УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НАСЫПНОГО ЗЕРНА
DEVICE AND METHOD FOR GRINDING BULK GRAIN

Изобретение относится к устройству для измельчения насыпного зерна и в частности, злакового зерна и рафинированного зерна. Изобретение также относится к процессу измельчения насыпного зерна с помощью устройства по изобретению.
Так называемые крупорезки известны, например, из документов US 1,744,169 и EP 1 151 797 A1. Эти устройства содержат перфорированный полый барабан, смонтированный таким образом, что он может вращаться в горизонтальном положении. Подлежащее резке зерно транспортируется внутрь вращающегося полого барабана и выпадает через отверстия полого барабана. Зерна, выступающие из отверстий, подвергаются очистке и резке ножами.
Недостаток таких устройств состоит в том, что во время первого прохода разрезаются не все злаковые зерна. Таким образом, после измельчающего устройства всегда устанавливают, по меньшей мере, одно разделительное устройство (например, сортировочное устройство или триер), отсортировывающее злаковое зерно, которое не было разрезано или было разрезано недостаточно и которое в дальнейшем возвращается в устройство. Кроме того, распределение по размеру резаного злакового зерна осуществляется в очень широком диапазоне, и является неудовлетворительным.
Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство для измельчения насыпного зерна, которое исключает недостатки известного уровня техники и, в частности, обеспечивает более эффективное и равномерное измельчение насыпного зерна и не требует размещения разделительного устройства ниже по технологическому потоку.
Указанная задача решается с помощью устройства по независимому пункту формулы изобретения.
Устройство по изобретению можно использовать в следующих областях:
- обработка зерна, продуктов помола зерна, и конечных зерновых продуктов после помола или специального помола;
- обработка бобовых;
- производство пищевых продуктов для животных, домашних животных, рыбы и ракообразных;
- обработка масличных культур;
- обработка биомассы и производство энергетических пеллетов;
- промышленное производство солода и помол растений;
- обработка какао-бобов, орехов и кофейных зерен.
По настоящему изобретению злаковым зерном являются плоды зубровки и так называемые псевдозлаки, например, кинва и гречиха. Злаковое рафинированное зерно является злаковым зерном, очищенным от оболочки, или со снятой оболочкой.
Устройство для измельчения насыпного зерна по изобретению содержит первый элемент, имеющий первую поверхность и первую приемную секцию, второй элемент, имеющий вторую поверхность и вторую приемную секцию, и устройство подачи.
Устройство по изобретению особенно пригодно для измельчения злакового зерна и рафинированного злакового зерна.
Первая поверхность и вторая поверхность расположены параллельно и обращены друг к другу. Предпочтительно, первая поверхность и вторая поверхность контактируют друг с другом.
Первый элемент и второй элемент также могут перемещаться назад и вперед относительно друг друга между первым положением и вторым положением. Направление перемещения, т.е. вектор перемещения первого элемента и второго элемента лежит в плоскости первой поверхности и второй поверхности.
Когда первый элемент и второй элемент находятся в первом положении, первая захватывающая секция и вторая захватывающая секция сообщаются друг с другом с помощью канала, тем самым формируя приемный участок, где может быть расположено насыпное зерно с помощью устройства подачи.
При перемещении первого элемента и второго элемента из первого положения во второе положение сечение канала сужается, так что насыпное зерно на участке приема подвергается воздействию срезающего усилия и разламывается или измельчается.
Сечение канала расположено в плоскости, параллельной первой поверхности и второй поверхности. Воображаемая площадь канала (поскольку она не является физической поверхностью) уменьшается при перемещении первого элемента и второго элемента.
В простейшем случае устройство подачи может быть простым отверстием, которое позволяет размещать насыпное зерно в приемной секции.
Первая приемная секция и вторая приемная секция спроектированы в виде углубления, в частности, канавки.
В таком случае приемная секция ограничивается углублением или канавкой и охватывающей поверхностью первого или второго элемента. В частности, охватывающая поверхность содержит воображаемое продолжение первой или второй поверхности на участке углубления или канавки.
Как вариант, первая приемная секция и вторая приемная секция могут быть спроектированы в виде сквозного отверстия.
Согласно этому самому простому варианту выполнения в первом положении отверстия приемных секций на первой поверхности и второй поверхности расположены одно над другим, так что между первой приемной секцией и второй приемной секцией образован канал. Предпочтительно, отверстия приемных секций на первой поверхности и второй поверхности спроектированы идентичным образом, так что они выровнены. В этом случае сечение канала соответствует сечению отверстия приемной секции на первой и второй поверхностях.
Следует принять во внимание, что первый элемент и второй элемент также могут содержать множество первых приемных секций и вторых приемных секций, образующих соответствующее множество приемных участков.
Не исключается, что только одна приемная секция может быть спроектирована как сквозное отверстие, а другая приемная секция может быть спроектирована как углубление или канавка.
Первый элемент образован в виде ротора, установленного с возможностью вращения вокруг оси ротора и имеющего цилиндрическую периферийную поверхность, причем первый приемный участок является, по меньшей мере, частично образованной кольцевой канавкой.
В рассматриваемом случае ротор имеет канавку, параллельную оси, которая пересекает кольцевую канавку. Первая поверхность образована как боковая стенка канавки, параллельной оси.
Второй элемент спроектирован в виде режущей штанги, расположен а канавке, параллельной оси, и установлен таким образом, что он может перемещаться назад и вперед по канавке, параллельной оси, причем вторая приемная секция является углублением режущей штанги.
Предпочтительно, углубление режущей штанги спроектировано как продолжение кольцевой канавки ротора, когда режущая штанга и ротор находятся в первом положении.
Выражение «частично образованная кольцевая канавка» означает, что кольцевая канавка необязательно должна продолжаться по всей периферии ротора, но также может быть образована только в секциях на периферийной поверхности.
Кольцевая канавка может иметь круговую или спиралеобразную форму.
Выражение «канавка, параллельная оси» означает канавку, параллельную оси ротора.
Канавка, параллельная оси, может быть образована за счет углубления в поверхности ротора. Также допускается, что на поверхности ротора на расстоянии друг от друга могут быть расположены планки, выровненные параллельно оси ротора, так чтобы между планками была образована канавка.
Во время работы устройства ротор вращается вокруг оси ротора. Насыпное зерно поступает в кольцевую канавку и углубление с помощью устройства подачи.
Предпочтительно, устройство также содержит корпус со стенкой корпуса, который, по меньшей мере, частично соосно окружает ротор и имеет, по меньшей мере, одно впускное отверстие и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие для насыпного зерна.
Понятно, что в такой конструкции устройство подачи содержит впускное отверстие.
Предпочтительно, подачу выполняют через впускное отверстие в стенке корпуса, которое продолжается в осевом направлении, предпочтительно по всей высоте ротора.
Предпочтительно, стенка корпуса имеет, по меньшей мере, одну подвижную секцию. Подвижная секция стенки корпуса расположена таким образом, что если смотреть в радиальном направлении относительно оси ротора, подвижная секция стенки корпуса перекрывает первую приемную секцию и вторую приемную секцию.
Если ротор имеет несколько первых и вторых приемных секций, предпочтительно предусматривается соответствующее количество подвижных секций стенки корпуса, которые расположены рядом в осевом направлении. Если ротор имеет множество режущих штанг, предпочтительно в окружном направлении ротора, несколько секций стенки корпуса также расположены рядом друг с другом.
Это обеспечивает, что инородные тела, которые являются более твердыми, чем насыпное зерно, подлежащее измельчению, и могут повредить ротор, прижимаются радиально наружу от кольцевой канавки и/или углубления за счет их профиля. Таким образом, подвижная секция стенки корпуса обеспечивает смещение инородного тела радиально наружу.
Подвижная секция стенки корпуса может быть спроектирована, например, в виде откидной створки. Однако секция стенки корпуса предпочтительно спроектирована и установлена таким образом, что может быть обеспечено, по существу, поступательное перемещение в радиальном направлении.
Подвижная секция стенки корпуса предпочтительно предварительно нагружена в направлении ротора, в частности, предварительно нагружена в радиальном направлении ротора. Предварительная нагрузка может быть обеспечена с помощью упругого элемента и предпочтительно осуществляется с помощью пружинного элемента, причем предварительное усилие пружины предпочтительно регулируют. Благодаря регулированию предварительного усилия пружины подвижная секция стенки корпуса может быть приспособлена к насыпному зерну, подлежащему измельчению, так чтобы только инородные тела обусловливали смещение секции стенки корпуса.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна подвижная секция стенки корпуса взаимодействует с датчиком перемещения для обнаружения перемещения подвижной секции стенки корпуса.
Таким образом, с помощью датчика перемещения можно определить перемещение подвижной секции стенки корпуса и, следовательно, присутствие инородного тела. Таким образом, можно, например, остановить устройство и защитить ротор или отсортировать насыпное зерно на основе присутствующего инородного тела.
Датчик перемещения предпочтительно содержит гибкий элемент и датчик процесса, в частности, датчик давления или уровня. Гибкий элемент заполнен текучей средой, предпочтительно жидкостью, и расположен радиально относительно оси ротора дальше от оси ротора, чем подвижная секция стенки корпуса. Гибкий элемент расположен в корпусе таким образом, что перемещение подвижной секции стенки корпуса обусловливает упругую деформацию гибкого элемента, что, в свою очередь, обусловливает изменение давления или уровня в гибком элементе. Датчик процесса обеспечивает определение изменения давления или уровня в гибком элементе, что связано с перемещением подвижной секции стенки корпуса.
В частности, предпочтительно гибкий элемент расположен, по существу, параллельно оси ротора и заполнен жидкостью, в результате чего изменение уровня жидкости в гибком элементе можно обнаруживать с помощью емкостного датчика.
Изменение уровня жидкости можно обнаруживать за счет непосредственного определения уровня жидкости или определения смещения поплавка в гибком элементе.
По предпочтительному варианту выполнения впускное отверстие оснащено тормозным устройством, которое замедляет подачу насыпного зерна и поддерживает прием насыпного зерна в приемный участок.
Предпочтительно, это тормозное устройство спроектировано в виде решетки, которая прикреплена к впускному отверстию. На стороне, обращенной в сторону от ротора, установлена камера хранения. Насыпное зерно собирается в камере хранения и, таким образом, проходит в ротор через решетку с соответствующим образом выбранной большой перфорацией, выравнивается в кольцевой канавке и захватывается я в результате вращения ротора.
Ось ротора предпочтительно расположена вертикально.
Благодаря относительному перемещению режущей штанги относительно ротора сечение канала в переходе между кольцевой канавкой и углублением режущей штанги уменьшается, в результате чего насыпное зерно измельчается. В дальнейшем измельченное насыпное зерно выгружается из устройства через выпускное отверстие.
Кольцевая канавка предпочтительно спроектирована таким образом, что измельченное насыпное зерно может покидать кольцевую канавку, например, самотеком.
Дополнительно или как вариант к корпусу может быть прикреплен палец, который выступает в кольцевую канавку и способствует удалению измельченного зерна из кольцевой канавки. Следует принять во внимание, что в роторе с множеством кольцевых канавок на корпусе может быть расположена своего рода гребенка с соответствующим количеством пальцев.
Предпочтительная кольцевая канавка является канавкой, продолжающейся в окружном направлении. Это означает, что когда режущая штанга находится в первом положении, продолжающаяся в окружном направлении канавка образована из кольцевой канавки и углубления.
Предпочтительно, канавка, параллельная оси, продолжается по всей высоте ротора.
Кольцевая канавка и углубление предпочтительно имеют трапециевидный профиль в радиальном сечении ротора. Профиль с сечением в виде равнобедренной трапеции является предпочтительным. В рассматриваемом случае основание трапеции является открытым и совпадает с периферийно поверхностью ротора. Таким образом, другое более короткое основание продолжается, по существу, параллельно периферийной поверхности ротора.
Предпочтительная конструкция кольцевой канавки обеспечивает, что насыпное зерно может выходить из кольцевой канавки самостоятельно. Кроме того, в случае присутствии твердых тел, например, камней, исключается повреждение ротора и/или режущей штанги.
Профиль кольцевой канавки обеспечивает, что твердые вещества, которые не могут быть измельчены из-за их твердости, и которые могли бы повредить устройство, выталкиваются наружу с помощью выступов кольцевой канавки и углубления относительно оси ротора, исключая повреждение ротора и/или режущей штанги, в частности, если предусмотрена подвижная секция стенки корпуса.
Предпочтительно, в корпусе образованы отверстия, которые позволяют удалять инородные тела из устройства.
Предпочтительно, это обеспечивается с помощью подвижной секции стенки корпуса. Подвижная секция стенки корпуса предпочтительно предварительно подпружинена в направлении ротора. Усилие предварительной нагрузки пружины выбирают таким образом, что когда инородные тела перемещаются из кольцевой стенки и/или углубления, благодаря профилю последнего, инородное тело прижимается к подвижной секции стенки корпуса и смещает последнее, так что освобождается отверстие, через которое инородное тело покидает устройство.
Разумеется, желательно, чтобы насыпное зерно поступало в устройство без инородных тел, например, за счет очистки выше по технологическому потоку, которая может быть механической, оптической магнитной и т.д.
Как вариант, для обнаружения увеличенной нагрузки может быть использовано определение крутящего момента привода ротора. В случае, когда в кольцевую канавку поступают инородные тела, которые не могут быть измельчены, может быть предусмотрен срезной штифт, который может отсоединять ротор от привода. Также может быть предусмотрено отслеживание нагрузки на режущую штангу или режущая штанга может быть закреплена с помощью срезного штифта с заданным пределом прочности, который отделяет режущую штангу от привода режущей штанги в случае перегрузки.
Насыпное зерно также может подвергаться анализу у впускного отверстия для обнаружения инородных тел и выполнения необходимых действий.
Ротор предпочтительно имеет множество кольцевых канавок, которые, в частности, расположены на равном расстоянии друг от друга.
Режущая штанга содержит множество углублений, в результате чего в первом положении каждое углубление соответствует первой кольцевой канавке.
Это, в частности, означает, что в первом положении кольцевая канавка и углубление, соответствующее кольцевой канавке, образуют непрерывный канал, в котором насыпное зерно может быть уменьшено по размеру.
Это означает, что одна режущая штанга может одновременно измельчать насыпное зерно, расположенное в кольцевых канавках. Другое преимущество состоит в том, что для режущей штанги требуется только один исполнительный механизм.
В режущей штанге с множеством углублений углубление, соответствующее первой кольцевой канавке в первом положении, предпочтительно соответствует второй кольцевой канавке во втором положении, причем вторая кольцевая канавка предпочтительно расположена рядом с первой кольцевой канавкой.
Это, в частности, означает, что во втором положении углубление, которое в первом положении образует непрерывный канал с соответствующей первой кольцевой канавкой, образует непрерывный канал с другой второй кольцевой канавкой, в которой может измельчаться насыпное зерно. Вторая кольцевая канавка предпочтительно расположена рядом с первой кольцевой канавкой, если смотреть в осевом направлении ротора.
Это означает, что насыпное зерно может измельчаться и удаляться из кольцевой канавки или углубления, когда режущая штанга движется из первого положения во второе положение, причем насыпное зерно также может измельчаться во время движения из второго положения в первое положение, в частности, если устройство оснащено несколькими впускными и выпускными отверстиями, расположенными по периферии ротора.
Это означает, что на каждый цикл измельчения режущая штанга необязательно должна перемещаться из первого положение во второе положение и затем обратно в первое положение. Во время одного перемещения из первого положения во второе положение (и, аналогично, из второго положения в первое положение) могут выполняться несколько циклов измельчения, в зависимости от количества кольцевых канавок, расположенных между первой и второй кольцевыми канавками.
Предпочтительно, ротор содержит множество режущих штанг, каждая из которых расположена в канавке, параллельной оси.
Режущие штанги расположены на равных расстояниях друг от друга, в частности, на периферийной поверхности ротора.
Режущие штанги предпочтительно расположены на расстоянии 1 - 10 мм друг от друга.
Режущие штанги также предпочтительно имеют ширину 1 - 10 мм. В частности, ширина режущих штанг равна расстоянию между соседними режущими штангами, так что обеспечивается равномерное уменьшение размера, т.е. ограниченное распределение по размеру частиц.
Кольцевая канавка предпочтительно имеет ширину 1 - 10 мм и/или глубину 1 - 10 мм.
Ротор предпочтительно имеет наружный диаметр 200 - 600 мм.
Стенка корпуса, которая, по меньшей мере, частично окружает ротор, предпочтительно расположена на расстоянии 0 - 5 мм от кольцевой поверхности ротора.
Таким образом, стенка корпуса служит в качестве конца кольцевой канавки, так что во время перемещения режущей штанги насыпное зерно, расположенное в кольцевой канавке, остается в кольцевой канавке. Как описано выше, стенка корпуса или ее части может иметь отверстия для удаления инородных тел и/или может быть оснащена подвижными и, при необходимости, подпружиненными секциями стенки корпуса.
Ротор предпочтительно может вращаться с частотой вращения 5 - 100 об/мин.
Режущая штанга предпочтительно может перемещаться с помощью кулачкового механизма.
Кулачковый механизм является самым простыми вариантом исполнительного механизма для режущей штанги.
Однако понятно, что режущая штанга также может приводиться в действие иным образом, например, с помощью механических, пневматических или гидравлических исполнительных механизмов.
Кулачковый механизм содержит, по меньшей мере, один управляющий кулачок, который установлен без возможности вращения на одном осевом конце ротора относительно одного направления вращения ротора. Управляющий кулачок предпочтительно имеет форму управляющего колеса, установленного с возможностью вращения относительно оси. Управляющий кулачок расположен таким образом, что осевой конец режущей штанги (штанг) контактирует с управляющим кулачком и перемещается в осевом направлении во время вращения ротора.
Предпочтительно, осевой конец режущей штанги, который взаимодействует с управляющим кулачком, содержит толкатель, который направляется в осевом направлении в направляющем отверстии ротора.
Предпочтительно, толкатель взаимодействует с упругим элементом, в частности, с пружинным элементом, или предварительно нагружен в осевом направлении. Это обеспечивает, что перемещение между первым положением и вторым положением осуществляется только в одном направлении от управляющего кулачка, причем упругий элемент перемещает режущую штангу назад в противоположном направлении. Как вариант, на обоих осевых концах ротора могут быть установлены управляющие диски, которые обеспечивают перемещение режущей штанги между первым положением и вторым положением.
По предпочтительному варианту выполнения с толкателем связаны несколько смежных режущих штанг, так что режущие штанги могут перемещаться группами между первым положением и вторым положением.
Благодаря такой предпочтительной компоновке привода, к режущим штангам могут прикладываться большие усилия, необходимые для измельчения насыпного зерна. Кроме того, такая компоновка привода является очень надежной, простой по конструкции и износостойкой.
Кулачковый механизм предпочтительно содержит кольцевую канавку, в которой расположен выступ режущей штанги. Кольцевая канавка служит в качестве направляющей для выступа режущей штанги и спроектирована таким образом, что режущая штанга перемещается назад и вперед между первым положением и вторым положением во время вращения ротора.
Изобретение также относится к процессу измельчения насыпного зерна с помощью устройства по изобретению, причем во время этого процесса продукт не поступает в обратном направлении. Продукт, поступает на последующую операцию обработки или на хранение. В отличие от процессов из существующего уровня техники, где распределение по размеру частиц в устройствах является неудовлетворительным, и продукт просеивается и/или разделяется по форме (например, с помощью триера) после измельчения, и насыпное зерно, которое не было измельчено или было измельчено недостаточно, поступает обратно в устройство, с помощью устройства, описанного выше, существует возможность обработки измельченного насыпного зерна напрямую, т.е. без операции разделения и без направления продукта обратно в то же самое или аналогичное устройство.
В частности, существует возможность определения максимального размера измельченного насыпного зерна посредством выбора размеров первой приемной секции и второй приемной секции. Расстояние, перпендикулярное первой и второй поверхности, между плоскостью канала и границей первой или второй приемной секции определяет максимальный размер частиц, который может быть получен при использовании устройства.
В случае устройства с режущими штангами, которые расположены на равном расстоянии и ширина которых равна расстоянию между соседними режущими штангами, максимальный размер зерна точно соответствует ширине режущей штанги.
Ниже приведено подробное описание изобретения на основе предпочтительных примеров со ссылкой на приложенные чертежи. На чертежах:
на фиг. 1 - схематический вид в перспективе первого варианта выполнения изобретения;
на фиг. 2 - схематический вид в перспективе второго варианта выполнения изобретения;
на фиг. 3 - вид в перспективе другой конструкции устройства изобретения с закрытым корпусом;
на фиг. 4 - устройство из фиг. 3 с открытым корпусом;
на фиг. 5A - схематический вид ротора из фиг. 4 в первом положении;
на фиг. 5B - схематический вид ротора из фиг. 4 во время перемещения из первого положения во второе положение;
на фиг. 6 - схематический вид впускного и выпускного отверстий устройства из фиг. 4;
на фиг. 7A - схематический вид действия режущей штанги в первом положении;
на фиг. 7B - схематический вид действия режущей штанги при перемещении из первого положения во второе положение;
на фиг. 8A - вид в перспективе управляющего кулачка с толкателями для осевого перемещения режущих штанг;
на фиг. 8B - частичный вид в разрезе управляющего кулачка с толкателями;
на фиг. 9 - вид в разрезе по стенке корпуса с подвижными секциями стенки корпуса; и
на фиг. 10 - вид в разрезе по стенке корпуса с подвижными секциями стенки корпуса и датчиком перемещения.
На фиг. 1 схематически показана возможная конструкция устройства по изобретению.
Устройство 1 содержит первый элемент 2 и второй элемент 5, каждый со сквозным отверстием, которые образуют первую и вторую приемные секции 4 и 7, соответственно, для насыпного зерна K. Приемные секции 4 и 7 образуют приемный участок для насыпного зерна K. Сквозное отверстие 7 показано пунктиром, поскольку оно закрыто первым элементом 2. Кроме того, первый и второй элементы 2 и 5 имеют плоские поверхности 3 и 6, соответственно, которые расположены параллельно друг другу. Сквозные отверстия 4 и 7 выровнены друг с другом. Первое сквозное отверстие 4 и второе сквозное отверстие 7 соединены каналом 9.
При перемещении первого элемента 2 и/или второго элемента 5 в направлении перемещения M из первого положения P1, показанного на фиг. 1, сечение прохода 9 уменьшается, и насыпное зерно измельчается с помощью резки. Далее измельченное насыпное зерно K удаляется через сквозное отверстие 4 и/или 7.
Первый элемент 2 и второй элемент 5 перемещаются назад и вперед между первым положением P1 и вторым непоказанным положением P2 с помощью привода. Направление перемещения M расположено в плоскости первой поверхности 3 и второй поверхности 6.
На фиг. 2 показан в первом положении P1 другой вариант выполнения устройства 1.
В отличие от устройства 1 на фиг. 1 принимающие секции 4 и 7 выполнены в виде углублений в соответствующих элементах 2 и 5.
И в этом случае в результате перемещения первого элемента 2 и/или второго элемента 5 в направлении перемещения M из первого положения P1, показанного на фиг. 2, сечение прохода 9 может уменьшаться, и насыпное зерно может измельчаться с помощью резки.
На фиг. 3 показано устройство 1 по изобретению для измельчения насыпного зерна. Устройство 1 содержит корпус 11, который имеет впускное отверстие 8 и выпускное отверстие 12 для насыпного зерна K.
На фиг. 4 корпус 11 открыт, так чтобы можно было видеть внутренние элементы конструкции устройства 1. Устройство 1 содержит ротор 21 с цилиндрической периферийной поверхностью, который схематически показан на фиг. 5A и 5B. Ротор 21 свободно вращается вокруг оси A ротора с помощью опор 13. Узел 14 с двигателем, содержащий двигатель и редуктор, служит в качестве привода ротора.
На фиг. 5A и 5B ротор 21 показан схематически. Ротор 21 имеет множество кольцевых канавок 41, 41' на периферийной поверхности, из которых показаны только две, выполненных с возможностью приема насыпного зерна K. Каждая кольцевая канавка 41, 41' имеет ширину B и глубину T, продолжающуюся в радиальном направлении ротора 21 (как показано на фиг. 7A).
Ротор также имеет множество режущих штанг 51, 51', из которых на фиг. 5A и 5B показана только режущая штанга 51. Режущая штанга 51 расположена в канавке 10, параллельной оси ротора 21, и перемещается в направлении перемещения M. Канавка 10, параллельная оси, пересекает кольцевую канавку 41 (и 41'). Таким образом, ротор имеет множество канавок, параллельных оси, хотя на фиг. 5A и 5B для упрощения показана только одна канавка 10, параллельная оси.
Можно видеть, что действие устройства соответствует действию устройства на фиг. 2. В этом случае первая принимающая секция образована в виде кольцевой канавки 41, и первая поверхность 3 соответствует боковой стенке 31 канавки 10, параллельной оси.
Таким образом, режущая штанга 51 соответствует второму элементу 5, в результате чего вторая принимающая секция 7 соответствует углублению 71 в режущей штанге 51. Следовательно, боковая поверхность 61 режущей штанги 51, расположенная рядом с боковой стенкой 31 канавки 10, параллельной оси, соответствует второй поверхности 6 второго элемента 5. Кольцевая канавка 41 и углубление 71 имеют сходное сечение в радиальном направлении ротора 21 и в первом положении P1 на фиг. 5A.
В процессе работы устройства 1 насыпное зерно K подают через впускное отверстие 8 во вращающийся ротор 21, где зерна поступают в кольцевые канавки 41, 41' и захватываются в результате вращения ротора 21.
Один конец режущих штанг 51, 51' взаимодействует с кулачковым диском 15, который расположен на переднем конце ротора 21. Когда ротор 21 вращается, режущие штанги 51, 51' движутся между первым положением P1 (показанным на фиг. 5A) и вторым положением P2, которое не показано. Обусловленное этим уменьшение сечения перехода 9 между соответствующими кольцевыми канавками 41, 41' и углублением 71, 71' режущей штанги 51 на участке пересечения кольцевых канавок 41, 41' и канавок 10, 10', параллельных оси, создает эффект измельчения насыпного зерна K.
Измельчение показано на фиг. 5B. Соответствие ширины B кольцевой канавки 41, 41' ширине режущей штанги 51 гарантирует, что распределение по размеру измельченного насыпного зерна K не будет превышать размер B.
После резки насыпное зерно удаляется из кольцевой канавки 41, 41' и выгружается из устройства 1 через выпускное отверстие 12.
На фиг. 6 отдельно показана часть устройства загрузки и выгрузки, используемого в устройстве 1. Впуск 8 и выпуск 12 соединены с помощью канала с соответствующими впускными отверстиями 80 и выпускными отверстиями 120 в стенке 16 корпуса. По предпочтительному варианту выполнения по периферии ротора 21 расположены 4 - 8 впускных отверстий 80 и выпускных отверстий 120, в то время как на фиг. 6 показаны только одно впускное отверстие 80 и одно выпускное отверстие 120. Впускное отверстие 80 оснащено решеткой 17. На стороне, обращенной в сторону от ротора 21, установлен бункер 18, который заполняется насыпным зерном во время работы устройства 1, в результате чего подача насыпного зерна осуществляется по всей высоте. Решетка 17 содействует образованию «столба» из насыпного зерна в бункере 18 и обеспечивает, что не слишком большое количество насыпного зерна достигает ротора 21, исключая возникновение неисправностей в устройстве 1.
Если смотреть в направлении R вращения ротора, которое схематически показано стрелкой, после впускного отверстия 80 расположено выпускное отверстие 120. К стенке 16 корпуса прикреплено устройство 19 в виде гребенки. Устройство 19 в виде гребенки имеет множество пальцев 20, каждый из которых предназначен для взаимодействия с кольцевой канавкой 41, 41' устройства. Пальцы 20 выступают в соответствующие кольцевые канавки 41, 41' и обеспечивают удаление измельченного насыпного зерна из кольцевых канавок 41, 41' и его выпуск из устройства 1 для последующей обработки через выпускное отверстие 120.
На фиг. 7A и 7B схематически показано действие кулачкового диска 15 в качестве возможного привода режущих штанг 51, 51'. Режущая штанга 51 показана в упрощенной форме только с одним углублением 71. Кулачковый диск 15 содержит кольцевую канавку 22, которая выполнена таким образом, что она обращена к оси A ротора. На нижнем конце режущей штанги 51 образован выступ 23, который размещен в кольцевой канавке 22. Когда ротор 21 вращается, режущая штанга 51 также вращается, в то время как кулачковый диск 15 жестко соединен с устройством 1. Кольцевая канавка 22 выполнена таким образом, что во время вращения режущая штанга 51 перемещается в осевом направлении между первым положением P1 на фиг. 7A и вторым положением P2. На фиг. 7B показано промежуточное положение между первым положением P1 на фиг. 7A и вторым положением P2, причем кольцевая канавка 41 ротора 21 показана пунктиром. Следует отметить, что сечение канала 9 режущей штанги 51 на фиг. 7A и 7B является трапециевидным и имеет глубину T.
На фиг. 8A и 8B показан другой вариант выполнения привода режущих штанг 51, 51'. Режущие штанги 51, 51' и т.д. соединены с держателем 29 в напряженном состоянии с возможностью сопротивления сжатию. В свою очередь, держатель 29 соединен с толкателем 27 в напряженном состоянии с возможностью сопротивления сжатию. Толкатели 27 и 27' и т.д. (из которых для ясности только два обозначены номерами позиций) направляются в осевом направлении относительно оси A вращения ротора 21 в соответствующем отверстии 30 или 30' ротора 21. Соответствующий толкатель 27 и 27' и т.д. окружен цилиндрической пружиной 28, которая поддерживается на одном из ее концов на роторе 31 и на другом конце на соответствующем толкателе 27.
В области осевого конца S ротора 21 расположены несколько управляющих кулачков 26, из которых только один виден фиг. 8A и 8B. Управляющий кулачок 26 установлен без возможности вращения относительно направления вращения ротора 21, так что он не остается неподвижным, когда ротор 21 вращается, спроектирован в виде круглого управляющего колеса и установлен таким образом, что он может свободно вращаться вокруг оси Z, т.е. без привода.
Когда ротор 21 вращается, верхняя линзообразная головка 32 толкателя 27 приходит в контакт с наружной поверхностью 33 управляющего кулачка 26, и толкатель 27 сначала прижимается вниз, пока он не достигнет высшей точки наружной поверхности 33, причем направление движения толкателя 27, по существу, параллельно оси A вращения ротора 21. Управляющий кулачок 26 одновременно вращается за счет трения вокруг оси Z.
Движение толкателя 27 обеспечивает перемещение режущих штанг 51, 51' и т.д. из первого положения P1 во второе положение P2. Толкатель 27 движется против усилия цилиндрической пружины 28. Таким образом, цилиндрическая пружина сжимается.
Усилие цилиндрической пружины 28 толкает толкатель вверх. В результате дальнейшего вращения ротора 21 и следования наружной поверхности 33 толкатель 27 снова движется вверх до тех пор, пока держатель 29 снова не совершит ход впритык к упорной поверхности ротора 21. Таким образом, режущие штанги 51, 51' и т.д. возвращаются из второго положения P2 в исходное положение, которое соответствует первому положению. P1.
Для повышения производительности устройства 1 предусмотрены несколько управляющих кулачков, соответствующих вышеописанным примерам, которые управляют режущими штангами 51, 51' и т.д., между соответствующими впускным отверстием 80 и выпускным отверстием 120.
На фиг. 9 частично показан вид в разрезе по оси ротора 21. Стенка 16 корпуса содержит множество секций 24 стенки корпуса, которые взаимодействуют с кольцевой канавкой 41 ротора 41 и расположены рядом друг с другом в осевом направлении ротора 21. Для упрощения чертежа номером позиции обозначена только одна секция 24 стенки корпуса.
Каждая секция 24 стенки корпуса предварительно нагружена цилиндрической пружиной 34 в направлении ротора 21.
Как описано выше, трапециевидный профиль кольцевой канавки 41 и углубления обусловливают прижатие насыпного зерна K к стенке 16 корпуса во время движения режущей штанги 51.
Усилие предварительного нагружения цилиндрической пружины 34 выбирают таким образом, что секции 24 стенки корпуса не смещаются во время движения режущей штанги 51. Однако, если в кольцевую канавку 41 и углубление 71 попадает твердое инородное тело, и устройство 1 не может его измельчить, трапециевидный профиль обусловливает прижатие инородного тела к соответствующей секции 24 стенки и смещает его наружу в радиальном направлении ротора 21. Это, по существу, исключает повреждение ротора 21 и, в частности, кольцевой канавки 41 или углубления 71 режущей штанги 51.
На фиг. 10 показана другая предпочтительная конструкция стенки 16 корпуса. Стенка 16 корпуса содержит множество подвижных секций 24 корпуса, которые спроектированы аналогично секциям 24 стенки корпуса из фиг. 9. Устройство 1 дополнительно содержит датчик 25 перемещения, который содержит гибкий элемент 35, расположенный радиально относительно оси A вращения снаружи стенки 16 корпуса непосредственно за секциями 24 стенки корпуса. Гибкий элемент 35 продолжается параллельно оси A вращения ротора 21 и заполнен жидкостью до заданного уровня.
Непоказанный датчик уровня отслеживает уровень жидкости. Гибкий элемент 35 расположен таким образом, что он сжимается, если секция стенки 24 корпуса движется наружу, что обусловливает повышение уровня жидкости. Датчик уровня определяет отклонение уровня жидкости от заданного уровня. Таким образом, можно определить, сместились ли одна или несколько секций 24 стенки корпуса, и, таким образом, что объекты, находящиеся в устройстве 1, не могут быть измельчены.