离心散射装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月19日提交的美国非临时申请第16/012,026号的优先权，该申请在此全文引入作为参考。

实施方案通常涉及用于农产品的加工装置，特别是通常用于面粉生产中的谷物的粗破碎物和细破碎物的筛选或筛分。

背景技术：

传统上，谷物的粗破碎物和细破碎物的筛选或筛分是通过非常大型和复杂的设备完成的。由于其启动成本和复杂性，这导致可用的谷物磨粉机更少。由于只有少数几种大型磨粉机可用，因此最终产品必须长途运输才能到达客户手中，从而导致更高的运输成本。此外，当地的面包店、饭店和啤酒厂可能无法使用本地种植的谷物，因为当地没有谷物磨粉机可以研磨谷物。

传统的筛选器没有以非常有效的方式利用筛分面积，或者换句话说，由于小的研磨产品堵塞了筛子，因此几乎没有可用的筛分表面。当用传统的筛选器制造不同类型的面粉时，许多类型的不同筛子也是必需的。传统的筛选器也需要大量的筛分面积。最后，由于传统的筛选器需要特殊的净化器，且磨损集中在筛子的特定区域，因此必须定期用传统的筛选器更换筛子，此过程可能需要长达24小时。

发明概述

示例性实施方案提供了离心散射装置代替传统的筛分磨粉机，优选使用利用真空通过筛子抽出细谷物破碎物。在示例性实施方案中，与传统的筛分磨粉机相比，大大减少了筛子的抽吸表面。换句话说，分离相同量产品所需的筛子面积要少得多。在一些应用中，示例性实施方案使用传统的筛分磨粉机的1/20的筛分抽吸表面。振动以及设备尺寸和功耗已降至最低。在一个示例性实施方案中，仅用三种类型的筛子可以生产三种不同等级的面粉。筛子可在最短时间内轻松更换。产品(谷物的粗破碎物和细破碎物)通过流体(空气)流运输，该流体流通常在整个离心散射装置中保持在真空下。

通过以下对具体实施方案的更详细描述，如附图所示，本发明的前述和其他特征以及优点将变得显而易见。

附图说明

通过阅读以下详细说明和附图，将获得对示例性实施方案的更好的理解，其中，相同的附图标记指代相同的部分，并且其中：

图1是侧视透视图，示出了并排使用两个散射装置的示例性离心散射装置的内部操作。

图2是示出图1的离心散射装置的内部操作的正视图。

图3是仅使用一个离心散射装置的离心散射装置并指示了剖面线a-a的位置的另一实施方案的正面简化示意图。

图4是沿剖面线a-a截取的剖面图。

图5是并排使用两个散射装置的示例性离心散射装置的侧面透视图，其中，壳体的一部分已被隐藏以示出内部部件。

图6是图5的实施方案的侧面透视图，其中壳体已被打开以示出凸筛。

图7是更换凸筛的工人的图示。

图8是使用单个散射装置的离心散射装置的侧视透视图，其中已经移除了筛子。

图9是产品流示意图，显示了通过离心散射装置和其他相关部件的空气、粗破碎物和细破碎物的流动。

图10是用于执行使用真空通过筛子分离细小和谷物破碎物的方法中的步骤的流程图。

发明详述

在下文中，参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的示例性实施方案。而是，提供这些实施方案以使得本公开将是透彻和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施方案的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，其指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其组的存在或添加。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还将理解的是，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确定义，否则不将以理想化或过度形式化的含义进行解释。

如本文所用，术语“细破碎物”和“粗破碎物”是指在加工谷物时，有时是在使用辊磨机之后(以及制备和清洁步骤)，在初始碾磨过程之后的所得产品。在最初的加工步骤之后，谷物现在优选是细破碎物(例如胚乳和胚芽)和粗破碎物(例如外仁和麸皮)的组合。

图1是示出了并排使用两个散射装置500的示例性离心散射装置的内部操作的侧视透视图。空气、粗谷物破碎物50和细谷物破碎物100的混合物优选地通过入口11进入装置。在一些实施方案中，空气在入口11和输出套筒6处具有约22-25米/秒的流速。在优选实施方案中，通常很少有或没有气流通过输出套筒7。空气通常可以保持流过装置内部的速度低于入口11和输出套筒6处的速度，具体取决于进行空速测量的位置。多个转子8可绕中心轴15旋转，该中心轴15限定装置500的旋转轴线。引导件9优选地定位在转子8的端部。优选的转子8具有附接到中心轴15的近端以及附接到引导件9的相对的远端。

一般而言，装置500的底部内壁可以由一个或多个筛子10限定，筛子10最好是网状材料，其具有根据要分离的粗/细谷物破碎物的尺寸选择的特定尺寸的开口。每个筛子10可以包含框架结构与与框架结构连接的互连的网、筛子或过滤器的组合。在装置的操作中，引导件9沿着凸筛10行进以沿着筛子10分布破碎物100/50，使得细谷物破碎物100可以穿过筛子10，而粗谷物破碎物50可以沿着筛子10继续直到到达粗破碎物收集器5，粗破碎物收集器5优选地位于装置500的与入口11相对的端部上。对于示出的使用一对分离器500的实施方案，优选的是，入口11位于装置的中心附近，而粗破碎物收集器5位于装置的每个端部。

图2是示出图1的离心散射装置的内部操作的正视图。引导件9优选地不平行于中心轴15定向，而是如图所示(也具体地在图2和图3中示出)成一定角度。引导件9的这个角度，连同中心轴15和转子8的旋转方向，使破碎物100/50沿所示的开瓶器或螺旋路径行进，围绕装置500的内表面缠绕，在凸筛10的内表面和凹形盖板3的内表面之间交替，同时也向着粗破碎物收集器5水平移动。

图3是仅使用一个离心散射装置并指示了剖面线a-a的位置的离心散射装置500的另一实施方案的前视简化示意图。引导件9优选地相对于中心轴15成一定角度，并通过转子8附接到中心轴15。间隙55被定义为筛子10和引导件9之间的空间(当其沿着筛子10行进时)。粗破碎物收集器5将粗破碎物50引导到输出套筒7中(或气锁，取决于特定的应用)以进行去除或进一步处理。盖板3可以连接到容纳装置500的内部部件的壳体1。细谷物破碎物收集器4将优选收集细谷物破碎物100并将其引导到输出套筒6中。破碎物50/100通常在大体上垂直于中心轴15的方向上进入入口11。如这里所定向的，入口11大体上垂直于页面，并且离开入口11的破碎物50/100也将大体上垂直于页面。如下面进一步描述的，风扇80优选地与细谷物破碎物收集器4气体连通以在收集器4内产生低压真空以通过筛子10中的可用开口抽吸或吸引细破碎物100。

图4是沿剖面线a-a截取的剖面图。破碎物50/100通常进入入口11，然后继续进入分选照相机2，在那里它们可以撞击许多表面，包括引导件9、转子8或盖板3的内表面。然后，破碎物50/100可以在受到气流和引导装置9穿过装置的移动的推动下发生飞散。盖板3可以附接到壳体1优选具有曲率，该曲率设计成与凸筛10的曲率一起作用。

凸筛10可具有曲率半径r1，其曲率半径r1通常被限定在筛子10的凸形内表面的底部的中点101附近。中点101通常是筛子10上的最低点，并且中点101通常也位于筛子10的中心(有时也与整个装置500的中心对准)。引导件9优选地具有曲率半径r2，该曲率半径r2定义为当引导件9围绕中心轴15旋转时它们的圆形行进位置的外半径。通常，半径r1和r2可以接近相同的值，尽管不一定相等。在一些实施方案中，半径r2可以比半径r1稍小多达10％。间隙55可以被定义为筛子10和引导件9之间的空间(当其沿着筛子10行进时)。通常在中点101处找到最小的间隙55。然后，当从筛子10的中点101移动到筛子10的边缘部分103/105时，筛子10和引导件9之间的间隙55将优选地增加，与中点101处的间隙55相比，在引导件9和边缘部分103/105之间提供更大的间隙。

示例性的筛子10包括一对边缘部分103/105，其位于筛子10与盖板3的连接处附近，位于中点101的相对侧上。曲率半径r3可以定义为边缘部分103的内部的半径。另一曲率半径r5可以类似地定义为边缘部分105的内部的半径。在优选实施方案中，r3基本上等于r5，而r3和r5都优选地略大于r1。

示例性的盖板3包括一对边缘部分104/106，它们位于盖板中点107的相对侧上，靠近筛子10与盖板3的连接处。曲率半径r4可以定义为边缘部分104的内部的半径。另一曲率半径r6可以类似地定义为边缘部分106的内部的半径。一般而言，在优选实施方案中，r7，r6和r4将基本相等，或彼此相差5％之内。同样在优选实施方案中，无论盖板3半径(r7，r6和r4)之间的关系如何，r5基本等于r6，而r4基本等于r3。

示例性的筛子10具有不同于r5和r3的r1，并具有从r1到r5和r3中不同(通常较大的半径)的平滑过渡。换句话说，筛子10应具有变化的半径，最小的半径放置在中点101附近，而最大的半径放置在边缘部分105/103附近。可以使用具有不同尺寸的筛半径(r1，r3和r5)的多个不同的凸筛10，其也可以提供间隙55的不同值。

在该实施方案中，盖板3位于筛子10上方，以使两个部件(盖板3和筛子10)组合起来形成闭合曲线，该闭合曲线可以是圆形或椭圆形。在一些实施方案中，中心轴15以大约每分钟700转(rpm)的速度旋转。然而，实施方案已经发现在120-800rpm之间的任何地方都具有足够的结果。优选地，中心轴15旋转至少200rpm，并且优选地在600rpm与750rpm之间的某处。中心轴15的快速旋转导致引导件9快速旋转，并导致谷物破碎物50/100接触盖板3的下侧的各种内表面，以及将破碎物分布在筛子10的可用区域上。

图5是并排使用两个散射装置的示例性离心散射装置500的侧面透视图，其中壳体1的部分已被隐藏以示出内部部件。在这里，您可以看到转子8的位置，转子8与引导件9相连，引导件9在凸筛10上方行进大约一半旋转，其余一半旋转恰好在盖子3下方。

图6是来自图5的实施方案的侧面透视图，其中已打开壳体1以显示可移除的凸筛10。在该实施方案中，附接装置65用于将凸筛10可移除地附接到壳体1。附接装置65可以采取许多形式，包括但不限于螺钉、紧固件、杆、夹具或类似物。

图7是在松开或卸下附接装置65之后正在更换凸筛10的工人的图示。

图8是使用单个散射装置的离心散射装置500的侧面透视图，其中筛子10已被移除。在这个实施方案中，筛子10包含带有从装置500的内部垂下的唇缘的第一边缘110和与附接装置65接合的第二边缘111。因此，为了移除筛子10，使用者将使附接装置65脱离接合，然后提起具有唇缘的第一边缘110，提起筛子10并从装置500中移出。

图9是产品流示意图，示出了空气、粗破碎物50和细破碎物100通过离心散射装置500和其他相关部件的流动。最初，将粗谷物破碎物50和细谷物破碎物100的组合与来自进气口的空气混合。风扇80用于产生真空，该真空优选地通过系统中的每个部件，但是主要通过离心散射装置500。风扇80优选地在筛子10下方和出口7附近产生低压区域，该低压区域抽吸细破碎物100穿过筛子10。粗破碎物50可以沿着筛子行进，直到掉入收集器5中，然后直接进入输出套筒7，这主要是靠重力而不是通过空气或真空完成的。如上所示并且如上所述，在离心分散装置500中，细谷物破碎物100与粗谷物破碎物50分离，同时保持在真空下并分别导入输出套筒6和7。

从这里，可以去除粗谷物破碎物50以作为废物或进一步处理。然后，产品管道将继续到达将细谷物破碎物100与空气分离的装置90。从这里，细谷物破碎物100可以被去除或进一步处理。空气然后优选地将继续通过风扇80并从空气出口排出。在一些实施方案中，过滤器可用于在空气出口之前清洁空气。

如上所述，风扇80和连接产品管道优选通过离心散射装置500产生真空。换句话说，风扇80和连接产品管道优选在筛子10下方，在出口6处产生低压(或至少低于入口11处的压力的压力)。也可以说是在细谷物破碎物收集器4中产生了低压。筛子10下方的低压导致细破碎物100被真空吸尘或通过筛子10中的各种开口抽吸，从而提高了效率，速度，并提高了筛子10的清洁度，并且需要经常维护/保养它们。空气与细破碎物100的组合通过离心散射装置500(特别是筛子10)有助于在筛子10上提供最大量的抽吸表面，从而提高筛子10的效率并防止堵塞和/或损伤。然而，如上所述，通过打开壳体1并移除附接装置65，可以容易地更换本文的示例性实施方案的筛子10。

图10是用于执行通过筛子10利用真空分离细破碎物和谷物破碎物的方法中的步骤的流程图。

如本文所示和所述，示例性实施方案还提供了一种用于分离粗谷物破碎物和细谷物破碎物的方法。最初，可以将空气、粗破碎物和细破碎物的混合物摄入离心分散装置中。优选地，摄入步骤通过盖板3并在中心轴15上方进行。同样优选地，摄入步骤使得混合物沿与引导件9的旋转方向相同的方向(或大体上平行于引导件9的旋转方向)行进。如上所示和所述，下一步通常是使引导件9围绕装置500的内部腔旋转。该方法通过允许细破碎物100穿过筛子10而允许粗破碎物50沿筛子行进，并在引导件的引导下进入粗破碎物收集器5而继续进行。

在这一点上，空气和细破碎物100的混合物可以被引导到出口管道中以转移到装置90，该装置从细破碎物100中去除空气，从而可以去除细破碎物100以进行进一步处理或打包。空气可以被过滤，然后在排出之前通过风扇80。在整个方法中，装置500通常保持在真空下，空气流过装置500。

已经示出并描述了本发明的优选实施方案，本领域技术人员将认识到，可以做出许多变化和修改以影响所描述的发明，并且仍然在所要求保护的发明的范围内。另外，以上指出的许多元件可以被不同的元件改变或替换，这些元件将提供相同的结果并且落入所要求保护的发明的精神内。因此，意图是仅如权利要求书的范围所限定的那样限制本发明。