一种用于细化液体的剪切组件及其直线式剪切机的制作方法

1.本实用新型涉及乳化、破碎剪切机技术领域，特别是涉及一种用于细化液体的剪切组件及其直线式剪切机。


背景技术：

2.现有技术中的管线式高剪切机一般由1-3个工作腔组成，在马达的高速驱动下，物料在转子与定子之间的狭窄间隙中高速运动，形成紊流，物料受到更强液力剪切、离心挤压、高速切割、撞击和研磨等综合作用，从而达到剪切分散、混合匀质、破碎细化的效果。一般对于需要细化的物料，例如中草药溶液等，往往局限于对被加工物料本身的物理性质、工作腔的数量、转子与定子直径大小以及控制物料流量和循环次数的选取，以调整粒径分布范围及微细化的效果和产量的大小，但是并不能保证对物料的精细化切割。
3.专利文件cn201664581u公开了一种在线式混合乳化剪切机，工作时高速旋转的转子在电机驱动的作用下将油相和水相溶液从容器底部吸入转子区，承受强烈的混合剪切作用，物料被迫通过精密配合的定子与转子间隙后,从定子孔中甩出，在此过程中,承受剧烈的机械及液体的剪切作用,将水分子和油分子撕裂和粉碎，这种工作过程主要是对物料的挤压作用，并不能保证对物料的充分细化。
4.专利文件cn202099225u公开了一种超高速裂解剪切机，剪切刀头采用新型的结构设计，其直径为160mm以上，固定镶在机座内，条状剪切齿呈越来越小的一圈圈排列，齿间距为3mm-4mm,偏心剪切槽为窄流道。定子与进料口为一体，定子与剪切刀头对偶咬合一面的结构为梳齿状，与剪切刀头的剪切齿配合形成高频剪切区，轴向间隙与径向间隙小于0.3mm。但是其并不能保证对纤维物料的充分剪切，也就不能保证对物料的细化作用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于细化液体的剪切组件及其直线式剪切机，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置对偶咬合的转子和定子，且分别在转子和定子的环形凸缘上开设剪切通道，且定子和转子上的剪切通道连通后，其之间的夹角不大于90度，相对于现有技术中剪切通道或梳齿均沿径向延伸，本技术中两剪切通道连通形成的不大于90度的夹角，能迅速将液体中的植物纤维等切断并细化，无需再增加剪切循环次数等，进而还能够降低功率损耗。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种用于细化液体的剪切组件，包括定子和转子，所述定子和所述转子上均设有若干同轴心、不同直径的环形凸缘，所述定子和所述转子的所述环形凸缘互相交错插接，相邻两所述环形凸缘之间贴合转动，各所述环形凸缘沿周向贯穿设有若干用于对液体剪切的剪切通道，所述转子上的各所述剪切通道朝与所述转子转动方向相反的方向等角度倾斜，所述定子上的各所述剪切通道朝与所述转子转动方向相同的方向等角度倾斜，连通后的所述定子和所述转子的所述剪切通道的轴线夹角不超过90度。
7.优选的，所述用于细化液体的剪切组件上设有进料部和出料部，所述进料部与最内层的所述剪切通道的入口相连通，所述出料部与最外层的所述剪切通道的出口相连通。
8.优选的，各层所述剪切通道的截面结构由内层朝外层的方向逐渐变小。
9.优选的，所述环形凸缘的端部与相应的所述转子和所述定子之间旋转密封。
10.优选的，所述定子和所述转子均设有用于安装各所述环形凸缘的安装平面，所述环形凸缘的端部与相应的所述安装平面之间旋转密封。
11.优选的，所述剪切通道呈直筒状结构，所述直筒状结构的轴线与其中点至所述环形凸缘轴心的垂线间的夹角为45度。
12.还提供一种直线式剪切机，包括剪切内腔，所述剪切内腔开设有供料通道和出料通道，所述供料通道和所述出料通道之间设有若干个所述用于细化液体的剪切组件，各所述用于细化液体的剪切组件沿轴向间隔设置，前侧所述用于细化液体的剪切组件的所述出料部与后侧所述用于细化液体的剪切组件的所述进料部相连通。
13.优选的，所述用于细化液体的剪切组件的外周边缘与所述剪切内腔的内周壁之间密封设置，所述进料部和所述出料部分别沿轴向设置在所述剪切组件的两侧。
14.优选的，各所述定子沿同一轴线方向均固定在所述剪切内腔的内壁上，各所述转子沿同一轴线方向共同转动连接在同一转轴上。
15.优选的，所述剪切内腔的外周环绕有水冷却层，所述出料通道处设有与所述水冷却层电连接的温度传感器。
16.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.第一、定子和转子的环形凸缘互相交错插接，相邻两环形凸缘之间贴合转动，以形成对液体进行剪切的剪切面，各环形凸缘沿周向贯穿设有若干用于对液体剪切的剪切通道，转子上的各剪切通道朝与转子转动方向相反的方向等角度倾斜，定子上的各剪切通道朝与转子转动方向相同的方向等角度倾斜，连通后的定子和转子的剪切通道的轴线夹角不超过90度，液体由转子的剪切通道流入定子的剪切通道时，在两剪切通道边沿的剪切作用下，将液体中的纤维等充分剪切，保证了对液体的细化效果。
18.第二、用于细化液体的剪切组件上设有进料部和出料部，进料部与最内层的剪切通道的入口相连通，出料部与最外层的剪切通道的出口相连通，使得待细化的液体能够沿最内层的剪切通道的入口进入，经过每层剪切通道的剪切后，再经过最外层的剪切通道的出口流出，也就是说，经过多层次的剪切通道的剪切作用，使得整个液体中的纤维或颗粒等进行充分的剪切，保证了对液体的细化效果。
19.第三、各层剪切通道的截面结构由内层朝外层的方向逐渐变小，最内层的剪切通道截面结构最大，使得待剪切的液体中的纤维等更容易进入，进而经过剪切通道的剪切作用后，液体中的纤维、颗粒等逐渐细化，在流入外层的剪切通道中进行更加细化的剪切，保证了最终的细化效果。
20.第四、环形凸缘的端部与相应的转子和定子之间旋转密封，避免了液体从环形凸缘的端部与相应的转子和定子件的缝隙通过，尽可能的使得液体穿过各剪切通道，避免液体中的微小纤维或颗粒等未经过剪切作用就流出，影响整体的细化效果。
21.第五、剪切内腔开设有供料通道和出料通道，供料通道和出料通道之间设有若干个用于细化液体的剪切组件，各用于细化液体的剪切组件沿轴向间隔设置，前侧用于细化
液体的剪切组件的出料部与后侧用于细化液体的剪切组件的进料部相连通，进而对液体形成多级剪切的作用，保证了对液体细化效果。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为直线式剪切机整体结构示意图；
24.图2为定子和转子配合示意图；
25.图3为定子结构示意图；
26.图4为转子结构示意图；
27.图5为转子和定子的剪切通道配合结构示意图；
28.其中，1-剪切内腔、2-供料通道、3-水冷却层、4-定子、5-转子、6-出料通道、7-转轴、8-剪切通道、9-环形凸缘。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种用于细化液体的剪切组件及其直线式剪切机，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置对偶咬合的转子和定子，且分别在转子和定子的环形凸缘上开设剪切通道，且定子和转子上的剪切通道连通后，其之间的夹角不大于90度，相对于现有技术中剪切通道或梳齿均沿径向延伸，本技术中两剪切通道连通形成的不大于90度的夹角，能迅速将液体中的植物纤维等切断并细化，无需再增加剪切时间等，进而还能够降低功率损耗。
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
32.请参考图1至5，本实施例提供一种用于细化液体的剪切组件，包括定子4和转子5，定子4和转子5采用钢质材料等硬质结构制作，以保证其使用时的耐久性，定子4和转子5上均设有若干同轴心、不同直径的环形凸缘9，定子4和转子5的环形凸缘9互相交错插接，相邻两环形凸缘9之间贴合转动，以形成对液体进行剪切的剪切面，各环形凸缘9沿周向贯穿设有若干用于对液体剪切的剪切通道8，为保证在定子4和转子5之间形成更多相配合的剪切通道8，且增加剪切面，优选环形凸缘9采用圆环形结构，这样转子5的整个外周面或内周面均能够与定子4相配合，转子5上的各剪切通道8朝与转子5转动方向相反的方向等角度倾斜，定子4上的各剪切通道8朝与转子5转动方向相同的方向等角度倾斜，连通后的定子4和转子5的剪切通道8的轴线夹角不超过90度，液体由转子5的剪切通道8流入定子4的剪切通道8时，在两剪切通道8边沿的剪切作用下，将液体中的纤维等充分剪切，保证了对液体的细
化效果，避免现有技术中沿径向设置的剪切通道8难以切断液体中的植物纤维等现象，且有效降低了对液体的剪切循环次数等，降低至少20％的功率损耗。为避免连通的两剪切通道8的夹角过小，导致其不能良好的引导液体，进而优选的，连通后的定子4和转子5的剪切通道8的轴线夹角为30度至90度。
33.作为本实用新型优选的实施方式，定子4和转子5均包括用于安装各环形凸缘9的安装盘，剪切通道8沿其径向的宽度可以小于环形凸缘9的宽度，形成开设在环形凸缘9上的开孔结构，还可以大于环形凸缘9的宽度，各剪切通道8将环形凸缘9分为若干个间隔设置的齿状结构，成为超细齿型的转子5和定子4，具体的，齿状结构宽为0.1mm，齿状结构的间距为5mm，使液体中的纤维或颗粒等尽快达到0.2μm以下。
34.进一步的，尽可能的加大转子5和定子4直径，以提高环形凸缘9及剪切通道8的线速度，线速度越高，剪切物料越细，效果越好，具体的，采用15000转的高速变频电机，也就是把转子5的转速提高到相配套的75米/s，也就尽可能的增加其对物料的切割次数。作为本实用新型优选的实施方式，将转子5和定子4改为对应多级腔体对偶咬合，至少采用5级腔体对偶咬合，其线速越高，离心力越大，碰撞破碎率越高，同时形成强烈湍流，这样可加快细化速度以提高产能。
35.为对液体形成多级剪切作用，用于细化液体的剪切组件上设有进料部和出料部，进料部与最内层的剪切通道8的入口相连通，出料部与最外层的剪切通道8的出口相连通，使得待细化的液体能够沿最内层的剪切通道8的入口进入，经过每层剪切通道8的剪切后，再经过最外层的剪切通道8的出口流出，也就是说，经过多层次的剪切通道8的剪切作用，使得整个液体中的纤维或颗粒等进行充分的剪切，保证了对液体的细化效果。
36.进一步的，各层剪切通道8的截面结构由内层朝外层的方向逐渐变小，具体的，剪切通道8的截面宽度的跨度为0.3mm至1.2mm，最内层的剪切通道8截面结构最大，使得待剪切的液体中的纤维等更容易进入，进而经过剪切通道8的剪切作用后，液体中的纤维、颗粒等逐渐细化，在流入外层的剪切通道8中进行更加细化的剪切，保证了最终的细化效果。
37.其中，环形凸缘9的端部与相应的转子5和定子4之间旋转密封，例如在环形凸缘9的端部设置旋转密封机构等，避免了液体从环形凸缘9的端部与相应的转子5和定子4件的缝隙通过，尽可能的使得液体穿过各剪切通道8，避免液体中的微小纤维或颗粒等未经过剪切作用就流出，影响整体的细化效果。作为本实用新型优选的实施方式，定子4和转子5均设有用于安装各环形凸缘9的安装平面，环形凸缘9的端部与相应的安装平面之间旋转密封，以形成多级腔体对偶咬合的结构，且便于安装旋转密封机构。
38.进一步的，为保证对液体中的纤维或颗粒进行快速引导和剪切作用，连通后的定子4和转子5的剪切通道8的轴线夹角为90度，其中，剪切通道8呈直筒状结构，直筒状结构的轴线与其中点至环形凸缘9轴心的垂线间的夹角为可以为多种角度，例如配套的30度和60度，40度和50度等，也就是说只要构成90度即可，为便于对环形凸缘9的统一加工开孔，直筒状结构的轴线与其中点至环形凸缘9轴心的垂线间的夹角为45度，形成两个45度的配合，方便了加工过程。
39.还提供一种直线式剪切机，包括剪切内腔1，剪切内腔1开设有供料通道2和出料通道6，供料通道2和出料通道6之间设有若干个用于细化液体的剪切组件，各用于细化液体的剪切组件沿轴向间隔设置，前侧用于细化液体的剪切组件的出料部与后侧用于细化液体的
剪切组件的进料部相连通，进而对液体形成多级剪切的作用，保证了对液体细化效果。
40.进一步的，用于细化液体的剪切组件的外周边缘与剪切内腔1的内周壁之间密封设置，以将剪切内腔1分隔呈若干个独立的腔室，优选的采用定子4与剪切内腔1的内周壁密封设置，以简化安装工作，且保证密封效果，进而使得液体能够沿腔室逐级流动，保证了对液体逐级剪切的作用，进料部和出料部分别沿轴向设置在剪切组件的两侧，其中，进料部均位于各用于细化液体的剪切组件的同一侧，出料部位于各用于细化液体的剪切组件的另一侧，形成上一级用于细化液体的剪切组件的出料部，与下一级用于细化液体的剪切组件的进料部相连通的结构。
41.为简化整个结构，降低使用成本，各定子4沿同一轴线方向均固定在剪切内腔1的内壁上，各转子5沿同一轴线方向共同转动连接在同一转轴7上，各转子5共用同一转轴7，且实现同步转动。转轴7与剪切内腔1之间采用旋转密封，且转轴7通过联轴器连接在转动电机的驱动轴上。
42.进一步的，剪切内腔1的外周环绕有水冷却层3，出料通道6处设有与水冷却层3电连接的温度传感器，以调节液体的温度，例如中草药等其出料温度不能高于45℃，高速剪切其物料接触面温度高达100度以上，所以剪切内腔1的外周环绕有水冷却层3，冷切液经冷冻机组在相应温度的循环对剪切内腔1进行冷却，促使物料温度保障低于45℃，且通过温度传感器实现对剪切内腔1液体的精确控制，保证出料温度。
43.根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内
44.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
45.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。