专利名称：粉碎和除湿的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用来对材料进行粉碎加工和除湿处理的技术。
背景技术：
许多行业需要将材料变成较小的颗粒甚至是精细粉末的高劳动强度作业。例如，公用事业行业需要在将煤放进发电炉中燃烧之前将煤从煤块变成煤粉。石灰石、白垩和许多其它的矿物在大多数应用场合也必须变成粉末形式。将固体打碎并将它们研磨成粉末是一种机械加工工艺。球磨机、锤式研磨机和其它机械结构撞击材料片并将它们粉碎。这些系统虽然可以起作用，但效率不高且加工相对较慢。
大量行业还需要对许多材料除湿。食品加工、污水废弃物处理、作物收割、采矿和许多其它行业需要除湿。在一些行业中，由于不能有效地进行除湿而将材料舍弃。如果可以有效地干燥的话，同样这些材料就可以提供商业利益。在其它的行业中，比如废弃物处理和加工，除湿是一直关注的问题，且及其需要改进方法。虽然存在数种对材料进行脱水的技术，但对提高除湿效率的要求仍在不断增长。
这样，如果能提供更有效的材料粉碎加工以及除湿处理的工艺将是本领域中的一种进步。这里揭示了这样的技术并提出了权利要求。
图1是示出了一材料粉碎机的侧视图；图2是示出了图1所示粉碎机的平面图；图3是示出了文丘里管中接纳有材料的粉碎机的文丘里管的横截面侧视图；
图4是示出了本发明的粉碎系统的一个实施例的侧视图；图5是图4所示粉碎系统的平面图；图6是示出了空气发生器(air generator)壳体和出口限流器的立体图；图7是空气发生器壳体的一个实施例的截面图；图8是文丘里管和喉道尺寸调节器(throat resizer)的横截面图；图9是示出了粉碎系统另一个实施例的元件的示意图；图10是示出了本发明的粉碎系统的另一个实施例的示意图；图11是适用于本发明的系统的气流发生器(airflow generator)的一个实施例的立体图；图12是图11所示气流发生器的一部分的横截面图；图13是图11所示气流发生器的内部的平面图；图14A是图11所示气流发生器的叶片后缘的平面图；图14B是图11所示气流发生器的叶片后缘的另一个实施例的平面图；图15A是图11所示气流发生器的一部分的立体图；图15B是图11所示气流发生器的另一个实施例的一部分的立体图；图16是图11所示气流发生器的叶片的侧视图；图17是沿图16的线17-17截取的图16所示叶片的横截面图；图18是图11所示气流发生器的一部分的立体图；以及图19是本发明的粉碎系统的再一个实施例的侧视图。
具体实施例方式
参见附图中的图1和2，其中示出了用来粉碎和除湿的粉碎机10，该粉碎机包括进口管12。进口管12包括与空闲空间连通的第一端14以及连接于文丘里管18的相反的第二端16。
进口管12到文丘里管18有一些距离，在这段距离中可将材料加速到所需的速度。可放置一过滤器(未示出)来盖住第一端14以防止将异物引入粉碎机10。进口管12在其上部还包括加长的开口20，以与储料器22开口的下端连通。储料器22在其上端24开口以接收材料。在另一个实施例中，粉碎机10不包括储料器22，只是以各种已知的方式简单地将材料插入加长开口20中。
文丘里管18包括连接于进口管12的收缩部分26。收缩部分26从进口管12的直径逐渐收缩到小于进口管12的直径。文丘里管18还包括喉道28，该喉道保持与进口管12的较小直径相等的不变直径。
文丘里管18还包括扩张部分30，该扩张部分连接于喉道28并沿气流的方向直径逐渐增加。扩张部分30可通过铸造、螺丝连接或其它已知的方法连接于喉道28。如图所示，收缩部分26沿纵向的长度可长于扩张部分30。
文丘里管18与气流发生器32连通，该气流发生器产生从第一端14、经进口管12、经文丘里管18、流到气流发生器32的气流。所产生的气流的速度可从350米/小时到超音速。气流在文丘里管18中的速度可大于进口管12中的。
气流发生器32由驱动电动机34驱动。驱动电动机34驱动驱动轴33。所选择的驱动电动机34的功率可根据所要处理的材料、材料流速和气流发生器的尺寸而有所不同。在城市垃圾处理设备中可使用较大的粉碎机10，而在处理海轮的船上污水废弃物时可使用较小的粉碎机10。
气流发生器32包括多个径向延伸的叶片，这些叶片由轴33旋转以生成高速气流。气流发生器32被置于包括空气和材料出口36的壳体35中。壳体35与文丘里管18连接并具有壳体输入孔(未示出)，该孔使文丘里管18和壳体35的内部之间可连通。叶片形成径向延伸的气流通道，空气经过该通道到达其周边的出口36以使被粉碎的材料和空气离开。下面将接合图11到18进一步详细描述适用于本发明的气流发生器32的一个实施例。
现在参见图3，该图示出了在粉碎过程中文丘里管18的工作。在工作时，将材料38放进进口管12。材料38可为固体或半固体的。气流发生器32产生350米/小时到超音速的空气流，该空气流流过进口管12和文丘里管18。在文丘里管18中，空气流的速度大大加速。材料38由高速空气流推进文丘里管18。材料38的直径小于进口管12的内径，而进口管12的内表面和材料38之间存在间隙。
当材料38进入收缩部分26时，间隙变窄且最终材料38使收缩部分26中可通过空气的面积大大减小。从材料向后拖出一个再压缩激波40，而在材料38的前部形成首激波42。在收缩部分26与喉道28接合的地方有驻激波44。这些激波40、42、44的作用使材料38碎裂并造成材料粉碎和除湿。
材料的尺寸减小取决于所要粉碎的材料和粉碎机10的尺寸。对于一定的材料来说，通过增加气流的速度可使粉碎颗粒尺寸减小。这样，粉碎机10使使用人可通过改变气流速度来改变所需的颗粒尺寸。
粉碎机10在将固体材料粉碎成精细的粉末中有具体的应用。粉碎机10还在诸如城市垃圾、纸糊、动物副产品废弃物、水果浆等的半固体材料除湿中有所应用。
参见图4和5，其中示出了本发明的系统100的一个实施例，该系统用于粉碎材料并对材料除湿。所示出的系统100包括搅拌器102，该搅拌器在预加工阶段将材料混合。原材料可包括会将材料结成颗粒的聚合物。这些颗粒的尺寸会过大，而且由于聚合物的原因而无法打碎成所需的粉末形式。
城市垃圾中通常存在聚合物，因为在污水处理中会加入聚合物以使废物颗粒聚集到一起。废弃物在压带机(belt press)上处理，造成主要是半固体的材料。在某些工艺中，材料可为大约15％到20％的固体，剩下的为水分。
在预加工阶段，在原材料中混合有干燥增强剂以打碎聚合物并使材料呈颗粒。对于没有聚合的产品可以不经混合即进行加工。将原材料加入搅拌器102，搅拌器将材料与一定量的干燥增强剂混合。可以从诸如绿坡缕石、煤、石灰等的许多增强剂中选择干燥增强剂。干燥增强剂也可为粉碎和干燥形式的原材料。搅拌器102将材料和干燥增强剂混合以生成适当的水分成分和颗粒尺寸。
用包括使用诸如皮带输送机、螺旋输送机、压出机或其它电动装置的输送装置104的许多方法将原材料从搅拌器102传送到储料器22。在所示的实施例中，输送装置104依靠重力将原材料输送到储料器22的倾斜轨道。输送装置104在位于搅拌器102的下部的流量控制阀106的下方。
在另一个实施例中，可取消储料器22，将材料直接输送给进口管12的加长开口20。
一个或多个传感器108监测从搅拌器102传向进口管12的材料流量。传感器108可毗邻输送装置104、毗邻储料器22、在储料器22中或甚至在储料器22和加长开口20之间放置以监测材料流量。中央处理器110与流量控制阀106信号相通以根据需要增加或减少流量。还可使用另一个监测和控制流量的方法，包括视觉监测和手动调节流量控制阀106。
储料器22接收材料并将材料输送给进口管12的加长开口20。
气流将材料从进口管12推过文丘里管18。在所示的实施例中，将第一端14构造成法兰，以从大于进口管12的直径收缩到进口管的直径。
在所示的实施例中，扩张部分30连接于壳体35并与壳体35直接连通。扩张部分30的较大直径并不必须等于进口管12的直径。在另一个实施例中，扩张部分30在连接于壳体35之前可连接于一中间元件，比如圆筒、管子或管道。
将一个或多个空气流量阀111置于扩张部分30上以向壳体35和气流发生器32提供额外的空气量。在一个实施例中，在扩张部分30上放置有两个流量阀111。系统100可在流量阀111部分或完全打开的情况下工作。如果材料开始阻塞气流发生器32，流量阀关闭以提供额外的力并将材料推过气流发生器32。流量阀111是可调节的且显示为与用于控制的中央处理器110电气连接。虽然手动操作流量阀111也在本发明的范围中，但计算机自动化对本工艺有极大帮助。
文丘里管18在速度较高的激波和速度较低的激波之间提供撞击点。激波在文丘里管18中产生粉碎和除湿过程。在工作中，在文丘里管18的内部或壳体出口36中看不到有水分的迹象。虽然还会有残留的水分，但所去除的水分是绝大部分。粉碎过程还减小了材料的尺寸。实验工作显示，进入文丘里管18中直径为2”(50mm)的材料在一次粉碎过程中变为直径为20um的精细粉末。尺寸的减小取决于所加工的材料和粉碎过程的次数。将水从材料中分离出来会有很多用处，比如材料脱水，并且可大大减少病菌的数量。
本发明在处理城市垃圾中特别有用。混合干燥增强剂的预加工步骤提供了可由系统100方便地加工的废弃物材料。人们相信粉碎和除湿工艺可通过打破病菌的细胞壁而大大减少致病病菌的数量。减少病菌的另一个来源是除湿，它也可减少病菌的。来自处理城市垃圾的分析数据显示，本发明可消除大部分的总大肠杆菌、排泄物中的大肠杆菌、埃希氏大肠杆菌和其它的病菌。
本发明在将水分从水果和蔬菜中抽出特别有用。在一个应用中，系统100可用于对诸如苹果、桔子、胡萝卜、油桃、桃子、瓜、番茄等的水果和蔬菜产品榨汁。可将相对卫生的榨出的水分浓缩并回收以提供纯果汁产品。
在另一个应用中，本发明可用于粉碎某些农产品并榨汁，比如香蕉梗、棕榈树、甘蔗、大黄等。在粉碎香蕉梗纤维的过程中，纤维被分离且水分被榨出。
材料、水分和空气流通过气流发生器32并经壳体出口36排出。壳体出口36连接于排放管112，该排放管将材料输送到旋风器114处以将材料和空气分离。
排放管112的直径尺寸影响在排放管112中所发生的干燥量。需要较高的空气量来进一步干燥材料。在排放管112中，排放管112中较快运动的空气通过材料并带走仍存在于材料上的水分。空气和水汽向旋风器114移动，在旋风器处将空气和水汽与固体材料分离。
在粉碎过程中产生帮助干燥材料的热量。气流发生器32的旋转除了粉碎作用以外还产生热量。壳体35和气流发生器32之间的尺寸为可在旋转过程中摩擦生热。热量通过壳体出口36和排放管112排出并在材料向旋风器114前进的过程中进一步使材料脱水。所产生的热量在某些应用场合还足以对材料进行部分的消毒。
可增加或减小壳体出口36的直径以调节阻力和通过壳体出口36和排放管112排出的热量。排放管112和壳体出口36的直径会影响对所粉碎的材料的除湿。下面将进一步讨论对出口直径的调节。
诸如石材的水分较少的较重材料所需的除湿量较少。对于这样的材料，由于所需的干燥量较少，因此可增加壳体出口36和排放管112的直径。因此，对于较湿的材料，要减少壳体出口36和排放管112的直径以增加空气量和热量，从而达到对材料的适当脱水。
排放管112相对于文丘里管18和气流发生器32的纵轴线的倾斜角度也影响脱水性能。排放管相对于水平的角度可为大约25度到大约90度以加强除湿。向上前行的材料由重力往回拉，而空气受重力的限制较少。这使空气移动得比材料快，并且增加了除湿量。可以调节该角度，以增加或减少除湿效果。
旋风器114是一种已知的将颗粒与气流分离的设备。旋风器114通常包括形式为垂直圆筒116的沉淀室。旋风器可有切向进口、轴向进口、周边排放口或轴向排放口。气流和颗粒通过进口118进入圆筒116并随着气流在圆筒116中向下行进而在漩涡中旋转。锥形部分120使漩涡的直径减小，直到气体本身倒转且在中心朝着出口122向上旋转为止。颗粒被离心抛向内壁并由惯性撞击所收集。所收集的颗粒在气体边界层中向下朝着圆锥端部124流动，颗粒在该端部处被排出并通过气封126进入收集储料器128。
在某些应用场合中，系统100还可包括冷凝器130以接收来自旋风器114的气流。冷凝器130将气流中的水汽冷凝成液体，该液体随后在水箱132中沉积。出口134连接于冷凝器130并为空气提供出口。冷凝器130在食品加工中有特别应用。在另一个实施例中，冷凝器130由另一个处理装置替代，比如木炭过滤器等。冷凝或过滤取决于材料和应用。出口134可包括或连接于一过滤器(未示出)以将残留物、颗粒、水汽等过滤出。
使材料多次通过系统100可进一步使材料脱水并将进一步减小颗粒尺寸。在城市垃圾的应用中，会需要多次循环通过系统100以取得所需的脱水效果。本发明构想将多个系统100串联使用以提供多个文丘里管18和多个粉碎过程。这样，通过串联的系统100的一次循环可得到所需的效果。或者，可由同一个系统100对材料进行处理和再处理直到达到所需的颗粒尺寸和干燥程度。
在一种实施中，对由系统100处理而得到的产品进行分析以确定粉末颗粒的尺寸和/或水分百分比。如果产品不符合尺寸和/或水分百分比的极限值，则引导产品经过一个或多个循环直到产品满足所需的参数为止。
系统100可使不同的材料均匀。在操作中，不同的材料一起进入进口管12，通过文丘里管18而受到加工并受到粉碎。所得到的产品是混合且均匀的，并且已经脱水且尺寸减小。
本发明的一个特定的应用包括将污水废弃物与煤均匀混合。在破碎和脱水之后，将混合均匀的废弃物和煤的组合物用在燃煤器中以达到最优的燃烧效率，从而在发电装置中产生蒸汽。废料被用于能量生产而非依惯例丢弃。
如果需要，可在粉碎之前或粉碎过程中的中间步骤中在搅拌器102中将材料混合。将材料混合可增强某些材料的均匀性。如果需要，可在粉碎之前或粉碎过程中的中间步骤中在搅拌器102中将材料混合。
在预加工阶段混合的材料可循环通过多个粉碎阶段以提供所需的均匀性。第一材料可通过多个粉碎阶段得到处理并随后与第二材料均匀混合。在粉碎阶段之间，可在预加工阶段将第二材料与经过加工的材料混合。然后，第一和第二材料通过一个或多个粉碎阶段以生成均匀的最终产品。
作为一个额外的例子第一材料可循环通过三个粉碎阶段。在第三个粉碎阶段之后，可在搅拌器102中将第二材料混合在一起。在混合之前，第二材料可已经通过文丘里管18而粉碎并减小到所需的尺寸。第一和第二材料可随后一起通过一个或多个附加的粉碎阶段以提供所需的水分含量、尺寸和均匀度以用于工业应用。
参见图6，其中示出了包括壳体出口202的壳体200。壳体200将气流发生器32的工作元件包容在内。壳体200以剖切的方式示出，以显示出其中的气流发生器32。为了形成输出流量的变化，可在壳体出口202中设置限流器204。限流器204增加对气流的阻力且增加热量。对阻力和气流量的改变取决于所要加工的材料。
限流器204包括颈部206以套进壳体出口202中，以及限流孔208。限流孔208具有小于壳体出口202的截面。限流孔208可为矩形、圆形或具有另外的适当的形状。颈部206设置有从大约为壳体出口202的截面到限流孔208的最终截面的收缩流量通道。可以购得许多孔的尺寸不同的限流器204以操纵出口流量并调节系统100以适应所粉碎的材料。
参见图7，其中示出了在壳体200中的气流发生器32的横截面图。气流发生器32并不需要在壳体200中轴向对准。在一种实施中，气流发生器32包括分流板250，它在气流发生器32附近具有切割刃252。分流板250的切割刃252将所粉碎的材料导入壳体出口202中。分流板250连接于壳体200的内部并可连接于壳体出口202的内部。
分流板250防止被粉碎的材料在壳体200中进一步旋转。这样，分流板250就可用作将被粉碎的材料第一次与空气分离，空气继续在壳体200中旋转。被粉碎的材料与空气随后的分离是由旋风器114完成的。如果被粉碎的材料在壳体200中继续旋转，被粉碎的材料会堆积起来并最后阻塞气流发生器32。切割刃252改变通过壳体200的气流量。
可调节分流板250的位置以增加或减少它与气流发生器32之间的间隙。可根据所处理的材料来要求进行调节或操纵气流量。可由中央处理器110来控制调节，中央处理器与用来移动分流板250的机电或气动装置相通。切割刃252具有与气流发生器32的形状相适应的斜度。
参见图8，示出了带有附属的喉道尺寸调节器300的文丘里管18的横截面图。喉道尺寸调节器300为可拆除的元件，该元件在插入的时候套在喉道28中。喉道尺寸调节器300减小喉道28的有效面积并增加空气流速。根据材料和所需的脱水和颗粒尺寸减小，需要改变喉道直径。这样，虽然气流发生器32可改变气流，但还进一步希望操纵文丘里管18的喉道直径。
可将喉道28构造成带有壁架302，喉道尺寸调节器300的轴环304套在该壁架上。顶部构件306连接于轴环304并与收缩部分26的内表面相配合。喉道尺寸调节器300包括管套308，该管套与喉道28的内表面相配合并延伸进文丘里管喉道长度的主要部分并调节文丘里管18的尺寸。
参见图9，显示系统400结合有两个粉碎阶段402和404。每次材料通过文丘里管18的时候就进行粉碎，将水分抽出，颗粒变小。如前所讨论的，该工艺可由一个文丘里管18或在串联的多个文丘里管18中重复进行直到所需要的水分量被抽去且达到所需的产品尺寸。该工艺可持续进行直到几乎达到100％的除湿。
虽然在系统400中示出了两个粉碎阶段，但可以知道一个系统可包括三个、四个、五个或更多的阶段。第一粉碎阶段402与以上结合图4和5所述的相类似。第一粉碎阶段402包括储料器22、搅拌器102、输送装置104、流量控制阀106、文丘里管18、壳体35(其中有气流发生器32)以及排放管112。系统400还可在排放管112中包括流量控制阀405以调节气流。
如在前述实施例中的那样，排放管112连接于旋风器114以将所加工的产品与空气分离。系统400还包括第二旋风器406来接收来自旋风器114的出口122的空气。第二旋风器406将空气进一步从残留颗粒中分离出来，并将净化的空气输送给冷凝器130。第一水箱132与第二旋风器406连通以接收从冷凝器130冷凝下的液体。出口134为来自冷凝器130和第二旋风器406的空气提供出口。放置残留物储料器408以接收来自第二旋风器406的残留颗粒。
使用包括重力在内的任何数量的传统技术将旋风器114分离出来的颗粒传送给储料器410。虽然没有示出，但可将来自第一和第二旋风器114、406的颗粒输送给储料器410。储料器410接收颗粒，这些颗粒随后经历第二粉碎阶段404。储料器410将颗粒传送给第二进口管412，第二进口管与第一粉碎阶段402一样连接于第二文丘里管414。
一个或多个流量控制阀416位于第二文丘里管414上并且与中央处理器110电气连接。流量阀416的功能与先前所描述并标为111的那些流量阀类似。
第二文丘里管414与壳体418中的第二气流发生器(未示出)连通。第二气流发生器生成通过文丘里管414的高速气流。第二壳体418连接于将空气和处理过的材料传送给第三旋风器422的第二排放管420。第二排放管420相对于第二文丘里管414的水平轴线倾斜大约25度到大约90度的角度。第二流量控制阀424在第二排放管420中以调节其中的气流。与第一流量控制阀404一样，第二流量控制阀424与中央控制器110相通以用于调节。
第三旋风器422将颗粒从空气分离出并传送要传送给另一个传送装置425的产品。第四旋风器426接收来自第三旋风器422的空气并进一步净化空气并将残留颗粒物去除。来自第四旋风器426的残留颗粒物沉积在残留物储料器428中。第四旋风器426将空气输送到第二冷凝器430中，在那里水汽冷凝成液体并由第二水箱432接收。出口434连接于第二冷凝器430以使空气可排出。
系统400还包括加热器436，以通过进口管12、412和文丘里管18、414提供热量并帮助干燥材料。多余的热量不是脱水所必须的，仅仅是用来进一步提高干燥率的。加热器436可与储料器22、438或进口管12、412连通。加热器436还可以类似的方式用于图1、2、4和5所示的结构中。
在图9中，加热器436与第一热量控制阀440连通，以将热量传送给第一储料器22。第一热量控制阀440与中央处理器110电气连接以调节热量传输。或者，可手动操作第一热量控制阀440。加热器436还可与调节流向储料器438的第二热量控制阀442连通。根据材料或应用场合会需要在第二粉碎阶段404中加热材料。如果需要加热，则储料器438接收来自第一旋风器114的颗粒。或者，材料可如图9所示的那样通向储料器410。
系统440可包括一个或多个粉碎阶段以进一步脱水和减小颗粒尺寸。传输装置425可给搅拌器102和储料器22回馈送料以再次使产品循环通过阶段402和404。第二和第四旋风器406、426为空气提供进一步的净化。在某些应用场合，可将冷凝器130、430拆除，并可使用任何其它的处理设备，比如过滤器。
参见图10，其中示出了粉碎和除湿系统450的另一个实施例。系统450类似于图4和5所示的，且还包括预第一旋风器114连通的第二旋风器406、收集来自第二旋风器406的颗粒的残留物储料器408、与第二旋风器406连通的冷凝器130、与冷凝器130连通的水箱132、以及连接于冷凝器130的出口134。系统450还包括连接于第一旋风器114的分流阀452。
分流阀452将接收自第一旋风器114的颗粒导向第一出口454或第二出口456。第一出口454连接于诸如袋子、储料器、水箱等的收集器458。第二出口456连接于循环管460以引导粉碎的材料再次通过系统450。循环管460在其相反端处连接于第一端14。或者，循环管460可将粉碎的材料引入储料器22或直接进入加长开口20。
在操作中，材料在通过系统450的过程中被粉碎，且由分流阀452的控制而被重新引导通过系统450以再次粉碎。这可根据需要重复进行直到产生最终产品，该最终产品随后由分流阀452导入收集器458中。
参见图11，其中示出了气流发生器500的一个实施例。各种金属可适用于气流发生器，这要根据所要加工的材料。对于研磨材料，可使用较硬的合金材料。如熟悉本领域技术的人员会知道的，对材料的选择是在强度和预期的磨损之间的平衡。由于装配会由于受到热影响的区域而产生焊接的不均匀形状，因此铸造气流发生器500是有利的。
气流发生器500容纳在壳体中，如图6所示的那样。壳体200至少部分地包围气流发生器500并较佳地完全包围气流发生器500，从而唯一的出口是壳体出口36。气流发生器500可具有与壳体200的紧密间隙，以产生额外的摩擦和热量。希望该热量可帮助进一步干燥通过气流发生器500进入排放管112的材料。
气流发生器500包括前板502，该前板带有同心设置的输入孔504以接收进入的材料。输入孔504的直径可根据所处理的材料的尺寸和预期的空气量而变化。后板506平行于前板502并包括同心放置的轴孔508。孔508接收和定位气流发生器500的驱动轴。另一个气流发生器500可用于本发明并包括带有连接于叶片的单块后板的气流发生器，或者是只带有径向延伸的叶片的气流发生器。
后板506还可包括绕孔508同心布置的螺栓孔509。每个螺栓孔接纳一根相应的螺栓(未示出)，这些螺栓各自固定于驱动轴上。用螺母或其它传统的装置将螺栓固定在后板506上。
多片叶片510位于前、后板502、506之间。叶片510的数量可以改变，且根据所要加工的材料。叶片510的厚度也可根据所要处理的材料。
在一个实施例中，叶片510延伸通过前、后板502、506以形成垂直定向板511。垂直定向板511可从前、后板502、506中的任何一个延伸大约12mm。垂直定向板511在气流发生器500和壳体200的内部之间形成空气垫。垂直定向板511还将可能进入气流发生器500和壳体200之间的材料清除。
参见图12，其中示出了孔508的截面图。孔508接纳旋转气流发生器500的驱动轴。螺栓孔509各自接纳一根螺栓来固定后板506。在这个实施例中，从延伸有螺栓的第一直径过渡到适于插入孔508的第二直径。螺栓孔509可各自为一个凹口515以接纳与螺栓接合的螺母。
参见图13，示出了气流发生器500的内部的平面图，其中示出了单片叶片510。显示单片叶片510是用来说明结合在气流发生器500中的叶片510的独特特性的。其余的叶片510的结构是类似的。
叶片510从前、后板502、506的周长513处的后缘512延伸到毗邻孔508的前缘514。楔形部分516具有较厚的横截面以增加压力和气流量。楔形部分516提供增加了的抗磨损性，这对于某些材料来说是有利的。
参见图14A，其中更详细地示出了楔形部分516的平面图。楔形部分516的形状影响通过气流发生器500的气流量、气流速度和材料流率。楔形部分516的周边和纵向可改变以改变气流量、气流速度和材料流率。铸造技术有利地使得可在三个维度上进行改变并可在楔形部分516上有任意数量的周边和纵向轮廓。
楔形部分516增加的厚度增加了气流发生器500的寿命，因为这是叶片510通常经受大多数磨碎的位置。所采用的材料和楔形部分516的硬度也可与叶片510的其余部分不同。
参见图14B，其中示出了楔形部分518的另一个实施方式，它包括可替换的磨损顶部520。当气流发生器500沿顺时针方向旋转时，可替换的磨损顶部520经受大部分的材料接触。虽然已经加厚以增加抗磨损性，但楔形部分518承受比气流发生器500的其它元件更多的磨损，且会较快地磨损。通过替换可替换的磨损顶部520就可以延迟替换气流发生器500。通过包括固定螺母和螺栓522在内的任何已知的固定装置将可替换的磨损顶部520固定在楔形部分518的其他部分上。可替换的磨损顶部520可为比叶片510坚硬的材料。也可用具有不同周边和纵向轮廓的可替换的磨损顶部520来替换可替换的磨损顶部520。在再一个实施例中，整个楔形部分518是可替换的。
参见图15A，其中示出了气流发生器500的立体图来说明楔形部分516和前、后板502、506。进一步显示垂直定向板511从前、后板502、506外表面延伸。如图所示，垂直定向板511不承受与楔形部分516相同的磨损，且不如它那么厚。
参见图15B，其中示出了气流发生器500的立体图，它带有楔形部分516的另一个实施例。随着其沿纵向从前板502向后板506延伸，楔形部分516的厚度和周边轮廓增加。楔形部分516还随着其向周长的延伸而厚度增加。
进入气流发生器500的粉碎材料会在后板506的附近聚集。纵向增加的厚度会促使被粉碎的材料保持集中在前、后板502、506之间而不是沿后板506聚集。由于铸造技术可以改变三维尺寸，因此可以生产这样的楔形部分516。可替换的磨损顶部520可包括并形成纵向增加的厚度。如果需要另一种形状的楔形部分516，则可以使用另一个没有纵向增加的厚度或厚度的纵向增加更加明显的可替换的磨损顶部520。这样，可通过利用周边和纵向结构不同的楔形部分516来纵向操作被粉碎的材料流方向。
再次参见图13，叶片510从垂直于后板506的位置过渡到呈角度的位置。叶片510随着其从楔形部分516向在前缘514的前面的位置延伸而过渡。呈角度的位置使叶片510进入气流的方向。
在所示的实施例中，叶片510的后部524(包括楔形部分516在内)从后板506垂直延伸。随着叶片510从后缘512延伸到前缘514，后部524可大约为叶片510的四分之一到一半。前部526是叶片510从后部524到前缘514的其余部分。所示出的前部26具有从相对于后板506垂直的位置到呈角度位置的倾斜过渡。
呈角度的位置具有此处称为迎角的角度，因为它使前缘514切入进入的气流。在图13中，叶片510在前缘514处的最终迎角为大约25度。从垂直位置到呈角度位置的过渡可延伸叶片510的全部或其任意部分。可根据所预期的气流速度、材料流率和材料在较宽的范围内选择迎角。该角度位置可为大约20到60度的范围。
或者，叶片510和沿其整个长度保持垂直。叶片510还可沿其整个长度具有迎角。虽然沿整个长度延伸，但迎角仍可随叶片510从后缘512向前缘514的延伸而不同。
参见图16，其中示出了前缘514的视图。通常，边缘可相对笔直并相对于后板506呈角度地延伸。在所示的形式中，前缘514从后板506延伸，具有向外的弧形部分528，然后过渡为向内的弧形530。向外的弧形部分528帮助获取进入气流发生器500的输入孔504的空气。轮廓如此的前缘514可切入空气。
参见图17，其中示出了沿截面17-17截取的前缘514的横截面。前缘514具有椭圆形的横截面，这有助于切入进入的空气。
参见图18，其中示出了没有前板502气流发生器500的立体图以说明叶片510。所示的实施例包括九片叶片510，虽然其数量是可以不同的。每个叶片510包括楔形部分516以增加抗磨性并增加压力和气流。每个叶片510进一步从垂直位置过渡到一迎角。
在工作中，旋转的叶片510在文丘里管中产生范围从350米/小时或更大的速度的气流，并将空气和粉碎的材料抽进输入孔504，叶片510的前缘514切入空气和粉碎材料并将空气和粉碎的材料都引入由叶片510形成并从输入孔504延伸到前、后板502、506的周长513的流动通道532中。楔形部分516将空气和粉碎的材料推进位于壳体200中的壳体出口202。
此处所揭示的系统10、100、400、450可为固定的结构。或者，可将一个系统安装在诸如卡车、拖车、机动轨道车、小船、驳船等的交通工具之中或之上。任何可提供足够的平面立足点的交通工具都可使用。在某些应用场合具有机动系统是有利的，比如在农业收割机、远程处理、演示等中。
参见图19，其中示意性示出机动系统600。系统600包括前面讨论的元件，比如进口管12、文丘里管18、气流发生器32、壳体35、电动机34、排放管112以及第一和第二旋风器116、406。系统600还可包括附加的元件，比如搅拌器102、中央处理器110、冷凝器130等。可以类似的方式将带有多个粉碎阶段的系统安装在交通工具上。
系统600包括用602来总的表示的车辆并提供有足够的立足点来支承组装好的元件。系统600还包括多个支承件604。系统600还可包括将系统的元件容纳在内的壳体606。壳体606保护元件并在工作时减弱噪音。
可将系统600的一个或多个元件拆下以便于运输。例如，第一和第二旋风器116、406可延伸出壳体606，且需要在运输过程中拆下。可将旋风器116、406在运输之前全部拆下部分拆卸。类似地，可将搅拌器102拆下以便运输。将元件拆下的必要性根据系统600、车辆602的尺寸和其它的设计限制来定。
壳体606可容纳供使用人操作系统600的控制室。壳体606可包括用来观察元件的窗户，以及可查看、操作、修理和插入所要处理的材料的通道。
权利要求
1.一种粉碎材料并对材料除湿的方法，包括提供与一文丘里管连通的一气流发生器；气流发生器生成经过文丘里管流向气流发生器的气流；将材料引入气流中；以及使材料通过文丘里管以除湿和粉碎材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括使粉碎的材料通过一排放管，该排放管相对于文丘里管的纵轴线以25度到90度的角度倾斜。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括控制排放管中的流率。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括使粉碎的材料从排放管通到一旋风器以将粉碎的材料从空气中分离出来。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括使空气从第一旋风器通到一第二旋风器以将残留的颗粒物从空气中分离出来。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括使空气通入一冷凝器以冷凝汽化的水分。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括加热文丘里管上游的空气。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括控制文丘里管上游的材料的流率。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述文丘里管包括一扩张部分，以及，该方法包括使流量受控的空气从扩张部分的外部进入扩张部分。
10.一种使材料均匀的方法，包括提供与一文丘里管连通的一气流发生器；气流发生器生成经过文丘里管流向气流发生器的气流；将第一和第二材料引入气流中；以及使第一和第二材料通过文丘里管以使材料粉碎和均匀。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括加热气流。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，还包括在将第一和第二材料引入气流中之前通过使第一材料经过一文丘里管来粉碎第一材料。
13.一种粉碎材料并对材料除湿的设备，包括一进口管；一文丘里管，该文丘里管在进口管的上游；以及一气流发生器，该气流发生器用来生成气流并与文丘里管的出口端连通以将气流通过进口管并通过文丘里管吸入，由此引入气流中的材料通过文丘里管并受到粉碎和除湿。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，它还包括一加热器，该加热器与进口管连通以加热流向文丘里管的空气。
15.如权利要求13或14所述的设备，其特征在于，它包括连接于气流发生器出口的一排放管，所述排放管相对于文丘里管的纵轴线以25度到90度的角度倾斜。
16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，它还包括连接于所述排放管的一旋风器以将空气从粉碎的材料中分离出来。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，它还包括与第一旋风器连通的一第二旋风器以接纳空气并分离残留的颗粒。
18.如权利要求13到17中任意一项所述的设备，其特征在于，还包括置于文丘里管的扩张部分上的一空气流量控制阀，以使空气可从文丘里管的外部流入所述扩张部分中。
19.一种粉碎材料并对材料除湿的设备，包括一进口管；一文丘里管，该文丘里管连接于进口管；以及一气流发生器，该气流发生器生成一气流且包括一前板、位于前板中的一输入孔、一后板以及置于前、后板之间并与之连接的多片叶片；以及一壳体，该壳体至少部分地包围气流发生器且包括与气流发生器的输入孔连通的一出口，其中，气流发生器与文丘里管连通以引导气流通过文丘里管并流向输入孔，其中，引入气流中的材料通过文丘里管并受到粉碎和除湿。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，每个叶片包括与前、后板的周长毗邻定位的一楔形部分，该楔形部分具有大于相应叶片的其余部分的厚度。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，楔形部分随着从前板到后板的纵向延伸而厚度增加，以控制气流中纵向材料流的流向。
22.如权利要求20所述的设备，其特征在于，每个楔形部分包括一可拆卸的磨损顶部。
23.如权利要求20所述的设备，其特征在于，每个楔形部分可拆卸，从而可被替换。
24.如权利要求20所述的设备，其特征在于，随着叶片向输入孔延伸，每个叶片从一垂直于后板的位置过渡到一倾斜位置。
25.如权利要求24所述的设备，其特征在于，叶片的倾斜部分与垂直于后板的位置的角度为大约20到60度。
26.如权利要求19所述的设备，其特征在于，每个叶片包括毗邻输入孔的一前缘和毗邻前、后板的周长的一后缘，前缘具有毗邻后板的一向外的弧形部分以及毗邻前板的一向内的弧形部分。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于，前缘包括一椭圆形的横截面。
28.如权利要求19所述的设备，其特征在于，它还包括多个垂直定向板，这些垂直定向板位于前板和后板的一外表面上。
29.如权利要求19所述的设备，其特征在于，壳体还包括一分流板，该分流板在毗邻出口处连接于壳体的内部并具有毗邻气流发生器的一切割刃。
30.如权利要求29所述的设备，其特征在于，分流板可调节地连接于壳体的内部以改变从切割刃端到气流发生器的距离。
全文摘要
一种文丘里管接收从进口管进入的材料并将其粉碎。材料在经受粉碎的同时还经历除湿和干燥。连接于文丘里管的气流发生器产生高速气流将材料通过文丘里管拉进气流发生器中的进口孔中。气流发生器将所接收的粉碎材料导入出口，在出口处材料可随即与空气分离。
文档编号B02C19/00GK1909968SQ200480033160
公开日2007年2月7日 申请日期2004年10月18日 优先权日2003年11月11日
发明者威廉姆·格雷厄姆, 利瓦伊·纽, 韦恩·亚瑟·凯斯 申请人:威廉姆·格雷厄姆, 利瓦伊·纽, 韦恩·亚瑟·凯斯