稻谷副产物高效综合利用的智能粉碎与分级装置的制作方法

本发明涉及稻谷副产物再利用领域，具体是稻谷副产物高效综合利用的智能粉碎与分级装置。

背景技术：

1、稻谷是我国最主要的粮食作物之一，在加工成大米的过程中，会产生大量的稻壳、米糠和碎米等副产物。据统计，稻谷加工中稻壳约占稻谷重量的20%，米糠约占8%-12%，碎米约占2%-3%。长期以来，这些副产物大多被当作废弃物或低价值饲料处理，资源利用率极低。然而，随着资源循环利用和绿色制造理念的深入推广，稻谷副产物的高值化再利用日益受到重视。稻壳经粉碎后可制成生物质燃料、白炭黑、活性炭等高附加值材料；米糠富含蛋白质、脂肪、膳食纤维以及γ-谷维素、生育酚、植物甾醇等天然生物活性物质，经深加工后可制取稻米油、米糠蜡、谷维素等产品；碎米则可加工成米粉、糖浆、蛋白粉等食品及工业原料。因此，实现稻谷副产物的高效综合利用，对于延长稻谷产业链、提升资源附加值、减少环境污染具有重要意义。

2、米糠作为稻谷加工的主要副产品，其回收再利用是稻谷副产物综合利用中的关键环节。然而，米糠本身存在诸多不利于直接利用的特性：首先，米糠中混杂着稻壳、碎石、灰尘等杂质，质地粗糙；其次，新鲜米糠中含有活跃的脂肪酶，在数小时内即会分解脂肪导致酸败变质；再者，米糠颗粒细小、质量较轻，在加工过程中极易飞散，收集和处理的难度较大。因此，米糠在回收再利用之前，通常需要经过粉碎和分级处理，以细化颗粒、去除杂质、钝化酶活性，为后续的油脂提取、蛋白分离或饲料加工提供合格的原料。粉碎与分级是米糠高值化利用的前提和基础，直接关系到后续加工的效率与产品质量。

3、目前，针对米糠的粉碎与分级已有一些技术方案；例如，申请号为202110358573.1的中国专利“一种降尘型大米加工用废料米糠的处理装置”提出了一种处理方案，该装置包括破碎桶，破碎桶内腔设有转动管，转动管外侧均匀固定连接有若干个刀片，转动管内腔设有第一转动轴，通过电机带动第二转动轴转动，进而带动第一转动轴转动，使转动管和刀片旋转对米糠进行破碎；同时，该装置通过转盘、竖杆和第一弹簧等结构使转动管在旋转过程中上下往复移动，以期实现更充分的破碎效果。然而，这种结构在实际应用中仍存在明显不足：转动管和刀片在上下往复移动的过程中，会带动破碎桶内腔产生剧烈的气流扰动，由于米糠本身质量较轻，这些扰动气流反而会将大量已破碎的米糠颗粒吹散、扬起，使其在桶内无序飞散，不仅难以被刀片有效捕捉和进一步破碎，反而降低了破碎效率与均匀度。此外，米糠在飞散过程中还容易附着于破碎桶内壁或堵塞筛板网孔，影响设备的持续稳定运行，进一步制约了粉碎与分级效果的提升。

技术实现思路

1、针对现有米糠的稻谷副产物回收再利用”的粉碎与分级技术，由于米糠较轻，在粉碎过程中容易飞散到四处，不利于粉碎的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、稻谷副产物高效综合利用的智能粉碎与分级装置，包括粉碎分级管总成和底座，所述粉碎分级管总成包括内粉碎柱、隔离粉碎筒和外粉碎筒，外粉碎筒内壁上安装有粉碎件，内粉碎柱外壁上和隔离粉碎筒外壁上均安装有外粉碎件，隔离粉碎筒内壁上安装有内粉碎件，内粉碎件、外粉碎件和粉碎件采用相同的结构，外粉碎件包括弹性支撑体和多圈粉碎刀，弹性支撑体处在穿插腔内部；每圈粉碎刀均设置有多个，多个粉碎刀环形阵列分布在弹性支撑体。

3、进一步的优选方案中，所述外粉碎件还包括：

4、多个气囊环，其均分布在弹性支撑体上；多个所述气囊环与多圈粉碎刀呈依次交叉阵列分布，气囊环和弹性支撑体的材质均为橡胶；

5、与多个气囊环呈一一对应状的环形气囊腔，所述环形气囊腔开设在气囊环内部。

6、进一步的优选方案中，所述隔离粉碎筒外壁上设置有支撑体，穿插腔开设在支撑体上，穿插腔内部固定有多个导向杆，导向杆活动穿插在粉碎刀端部，导向杆用于粉碎刀直线活动穿插；支撑体固定在隔离筒体，支撑体上设置有多个导气管结构，多个导气管结构分别用于为穿插腔和多个环形气囊腔周期性充放气。

7、进一步的优选方案中，所述导气管结构包括：

8、进气管；

9、出气管，所述出气管套设在所述进气管外部，进气管的柱向中心线和出气管的柱向中心线采用在同一条直线上；进气管和出气管之间通过多个固定杆固定在一起；

10、多个出气孔，其沿着出气管阵列分布；所述出气孔开设在出气管上；出气孔用于将出气管的内部连通到出气管外部；

11、多个进气孔，其沿着出气管阵列分布；所述进气孔开设在柱体上，柱体穿插在进气管和出气管的管壁上；进气孔用于将进气管内部连通到出气管外部。

12、进一步的优选方案中，所述内粉碎柱和隔离粉碎筒之间围设有粉碎腔二，隔离粉碎筒和外粉碎筒之间围设有粉碎腔一。

13、进一步的优选方案中，稻谷副产物高效综合利用的智能粉碎与分级装置，还包括顶盖总成，所述顶盖总成可拆卸式安装在粉碎分级管总成上；顶盖总成包括顶盖壳，顶盖壳呈单向开口状；顶盖壳内部固定有隔离环，隔离环用于将顶盖壳内部的空间分割出内导流腔和外导流腔；内导流腔用于朝向内粉碎柱和隔离粉碎筒之间；外导流腔用于朝向隔离粉碎筒和外粉碎筒之间。

14、进一步的优选方案中，所述顶盖总成上设置有进料管，进料管穿插固定在顶盖壳和隔离环上，进料管上开设有两个进料口，其中一个进料口处在外导流腔内部，用于向隔离粉碎筒和外粉碎筒之间提供米糠物料；另一个进料口处在内导流腔内部，用于向内粉碎柱和隔离粉碎筒之间提供米糠物料。

15、进一步的优选方案中，所述隔离环上开设有多个导流口，多个导流口沿着隔离环四周环形阵列分布；导流口用于将内导流腔和外导流腔连通；导流口内部安装有导流组件，导流组件用于调动内导流腔和外导流腔内部的气体流动。

16、进一步的优选方案中，所述导流组件包括：

17、电机，所述电机是由两个对称装配在一起的驱动电机组成，驱动电机为正反电机；

18、导流叶轮一，所述导流叶轮一装配在一侧驱动电机的输出轴上；

19、导流叶轮二，所述导流叶轮二装配在另一侧驱动电机的输出轴上。

20、进一步的优选方案中，所述导流口的侧壁上开设有通孔，通孔用于将导流口内部连通到顶盖壳外部；隔离粉碎筒底部设置有多个贯通孔，贯通孔内部加装出料绞龙，贯通孔用于将隔离粉碎筒内外连通，外粉碎筒底部开设多个排气孔，通孔和排气孔上均加装有电磁阀。

21、本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

22、1、在动力组件带动内粉碎柱和隔离粉碎筒转动，对处在内粉碎柱和隔离粉碎筒之间，以及隔离粉碎筒和外粉碎筒之间米糠进行粉碎过程中，向穿插腔内部周期性注入气体，弹性支撑体周期性外推膨胀，弹性支撑体外推膨胀中做到能在调节内粉碎柱和隔离粉碎筒，以及隔离粉碎筒和外粉碎筒之间的空间促使米糠填充满的基础上将米糠持续推向多圈粉碎刀，提高不同位置处的米糠与粉碎刀的接触频率；实现根据米糠加入量的多少调节粉碎空间，避免粉碎过程中米糠受粉碎刀带动气流飞散，而逃离粉碎刀；再加上米糠被持续推向多圈粉碎刀，粉碎刀与米糠接触频率高，米糠粉碎均匀质量高，有利于品质分级；

23、2、在导气管结构为多个环形气囊腔周期性充放气时，实现多个环形气囊腔在周期性膨胀中蠕动推动米糠，由于多个气囊环与多圈粉碎刀呈依次交叉阵列分布，完成多点将米糠分散推向粉碎刀，提高不同位置处的米糠与粉碎刀的接触频率，米糠粉碎均匀质量高，有利于品质分级；

24、3、在导流组件启动电机后，电机同向带动导流叶轮一和导流叶轮二，导流叶轮一和导流叶轮二形成固定气流，可将隔离粉碎筒和外粉碎筒之间米糠逐渐抽起来送入到内粉碎柱和隔离粉碎筒之间，再启动出料绞龙，出料绞龙可将内粉碎柱和隔离粉碎筒之间的米糠逐渐送入隔离粉碎筒和外粉碎筒之间；实现米糠在循环流动中依次均匀与粉碎刀接触，提高不同位置处的米糠与粉碎刀的接触频率；

25、4、在导流组件启动电机后，电机使用两个对称装配在一起的驱动电机反向带动导流叶轮一和导流叶轮二反向转动，导流叶轮一和导流叶轮二通过通孔从外界抽入气流形成两股反向固定气流，可并内粉碎柱和隔离粉碎筒之间顶部，以及隔离粉碎筒和外粉碎筒之间顶部切割悬浮起来的米糠压下去，避免粉碎过程中米糠受粉碎刀带动气流飞散，提高粉碎刀与米糠接触频率高；

26、5、“在动力组件带动内粉碎柱和隔离粉碎筒转动，向穿插腔内部周期性注入气体，弹性支撑体周期性外推膨胀，弹性支撑体外推膨胀中做到能在调节内粉碎柱和隔离粉碎筒，以及隔离粉碎筒和外粉碎筒之间的空间促使米糠填充满的基础上将米糠持续推向多圈粉碎刀”、“在导气管结构为多个环形气囊腔周期性充放气时，实现多个环形气囊腔在周期性膨胀中蠕动推动米糠，由于多个气囊环与多圈粉碎刀呈依次交叉阵列分布，完成多点将米糠分散推向粉碎刀”相结合，即将“弹性支撑体周期性外推膨胀以调节粉碎空间并推动米糠”与“多个环形气囊腔周期性膨胀蠕动推动且与多圈粉碎刀交叉阵列分布”组合，不仅实现了粉碎空间随米糠加入量的动态自适应调节，更通过气囊环与粉碎刀的交叉阵列分布，将原本单一方向的整体推进转化为多点、多批次、波浪式的定向推送，使得米糠在粉碎腔内形成“被挤压-被释放-再被挤压”的脉动式运动轨迹，这种脉动式运动恰好与粉碎刀的旋转切割频率形成非同步干涉，有效避免了米糠颗粒在离心力作用下形成稳定的惯性运动轨迹而长期脱离粉碎区域，从而在无需增加粉碎刀转速的前提下，将米糠与粉碎刀的平均接触频率提升至固定粉碎空间的数倍，且米糠填充密度在各个局部区域趋于一致，为后续的品质分级提供了粒度分布高度均匀的粉碎物料；

27、6、“导流叶轮一和导流叶轮二同向转动形成固定气流以实现米糠在内外粉碎筒之间的循环输送”与“导流叶轮一和导流叶轮二反向转动形成两股反向固定气流以将顶部悬浮米糠压下去”组合，并采用两个对称装配的驱动电机实现同向/反向的可切换工作模式，同一个导流组件在同向驱动模式下构建的是垂直循环回路（外粉碎筒→隔离粉碎筒→再回外粉碎筒），而在反向驱动模式下构建的是顶部沉降压制场（外界→筒顶→向下压制），当这两种模式被时序交替或按粉碎阶段切换时，两种气流场在粉碎腔内形成相互正交的气流干涉，产生一种湍流-层流交替变换的动态气体环境，这种交替变换使得悬浮在腔体中部的米糠颗粒既无法在循环气流中形成稳定的绕流轨迹而长期滞留于气流死角，也无法在压制气流作用下迅速沉降堆积于底部，而是被迫在两种气流场的交替作用下形成“上升-沉降-再上升”的震荡运动，该震荡运动与环形气囊腔的脉动推送在时间上形成相位差，恰好使米糠在到达粉碎刀所在高度时被气囊环横向推入切割区域，实现了气流输送定位与机械推送就位的时空耦合，降低了米糠在无效悬浮状态下的停留时间；

28、7、“弹性支撑体周期性外推膨胀配合环形气囊腔蠕动推送”与“导流组件的同向循环气流和反向压制气流可切换模式”组合，即“气囊环与粉碎刀交叉阵列的脉动式机械推送体系”与“导流叶轮一/导流叶轮二的同向/反向可切换双模气流体系”整合至同一粉碎分级装置中，机械推送体系与气流体系之间形成了互为补偿的动态平衡机制；当环形气囊腔处于充气膨胀推送阶段时，米糠被密集推向粉碎刀，此时导流组件切换至反向压制模式，两股反向气流从顶部施加向下压力，可有效抑制因机械推送导致的大量米糠被瞬间推向刀片时产生的飞散逃逸；当环形气囊腔处于排气收缩阶段时，推送力减弱，此时导流组件切换至同向循环模式，循环气流将米糠从外筒抽起送入内筒再经出料绞龙送回，恰好弥补了机械推送力减弱期间米糠输送的不足；这种机械推送与气流输送的交替主导、相互补位的工作方式，使得装置在连续进料、连续粉碎的工况下，无论米糠加入量如何波动，粉碎腔内始终存在至少一种主动输送力将米糠导向粉碎刀，彻底避免了传统装置中因单一输送方式失效或波动而导致的粉碎效率骤降问题，同时由于两种输送方式作用方向正交、作用时序互补，米糠在粉碎腔内呈现出三维空间内的无规行走式分布，各局部区域的米糠密度和粒度分布在时间维度上趋于稳定，从整体上实现了粉碎效率与粉碎均匀度的同步大幅提升，为后续的品质分级提供了质量高度稳定的物料基础。