密度；ρ—气体的密度；r—叶片边缘所在处的半径。

从式(11)中可以看出在高分级转速和分级叶片边缘气流径向速度下能够得到较小的分离直径。

径向速度u_r的计算公式为：

式中：h—分级叶轮的高度；m—分级内的气体质量流量；D—分级腔直径；d₀—喷嘴出口直径；h为分级轮高度。

从式(12)中可以看出，进入四级气流磨超微粉碎区的气体流量和分级机高径比越小，分级腔直径越大，其径向速度越小，则更有利于够得到较小的分离直径，具体叶片尺寸可根据实际颗粒分离直径确定。

经过四级气流磨超微粉碎区D，核桃壳颗粒尺寸可控制在25μm以下。

实施例子二

基于上述装置，同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎方法，包括：

工作时，启动双电机，分别带动各自连接部件进入高速旋转状态。破壳取仁之后的大批量核桃壳从喂料斗喂入，沿内壁滑落后通过底部间隙进入双通道螺旋倾斜式滑道，沿双滑道均匀滑落至同腔集成立式粉碎装置顶部的扬料盘，高速旋转扬料盘通过顶部拨料齿将落下的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中。核桃壳沿楔形间隙下滑过程中，当其尺寸与楔形间隙某一位置尺寸相同时，受到定、转子细间距纵向梯型齿高速撞击、剪切、挤压作用，核桃壳破碎为粗颗粒；碎壳继续下滑，重复上述过程，最终从底部出口以一定的粒径尺寸落入二级细破碎区，实现粗破碎。二级细破碎区为多级楔形-直通渐缩间隙，粗破碎之后的核桃壳颗粒沿内壁向下滑落，随着间隙的逐渐缩小，粗颗粒受到定、转子上细间距横向尖齿纹的高速剪切、挤压作用，粗颗粒进一步破碎为细颗粒；碎壳继续下滑，重复上述过程，实现细破碎，最终从底部出口以适合气力粉碎的粒径尺寸，在高速转子离心力的作用下，均匀沿筒壁圆周落入螺旋滑道，最终经过筒壁入料口滑落至三级气力冲击微粉碎区。细颗粒落入筒底部后受到超音速气流的强力携带作用而高速移动，过程中核桃壳细颗粒相互之间剧烈摩擦、碰撞；颗粒高速飘移的同时，还会受到绕下主轴高速旋转的螺旋栅条猛烈撞击，受到撞击后的颗粒反弹到粗糙筒壁，再次受到撞击、摩擦，最终颗粒粉碎成微颗粒。微颗粒随着向上的螺旋气流进入四级气流磨超微粉碎区，而粉碎不完全的大颗粒会由于筒体上方气力减弱，在重力作用下落回筒底，再次粉碎。进入四级气流磨超微粉碎区的核桃壳微颗粒在亚音速的气流磨中受到高速撞击、摩擦，进一步粉碎成超微粉，随气流上升，经过分级叶片的筛选，满足粒径要求的粉粒受到的负压引力大于离心力而被吸出收集，而不满足粒径要求大颗粒受到的负压引力小于离心力而落下，进一步粉碎。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，包括：

双通道滑落式喂料装置及同腔集成立式粉碎装置；

所述双通道滑落式喂料装置包括相对布置的第一螺旋倾斜式滑道及第二螺旋倾斜式滑道，核桃壳通过第一螺旋倾斜式滑道及第二螺旋倾斜式滑道滑落至同腔集成立式粉碎装置；

所述同腔集成立式粉碎装置包括扬料盘及同腔集成立式粉碎筒体，同腔集成立式粉碎筒体内设置一级粗破碎区、二级细破碎区、三级气力冲击微粉碎区、四级气流磨超微粉碎区；

所述扬料盘将通过双通道滑落式喂料装置下落的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中进行粗破碎，所述二级细破碎区通过两级楔形-直通渐缩间隙对粗破碎物料实现细破碎；

所述三级气力冲击微粉碎区对核桃壳细破碎颗粒高速撞击，核桃壳细颗粒在高速气流的携带下撞击、剧烈摩擦，进行粉碎；

所述四级气流磨超微粉碎区利用圆弧型叶片实现微颗粒分级，利用负压引力将符合粒径条件的微颗粒吸出。

2.如权利要求1所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述双通道滑落式喂料装置包括相对放置且焊接在连接板上的第一螺旋倾斜式滑道及第二螺旋倾斜式滑道，喂料斗位于第一螺旋倾斜式滑道和第二螺旋倾斜式滑道入料口上方，且喂料斗通过折弯连接板与连接板固定连接。

3.如权利要求1所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，还包括机架，机架包括水平底盘座、固定弧板及支板，所述水平底盘座上布置多个竖直立柱，两个固定弧板分别连接在对应的竖直立柱上与水平底盘座形成容纳同腔集成立式粉碎装置的空间，竖直立柱上端设置有交错布置的支板，通过支板固定双通道滑落式喂料装置。

4.如权利要求1所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述扬料盘随上主轴同步高速旋转，扬料盘顶部设有拨料齿，将落下的核桃壳均匀扬至一级粗破碎区的楔形间隙中。

5.如权利要求4所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述一级粗破碎区由上定子、上转子组成，通过楔形间隙实现粗破碎，所述上定子固定于筒壁，所述上转子与上主轴键连接同步转动；所述上定子、上转子均采用细间距纵向梯型齿。

6.如权利要求1所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述二级细破碎区由下定子、下转子组成，通过两级楔形-直通渐缩间隙实现细破碎，所述下定子固定于筒壁，所述下转子与上主轴键连接同步转动；所述下定子、下转子均采用细间距横向尖纹齿。

7.如权利要求1所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述三级气力冲击微粉碎区包括下气流导向管、下喷嘴、螺旋式破碎栅条、内衬层，所述下气流导向管分别与所述下喷嘴连接；所述下喷嘴连接于筒体，喷嘴出口与筒体相贯连接，所述螺旋式破碎栅条焊接于下主轴，对核桃壳细破碎颗粒高速撞击，辅助粉碎，所述内衬层内表面设有齿状微凸起，核桃壳细颗粒在高速气流的携带下与微凸起撞击、剧烈摩擦，起到粉碎作用。

8.如权利要求1所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述四级气流磨超微粉碎区包括上气流导向管、上喷嘴、分级装置、负压引料装置，所述上气流导向管分别与所述上喷嘴连接；所述上喷嘴连接于筒体，喷嘴出口与内筒体相贯连接。

9.如权利要求8所述的同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎装置，其特征是，所述分级装置由圆弧型叶片组成，所述圆弧型叶片通道各处横截面积相等，压差阻力减小，叶片间流场稳定，有利于实现微颗粒分级，所述负压引料装置提供负压引力，将符合粒径条件的微颗粒吸出，进行收集。

10.同腔集成立式核桃壳高速多级超微粉碎方法，其特征是，包括：

破壳取仁之后的核桃壳扬至一级粗破碎区的楔形间隙中，核桃壳沿楔形间隙下滑过程中，当其尺寸与楔形间隙某一位置尺寸相同时，受到定、转子细间距纵向梯型齿高速撞击、剪切、挤压作用，核桃壳破碎为粗颗粒，落入二级细破碎区，实现粗破碎；

二级细破碎区为多级楔形-直通渐缩间隙，粗破碎之后的核桃壳颗粒沿内壁向下滑落，随着间隙的逐渐缩小，粗颗粒受到定、转子上细间距横向尖齿纹的高速剪切、挤压作用，粗颗粒进一步破碎为细颗粒；

细颗粒滑落至三级气力冲击微粉碎区，受到超音速气流的强力携带作用而高速移动，过程中核桃壳细颗粒相互之间剧烈摩擦、碰撞；颗粒高速飘移的同时，还会受到绕下主轴高速旋转的螺旋栅条猛烈撞击，受到撞击后的颗粒反弹到粗糙筒壁，再次受到撞击、摩擦，最终颗粒粉碎成微颗粒，微颗粒随着向上的螺旋气流进入四级气流磨超微粉碎区；

进入四级气流磨超微粉碎区的核桃壳微颗粒在亚音速的气流磨中受到高速撞击、摩擦，进一步粉碎成超微粉，随气流上升，经过分级叶片的筛选，满足粒径要求的粉粒受到的负压引力大于离心力而被吸出收集。

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