JP2018534134A - 高速圧縮せん断粉砕機 - Google Patents
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Classifications
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- B02C13/22—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills with intermeshing pins ; Pin Disk Mills
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- B02C2210/02—Features for generally used wear parts on beaters, knives, rollers, anvils, linings and the like
Abstract
【解決手段】 “Ｖ”型部の耐摩耗部材（１２）で四角柱状の鋼片（１１）の３つの被粉砕物に接触できる側面を保護し、ピン状突起の寿命を延ばし、耐摩耗部材（１２）の先端部傾斜面は被粉砕物を両側に分け、回転子ピン状突起（６）及び固定子ピン状突起（５）の両側後方の２〜６個以上のステップが瞬間に被粉砕物を挟持でき、該高速圧縮せん断粉砕機の作業効率が高く、エネルギー消費が低く、応用範囲が広く、適用性が高い。
【選択図】 図１
Description
本発明は、機械装置分野に関し、特に、高速圧縮せん断粉砕機に関する。
国内外の小麦製粉業界では、衝撃式粉砕機という幅広い名称の粉砕機械が使用されている。衝撃式粉砕機は、筐体と回転子組立体と固定子組立体とモータとからなる。回転子組立体は、ハブと、ハブ上に固定される円板状回転子ディスクと、回転子ディスク上に取り付けられ、少なくとも３周し、各周１６〜４０個の回転子ピン状突起とを含む。固定子組立体は、カバーと、カバー上に固定される固定子ディスクと、固定子ディスク上に取り付けられ、少なくとも３周し、各周２０〜６０個の固定子ピン状突起とを含む。衝撃式粉砕機は、高速回転の回転子ディスク上のピンにより回転子ピン状突起と固定子ピン状突起との間の狭い空間において粒状物を打撃して粒状物を粉砕する目的を達成する。ローラーミル等の粉砕機に比べると、衝撃式粉砕機は、構造が簡単で、取り付け・使用が便利で、体積が小さく、安価、低エネルギー消費及び消耗部品（半径方向の打撃面に硬質合金片で保護するピンを溶接する）の寿命が長い等の利点を持つ。しかしながら、衝撃式粉砕機は、小麦胚乳と類似する強度が比較的低い被粉砕物を粉砕する時だけメリットがある。被粉砕物が米又はトウモロコシ等の強度がやや高い材料に変わると、そのメリットが明らかに低下する。なぜなら空間衝撃のみに頼ると、鉱石類の強度が高い粒状物を粉砕できず、プラスチック等の一定の靭性を持つ粒状物も粉砕できず、植物の藁等の密度が小さく繊維を豊富に含む粒状物の粉砕も困難である。よって粉砕機能は比較的低く、適用面が狭い（現在麦粉工場のみに使用される）のは、従来の衝撃式粉砕機の主な要欠点となっていた。
特許文献１は、「衝撃粉砕及び圧縮せん断粉砕機能を持つ粉砕機」が開示され、該機械が衝撃式粉砕機をベースにして改良された粉砕機である。該粉砕機は、半径方向、接線方向及び傾斜という３つ作業面を有するＬ字形耐摩耗部材でピン状突起の隣接する２つの作業面を保護し、また固定子ピン状突起を１０〜３０度角度に回転し、固定子ピン状突起の鋸歯形作業面でより一層多くの材料を押さえて粉砕率アップの目的を達成する。理論的分析及びプロトタイプ試験は、均しく該機械の粉砕機能が顕著に向上できることを証明できた。単独で革新後の回転子ピン状突起を分析すると、その寿命も従来の半径方向の作業面に硬質合金片を溶接するピンより数倍長い。該技術的手段は、上記分析及び少量試験の測定データから該機械は、機械の粉砕機能を大幅に向上させると共に機械の寿命を数倍延長できるという結論が得られた。ただし、当該技術のプロトタイプ開発及び試験過程において、該粉砕機に重大な誤りがあることを発見した。該技術的手段は、固定子ピン状突起を１０〜３０度角度に回転した後、回転前の接線方向の作業面も傾斜作業面になった。固定子ピン状突起上の回転子ピン状突起との距離が最も近い箇所は、末端の半分の鋸歯頂部が円弧の１本の素線のようになる。構成部材上の摩損された部位の体積によって推定すると、この半分の鋸歯頂部の耐摩耗寿命は、従来衝撃式粉砕機の厚さが２ミリメートルの硬質合金片の１／１０〜１／５のみがある。理論的分析では、特許文献１の回転子ピン状突起耐摩耗寿命が数倍延ばすことができるが固定子ピン状突起が速く摩損され、同樣に回転子ピン状突起と固定子ピン状突起との間の隙間を増大させ、回転子ピン状突起耐摩耗寿命の延長のメリットは全く意味がなくなる。プロトタイプ試験では、「衝撃粉砕及び圧縮・せん断粉砕機能を持つ粉砕機」の新機械使用が１〜２ヵ月内の粉砕機能は衝撃式粉砕機より１０％〜２０％高く、２ヵ月後衝撃式粉砕機と同じ、その後その粉砕機能の低下は明らかに従来の衝撃式粉砕機より速い。総合的に分析すると、該粉砕機は設計指標を達成できず、従来技術に比べると、顕著なメリットがない。
ジョークラッシャは、幅広く応用され、圧縮原理が用いられる代表的な破砕機械である。ジョークラッシャは、可動ジョーで可動ジョーと固定ジョーとの間に位置する粒状物を押しつぶして材料を粉砕する。その可動ジョーの移動速度は、毎秒若干のセンチメートルで計算する。ジョークラッシャは、大きな粒状物のみを粉砕できるが、粉砕効率が非常に低い。
本発明は、穀物、油料作物、各種植物の根・茎・種子、鉱物、ゴム及びプラスチック等のほぼ全ての固形粒状物の粉砕に幅広く使用され、かつ加工プロセスが簡単で、取り付け・操作・使用が便利で、低エネルギー消費及び電気エネルギーの有効利用率が従来技術より遥かに高い高速圧縮せん断粉砕機を提供することを目的とする。
本発明は、モータと筐体とカバーと回転子組立体と固定子組立体とを含み、前記カバーは筐体の上端面と固結され、前記モータが筐体の下端面と固結され、前記回転子組立体がハブ、ハブ上に固結される回転子ディスクと、回転子ディスク上に取り付けられる少なくとも３周の回転子ピン状突起とを含み、筐体内に位置すると共にハブを通じてモータ軸と固結され；前記固定子組立体は、カバーと、カバー上に固結される固定子ディスクと、固定子ディスク上に取り付けられる少なくとも３周の固定子ピン状突起とを含み、前記カバーを通じて筐体面部に固結され；前記回転子ピン状突起及び前記固定子ピン状突起の構造は、同じ、均しく横断面が正方形の四角柱状の鋼片を含み、鋼片上に連結棒が設けられ、連結棒がスクリューロッド又はロッドとする高速圧縮せん断粉砕機を提供し、前記回転子ピン状突起及び固定子ピン状突起の四角柱状の鋼片上に耐摩耗部材が固結され、前記耐摩耗部材は２つの水平部位と“Ｖ”型部とからなり、前記２つの水平部位が各々“Ｖ”型部の両傾斜面の末端部と連結され、２つの水平部位及び“Ｖ”型部の両傾斜面は均しく四角柱状の鋼片の中心平面に対称に設けられ、前記水平部位が２〜６つのステップで構成され、前記“Ｖ”型部の先端部が円弧状を呈し、“Ｖ”型部の両傾斜面の夾角αの角度が８０〜１４０度で、前記“Ｖ”型部の両傾斜面と頂部の円弧状面とがピン状突起の半径方向作業面を形成し、前記２つの水平部位の２〜６個のステップがピン状突起の接線方向作業面を形成し；前記回転子ピン状突起内外側の接線方向作業面及び固定子ピン状突起内外側の接線方向作業面は、回転子の回転運動の円周方向に接し、前記回転子ピン状突起の半径方向作業面の円弧面と前記固定子ピン状突起の半径方向作業面の円弧面を互いに対向させて取り付けることを特徴とする。
前記耐摩耗部材の厚さは、少なくとも２ミリメートルとし；前記耐摩耗部材の内側と外側の接線方向作業面のステップは、半径方向作業面に近い方を前方とし、半径方向作業面から離れた方を後方とし、各ステップ面の高さは前から後へと順に０．５ミリメートル〜１．５ミリメートル高くなる。
前記耐摩耗部材の内側と外側の接線方向作業面の最低ステップの幅は、１ミリメートル以上とし；前記耐摩耗部材の内側と外側の接線方向作業面の最高ステップの幅は、３ミリメートル〜１５ミリメートルとする。
前記鋼片と耐摩耗部材との間は、溶接による連結又は接着による連結の形を用いる。
前記回転子ピン状突起と固定子ピン状突起との間の最小隙間は、０．５ミリメートル〜３ミリメートルとする。
前記回転子ピン状突起の線速度は、５０メートル/秒〜１５０メートル/秒とする。
前記カバーの上端面に数周の環状カバークーラントチャネルが設けられ、前記カバークーラントチャネルの一端にカバークーラントチャネル流入管が設けられ、前記カバークーラントチャネルの他端にカバークーラントチャネル流出管が設けられる。
前記筐体の下端面に数周の環状筐体クーラントチャネルが設けられ、前記筐体クーラントチャネルはスクロールケーシング式クーラントチャネルと、筐体底部クーラントチャネルとを含み、前記スクロールケーシング式クーラントチャネルの一端と筐体底部クーラントチャネルの一端が通水口を介して連通され、前記スクロールケーシング式クーラントチャネルの他端に筐体クーラントチャネル流入管が設けられ、前記筐体底部クーラントチャネルの他端に筐体クーラントチャネル流出管が設けられる。
前記通水口は、長方形とする。
前記固定子ディスクとカバーとの間に熱伝導プレートが設けられる。
本発明に係る高速圧縮せん断粉砕機は、従来の粉砕機に比べると、顕著な利点を有し、次の通り取り纏める。
１、本発明は、厚さが２ミリメートル以上に達しる耐摩耗部材の２つの水平部位及び“Ｖ”型部を用いて機械運転時四角柱状の鋼片上の粒状物表面に直接接触できる部位を全て被覆し、同時に耐摩耗部材の水平部位の最高ステップの幅が３ミリメートル〜１５ミリメートルで、この２つの措置が固定子ピン状突起及び回転子ピン状突起の寿命を効果的に保障でき、従来技術内の固定子ピン状突起及び回転子ピン状突起の寿命より１〜５倍延ばし；同時に機械の適用範囲は、強度が比較的低い穀物などの粒状物から強度が高い鉱石、一定の靭性を有するプラスチック、ゴム及び繊維を豊富に含む植物の茎・葉等のほぼ全ての固形粒状物までカバーする。
２、本発明は、機械の取り付け時、回転子ピン状突起の半径方向作業面の円弧面と前記固定子ピン状突起の半径方向作業面の円弧面を互いに対向させて取り付けるよう勧める。回転子ピン状突起及び固定子ピン状突起上のピン中心平面を基準として対称な両傾斜面及び交わる箇所の１つ円弧面は、真正面から押し寄せてくる被粉砕物を均等に両側に分け、粒状物を集めてピン状突起の接線方向作業面の粉砕ゾーンに導入する。接線方向作業面の粉砕ゾーンに入る被粉砕物の量が少なくとも従来の衝撃式粉砕機の３〜５倍で、原料の多くが本発明の粉砕効率の高いという重要な保障となる。
３、前方が低く後方が高い形状を呈するピン状突起の接線方向作業面上の２〜６個のステップは、回転子ピン状突起と固定子ピン状突起との間に挟持されている比較的大きな粒状物を前後に圧縮せん断粉砕できる。本発明の回転子ピン状突起と固定子ピン状突起との間の最小隙間は、０．５ミリメートル〜３ミリメートルで、回転子ピン状突起と固定子ピン状突起との間の最大隙間が１０ミリメートル〜２０ミリメートルであり、ほぼ全ての被粉砕物の粒度が０．５ミリメートルより遥かに大きく、かつ大部分の粉砕後完成品の粒度が０．５ミリメートルに近く、更に超えるため、大部分の被粉砕物にとって、本発明の主要動作原理は、圧縮せん断粉砕である。すなわち、ある回転子ピン状突起がいずれかの固定子ピン状突起に近づける時、回転子ピン状突起及び固定子ピン状突起が最小隙間より大きい粒状物を挟持し、この時５０メートル／秒〜１５０メートル／秒の線速度で運動する回転子ピン状突起が粒状物を圧縮せん断し、迅速に脆性又は一定の靭性及び繊維を豊富に含まれるほぼ全ての固形粒状物を粉砕できる。分析を総合すると、本発明のピン状突起の半径方向作業面は大部分の原料を集めてピン状突起の接線方向作業面の粉砕ゾーンに導入し、本発明の回転子ピン状突起及び固定子ピン状突起の同時に粒状物上に作用する圧縮せん断力が空間衝突力より遥か大きく、ほぼ全ての固形粒状物のせん断強度は約圧縮強度の半分で、本発明のいずれかの粒状物に対するせん断時間がマイクロ秒という極めて短い時間であり、本発明の回転子は直接モータ軸上に固定され、エネルギー消費の補助設備等の要因の影響がないため、本発明で設計された高速圧縮せん断粉砕機の作業効率が高く、エネルギー消費が低く、応用範囲が広く、適用性が強いことを断言でき、プロトタイプ試験も同等規格の本発明の粉砕効率は従来の衝撃式粉砕機より５０％〜１５０％高いことを証明した。
４、本発明の回転子ピン状突起の線速度は、５０メートル／秒〜１５０メートル／秒に達し、ジョークラッシャの可動ジョー移動速度の千倍以上で、今までになく、名実相伴う高速圧縮せん断粉砕機械である。本発明は、現在世界に高速圧縮せん断粉砕機械がないというギャップを埋める。
５、本発明は、主に回転子ピン状突起及び固定子ピン状突起の粒状物上に同時に作用する圧縮せん断力で粒状物を粉砕するため、最小の隙間を変更すると同時に適切に回転子の回転数を変更することによって成形品の粒度の大きさを制御し、成形品の品質を保証すると同時に、効率を高め、エネルギー消費低下及びノイズ軽減等の複数の有利な効果を奏することができる。
６、同時にカバー及び筐体上に設けられるクーラントチャネル及び熱伝導プレートは、クーラントチャネルを流れるクーラントで被粉砕物の粉砕及びモータ運転で発生する熱エネルギーも取り去り、被粉砕物の温度降下の目的も達成できる。穀物の加工に使用された時、低温加工は穀物のオリジナルの香りを保持し、栄養成分の損耗を低下すると共に加工後成形品に良好な食品製造性があることを保証し；プラスチック等の高温にあると軟化する材料加工に使用された時、粉砕効率を大幅に高めることができ、常に極めて大きな意味を有する。
７、本発明の高速圧縮せん断粉砕機は、穀物加工、飼料加工、冶金、化学工学、プラスチック、医薬、建築、電子及びエネルギー等の様々な分野に幅広く応用でき、穀物、油料作物、各種植物の根。茎・葉・種子、鉱物、ゴム及びプラスチック等のほぼすべての固形粒状物を高効率粉砕でき、かつ加工プロセスが簡単で、取り付け・操作・使用にも便利である。
以下、本発明の目的、技術的手段及び有利な効果をより一層明確にさせるため、添付図面を組み合わせて本発明の実施形態に対し更なる詳細説明を行う。
方向の説明
固定子ディスク７上の部品、例えば固定子ピン状突起５は固定子ディスク７の軸心線に接近する方向を内向とし、逆が外向とし；回転子ディスク８上上の部品、例えば回転子ピン状突起６は、回転子ディスク８の軸心線から離れた方向を外向とし、逆が内向とする。図４内の円弧線矢印で指す方向は、回転子ディスク８の回転方向である。
関連の定義
前記回転子ピン状突起６の水平部位の外側接線方向作業面１２２の最高ステップ面とその外側の最も接近する固定子ピン状突起５の水平部位の内側接線方向作業面１２２の最高ステップ面との間の最短距離、又は回転子ピン状突起６の水平部位の内側接線方向作業面１２２の最高ステップ面とその内側の最も接近する固定子ピン状突起５の水平部位の外側接線方向作業面１２２の最高ステップ面との間の最短距離を回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の最小隙間Ｌｍｉｎとする。
ある回転子ピン状突起６がその外側の固定子ピン状突起５に近づく時、回転子ピン状突起６の半径方向作業面１２１の頂端外側傾斜面の起点と固定子ピン状突起５の半径方向作業面１２１の頂端内側傾斜面の起点の最短距離は、回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の最大隙間Ｌｍａｘを形成する。
図１に示すように、本発明に係る高速圧縮せん断粉砕機は、モータ１０と筐体４とカバー３と回転子組立体と固定子組立体とを含み、前記カバー３が筐体４の上端面と固結され、前記モータ１０が筐体４の下端面と固結され、前記筐体４は周囲に高い周縁部を有する円盤状ケーシングで、筐体４の接線方向に沿う箇所に長方形吐出口１が設けられ、筐体４の上端に連結されるカバー３の中央部に投入口２が設けられる。
図１、図４に示すように、前記回転子組立体は、ハブ９と、ハブ９上に固定される回転子ディスク８と、回転子ディスク８上に固定され、少なくとも３周の回転子ピン状突起６とを含み、回転子ピン状突起６が回転子ディスク８の軸心線を中心として円周方向に沿って均一に分布される。回転子組立体は、筐体４内に位置すると共にハブ９を通じてモータ軸上に固結される。
前記固定子組立体は、カバー３と、カバー３上に固定される固定子ディスク７と、固定子ディスク７上に取り付けられ、少なくとも３周の固定子ピン状突起５とを含み、若干の固定子ピン状突起５が固定子ディスク７の軸心線を中心として円周方向に沿って均一に分布される。固定子組立体は、そのカバー３を通じて筐体４面部に固定される。
図２、図３に示すように、前記回転子ピン状突起８と固定子ピン状突起７の構造は同じ、いずれも横断面が正方形の四角柱状の鋼片１１を含み、鋼片１１上に連結棒１３が設けられ、連結棒１３がスクリューロッド又はロッドとすることができ、前記回転子ピン状突起６及び固定子ピン状突起５の四角柱状の鋼片１１上に耐摩耗部材１２が固結され、前記鋼片１１と耐摩耗部材１２との間は溶接による連結又は接着による連結の形を用いる。前記耐摩耗部材１２は、硬質合金或いは特殊セラミック類の超硬耐摩耗材料で製造される。
前記耐摩耗部材１２は、２つの水平部位と“Ｖ”型部とからなり、前記２つの水平部位が各々“Ｖ”型部の両傾斜面の末端部と連結され、２つの水平部位及び“Ｖ”型部の両傾斜面は均しく四角柱状の鋼片１１の中心平面に対称に設けられ、前記水平部位が２〜６つのステップで構成され、前記“Ｖ”型部の先端部が円弧状を呈し、“Ｖ”型部の両傾斜面の夾角αの角度が８０〜１４０度で、前記“Ｖ”型部の両傾斜面と頂部の円弧状面とがピン状突起の半径方向作業面１２１を形成し、前記２つの水平部位の２〜６個のステップがピン状突起の接線方向作業面１２２を形成する。
前記耐摩耗部材１２の内側と外側の接線方向作業面１２２のステップは、半径方向作業面１２１に近い方を前方とし、半径方向作業面１２１から離れた方を後方とし、各ステップ面の高さは前から後へと順に０．５ミリメートル〜１．５ミリメートル高くなる。前記耐摩耗部材１２の内側と外側の接線方向作業面１２２の最低ステップの幅は、１ミリメートル以上とし；前記耐摩耗部材１２の内側と外側の接線方向作業面１２２の最高ステップの幅は、３ミリメートル〜１５ミリメートルとする。厚さが２ミリメートル以上に達しる耐摩耗部材１２を用いて機械運転時四角柱状の鋼片11上の粒状物表面に直接接触できる部位を全て被覆し、同時に耐摩耗部材１２の最高ステップの幅が３ミリメートル〜１５ミリメートルで、この２つの措置が固定子ピン状突起５及び回転子ピン状突起６の寿命を効果的に保障でき、従来技術内の固定子ピン状突起５及び回転子ピン状突起６の寿命より１〜５倍延ばす。前記耐摩耗部材１２は、硬質合金或いは特殊セラミック類の超硬耐摩耗材料で製造される。
前記回転子ピン状突起６の半径方向作業面１２１の円弧面と前記固定子ピン状突起５の半径方向作業面１２１の円弧面を互いに対向させて取り付ける。前記回転子ピン状突起６内外側の接線方向作業面１２２及び固定子ピン状突起５内外側の接線方向作業面１２２は、回転子の回転運動の円周方向に接する。
図４、図６に示すように、前記回転子ピン状突起６の外側接線方向作業面１２２の最高ステップ面とその外側の最も接近する固定子ピン状突起５の内側接線方向作業面１２２の最高ステップ面との間の最短距離、又は回転子ピン状突起６の水平部位の内側接線方向作業面１２２の最高ステップ面とその内側の最も接近する固定子ピン状突起５の外側接線方向作業面１２２の最高ステップ面との間の最短距離は、回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の最小隙間Ｌｍｉｎを形成する。前記回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の最小隙間Ｌｍｉｎは、０．５ミリメートル〜３ミリメートルとする。
図４、図５に示すように、ある回転子ピン状突起６がその外側の固定子ピン状突起５に近づく時、回転子ピン状突起６の半径方向作業面１２１の頂端外側傾斜面の起点と固定子ピン状突起５の半径方向作業面１２１の頂端内側傾斜面の起点の最短距離は、回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の最大隙間Ｌｍａｘを形成する。前記回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の最大隙間Ｌｍａｘは、１０ミリメートル〜２０ミリメートルとする。
図５、図６に示すように、本発明の運転過程中、回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の半径方向隙間は、常時最大隙間Ｌｍａｘから最小隙間Ｌｍｉｎへの変化過程となる。
使用時、被粉砕物をカバー３上の投入口２から筐体４内の回転子ディスク８と固定子ディスク７との間の空間に入り、モータ１０が回転子組立体を回転させる。回転子組立体の高速回転で形成した遠心力、風力及び回転子ピン状突起６の衝突力により被粉砕物が回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間の狭い隙間を通して筐体４の中心から外縁へ運動させ、最終に筐体４上の吐出口１から排出させる。この運転過程中において、いずれかの回転子ピン状突起６と各固定子ピン状突起５との接近過程は、最大隙間Ｌｍａｘから最小隙間Ｌｍｉｎへ変化する過程であり、同時にも本発明の被粉砕物を圧縮せん断粉砕する全過程である。本発明は、原料の粒度が最大隙間Ｌｍａｘを下回るよう要求し、かつ最小隙間Ｌｍｉｎを０．５ミリメートル〜３ミリメートル（従来の同種粉砕機械の原料粒度が全て０．５ミリメートルを上回る）に設計できるため、回転子ピン状突起６の運動により回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５の間隙が最大隙間Ｌｍａｘに達させた時又は超えらせた時、かつ本発明は最大隙間Ｌｍａｘを１０ミリメートル〜２０ミリメートルに設計でき、粒状物を回転子ピン状突起６と固定子ピン状突起５との間に挟持し、極めて巨大圧縮せん断力で先に回転子ピン状突起６の半径方向作業面１２１と対応する固定子ピン状突起５の半径方向作業面１２１で挟持している粗粒状物を迅速に細粒状物として粉砕し、細粒状物が接線方向作業面１２２の粉砕ゾーンに入って再度粉砕される。
大部分の固形粒状物のせん断強度は、約圧縮強度の半分又はそれより低く、回転子ピン状突起６及び固定子ピン状突起５の同時に粒状物上に加える圧縮せん断作用力は回転子ピン状突起の粒状物に空間衝突する作用力より遥かに大きく、本発明のピン状突起の半径方向作業面１２１（両傾斜面が交わる頂端は、円弧面）が接触した粒状物を両側に分けて粒状物を集めて接線方向作業面１２２の粉砕ゾーンに入るよう誘導でき、本発明の粉砕機能及び効率を大幅に向上させる重要な要因となっている。
理論上から言うと、粒度が最小隙間Ｌｍｉｎより小さい粒状物について、回転子ピン状突起６及び固定子ピン状突起５は同時に１個の粒状物に接触できず、本発明の圧縮せん断粉砕機が役目を果たすことができない。ただし実際の操作過程中、接線方向作業面１２２の粉砕ゾーンに十分な粒状物を集めた時、最小隙間Ｌｍｉｎ空間内にあるのは、粒度が最小隙間Ｌｍｉｎより小さい粒状物ばかりだけではなく、最小隙間Ｌｍｉｎ空間内に必ず比較的大きい粒子又は粒度が最小隙間Ｌｍｉｎより小さい粒状物を混じり、こうして粒度が最小隙間Ｌｍｉｎより小さい粒状物がやはり圧縮せん断粉砕されることができる。最小隙間Ｌｍｉｎ範囲は、０．５ミリメートル〜３ミリメートルで、従来の衝撃式粉砕機より小さいため、その圧縮せん断粉砕機能も従来の衝撃式粉砕機より強い。本発明の回転数が１０００回転／分〜３０００回転／分の回転子上におけるピン状突起運動の線速度は、２０メートル／秒〜１００メートル／秒以上に達している。このような高い速度で圧縮せん断すると、必ず高効率で簡単にゴム、プラスチック等の靭性材料を粉砕できるため、本発明のいかなる粒度の粒状物を粉砕する効率は、従来の技術より明らかに高い。
また、本発明の動作時のエネルギー消費は、無負荷運転のエネルギー消費、粒状物粉砕のエネルギー消費、粒状物粉砕による熱量発生のエネルギー消費及び回転子が被粉砕物を運動させるためのエネルギー消費という４つのエネルギー消費が挙げられる。本発明の構造は簡単であるため、無負荷エネルギー消費が大部分の粉砕機械より低い。本発明の動作時、回転子ピン状突起６が粒状物を円運動させ、同時に粒状物も回転子の中心から迅速に回転子外縁へ運動し、また筐体４の吐出口１から排出する。各回転子ピン状突起６にとって、同じ粒状物を運動させるのはただ１回（従来のグラインダー及びコーンクラッシャー等は均しく数回繰り返す）のみであるため、本発明の粒状物を運動させるためのエネルギー消費も大部分の粉砕機械より遥かに低い。上記要因を総合して分析すると、本発明の高速圧縮せん断粉砕機のエネルギー消費率は低く、運動エネルギーの有効利用率が高い。
本実施例２の粉砕に関わる構造や特徴及び動作原理は、実施例１と全く同じでるため、実施例２が前記実施例１の全てのメリットを有し、両者の相違点が実施例２内にクーラント装置を追加することである。図７に示すように、カバー３上にカバークーラントチャネル１４が設けられ、筐体４上に筐体クーラントチャネル１５が設けられ、カバー３と固定子ディスク７との間に熱伝導プレート１６が設けられ、アルミ製熱伝導プレート１６の下表面が固定子ピン状突起５及び固定子ピン状突起５のナットと押し付け密着され、熱伝導プレート１６の上表面がカバー３の底面と押し付け密着される。図８、図９に示すように、カバー３の上部に投入口２を囲んで数周の連続した環状カバークーラントチャネル１４が設けられ、前記カバークーラントチャネル１４の最外周起点にカバークーラントチャネル流入管１８が設けられ、カバークーラントチャネル１４の最内周末端部にカバークーラントチャネル流出管１７が設けられる。図１０、図１１に示すように、前記筐体４上に筐体クーラントチャネル１５が設けられ、前記筐体クーラントチャネル１５はまたスクロールケーシング式クーラントチャネル１５１及び筐体底部クーラントチャネル１５２に分けることができ、前記スクロールケーシング式クーラントチャネル１５１が筐体４外側に１周のクーラントチャネルを追加するもので、前記筐体底部クーラントチャネル１５２が筐体４の底部にモータ１０のフランジを囲んで数周の連続した環状クーラントチャネルを増設し、筐体４の底部に長方形通水口１９が開設され、スクロールケーシング式クーラントチャネル１５１と筐体底部クーラントチャネル１５２を連通させる。筐体クーラントチャネル流入管２０は、筐体４の吐出口１に近い箇所に設けられ、筐体クーラントチャネル流出管２１が筐体４底部のモータ１０に近い箇所に設けられる。
使用時、粒状物がカバー３上の投入口２から筐体４内に入った同時に、一経路のクーラントがカバークーラントチャネル流入管１８からカバークーラントチャネル１４に入った後、環状クーラントチャネルに沿って数周流動した後、カバークーラントチャネル流出管１７から流出し、同時に熱伝導プレート１６が粒状物の粉砕により固定子ピン状突起５上で発生及び集めた熱エネルギーを迅速にカバー３上に伝導でき、カバー３上のカバークーラントチャネル１４のクーラントを通じてこの部分の熱エネルギーを連れ去ることで、被粉砕物の温度降下目的を達成できる。他経路のクーラントが筐体クーラントチャネル流入管２０からスクロールケーシング式クーラントチャネル１５１に入った後、筐体外に沿って約１周流動し、更にスクロールケーシング式クーラントチャネル１５１と筐体底部クーラントチャネル１５２との間の通水口１９を通じて筐体底部クーラントチャネル１５２の外周に入り、そして筐体底部クーラントチャネル１５２に沿って数周流動し、最後に筐体クーラントチャネル流出管２１から流出する。上記過程中、クーラントが粒状物の粉砕及びモータ運転により発生した熱エネルギーを連れ去ることで、被粉砕物の温度降下目的を達成できる。本発明の実施例２は、実施例１の全てメリットを有する以外に、被粉砕物の温度を明らかに降下できる利点も持つ。本発明の実施例２は、穀物の加工に使用された時、低温加工は穀物のオリジナルの香りを保持し、栄養成分の損耗を低下すると共に加工後成形品に良好な食品製造性があることを保証する。本発明の実施例２は、プラスチック等の高温にあると軟化する材料加工に使用された時、粉砕効率を大幅に高めることができ、常に極めて大きな意味を有する。
上記を取りまとめ、本発明の高速圧縮せん断粉砕機は、穀物加工、飼料加工、冶金、化学工学、プラスチック、医薬、建築、電子及びエネルギー等の様々な分野に幅広く応用でき、穀物、油料作物、各種植物の根。茎・葉・種子、鉱物、ゴム及びプラスチック等のほぼすべての固形粒状物を高効率粉砕でき、かつ加工プロセスが簡単で、取り付け・操作・使用にも便利で、低エネルギー消費及び電気エネルギーの有効利用率が高いという顕著な利点を持つ。
以上、本発明の基本原理、主な特徴及び本発明の利点を表示及び記述したが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。上記実施例及び明細書内で記載するのは、本発明の原理を説明するだけであり、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明を様々な変化及び改善でき、それら変化及び改善が本発明の保護範囲内に含めるものであるのが勿論である。本発明の保護範囲は、添付する特許請求の範囲及び均等物で特定する。
Claims (10)
- モータと筐体とカバーと回転子組立体と固定子組立体とを含み、前記カバーは筐体の上端面と固結され、前記モータが筐体の下端面と固結され、前記回転子組立体がハブ、前記ハブ上に固結される回転子ディスクと、前記回転子ディスク上に取り付けられる少なくとも３周の回転子ピン状突起とを含み、前記筐体内に位置すると共に前記ハブを通じてモータ軸と固結され；前記固定子組立体は、カバーと、前記カバー上に固結される固定子ディスクと、前記固定子ディスク上に取り付けられる少なくとも３周の固定子ピン状突起とを含み、前記カバーを通じて前記筐体面部に固結され；前記回転子ピン状突起及び前記固定子ピン状突起の構造は、同じ、均しく横断面が正方形の四角柱状の鋼片を含み、前記鋼片上に連結棒が設けられ、前記連結棒がスクリューロッド又はロッドとする高速圧縮せん断粉砕機であって、前記回転子ピン状突起及び前記固定子ピン状突起の前記四角柱状の鋼片上に耐摩耗部材が固結され、前記耐摩耗部材は２つの水平部位と“Ｖ”型部とからなり、前記２つの水平部位が各々前記“Ｖ”型部の両傾斜面の末端部と連結され、前記２つの水平部位及び前記“Ｖ”型部の両傾斜面は均しく前記四角柱状の鋼片の中心平面に対称に設けられ、前記水平部位が２〜６つのステップで構成され、前記“Ｖ”型部の先端部が円弧状を呈し、前記“Ｖ”型部の両傾斜面の夾角αの角度が８０〜１４０度で、前記“Ｖ”型部の両傾斜面と頂部の円弧状面とがピン状突起の半径方向作業面を形成し、前記２つの水平部位の２〜６個のステップがピン状突起の接線方向作業面を形成し；前記回転子ピン状突起内外側の接線方向作業面及び前記固定子ピン状突起内外側の接線方向作業面は、前記回転子の回転運動の円周方向に接し、前記回転子ピン状突起の半径方向作業面の円弧面と前記固定子ピン状突起の半径方向作業面の円弧面を互いに対向させて取り付ける
ことを特徴とする高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記耐摩耗部材の厚さは、少なくとも２ミリメートルとし；前記耐摩耗部材の内側と外側の接線方向作業面のステップは、半径方向作業面に近い方を前方とし、前記半径方向作業面から離れた方を後方とし、各ステップ面の高さは前から後へと順に０．５ミリメートル〜１．５ミリメートル高くなる
請求項１に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記耐摩耗部材の内側と外側の接線方向作業面の最低ステップの幅は、１ミリメートル以上とし；前記耐摩耗部材の内側と外側の接線方向作業面の最高ステップの幅は、３ミリメートル〜１５ミリメートルとする
請求項２に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記鋼片と前記耐摩耗部材との間は、溶接による連結又は接着による連結の形を用いる
請求項１に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記回転子ピン状突起と前記固定子ピン状突起との間の最小隙間は、０．５ミリメートル〜３ミリメートルとする
請求項１に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記回転子ピン状突起の線速度は、５０メートル/秒〜１５０メートル/秒とする
請求項１に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記カバーの上端面に数周の環状カバークーラントチャネルが設けられ、前記カバークーラントチャネルの一端にカバークーラントチャネル流入管が設けられ、前記カバークーラントチャネルの他端にカバークーラントチャネル流出管が設けられる
請求項１に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記筐体の下端面に数周の環状筐体クーラントチャネルが設けられ、前記筐体クーラントチャネルはスクロールケーシング式クーラントチャネルと、筐体底部クーラントチャネルとを含み、前記スクロールケーシング式クーラントチャネルの一端と前記筐体底部クーラントチャネルの一端が通水口を介して連通され、前記スクロールケーシング式クーラントチャネルの他端に筐体クーラントチャネル流入管が設けられ、前記筐体底部クーラントチャネルの他端に筐体クーラントチャネル流出管が設けられる
請求項１に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記通水口は、長方形とする
請求項８に記載の高速圧縮せん断粉砕機。 - 前記固定子ディスクと前記カバーとの間に熱伝導プレートが設けられる
請求項７に記載の高速圧縮せん断粉砕機。
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