CN111468241B - 一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置 - Google Patents

Abstract

一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，属于生物质能源利用技术领域。解决了现有粉碎机械无法对秸秆类物料实现高产能、低耗能超细粉碎的问题。要点：本发明物料预粉碎后被负压气流吸入粉碎室，粉碎转子高速运动的粉碎转子销柱与静止粉碎定子的粉碎定子销柱产生相对运动，物料在经过粉碎转子销柱区域时，被高速回转的粉碎转子销柱剪切、撞击粉碎；当物料在离心力作用下运动到粉碎转子外圈时，物料在高速运动的粉碎锤头和齿圈间被高速冲击粉碎。被粉碎后的秸秆被负压气流带入分级室，符合要求的粉体通过分级叶轮后从中心管排出机外，不符合要求的粉体沿着挡料环内壁落回粉碎室继续粉碎，直至符合要求。本发明用于生物质物料粉碎。

Description

一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置

技术领域

本发明涉及一种生物质超细粉碎装置，具体涉及一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，属于生物质能源利用技术领域。

背景技术

秸秆作为我国农作物收获的主要副产物之一，产量十分丰富。目前对于秸秆的主要处理方式为秸秆还田、制造人造丝和人造棉、作为生物质燃料、造纸原料等，利用率较低。将秸秆超细粉碎后得到的粉体可作为生物降解材料，在薄膜、片材、注塑级产品制造上可代替石油基产品(塑料)，并具有可降解性；超细粉碎后的粉体应用在沼气上既可提高产量又可增加使用周期；粉体状态的秸秆还可以提高纤维素、半纤维素的提取效率。因此近些年将秸秆制粉作为一种新型节能环保原料在市场上慢慢出现，现有生物质超细粉碎装置的专利如下所示：

1、申请人为湖南摩根海容新材料有限责任公司，专利号为CN201920107324.3，专利名称为一种超细粉碎机，主要工作原理是电机带动传动轴上的粉碎盘和粉碎模块转动撞击物料，结合物料本身的高速冲击摩擦起到加速粉碎的效果，粉碎好的物料从筛网中筛出，未达标的物料继续停留在粉碎室中高速碰撞摩擦，反复循环。分级筛网一般对颗粒度大的物料有很好的分离作用。

2、申请人为龙岩市山和机械制造有限公司，专利号为CN201822244684.6，专利名称为一种轻质物料超细粉碎机，主要工作原理是启动第一电机带动破碎齿对轻质物料进行初步粉碎；启动第二电机带动第一研磨盘和第二研磨盘转动，对轻质物料进一步粉碎；操作者用手推动第二电机向右移动，使第一研磨盘对破碎筒内的轻质物料进行施加压力完成粉碎。研磨对轻质物料有很好的粉碎作用，但操作过程机械化程度较低。

基于专利的检索，以及现有机械结合发现，现有秸秆粉碎装置多为粗粉碎，不能使秸秆的粉碎颗粒达到微米级。在不考虑生产效率的情况下，生产300目以下的超细秸秆粉体不是难事，同时兼顾高质量和高效率才是研究人员应该攻克的难关。因此，亟待设计一种产能高能耗低的生物质秸秆超细粉碎装置。

发明内容

鉴于上述事实，本发明的目的是针对现有粉碎机械无法对秸秆类物料实现高产能、低耗能超细粉碎的问题，进而设计了一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置。该秸秆超细粉碎装置在同等能耗下，同时兼顾高质量和高效率的特点，可以将进料为5mm以下的秸秆物料粉碎至300目以下，且每小时的产能达到800kg以上。

在下文中简要概述本发明基本思想和实施方案，以简化的形式给出某些概念，为后续更详细的描述作铺垫。这个概述并不是为了确定本发明的关键或重要部分，也不是为了限定本发明的范围。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，包括腔室主体，腔室主体由上至下依次定义为分级室、粉碎室和进料室；

所述进料室的侧壁上连通有进料口；

所述粉碎室内设置有粉碎机构，所述粉碎机构包括粉碎转子、粉碎定子、齿圈、粉碎轴、粉碎锤头、粉碎转子销柱和粉碎定子销柱；

所述齿圈安装在粉碎室的内壁上，齿圈内部上下布置有粉碎转子和粉碎定子，粉碎定子与齿圈连接；

所述粉碎定子中部设置有进料通道，粉碎定子的上表面内圈设有环形分布的粉碎定子销柱；

所述粉碎转子的外周安装有粉碎锤头，粉碎锤头与齿圈及粉碎定子销柱配合进行冲击粉碎，粉碎转子的下表面内圈上设有环形分布的粉碎转子销柱，粉碎转子与粉碎轴的上端连接，粉碎轴的下端穿出腔室主体与粉碎带轮连接，粉碎带轮与粉碎电机连接；

所述分级室的内壁上安装有挡料环，挡料环内布置有分级叶轮，分级叶轮的内部与中心管内端相接，中心管的外端伸出腔室主体与风机连接，腔室主体内部形成负压，所述分级叶轮与分级轴的下端连接，分级轴的上端穿出腔室主体以及中心管与分级带轮连接。

上述技术方案中：采用真空负压的入料方式，减少能量消耗，同时风冷冷却方式防止温升过高；秸秆物料由进料口在负压作用下进入粉碎室，粉碎电机通过粉碎带轮、粉碎轴带动粉碎转子高速回转，粉碎转子内圈上有环形分布的粉碎转子销柱，粉碎转子外周安装有粉碎锤头，相应的粉碎定子内圈设有环形分布的粉碎定子销柱，秸秆物料先在高速运动的粉碎转子销柱与静止的粉碎定子销柱间被剪切粉碎，再在粉碎转子外圈的粉碎锤头与粉碎室内壁齿圈间被高速冲击粉碎，通过柱销结构可提高装置的粉碎效率。分级室内设有分级叶轮，挡料环安装在分级室内壁上，分级叶轮代替筛网，不易过粉碎。物料在真空负压气流和高速运动的分级叶轮作用下，与空气围绕分级叶轮做回转运动，分级叶轮内部与中心管相接，由于中心管负压作用，分级叶轮内部与粉碎室形成压力差，使二相气流在原有的圆周运动外又产生径向运动。在分级叶轮处的二相气流中的物料水平方向受到回转运动的离心力与气流径向运动对物料的吸引力，当离心力与吸引力平衡时，物料随其气流进入分级叶轮沿中心管排出，当离心力大于气流阻力时，物料被甩出，沿挡料环落入粉碎室继续粉碎，然后随着不断输入的气流再次上升，再次分级。符合要求的粉体通过分级叶轮后被中心管吸出腔室主体外，不符合要求的粉体沿着挡料环内壁落回粉碎室继续粉碎。

进一步地：所述一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，还包括支撑机构，支撑机构包括支撑底座和轴支撑架，所述支撑底座安装在腔室主体的上端面上，轴支撑架安装在支撑底座上，轴支撑架用于分级轴的轴向定位。如此设置，保证了结构的稳定性。

进一步地：所述粉碎带轮包括粉碎大带轮、粉碎小带轮，粉碎轴的下端与粉碎大带轮连接，粉碎大带轮与粉碎小带轮通过皮带连接，粉碎小带轮与粉碎电机连接。

进一步地：所述一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，还包括粉碎带轮罩、固定底座，粉碎带轮罩安装在固定底座上，粉碎带轮置于粉碎带轮罩内。

进一步地：所述粉碎转子的下表面内圈上设有双层环形分布的粉碎转子销柱，粉碎定子的上表面内圈设有单层环形分布的粉碎定子销柱。如此设置，粉碎效果好，能效高。

进一步地：所述粉碎转子销柱和粉碎定子销柱均为边长为a＝55mm、b＝20mm的直角三角型，其刃角ɑ为20°。如此设置，销柱的制造简单且耐磨性较好。

进一步地：所述腔室主体为分体制造，由上、中、下分布的分级室、粉碎室、进料室组成。如此设置，便于机械的维修、操作和清理。

进一步地：所述分级叶轮整体呈圆柱形结构，包括上固定环、多个叶片和下固定板，叶片环形阵列安装在上固定环与下固定板之间。

进一步地：所述粉碎锤头通过螺栓固定在粉碎转子外圈上。由于粉碎锤头磨损量较大，如此设置，便于更换。

进一步地：所述分级轴、粉碎轴与滚动轴承内径配合，滚动轴承安装在轴承座内，轴承座分别安装在轴支撑架和固定底座上。如此设置，保证传动顺畅。

以上所做出的进一步限定，在结构不冲突的情况下，可以进行任意组合。

本发明所达到的效果为：

1)粉碎转子和粉碎定子增加具有切削刃的销柱结构，在原有冲击粉碎基础上，增加了剪切粉碎，更适用于秸秆粉碎；可将进料为5mm以下的秸秆物料粉碎至300目以下，充分提高物料粉碎的效率，每小时的产能达到800kg以上；现有的粉碎机构在同等能耗下，只能将2mm以下的秸秆物料粉碎至200目以下，每小时的产能也只能达到350kg以下；

2)采用真空负压吸入物料方式，减少能量消耗，解决了温升过高的问题，保证机器内温度在安全范围；

3)可以不用停机，通过调节分级轴的转速来控制分离物料的粒度；

4)在粉碎室内设有分级装置，不易过粉碎，分级叶轮代替筛网，同时完成微粉碎和微粉分选两道加工工序；

5)容易与分级机构形成闭路，能够使得秸秆被持续粉碎；

6)维修、操作和清理方便，生产能力大。

附图说明

图1为本发明一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置的结构示意图；

图2为本发明粉碎转子仰视图；

图3为本发明粉碎定子结构示意图；

图4为本发明销柱刀刃角度示意图；

图5为本发明粉碎室内部结构示意图；

图6为本发明粉碎室箱体结构示意图；

图7为本发明分级叶轮结构示意图。

图中零件名称与附图编号的对应关系为：

1-分级带轮；2-轴承座；3-轴支撑架；4-分级轴；5-中心管；6-支撑底座；7-分级室；8-螺栓；9-螺母；10-粉碎室；11-分级叶轮；12-挡料环；13-粉碎转子；14-粉碎定子；15-进料口；16-齿圈；17-粉碎轴；18-粉碎大带轮；19-粉碎小带轮；20-粉碎带轮罩；21-固定底座；22-粉碎锤头；23-粉碎转子销柱；24-粉碎定子销柱；25-进料室。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-7并结合实施例来详细说明本申请。

下面根据附图详细阐述本发明优选的实施例。

实施例1：参见图1-7，本实施例的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，包括分级带轮1、轴承座2、轴支撑架3、分级轴4、中心管5、支撑架座6、分级室7、螺栓8、螺母9、粉碎室10、分级叶轮11、挡料环12、粉碎转子13、粉碎定子14、进料口15、齿圈16、粉碎轴17、粉碎大带轮18、粉碎小带轮19、粉碎带轮罩20、固定底座21、冲击锤头22、粉碎转子销柱23、粉碎定子销柱24以及进料室25；

由上至下各通过八组螺栓8、螺母9连接的分级室7、粉碎室10和进料室25构成了腔室主体，使腔室主体连接稳固，便于机械的维修、操作和清理；所述进料室25的侧壁上连通有进料口15；所述粉碎室10内设置有粉碎机构，所述粉碎机构包括粉碎转子13、粉碎定子14、齿圈16、粉碎轴17、粉碎锤头22、粉碎转子销柱23和粉碎定子销柱24；所述齿圈16安装在粉碎室10的内壁上，齿圈16内部上下布置有粉碎转子13和粉碎定子14，粉碎定子14与齿圈16连接；所述粉碎定子14中部设置有进料通道，粉碎定子14的上表面内圈设有环形分布的粉碎定子销柱24；所述粉碎转子13的外周安装有粉碎锤头22，粉碎锤头22与齿圈16及粉碎定子销柱24配合进行冲击粉碎，粉碎转子13的下表面内圈上设有环形分布的粉碎转子销柱23，粉碎转子13与粉碎轴17的上端连接，粉碎轴17的下端穿出腔室主体与粉碎带轮连接，粉碎带轮与粉碎电机连接；所述分级室7的内壁上安装有挡料环12，挡料环12内布置有分级叶轮11，分级叶轮11的内部与中心管5内端相接，中心管5的外端伸出腔室主体与风机连接，腔室主体内部形成负压，所述分级叶轮11与分级轴4的下端连接，分级轴4的上端穿出腔室主体以及中心管与分级带轮1连接；所述粉碎带轮包括粉碎大带轮18、粉碎小带轮19，粉碎轴17的下端与粉碎大带轮18连接，粉碎大带轮18与粉碎小带轮19通过皮带连接，粉碎小带轮19与粉碎电机连接；粉碎带轮罩20安装在固定底座21上，粉碎带轮置于粉碎带轮罩20内；所述支撑底座6安装在腔室主体的上端面上，轴支撑架3安装在支撑底座6上，轴支撑架3用于分级轴4的轴向定位；分级轴4、粉碎轴17与滚动轴承内径配合，滚动轴承安装在轴承座2内，轴承座2分别安装在轴支撑架3和固定底座21上。

实施例2：本实施例与实施例1的不同点在于：所述粉碎转子13的下表面内圈上设有双层环形分布的粉碎转子销柱23，粉碎定子14的上表面内圈设有单层环形分布的粉碎定子销柱24。

实施例3：本实施例与实施例1或2的不同点在于：所述粉碎转子销柱23和粉碎定子销柱24均为边长为a＝55mm、b＝20mm的直角三角型，其刃角ɑ为20°。

实施例4：本实施例与实施例1、2或3的不同点在于：所述分级叶轮11整体呈圆柱形结构，包括上固定环、多个叶片和下固定板，叶片环形阵列安装在上固定环与下固定板之间。

实施例5：本实施例与实施例1、2、3或4的不同点在于：所述粉碎锤头22通过螺栓固定在粉碎转子外圈上。由于粉碎锤头磨损量较大，如此设置，便于更换。

实施例6：本实施例与实施例1、2、3、4或5的不同点在于：所述分级带轮1与分级轴4、粉碎大带轮20与粉碎轴17均通过花键固定。

以上所述实施例不止使用了一组六角螺栓、螺母、普通平键，型号也不尽相同，在此不一一列举。

工作原理为：物料预粉碎后，被负压气流带入超细粉碎室内，然后在高速旋转的粉碎转子与带有销柱结构的粉碎定子之间受到剪切、冲击作用而粉碎。随即在气流带动下进入分级室分选，细粉作为成品通过分级叶轮后从中心管排出机外，由收尘装置捕集下来；粗粉在重力作用下落回转子粉碎区内再次粉碎。

具体为：秸秆物料被预粉碎至5mm后，被负压气流吸入粉碎室10，进入粉碎区，粉碎转子13高速运动的粉碎转子销柱23与静止粉碎定子14的粉碎定子销柱24产生相对运动，物料在经过粉碎转子销柱23区域时，被高速回转的粉碎转子销柱23剪切、撞击粉碎；当物料在离心力作用下运动到粉碎转子13外圈时，物料在高速运动的粉碎锤头22和齿圈16间被高速冲击粉碎。被粉碎后的秸秆被负压气流带入分级室7，符合要求的粉体通过分级叶轮11后从中心管5排出机外，不符合要求的粉体沿着挡料环12内壁落回粉碎室10继续粉碎，直至符合要求。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于，包括腔室主体，腔室主体由上至下依次定义为分级室（7）、粉碎室（10）和进料室（25）；

所述进料室（25）的侧壁上连通有进料口（15）；

所述粉碎室（10）内设置有粉碎机构，所述粉碎机构包括粉碎转子（13）、粉碎定子（14）、齿圈（16）、粉碎轴（17）、粉碎锤头（22）、粉碎转子销柱（23）和粉碎定子销柱（24）；

所述齿圈（16）安装在粉碎室（10）的内壁上，齿圈（16）内部上下布置有粉碎转子（13）和粉碎定子（14），粉碎定子（14）与齿圈（16）连接；

所述粉碎定子（14）中部设置有进料通道，粉碎定子（14）的上表面内圈设有环形分布的粉碎定子销柱（24）；

所述粉碎转子（13）的外周安装有粉碎锤头（22），粉碎锤头（22）与齿圈（16）及粉碎定子销柱（24）配合进行冲击粉碎，粉碎转子（13）的下表面内圈上设有环形分布的粉碎转子销柱（23），粉碎转子（13）与粉碎轴（17）的上端连接，粉碎轴（17）的下端穿出腔室主体与粉碎带轮连接，粉碎带轮与粉碎电机连接；

所述分级室（7）的内壁上安装有挡料环（12），挡料环（12）内布置有分级叶轮（11），分级叶轮（11）的内部与中心管（5）内端相接，中心管（5）的外端伸出腔室主体与风机连接，腔室主体内部形成负压，所述分级叶轮（11）与分级轴（4）的下端连接，分级轴（4）的上端穿出腔室主体以及中心管与分级带轮（1）连接；

还包括支撑机构，支撑机构包括支撑底座（6）和轴支撑架（3），所述支撑底座（6）安装在腔室主体的上端面上，轴支撑架（3）安装在支撑底座（6）上，轴支撑架（3）用于分级轴（4）的轴向定位；

所述粉碎转子（13）的下表面内圈上设有双层环形分布的粉碎转子销柱（23），粉碎定子（14）的上表面内圈设有单层环形分布的粉碎定子销柱（24）。

2.根据权利要求1 所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：所述粉碎带轮包括粉碎大带轮（18）、粉碎小带轮（19），粉碎轴（17）的下端与粉碎大带轮（18）连接，粉碎大带轮（18）与粉碎小带轮（19）通过皮带连接，粉碎小带轮（19）与粉碎电机连接。

3.根据权利要求2所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：还包括粉碎带轮罩（20）、固定底座（21），粉碎带轮罩（20）安装在固定底座（21）上，粉碎带轮置于粉碎带轮罩（20）内。

4.根据权利要求1所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：所述粉碎转子销柱（23）和粉碎定子销柱（24）均为边长为a=55mm、b=20mm的直角三角型，其刃角ɑ为20º。

5.根据权利要求1所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：所述腔室主体为分体制造，由上、中、下分布的分级室、粉碎室、进料室组成。

6.根据权利要求1或5所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：所述分级叶轮整体呈圆柱形结构，包括上固定环、多个叶片和下固定板，叶片环形阵列安装在上固定环与下固定板之间。

7.根据权利要求6所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：所述粉碎锤头通过螺栓固定在粉碎转子外圈上。

8.根据权利要求7所述的一种高速冲击式生物质秸秆超细粉碎装置，其特征在于：所述分级轴、粉碎轴与滚动轴承内径配合，滚动轴承安装在轴承座内，轴承座分别安装在轴支撑架和固定底座上。