CN114471835B - 一种挤压辊散热风箱、风冷散热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压辊散热风箱、风冷散热装置及方法，涉及破碎加工设备技术领域，挤压辊散热风箱包括箱体，箱体一侧设有配合挤压辊非工作面的开口，箱体内通过多层横板形成多个风道，横板与箱体侧壁留有流通口，且相邻流通口位于不同侧；横板上表面间隔分布多个形成设定夹角的鳃板，横板对应于开口侧安装密封毛刷组。本发明通过散热风箱内通入冷风对挤压辊表面持续降温，避免温度集聚上升，从而控制与挤压辊接触的物料温度，保证连续生产。

Description

一种挤压辊散热风箱、风冷散热装置及方法

技术领域

本发明涉及破碎加工设备技术领域，尤其涉及一种挤压辊散热风箱、风冷散热装置及方法。

背景技术

一些用于农产品破碎加工的对辊挤压或单辊碾压设备，如麦芽粉碎机、碾米机、对辊挤压造粒机等，物料在挤压、碾碎的过程中，随着物料的压缩、聚集、反复摩擦，物料温度会持续上升，造成物料变性或物料中有益菌、酶的活性降低甚至丧失，使加工后产品的品质受到影响，合格率降低。

在现有条件下，均需要停机等待挤压辊自然散热降温，造成生产线无法连续生产，产量降低。

现有的散热方式主要是向挤压辊的内部通入冷却水，但此种方法散热机构复杂，成本高，易泄露，容易污染产品，尤其不适合用于食品、药品等加工行业，目前主要用于钢铁冶炼行业，能耗高，且冷却后的废水会污染环境。针对黏性物料沾附在挤压辊上所形成的局部热点，目前没有有效的解决方案。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种挤压辊散热风箱、风冷散热装置及方法，通过散热风箱内通入冷风对挤压辊表面持续降温，避免温度集聚上升，从而控制与挤压辊接触的物料温度，保证连续生产。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种挤压辊散热风箱，包括箱体，箱体一侧设有配合挤压辊非工作面的开口，箱体内通过多层横板形成多个风道，横板与箱体侧壁留有流通口，且相邻流通口位于不同侧；横板上表面间隔分布多个形成设定夹角的鳃板，横板对应于开口侧安装密封毛刷组。

作为进一步的实现方式，所述鳃板朝向流通口侧倾斜，每个横板上的各鳃板一端与横板转动连接，另一端与平行于横板的连接构件转动连接；每个连接构件分别连接驱动机构，以分组控制鳃板倾斜角度。

作为进一步的实现方式，所述鳃板包括鳃板第一段和鳃板第二段，鳃板第一段和鳃板第二段的一端铰接，鳃板第一段另一端与横板铰接，鳃板第二段另一端与连接构件铰接。

作为进一步的实现方式，所述鳃板第一段表面分布若干凹坑，鳃板第二段间隔布置有多个梯形层吸风道，梯形层吸风道内设有导风板。

作为进一步的实现方式，所述驱动机构包括连杆和动力源，连杆一端与连接构件远离流通口的一端相连，连杆另一端连接动力源。

作为进一步的实现方式，所述密封毛刷组包括转轴、沿转轴轴向安装的多个密封毛刷；密封毛刷包括橡胶层和设于橡胶层外侧的毛刷。

作为进一步的实现方式，所述箱体顶部设有出风口，底部设有进风口；所述鳃板数目从进风口侧向出风口侧依次增多。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种挤压辊风冷散热装置，包括所述的散热风箱，散热风箱下端安装弹性刮板；散热风箱的进风口通过进风管连接冷风机；所述散热风箱和冷风机连接控制器。

作为进一步的实现方式，还包括用于测量挤压辊表面温度的非接触测温装置，所述非接触测温装置连接控制器。

第三方面，本发明的实施例还提供了一种挤压辊风冷散热装置的控温方法，通过控制器设置依次增大的第一预设温度、第二预设温度和第三预设温度，

实时温度低于第一预设温度，冷风机不启动，挤压辊自然散热，形成节能状态；

实时温度介于第一预设温度和第二预设温度之间，启动冷风机，鳃板与横板贴合，形成低功耗风冷散热状态；

实时温度介于第二预设温度和第三预设温度之间，鳃板与横板的夹角在0°-90°之间动态调整，以使挤压辊表面温度始终处于第三预设温度以下；其中，每个风道中的鳃板都可以单独调整角度或连续摆动，形成不同散热强度的组合；

实时温度超过第三预设温度，装置处于异常状态，控制器报警提示停机处理。

本发明的有益效果如下：

本发明的散热风箱内通过横板划分为多个风道，风道内设有鳃板，鳃板在驱动机构作用下可改变角度，冷风在遇到鳃板时，会在鳃板与横板之间的夹角中形成涡旋，对整个风道中的冷风形成紊流作用，从而增强吸热效果；鳃板第一段表面分布有凹坑，流体经过凹坑时由于几何形状的突变产生分离,诱使流体转捩成湍流,进而降低阻力系数，空气介层可以紧贴在鳃板第一段表面，减少黏滞力，使得流经两个相邻鳃板之间的冷风上部流速慢下部流速快，迅速形成速度差，在倾斜鳃板的阻挡下进而形成涡旋；鳃板第二段设置梯形层吸风道，梯形层吸风道内设有导风板，梯形层吸风道形成向上的吸力，将涡旋外层的热量逐层吸出通过梯形风道最终进入鱼骨型风道，进而将热量快速传输到散热风箱出风口处排出。

本发明的散热风箱的开口侧安装密封毛刷组，在滚动过程中能够深入挤压辊缝隙或凹槽中对残余物料进行清理，减少物料残留造成的局部热点，密封毛刷组由若干密封毛刷安装于同一转轴组合而成，并且每一个密封毛刷都可以独立转动，当某一个毛刷遇到残留物料时，不会影响其他相邻毛刷的转动；对零散随机分布在挤压辊表面的残余物料，具有更好的清理效果，并且其内部橡胶层有良好密封效果，提高风道的气密性，加强散热效果。

本发明的散热风箱下端安装弹性刮板，在弹簧弹力的作用下弹性刮板处于压紧挤压辊的状态，在挤压辊转动时，清除挤压辊表面残余的物料，在遇到一次性难以刮净的物料时，弹性刮板能够克服弹簧弹力，向远离挤压辊外表面的方向运动，起到自保护的作用。

本发明的风冷散热装置通过控制器对不通风道中鳃板的运动角度和速度的多组合控制，结合动态匹配的冷风机风量控制，在横板上的密封毛刷组和散热风箱侧板组成的相对气密空间中，在风道中形成若干个冷风涡旋，利用微风缓流吸热，增强了风冷散热效果，避免了粉尘扩散，降低了散热系统能耗，并可保障生产线的连续运行。

本发明通过风冷散热装置能够对挤压辊进行高效降温，并将表面温度控制在合理温度区间，使物料中的有益菌、酶或营养物质，保持活性、减少过高或过低温度造成的损失，防止物料在挤压过程中由于温度对产品性质产生影响，通用性强，能够匹配不同种类、不同规格的物料挤压设备。

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是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的散热风箱内部结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的鳃板结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的鳃板立体结构示意图；

图5是图3的A处局部放大图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的密封毛刷组结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的控制流程图。

其中，1、入料口，2、挤压辊，3、散热风箱，4、冷风机，5、进风管，6、出料口，7、控制器，8、红外温度传感器，9、弹性刮板，10、出风口，11、密封毛刷组，12、侧板，13、密封条，14、横板，15、连接构件，16、动力源，17、鳃板，1701、第一转动点，1702、鳃板第一段，1703、第二转动点，1704、鳃板第二段，1705、连接点，1706、梯形层吸风道，1707、导风板，1708、凹坑，1709、导风板，18、进风口，19、风道，20、橡胶层，21、毛刷，22、连杆。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供了一种挤压辊散热风箱，包括箱体，箱体一侧设有配合挤压辊2非工作面的开口，其中，工作面为两挤压辊2形成挤压区域的一侧表面，非工作面与工作面相背。散热风箱3安装挤压辊2的非工作面，并与挤压辊2留有少量间隙。

由于箱体的开口与挤压辊2配合，箱体平行于挤压辊2侧面的两个侧板12形成弧形的配合面；配合面固定有密封条13，侧板12及密封条13嵌入挤压辊2的安装槽中，形成一定程度的密封，使冷风不易从侧板12与挤压辊2的间隙中散失。

箱体的顶部(以图2所示方向为参考)设有出风口10，底部设有进风口18；箱体内设有多层间隔分布的横板14，横板14相互平行且与挤压辊2轴线方向保持一致，通过横板14将箱体内部空间划分为多个风道19。

横板14一端与侧板12固定，另一端距另一侧板2有一定的间距，以形成流通口；相邻横板14的流通口位于不同侧，以使各风道19彼此连通，形成S型通道，以延长冷风在箱体内的流通路径。

本实施例的进风口18位于箱体底部远离最下层流通口的一端，出风口10位于箱体顶部远离最上层流通口的一端。

如图2所示，横板14靠近开口的一侧安装密封毛刷组11，密封毛刷组11是由若干个密封毛刷安装在同一根转轴上组成。如图6所示，密封毛刷由内部的橡胶层20和外层的毛刷21组成，毛刷21在圆柱形的橡胶层20表面均匀分布。

密封毛刷组11位于横板14与挤压辊2的间隙中，通过挤压密封毛刷内部的橡胶层20使其微变形来形成密封作用，外层的毛刷21能够清洁挤压辊2表面残留的物料，同时毛刷21具有弹性，在滚动过程中能够深入挤压辊2缝隙或凹槽中对残余物料进行清理，减少物料残留造成的局部热点，并且每一个密封毛刷都可以独立转动，当某一个毛刷遇到残留物料时，不会影响其他相邻毛刷的转动。

横板14上表面间隔分布多个鳃板17，鳃板17朝向流通口侧倾斜，冷风在遇到鳃板17时，会在鳃板17与横板14之间的夹角中形成涡旋，对整个风道19中的冷风形成紊流作用，从而增强吸热效果。

各层横板14上设置的鳃板17个数不同，鳃板17数目从进风口18侧向出风口10侧依次增多，以沿冷风流通方向逐渐加强紊流作用。

鳃板17与横板14之间的夹角可以影响风道19中冷风的阻风量，本实施例设置连接构件15和驱动机构，以改变鳃板17相对于横板14的夹角，使鳃板17夹角可在0°-90°之间调整。

在本实施例中，位于同一横板14上的各鳃板17一端与横板14铰接，另一端与平行于横板14的连接构件15铰接，连接构件15可为连接板、连接杆或其他结构。

如图3所示，鳃板17包括鳃板第一段1702和鳃板第二段1704，二者均为板件，鳃板第一段1702和鳃板第二段1704的一端铰接，形成纵向截面类似于鱼鳃形结构，因此定义为鳃板。各层横板14长度方向上通过多个鳃板17形成类似鱼骨结构，因此各风道19形成鱼骨形风道。

鳃板第一段1702与鳃板第二段1704的铰接点为第二转动点1703，鳃板第一段1702另一端与横板14铰接，形成第一转动点1701，使得鳃板17可以绕第一转动点1701转动；鳃板第二段1704另一端与连接构件15铰接，形成连接点1705。

如图4所示，鳃板第一段1702外表面均匀分布若干凹坑1708，凹坑1708的布置方式通过计算机流场模拟和大量试验测试确定。冷风流经物体表面时会吸附多层空气产生粘滞性，通过表面布满凹坑1708，流体经过凹坑1708时由于几何形状的突变产生分离,诱使流体转捩成湍流,进而降低阻力系数，空气介层可以紧贴在鳃板第一段1702外表面，减少黏滞力，使得流经两个相邻鳃板17之间的冷风上部流速慢下部流速快，迅速形成速度差，在倾斜鳃板17的阻挡下进而形成涡旋。

在本实施例中，设置凹坑1708的直径3.56mm，深度0.25mm，间隔1.3-2mm。

鳃板第二段1704间隔布置有多个梯形层吸风道1706，梯形层吸风道1706个数根据实际要求设置。如图4和图5所示，梯形层吸风道1706贯穿鳃板第二段1704，在鳃板第二段1704上表面的宽度小于在鳃板第二段1704底面上的宽度，形成上端开口小，下端开口大的空间梯形结构。

梯形层吸风道1706内部设置有导风板1707，导风板1707一端与梯形层吸风道的侧面平行且贴合，另一端具有伸出梯形层吸风道1706底部的延伸部，延伸部与鳃板第二段1704底面形成一定夹角。在本实施例中，延伸部与鳃板第二段底面有5°-8°的夹角。

两鳃板17间形成的涡旋，旋向朝向流通口方向，在吸收挤压辊2热量后，涡旋最外层温度最高，旋转时会正面撞击导风板1707的倾斜延伸部，从而进入梯形层吸风道1706。在梯形层吸风道1706的上端，也就是在鳃板第二段1704上表面，由于无遮挡，冷风的流速会显著高于鳃板第二段1704底面，也就是梯形层吸风道1706的下端，且梯形层吸风道1706的上端开口宽度小于下端，因此会形成向上的吸力，将涡旋外层的热量逐层吸出通过梯形风道最终进入鱼骨型风道，进而将热量快速传输到散热风箱出风口处排出。

连接构件15连接驱动机构，驱动机构包括连杆22和动力源16，连接构件15远离流通口的一端与连杆22铰接，连杆22另一端连接动力源16，连接构件15、连杆22、鳃板17组成平行四边形结构，在驱动机构作用下使鳃板17随连接构件15运动，从而改变鳃板17倾斜角度。

动力源16具有可控的能够旋转任意角度停止并保持的功能，本实施例的动力源16采用舵机。

实施例二：

本实施例提供了一种挤压辊风冷散热装置，包括实施例一所述的散热风箱3，还包括冷风机4、控制器7，如图1所示，两挤压辊2的挤压区域上方对应入料口1，下方对应出料口6，每个挤压辊2的非工作面均安装散热风箱3。

散热风箱3的进风口18通过进风管5连接冷风机4，冷风机4制取的冷风通过进风管5接入进风口18，在风道19开口一侧与挤压辊2直接接触，通过热交换，层层吸取挤压辊2上的热量后，从出风口10排出。

弹性刮板9安装在散热风箱3的底板上，弹簧为扭簧，弹性刮板9在弹簧弹力作用下处于压紧挤压辊2状态，在挤压辊2转动时，清除压辊2表面残余的物料；在遇到一次性难以刮净的物料时，弹性刮板9能够克服弹簧弹力，向远离挤压辊外表面的方向运动，起到自保护的作用。

风冷散热装置还包括非接触测温装置，非接触测温装置用于测量挤压辊2表面温度；非接触测温装置可以采用红外或其他方式，本实施例的非接触测温装置采用红外温度传感器8，红外温度传感器8设置于弹性刮板9上；当然，在其他实施例中，非接触测温装置也可以设置于其他位置。

红外温度传感器8通过无接触的方式实时测量挤压辊2表面温度，并将信号传输给控制器7，控制器7可以对每个横板14上的鳃板17进行角度的调节，从而控制冷风在风道19中的流速和滞留时间，改变冷却的效果。

实施例三：

本实施例提供了一种挤压辊风冷散热装置的控温方法，散热装置采用实施例二所述的结构，如图7所示，具体的方法如下：

挤压辊2运转后，红外测温装置实时测量挤压辊2表面温度，实时温度为T，预设温度分别为T₁、T₂、T₃，且T₁＜T₂＜T₃，T₁、T₂、T₃的具体值根据物料种类和作业要求设置。

当T＜T₁时，冷风机4不启动，挤压辊2自然散热，散热装置处于节能状态。

当T₁≤T＜T₂时，控制器7启动冷风机4工作，冷风进入散热风箱3，此时鳃板17与横板14贴合，夹角为0°，处于低功耗风冷散热状态。

当T₂≤T＜T₃时，控制器7控制舵机16运作，使鳃板17与横板14的夹角在0°-90°之间连续调整，实时温度T与T₂的差值越大时，鳃板17与横板14的夹角越大。在整个挤压辊2工作过程中，控制器7会控制鳃板17与横板14的夹角动态调整，使挤压辊表面温度始终处于设定的最高温度T₃以下，保障物料加工过程中不受过高温度的影响。

当T≥T₃时，说明挤压设备或散热装置出现异常状况，控制器会报警提示，停机检查后再重新工作，以保障设备的安全性和产品的稳定性。

本实施例能够将挤压辊表面温度控制在合理温度区间，防止物料在挤压过程中温度过高造成的产品性质变化，通过控制系统程序的调整，能够匹配不同种类的物料挤压设备。

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

Claims (9)

1.一种挤压辊散热风箱，其特征在于，包括箱体，箱体一侧设有配合挤压辊非工作面的开口，箱体内通过多层横板形成多个风道，横板与箱体侧壁留有流通口，且相邻流通口位于不同侧；横板上表面间隔分布多个形成设定夹角的鳃板，横板对应于开口侧安装密封毛刷组，所述鳃板朝向流通口侧倾斜，每个横板上的各鳃板一端与横板转动连接，另一端与平行于横板的连接构件转动连接；每个连接构件分别连接驱动机构，以分组控制鳃板倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种挤压辊散热风箱，其特征在于，所述鳃板包括鳃板第一段和鳃板第二段，鳃板第一段和鳃板第二段的一端铰接，鳃板第一段另一端与横板铰接，鳃板第二段另一端与连接构件铰接。

3.根据权利要求2所述的一种挤压辊散热风箱，其特征在于，所述鳃板第一段表面分布若干凹坑，鳃板第二段间隔布置有多个梯形层吸风道，梯形层吸风道内设有导风板。

4.根据权利要求1所述的一种挤压辊散热风箱，其特征在于，所述驱动机构包括连杆和动力源，连杆一端与连接构件远离流通口的一端相连，连杆另一端连接动力源。

5.根据权利要求1所述的一种挤压辊散热风箱，其特征在于，所述密封毛刷组包括转轴、沿转轴轴向安装的多个密封毛刷；密封毛刷包括橡胶层和设于橡胶层外侧的毛刷。

6.根据权利要求1所述的一种挤压辊散热风箱，其特征在于，所述箱体顶部设有出风口，底部设有进风口；所述鳃板数目从进风口侧向出风口侧依次增多。

7.一种挤压辊风冷散热装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一所述的散热风箱，散热风箱下端安装弹性刮板；散热风箱的进风口通过进风管连接冷风机；所述散热风箱和冷风机连接控制器。

8.根据权利要求7所述的一种挤压辊风冷散热装置，其特征在于，还包括用于测量挤压辊表面温度的非接触测温装置，所述非接触测温装置连接控制器。

9.根据权利要求7或8所述的一种挤压辊风冷散热装置的控温方法，其特征在于，通过控制器设置依次增大的第一预设温度、第二预设温度和第三预设温度，

实时温度低于第一预设温度，冷风机不启动，挤压辊自然散热，形成节能状态；

实时温度介于第一预设温度和第二预设温度之间，启动冷风机，鳃板与横板贴合，形成低功耗风冷散热状态；

实时温度介于第二预设温度和第三预设温度之间，鳃板与横板的夹角在0°-90°之间动态调整，以使挤压辊表面温度始终处于第三预设温度以下；其中，每个风道中的鳃板都可以单独调整角度或连续摆动，形成不同散热强度的组合；

实时温度超过第三预设温度，装置处于异常状态，控制器报警提示停机处理。