本实用新型涉及物料成粒设备领域，尤其是适用于将潮湿的粉末状物料制成颗粒的颗粒生成机器，如造粒机(尤其是摇摆式造粒机)或研磨机或破碎机。
背景技术：
湿法造粒技术目前被广泛应用于食品、医药、化学等行业。尤其广泛使用的是摇摆式造粒机，分为单头摇摆式造粒机和双头摇摆式造粒机两种，其主要用于将潮湿的粉料或块状的干料研制成所需尺寸的颗粒。
例如中国实用新型CN203139976U(简称专利CN’976U)中公开了一种双头摇摆式造粒机，其包括两个平行设置的滚筒部和布置于料斗内的两滚筒部周壁相对处与托撑杆之间的区域处的倒“U”或倒“V”字形的导料板，滚筒部包括连接筋条和刮料板。
专利CN’976U中的双头摇摆式造粒机在尤其是对高粘性(其中无定形原料含量大于50％)的湿料进行造粒时，物料很容易在滚筒表面聚集，最终包裹整个滚筒，导致产量降低，物料浪费且滚筒不宜清洗。
此外，在旋转过程中原料还会进入并逐渐堆积滚筒内部，导致滚筒旋转阻力加大甚至无法继续旋转。另外，残留在滚筒中的湿料也会引起滚筒的温度逐渐升高，高温会使湿料中具有较低Tg(玻璃态转化温度)的原材料从玻璃态转化为橡胶态，导致湿料的性质发生改变，变性的物料加工为成品后除了会对溶解性产生负面的影响，也会对口味产生一定的影响，并且对与滚筒配合的筛网的寿命、产量和颗粒的尺寸产生不利的影响。
此外，目前物料成粒设备领域也具有用于整粒工艺的研磨机或破碎机，其通过双滚筒正反往复的转动使得料斗中的干燥的块状物料变成小块物料，然后通过筛网挤出颗粒。然而，现有技术中的研磨机或破碎机具有这样的缺点：研磨机或破碎机直接通过旋转的刀具将大块的物料破碎后挤出筛网，并没有经过粗碎工序将大块物料碎为小块后挤出，得到一定规格的颗粒，该加工方式的破碎效率较低。
因此，存在这样的需求：改进造粒机以解决其存在的缺陷和弊端，从而提高效率和产量。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题中的至少之一。
根据本实用新型的一个方面，提供一种颗粒生成机器，包括动力传动单元和制粒单元，所述制粒单元包括：料斗；安装于料斗内的至少一个滚筒，所述滚筒包括转动部分和固定部分，所述转动部分包括：滚筒安装部分，其构造用于将滚筒连接至动力传动单元上以使得滚筒能绕其轴线往复转动；至少一个支架，所述支架与滚筒安装部分连接或形成为一体；以及，沿滚筒周向间隔设置在支架上的多个刮刀；所述固定部分的一端伸入所述转动部分的内部空间，另一端固定在所述颗粒生产机器的料斗上，从而当转动部分绕所述转动轴线转动时，该转动部分也围绕所述固定部分转动。
通过上述结构的颗粒生成机器，能够在旋转过程中对滚筒转动部分内的原料进行分散，从而防止经由各个刮刀之间的空隙进入滚筒内部的物料堆积在其中，并且可以为造粒提供充足的物料以提高产量。
有利地，所述固定部分可包括两个定子元件，所述两个定子元件可在所述滚筒的两端相对地设置。
有利地，所述滚筒安装部分可为轴状件，并且所述支架优选设置在所述滚筒的轴向中间位置。由此，增强对长条形刮刀的中段的支承，保证刮刀的强度，避免刮刀的断裂。
有利地，所述固定部分可包括用于固定的联接板、以及自所述联接板轴向延伸的一个或多个叶片。可选地，所述叶片的横截面形状大致是矩形或长圆形，并且所述叶片的宽度方向优选设置成相对于滚筒的径向方向成例如约30°或约45°(本文所称的“约45°”指的是在40°-50°的范围内)或约 60°或约90°的角度。这样的设置能够高效地实现在滚筒转动过程中对滚筒内的原料进行分散。
此外，可选的是，所述刮刀在径向向内的一侧可包括多个朝着转动轴线的方向突出的、沿轴向离散地布置的凸出部；所述叶片可包括多个与所述突出部形状匹配的凹入部。因此，转动部分的刮刀可与固定部分的叶片之间形成凹凸型的交错配合。此设计尤其适用于整粒工艺，可以提高干燥的块状物料在刮刀与叶片的相对运动作用下被撞击、挤压、剪切变成小块物料的破碎效率。
有利地，所述转动部分还可包括至少一个周向连接所述刮刀的优选为环形的刮刀增强件。此外，可选地或附加地，所述固定部分也可包括至少一个周向连接所述叶片的优选为环形的叶片增强件。通过增强件将分散布置在滚筒/固定部分周面上的刮刀/叶片连接起来形成为一个整体。
有利地，所述支架可为盘状件，刮刀连接在所述盘状件的外周缘。这样的构型不但简单、容易制造，而且便于刮刀的装配。
有利地，所述转动部分包括3至13个刮刀，优选5至11个刮刀、更优选7至9个刮刀、最优选7个刮刀。刮刀数量的合理设置使得能够在降低物料聚集风险的同时以较高的效率对物料进行挤出。
有利地，所述刮刀的径向外侧部的横截面形状可以是大致等腰梯形或带有倒圆的等腰三角形。在本文中，如果没有特别指出，则“径向”指的是滚筒的径向方向。借助于此构型的刮刀，既能够高效地实现对物料结块的打散，又能在与筛网配合时对物料施加合适的力，有利于提高造粒的效率。此外，过于尖锐的刮刀或者刮刀的背宽过小可能造成加剧造粒过程筛网的磨损。与此相反，根据本实用新型的刮刀将这种磨损最小化，从而提高筛网的使用寿命。
有利地，所述滚筒安装部分可包括两个分别设置在所述滚筒的两端的安装元件。通过将此两个安装元件分别设置在位于滚筒两端的支架的外侧，能够使滚筒具有中空部段，因此能降低物料在滚筒中聚集的风险。
有利地，所述滚筒安装部分的用于连接至动力传动单元的端部设置有花键联接结构，尤其是渐开线花键联接结构。通过此构型，使得能够承受较大的载荷且联接受力较为均匀，进而降低联接部件间的刚性冲击，提高零部件的使用寿命以及机器承载能力。
有利地，所述滚筒安装部分的用于连接至动力传动单元的端部的表面为镀铬表面。此镀铬表面的优点是提高零件的耐腐蚀性。
有利地，制粒单元还可包括与滚筒协作的筛网，优选为金属编制(材质为316L或者304)的筛网(具体筛网的目数和筛网的丝径根据颗粒产品的规格而定，通常为8目到20目)，或者塑料编制(如尼龙材质)的筛网 (具体筛网的目数和筛网的丝径根据颗粒产品的规格而定，通常为8目到 20目)。对于整粒工艺，一般筛网的尺寸为8到40目。
有利地，所述颗粒生成机器可以是适合造粒工艺的造粒机。此造粒机例如可以用于生产食品或药品。根据本实用新型的造粒机能够提高造粒生产效率和产能，减少维修成本，确保产品质量，同时也可用于湿料粘性更高的产品的生产。
另外，有利地，所述颗粒生成机器也可以是适合整粒工艺的研磨机或破碎机。由此，通过滚筒的转动部分的往复转动以及交错配合的转动部分与固定部分之间的相对运动，干燥的块状物料在滚筒内被撞击、挤压和/ 或剪切变成小块物料，最后通过筛网挤出得到一定规格的颗粒。该研磨机或破碎机结构简单而紧凑、方便组装，并且能高效运行。
根据本实用新型，使得物料在滚筒中堆积的可能性大大降低，并且避免了物料的浪费，实现产量以及颗粒生成机器工作效率的提高。此外，维修成本降低，产品质量得到保证，同时也可扩展应用于更高粘性物料的造粒场合。
根据本实用新型的另一方面，还提供一种前述颗粒生成机器的用途，用于将湿料制成颗粒。该湿料优选包含晶体原料和/或无定形原料。更优选地，按干燥时的重量百分比计，所述湿料所包含的无定形原料多于晶体原料，无定形原料的含量优选大于50％.
有利地，所述湿料可以是食品。所述食品可以是汤料、酱汁料或调味料。
根据本实用新型的又一方面，还提供一种用于制造颗粒的方法，该方法包括使用前述颗粒生成机器的步骤。
附图说明
参考下列的详细说明和附图，本实用新型的一个例子的特点和优势将变得显而易见，其中：
图1示出根据本实用新型一个实施例的颗粒生成机器的总体示意图；
图2示出图1所示的颗粒生成机器的制粒单元的示意图，其中制粒单元包括两个滚筒；
图3示出根据本实用新型的滚筒的第一实施例的透视图，其中转动部分和固定部分处于未组装状态；
图4示出根据本实用新型的滚筒的第二实施例的透视图，其中转动部分和固定部分处于未组装状态；
图5示出根据本实用新型的滚筒的第二实施例的纵向剖视图，其中转动部分和固定部分处于组装状态；
图6示出图5所示的滚筒的、沿图5中的线A-A所作的横向剖视图，其中转动部分和固定部分处于组装状态；
图7a和图7b分别示意性地示出根据本实用新型的刮刀的径向外侧部的横截面形状；
图8示出根据本实用新型另一实施例的颗粒生成机器的制粒单元的示意图，其中制粒单元包括一个滚筒；以及
图9示出根据本实用新型的滚筒的叶片的一个实施例，其中叶片的宽度方向设置成相对于滚筒的径向方向成大约45°的角度。
具体实施方式
下面将具体参照本实用新型的各实施例，所述实施例的例子在附图中示出。只要可能，在所有附图中都使用相同的附图标记来表示相同的或相似的部件。
参见图1，其示出的是根据本实用新型的颗粒生成机器的总体示意图。根据本实用新型的颗粒生成机器1包括动力传动单元10和制粒单元20。动力传动单元10包括减速电动机11和传动执行机构12。减速电动机11 将电能经电动机和减速机转换成具有所需要的旋转速度和旋转扭矩的输出。传动执行机构12将来自减速电动机的旋转输入转换成齿轮轴121的往复旋转运动(即正反方向的摆动)。
参见图2所示，制粒单元20包括料斗21、安装于料斗21内的至少一个滚筒(在此示出为两个滚筒22、22’)和位于滚筒下方的筛网23。滚筒 22、22’各包括：滚筒安装部分221，其构造用于将滚筒22、22’连接至动力传动单元10(例如其齿轮轴121)上以使得滚筒能绕其轴线往复转动；至少一个支架222，该支架222与滚筒安装部分221连接或形成为一体；以及，沿滚筒周向间隔设置在支架222上的多个刮刀223。支架222通常称为刮刀支架。可以设想，料斗21中也可以仅设有一个滚筒(参见图8)。
从图2中可以看出，筛网23安装成部分地包裹滚筒22、22’。在安装过程中，筛网23的一端固定在筛网固定轴24上，将筛网23的另一端从滚筒22的底部绕过筛网支撑轴25的上部，再将筛网23从另一滚筒22’的底部绕至筛网固定轴24’上，通过筛网固定轴24、24’将筛网23固定并施加一定的张紧度，湿料从料斗21的上方进入料斗21中。
有利地，筛网23为金属编制(材质为316L或者304)的筛网(具体筛网的目数和筛网的丝径根据颗粒产品的规格而定，通常为8目到20目)，或者塑料编制(如尼龙材质)的筛网(具体筛网的目数和筛网的丝径根据颗粒产品的规格而定，通常为8目到20目)。对于整粒工艺，一般筛网的尺寸为8到40目。
图3示出了图1所示的颗粒生成机器的滚筒的第一实施例的透视图，图4示出图1所示的颗粒生成机器的滚筒的第二实施例的透视图，其中转动部分和固定部分均处于未组装状态。该第一和第二实施例具有一部分大致相同的构造，如下文所述。
如图3和4所示，滚筒22，32包括转动部分220，320。该转动部分 220，320包括：滚筒安装部分221，321，其构造用于将滚筒连接至动力传动单元10上以使得滚筒22，32能绕其轴线往复转动；至少一个支架222， 322，所述支架222，322与滚筒安装部分221，321连接或形成为一体；以及，沿滚筒周向间隔设置在支架222，322上的多个刮刀223，323。
由于各个刮刀之间存在空隙，为了防止通过这些空隙进入滚筒内部的湿料在滚筒内侧堆积或结块，滚筒22有利地还包括固定至料斗的固定部分 27，37。固定部分27，37的一端伸入转动部分220，320的内部空间，另一端固定在颗粒生产机器1的料斗21上，从而当转动部分220，320绕转动轴线转动时，该转动部分也围绕固定部分27，37转动。由此，通过滚筒 22，32的固定部分27，37在旋转过程中对滚筒的转动部分220，320内的原料进行分散，防止物料堆积在滚筒22，32之中，从而可以避免因物料积聚而导致转动阻力增大甚至转动中断以提高生产效率，并且能够为造粒提供充足的物料以提高产量。
在图3和4所示的实施例中，固定部分27，37包括两个定子元件，这两个定子元件在滚筒22，32的两端相对地设置。此外，滚筒安装部分221， 321示出为轴状件，支架222，322设置在滚筒22，32的轴向中间位置。这样的构造确保了固定部分与转动部分在尽可能大的范围内发生相对运动，从而使转动部分内的物料充分地分散。
如图3和图4所示，固定部分27，37包括用于固定的联接板270，370 以及自所述联接板轴向延伸的一个或多个叶片271，371。优选的是，多个叶片沿固定部分27，37的周向均匀分布。从而分散力能比较均匀地施加在转动部分内部的物料上。
虽然图3和图4中示出的定子元件设计成具有两个部分(两件式)，本领域技术人员容易想到，根据支架的设计构型和安装位置的不同，定子元件可设计成具有其他构型，例如固定部分可以仅具有一个定子元件，该定子元件具有位于滚筒两端的基板元件以及连接在该两个基板元件之间的叶片。在这种情况下，在支架中可以设有弧形槽，叶片能够穿过所述弧形槽延伸。此外，虽然图3和图4中示出的定子元件的叶片271，371为五个，但是，本领域技术人员可以想到叶片可以为其它数量，例如一个或多于三个。叶片的分布情况也可设计成不同于图3和图4所示的情形。
在图3和4所示的实施例中，支架222，322为盘状，刮刀223，323 连接在该支架的外周缘。可以设想，可选地或附加地，可以在滚筒的两端分别设置一个盘状的支架。类似前述说明，在这种情况下，在支架中可以设有弧形槽，叶片能够穿过所述弧形槽以便伸入转动部分的内部空间。
在该实施例中，刮刀223，323沿滚筒22、32的轴线方向延伸。
滚筒可设置有3至13个刮刀，优选5至11个刮刀，更优选7至9个刮刀，最优选的是7个刮刀(如图3和4所示)。此外，刮刀具有沿滚筒的径向位于外侧的部分，所述部分使物料与筛网23之间产生摩擦、通过筛网孔将潮湿的粉末原料研制成颗粒并将其从筛网中挤出。刮刀的这一外侧部分的横截面形状可以为带有圆角的等腰三角形(参见图7a)或等腰梯形 (参见图7b)，且顶角处经过倒圆角处理，其优点是提高造粒的效率，过于尖锐的刮刀或者刮刀的背宽过小都会加剧造粒过程筛网的磨损，该设计有利于提高筛网23的使用寿命。可以设想，刮刀的径向外侧部也可以设计成具有其它截面形状。
另外，如图3和图4所示，滚筒还包括周向连接滚筒的各刮刀的环形的刮刀增强件26。该刮刀增强件设计用于增强滚筒周向上分布的刮刀的整体刚度。对于图3和图4所示的支架位于滚筒轴向中间位置的构型而言，优选的是在滚筒两端分别设置一个环形的刮刀增强件26。虽然图中示出的刮刀增强件为封闭的环形，本领域技术人员容易想到，刮刀增强件也可以为不封闭的长条形状。此外，刮刀增强件的设置位置也不仅仅局限于滚筒的端部，也可以设置在滚筒的其他位置，例如可根据设计需要，在刮刀受力强度较大的区域例如刮刀的延伸方向的中段位置设置一个或多个增强件。可选地或附加地，类似于刮刀增强件，滚筒还可以包括至少一个周向连接叶片的优选为环形的叶片增强件272，372。
图3和图4所示的滚筒实施例之间的不同之处主要在于刮刀和叶片的结构。如图3所示，刮刀223呈直的长条形。叶片271的横截面形状大致是矩形或长圆形，并且优选地，所述叶片的宽度方向设置成相对于滚筒的径向方向成一定角度，该角度例如约30°，约45°(即，在40°-50°的范围内)，约60°或约90°。
可选地，如图4至图6所示，刮刀323在径向向内的一侧也可以包括多个朝着转动轴线的方向突出的、沿轴向离散地布置的凸出部3231。相对应地，如图4至图6所示，叶片371可以包括多个与所述凸出部3231形状匹配的凹入部3711。优选地，如图6所示，叶片371的、不包括凹入部3231 的部段的横截面可以呈大致菱形。此外，可选地或附加地，叶片的较大的宽度(或厚度)沿着与滚筒的径向重合或垂直。这种构型的叶片有利于与刮刀相配合以剪切块状物料。当然，也可以设想刮刀和叶片的其它形状，只要刮刀323可与固定叶片371之间形成凹凸型的交错配合即可。借助于这样的构型，当滚筒正反交替旋转时，干燥的块状物料在叶片371与刮刀 323的相对运动作用下被撞击、挤压、剪切变成小块物料，最后通过刮刀 323将破碎后的小块物料从筛网23(参见图2)挤出形成一定规格的颗粒。
另外，有利地，滚筒安装部分221、321的用于连接至齿轮轴121的端部设置有花键联接结构(未示出)，优选的是渐开线花键联接结构。现有的滚筒安装部分与齿轮轴之间的联接一般通过平键联接结构来实现。而在本实用新型中，采用的是花键联接结构，其优点是花键齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷且联接受力较为均匀，进而降低联接部件间的刚性冲击，提高零部件的使用寿命以及机器承载能力。有利地，滚筒安装部分的用于连接至齿轮轴的端部的表面为镀铬表面，其优点是提高零件的耐腐蚀性。
此外，虽然图2中示出料斗内设置有两个滚筒，然而，根据需要可以在料斗中仅设置一个滚筒，如图8所示。或者，也可以并排设置三个或更多个滚筒。
工业适用性
为了便于理解本实用新型，下面分别以造粒机和破碎机为例，说明根据本实用新型的颗粒生成机器的工作原理，其中所述造粒机所采用的滚筒结构如图3所示，所述破碎机所采用的滚筒结构如图4和图5所示，
参见图1所示，启动电动机，将具有一定湿度的粉末混合物送到料斗中。电动机的动力通过减速机驱动传动执行机构12，传动执行机构进而驱动齿轮轴121实现往复转动。造粒机的滚筒周面的刮刀使物料与筛网23 之间产生摩擦，通过筛网孔将湿料从筛网中挤出进而制成具有所需尺寸的颗粒成品。
根据本实用新型的造粒机尤其适用于高粘性的湿料。湿料优选包含晶体原料和/或无定形原料。按干燥时的重量百分比计，所述湿料包含的无定形原料可多于晶体原料(优选无定形原料的含量大于50％)。其中，晶体原料是指有规则的分子排列(有固定的结构)且外来分子(例如：水)无法进入该固定结构的物质；盐、糖、味精、等原料都属于晶体原料的范畴。一般情况下，晶体类配方的晶体含量大于50％，优选为晶体含量大于70％。无定形原料是指没有规则的分子排列且外来分子(例如：水)可以进入该结构的物质；淀粉、麦芽糊精、酵母提取物、西红柿粉等原料都属于无定形原料的范畴。一般情况下，无定形类配方的无定形原料含量大于50％。
湿料可以是食品，例如汤料、酱汁料或调味料。
下面以用于制备西红柿汤料的高粘度湿料为例说明其湿法造粒-流化床干燥工艺，该工艺包括步骤：
a)将各大宗原料粉碎，控制粒度75％在150-200μm，使用混合装置，按比例将用于制造颗粒的各种原料(具体参见下表1所示的原料配比)充分混合，混合物含水量10wt％，形成造粒所需的用于制备西红柿汤料的湿料；
b)使用本实用新型所述的造粒机，对步骤a)中所得的用于制备西红柿汤料的湿料进行造粒，得到一定规格(例如粒径1.4mm)的颗粒；
c)使用流化床干燥器，例如振动流化床，对步骤b)中所得的颗粒进行流化床干燥，干燥温度75℃-105℃，冷却至室温，得到含有1.0～3.0wt％水分的颗粒产品；
d)筛分形状和大小符合规格的颗粒状西红柿汤料；以及
e)包装。
表1颗粒状西红柿汤料原料配比
对于执行整粒工艺的破碎机，在机器启动并且进给物料之后，通过滚筒的转动部分的往复转动以及交错配合的转动部分与固定部分之间的相对运动，干燥的块状物料在滚筒内被撞击、挤压和/或剪切变成小块物料，最后通过筛网挤出得到一定规格的颗粒。
根据本实用新型的颗粒生成机器可应用于食品或药品加工领域。此外，还可用于加工饮料、保健品或宠物食品等。
以上所述仅仅描述的是颗粒生成机器的示例性实施例。该颗粒生成机器不局限于这里描述的特定实施例，相反，各部件可以相对于这里描述的其它部件被独立地和单独地使用。在整个说明书中提到的“一个例子”，“另一个例子”，“例子”等等，意思是描述与例子相关的某个元件/元素(例如特点、结构和/或特征)包括在这里描述的至少一个例子中，可以和/或可以不出现在其它例子中。另外，可以理解的是描述的任何例子的多个元件可在多个不同的例子中以任何合适的方式组合，除非上下文明确说明。
当介绍这里描述和/或说明的机器的元件/部件/等时，冠词“一”、“该”和“所述”表示存在一个或多个元件/部件/等。术语“包括”、“包含”和“具有”表示包括在内，意思是可能存在除了所列元件/部件/等之外的附加的元件/ 部件/等。
该说明书使用示例来公开本实用新型，包括最佳实施方案，并且使得本领域任何技术人员都能够实现本实用新型。本实用新型的可获得专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员可以想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非区别于权利要求字面语言的结构元件、或者如果这些其它示例包括非实质性区别于权利要求字面语言的等同的结构元件，则这些其它示例应落在权利要求的范围内。
附图标记列表
1 颗粒生成机器
10 动力传动单元
11 减速电动机
12 传动执行机构
20 制粒单元
21 料斗
22,22’,32 滚筒
220,320 转动部分
221,321 滚筒安装部分
222,322 支架
223,323 刮刀
3231 凸出部
23 筛网
24,24’ 筛网固定轴
25 筛网支撑轴
26，36 刮刀增强件
27，37 固定部分
270，370 联接板
271，371 叶片
3711 凹入部
272，372 叶片增强件。