自冷却磨粉机构

权利要求书： 1.一种自冷却磨粉机构，其特征在于，包括：上磨盘、下磨盘，所述上磨盘、下磨盘的底面上均开设有螺旋形水槽；

隔板，所述上磨盘、下磨盘的底面上均固定所述隔板，隔板与所述螺旋形水槽形成冷却通道；

上磨盘固定壳，所述上磨盘及其隔板倒置后固定在该上磨盘固定壳中；

下磨盘固定壳，所述下磨盘及其隔板固定在位于上磨盘固定壳正下方的下磨盘固定壳中；

转轴，所述转轴穿过上磨盘、下磨盘、隔板、上磨盘固定壳、下磨盘固定壳的中心，且下磨盘和下磨盘固定壳均与转轴的侧壁固定连接；以及水滑环；所述水滑环的转子固定在转轴上，水滑环的定子不随转轴转动，所述转子上的进水口、出水口分别与下磨盘的冷却通道的两端连通。

2.根据权利要求1所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，还包括升降机构，所述升降机构固定在上磨盘固定壳的上表面上，且升降机构的中心具有通道，所述转轴穿过通道，且该通道与上磨盘和下磨盘之间的内腔连通。

3.根据权利要求2所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述升降机构包括承载板和丝杆升降机，其中：所述承载板固定在上磨盘固定壳的上表面上，所述丝杆升降机的丝杆竖向固定在承载板上，且所述丝杆具有管腔，该管腔即为所述通道。

4.根据权利要求1所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，还包括夹在承载板的下表面与上磨盘固定壳的上表面之间的减震气囊，所述减震气囊为圆环形结构。

5.根据权利要求4所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述承载板的下表面上设置有卡槽，所述减震气囊的上部分位于该卡槽中，减震气囊的下表面贴紧在上磨盘固定壳的上表面上。

6.根据权利要求4所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述减震气囊的材质包括橡胶、柔性塑料中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，还包括物料筛分装置，所述物料筛分装置固定在丝杆升降机的上端，且物料筛分装置的筛分腔室与丝杆升降机中的通道连通。

8.根据权利要求1所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述上磨盘和下磨盘的材质均为增韧陶瓷材料。

9.根据权利要求8所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述上磨盘的研磨面上具有Si3N4层，所述下磨盘的研磨面上具有SiC层。

10.根据权利要求1所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述隔板面向螺旋形水槽的一面上设置有微米级纹路。

11.根据权利要求10所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述微米级纹路包括微纳米级沟槽、表面滚花立体钻石纹、菱形锉刀纹中的任意一种。

12.根据权利要求10所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述隔板的材质为铬锆铜合金。

13.根据权利要求1?12任一项所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述上磨盘、下磨盘的底面均为凹槽形构造，所述螺旋形水槽位于该凹槽中，所述隔板密封连接在所述凹槽中与螺旋形水槽形成冷却通道。

14.根据权利要求1?12任一项所述的自冷却磨粉机构，其特征在于，所述上磨盘、下磨盘的研磨面均为锥形面，且该锥形面上具有臼齿，所述臼齿为长条形，相邻臼齿之间形成槽沟，且臼齿的棱边处进行倒角处理。

说明书： 一种自冷却磨粉机构技术领域[0001] 本实用新型涉及高速磨粉机领域，尤其涉及一种具有自冷却功能的磨粉机构。背景技术[0002] 本实用新型背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公

知的现有技术。

[0003] 高速磨粉机是一种利用活动齿盘和固定齿盘问的高速相对运动，使被粉碎物经齿冲击、摩擦及物彼此间冲击等综合作用获得粉碎的装置，经筛网筛选后即成所需的粉料。目

前，高速磨粉机已经广泛用于医药、化工、农药、食品及粮食等行业。然而，高速磨粉机在高

速旋转时会产生大量废热，严重时磨盘温度高达80℃，造成被磨的物料氧化变质。现有的降

温装置是将磨粉机壳壁设为空腔用自来水水冷却循环，但对研磨颗粒并无实际的降温效

果。

实用新型内容

[0004] 针对上述问题，本实用新型提出了一种自冷却磨粉机构，该装置换热快，能够极速带走研磨热量，克服了被磨的物料在高温下容易氧化变质的问题。为实现上述目的，本实用

新型提供如下所述的技术方案。

[0005] 一种自冷却磨粉机构，包括：上磨盘、下磨盘、隔板、上磨盘固定壳、下磨盘固定壳、转轴和水滑环；其中：所述上磨盘、下磨盘的底面上均开设有螺旋形水槽，且上磨盘、下磨盘

的底面上均固定一所述隔板，隔板与所述螺旋形水槽形成冷却通道。所述上磨盘及其隔板

倒置后固定在上磨盘固定壳中，所述下磨盘及其隔板固定在位于上磨盘固定壳正下方的下

磨盘固定壳中。所述转轴穿过上磨盘、下磨盘、隔板、上磨盘固定壳、下磨盘固定壳的中心，

且下磨盘和下磨盘固定壳均与转轴的侧壁固定连接。所述水滑环套在转轴上且位于下磨盘

固定壳下方，且水滑环的进、出水口分别与下磨盘的冷却通道的两端连通。

[0006] 进一步地，还包括升降机构，所述升降机构固定在上磨盘固定壳的上表面上，且升降机构的中心具有通道，所述转轴穿过通道，且该通道与上磨盘和下磨盘之间的内腔连通，

以便于通过通道将物料导入该内腔中进行研磨。

[0007] 进一步地，所述升降机构包括承载板和丝杆升降机，其中：所述承载板固定在上磨盘固定壳的上表面上，所述丝杆升降机的丝杆竖向固定在承载板上，且所述丝杆具有管腔，

该管腔即为所述通道。

[0008] 进一步地，还包括夹在承载板的下表面与上磨盘固定壳的上表面之间的减震气囊，所述减震气囊为圆环形结构。

[0009] 进一步地，所述承载板的下表面上设置有卡槽，所述减震气囊的上部分位于该卡槽中，减震气囊的下表面贴紧在上磨盘固定壳的上表面上。

[0010] 可选地，所述减震气囊的材质包括橡胶、柔性塑料等中的任意一种。所述减震气囊可以有效缓解高速旋转时的离心力和晃动，使磨盘更加稳定。

[0011] 进一步地，还包括物料筛分装置，所述物料筛分装置固定在螺纹管的上端，且物料筛分装置的筛分腔室与螺纹管中的通道连通，以便于将筛分后的物料通过通道导入上磨盘

和下磨盘之间的内腔中。

[0012] 进一步地，所述上磨盘和下磨盘的材质均为增韧陶瓷材料，优选地，上磨盘的研磨面上具有SiN层，所述下磨盘的研磨面上具有SiC层。

[0013] 进一步地，所述隔板面向螺旋形水槽的一面上设置有微米级纹路，以便于进行扰流形成湍流，进而加速换热。

[0014] 优选地，所述微米级纹路包括微纳米级沟槽、表面滚花立体钻石纹、菱形锉刀纹等中任意一种，所述隔板的材质为铬锆铜合金。

[0015] 进一步地，所述上磨盘、下磨盘的底面均为凹槽形构造，所述螺旋形水槽位于该凹槽中，所述隔板密封连接在所述凹槽中与螺旋形水槽形成冷却通道。

[0016] 进一步地，所述上磨盘、下磨盘的研磨面均为锥形面，且该锥形面上具有臼齿，所述臼齿为长条形，臼齿之间形成槽沟，且臼齿的棱边处进行倒角处理，以防止臼齿被应力破

碎。

[0017] 进一步地，所述转轴的顶端与驱动电机连接，以便于驱动转轴转动，进而带动下磨盘相对于上磨盘转动，从而对上磨盘和下磨盘之间的物料进行研磨。

[0018] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：[0019] (1)本实用新型在上磨盘、下磨盘的底面上均开设了螺旋形的水槽，同时在配合隔板与所述螺旋形水槽形成冷却通道(微通道类似于内螺纹铜管)，该冷却通道中可引入循环

流动的冷却介质对磨盘进行冷却，及时带走磨盘中热量，其相对于目前将磨粉机壳壁设为

空腔用自来水水冷却循环的降温方式，采用这种微通道散热使磨盘的换热效率提高5～20

倍，可有效防止因磨盘温度过高影响物料品质的问题。而且采用在磨盘上开设水槽后与隔

板配合形成冷却通道的方式既确保了对磨盘的冷却效果，且便于制造。

[0020] (2)为了实现在下磨盘转动的过程中能够持续地向下磨盘的冷却通道中通入冷却介质，及时带走磨盘中产生的热量，本实用新型创新性地引入了水滑环，并使其与隔板和螺

旋形水槽形成冷却通道配合，随着转轴的转动，水滑环中的转子部分与转轴一起转动，以确

保水滑环始终能够为转动的下磨盘提供流动的冷却介质，而水滑环的定子有效克服了磨盘

与外部的冷却系统之间的动静不易结合的问题。

[0021] (3)本实用新型通过将丝杆升降机的丝杆改进为具有管腔的螺纹筒式的结构，既保留了丝杆升降机的升降功能，又便于转轴和物料通过，使磨粉机结构更加紧凑、高效，且

有利于降低磨盘在高速转动时的晃动。

[0022] (4)本实用新型在承载板与上磨盘固定壳之间设置了减震气囊，而减震气囊可以有效缓解高速旋转时的离心力和晃动，使磨盘更加稳定。

[0023] (5)本实用新型在隔板的面向螺旋形水槽的一面上雕刻了微米级纹路，在冷却介质流过这些微米级纹路时，可对冷却介质进行扰流形成湍流，进而加速冷却液与磨盘之间

换热。

[0024] (6)本实用新型的上磨盘和下磨盘的材质均为增韧陶瓷材料，该陶瓷材料为生物惰性材料，不与食品介质发生化学反应，同时具有低温红外线释放功能，有助于提升食品风

味，抑制有害菌生长；且上磨盘的研磨面上具有Si3N4层，所述下磨盘的研磨面上具有SiC层。

Si3N4具有耐磨、不易掉渣的特点，而且韧性好、导热快、自润滑、抗菌抑菌，可以在磨粉过程

中与下磨盘的磨面之间进行自润滑，降低对磨盘的磨损；这种磨盘在保证了良好的散热、耐

磨等性能的前提下，比现有的钢质磨盘质量减少60％以上，有效降低了高速旋转时的离心

力和晃动，而且弹性模量比钢质盘大44％，在受力时变形量减少一半左右，显著提升了研磨

质量和效率。

附图说明[0025] 构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限

定。

[0026] 图1为本实用新型实施例中自冷却磨粉机构的结构示意图。[0027] 图2为本实用新型实施例中上磨盘/下磨盘的结构示意图。[0028] 图3为本实用新型实施例中上磨盘/下磨盘的剖视图。[0029] 图4为本实用新型实施例中上磨盘/下磨盘和隔板的结构示意图。[0030] 图5为本实用新型实施例中升降机构的结构示意图。[0031] 上述图中标记分别代表：[0032] 1?上磨盘、2?下磨盘、3?隔板、[0033] 4?上磨盘固定壳、5?下磨盘固定壳、6?转轴、[0034] 7?水滑环、7.1?进水口、7.2?出水口、[0035] 8?水槽、9?通道、10?承载板、[0036] 11?丝杆升降机、12?丝杆、13?减震气囊、[0037] 14?臼齿、15?槽沟、16?磨粉机上壳壁、[0038] 17?磨粉机下壳壁、18?物料筛分装置。具体实施方式[0039] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普

通技术人员通常理解的相同含义。

[0040] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数

形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或

“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0041] 为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和

简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造

和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0042] 术语解释部分：本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以

是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的

相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实

用新型的具体含义。

[0043] 正如前文所述，目前，高速磨粉机在高速旋转时会产生大量废热，造成被磨的物料氧化变质，现有的降温装置是将磨粉机壳壁设为空腔用自来水水冷却循环，但对研磨颗粒

并无实际的降温效果。为此，本实用新型提出了一种自冷却磨粉机构，现结合说明书附图和

具体实施方式对该自冷却磨粉机构进一步说明。

[0044] 参考图1至图4，示例一种自冷却磨粉机构，该磨粉机构为磨粉机的核心部分，其可与现有磨粉机中的其他机构配合实现对物料的研磨，具体地，所述磨粉机构包括：上磨盘1、

下磨盘2、隔板3、上磨盘固定壳4、下磨盘固定壳5、转轴6和水滑环7；其中：

[0045] 所述上磨盘1、下磨盘2均为圆盘状，其中心具有通孔，以便于套在转轴6上，所述通孔中具有花键键槽，以便将下磨盘2固定在转轴6上。所述上磨盘1、下磨盘2的研磨面均为

锥形面，且该锥形面上分布有若干条臼齿14，所述臼齿14为长条形，相邻的臼齿14之间形成

槽沟15，且臼齿的棱边处进行倒角处理，以防止臼齿被应力破碎。

[0046] 所述上磨盘1、下磨盘2的底面上均开设有水槽8，所述水槽从磨盘上的所述通孔边缘向磨盘边缘旋绕，形成螺旋形水槽8。进一步地，所述上磨盘1、下磨盘2的底面上均固定一

块圆形隔板3，所述隔板3与所述螺旋形水槽8形成冷却通道。该冷却通道中可引入循环流动

的冷却介质对磨盘进行冷却，及时带走磨盘中热量，防止温度过高影响物料品质。同时，采

用在磨盘上开设水槽后与隔板配合形成冷却通道的方式既确保了对磨盘的冷却效果，且便

于制造。所述隔板3的材质为铬锆铜合金，其具有优良的导热性，有助于及时导出磨盘中的

热量，而且化学稳定性好、硬度高，使用寿命长。

[0047] 所述上磨盘1和下磨盘2的材质均为增韧陶瓷材料，利用等离子辉光放电化学气相沉积技术(PCD)控制甲烷与硅烷质量与流量比、硅烷与氨质量与流量比，在碳化硅基体分

别沉积上无定型的碳化硅和氮化硅薄膜。当薄膜厚度大于7um时氨的流量质量是硅烷的3倍

得到的a?Si3N4衬底表面改性的抗弯强度达到900Mpa，约提高30％，而用a?SiC进行表面改性

其抗弯强度达850Mpa，约提高20％，改性效果明显。上磨盘1的研磨面上具有Si3N4层，所述下

磨盘2的研磨面上具有SiC层，Si3N4具有耐磨、惰性、断裂韧性好，抗弯强度大等特点，但是

在后期加工或激光激光加工过程中易形成微观裂纹强度损失30?40％，所以要进行后处

理。处理后韧性好、导热快、自润滑、抗菌抑菌，可以在磨粉过程中与下磨盘2的磨面之间进

行自润滑，降低对磨盘的磨损。本实施例的这种磨盘在保证了良好的散热、耐磨等性能的前

提下，比现有的钢质磨盘质量减少60％以上，有效降低了高速旋转时的离心力和晃动，而且

弹性模量比钢质盘大44％，在受力时变形量减少一半左右，显著提升了研磨质量和效率。除

此之外，还可以用氢氧化钠对氮化硅层的表面浸泡，以增加粗糙度，有助于提供研磨效率。

[0048] 所述增韧陶瓷材料是指将钛离子和氩离子注入Si3N4陶瓷中，钛离子和氩离子的注入均能够明显提高磨盘与其表面涂层之间的界面结合力。这是由于离子注入在试样表面层

和界面产生大量缺陷，促进界面处的扩散，使界面结合力提高。注入层内的原子受到注入离

子的能量传递时，晶格点阵振动加剧或离开点阵平衡位置而造成空穴等缺陷。在一定的注

入剂量范围内随着离子注入剂量的增加，进一步促进界面处的扩散，界面结合力也相应提

高。

[0049] 离子注入使氮化硅陶瓷表面韧性得到改善且随着离子注入量增加，表面韧性有所提高；离子注入使陶瓷表面产生裂纹的临界载荷增大是由于照射缺陷和离子注入引起表面

注入层的体积膨胀，而这种膨胀又被基体束缚而产生表面压缩应力。注入剂量增加，表面压

缩应力就增加。表面压缩应力能够抑制表面裂纹的产生和发展，因而表面断裂韧性就会提

高。

[0050] 所述上磨盘固定壳4和下磨盘固定壳5均为凹槽型结构，以便于将磨盘安装在其中，所述下磨盘固定壳5还可以对下磨盘起到良好的支撑作用。所述上磨盘固定壳4、下磨盘

固定壳5的中心均具有通孔，以便于转轴6穿过。具体地：所述上磨盘1及其隔板3倒置后固定

在上磨盘固定壳4中，所述下磨盘2及其隔板3固定在位于上磨盘固定壳4正下方的下磨盘

固定壳5中，即上磨盘1的研磨面朝下，下磨盘2的研磨面朝上且两者同心设置，上磨盘1的

研磨面和下磨盘2的研磨面闭合后形成一闭合的研磨腔室，物料进入该研磨腔室后，在上磨

盘1和下磨盘2的相对转动下被研磨成粉体，然后在离心力等的作用下从磨盘研磨面的边缘

处被甩出。

[0051] 进一步地，所述上磨盘固定壳4和下磨盘固定壳5的外围固定有磨粉机上壳壁16和磨粉机下壳壁17，磨粉机上壳壁16和磨粉机下壳壁17对接形成具有腔室的外壳体，所述上

磨盘1、下磨盘2、上磨盘固定壳4、下磨盘固定壳5均位于该外壳体中，从磨盘研磨面的边缘

处被甩出的细粉落入外壳体的腔室中，然后从磨粉机下壳壁17上的出粉口排出，所述磨粉

机下壳壁17的底面为斜面状，以便于细粉的排出。

[0052] 所述上磨盘1、下磨盘2、隔板3、上磨盘固定壳4、下磨盘固定壳5同心设置，所述转轴6穿过上磨盘1、下磨盘2、隔板3、上磨盘固定壳4、下磨盘固定壳5的中心，且下磨盘2和下

磨盘固定壳5均与转轴6的侧壁通过花键进行固定连接，而上磨盘1中心的通孔与转轴侧壁

之间为分离状态，即两者之间具有间隙，以便于物料进入研磨腔室中。所述转轴6的顶端与

驱动电机连接，驱动转轴6转动带动转轴6旋转，进而带动下磨盘2相对于上磨盘1转动，从而

对上磨盘1和下磨盘2之间的研磨腔室中的物料进行研磨。

[0053] 除此之外，所述转轴6还可以设置为空心轴，其上段的侧壁上开设有透气孔，该转轴的下端还连接有进气泵，以便于通过转轴6向磨粉机中打入含乙醇的空气清理磨粉机中

的残渣。

[0054] 所述水滑环7在转轴6上，且水滑环7上的转子与转轴6固定在一起，二定子部分不随转轴6转动，所述水滑环7位于下磨盘固定壳5的下方，且所述转子上的进水口7.1、出水口

7.2分别与下磨盘2上的冷却通道的两端连通，定子上的进、出水口再与自冷却磨粉机构外

部的冷却系统连通，从而使下磨盘2上的冷却通道与外部的冷却系统之间形成冷却回路。

所述上磨盘1上的冷却通道与自冷却磨粉机构外部的冷却系统连通，形成冷却回路。为了实

现在下磨盘2转动的过程中能够持续地向下磨盘的冷却通道中通入冷却介质，及时带走磨

盘中产生的热量，本实施例创新性地引入了水滑环7，并使其与隔板3和螺旋形水槽8形成冷

却通道配合，随着转轴6的转动，水滑环7中的转子部分与转轴6一起转动，以确保水滑环始

终能够为转动的下磨盘提供流动的冷却介质，水滑环的定子克服了磨盘与外部的冷却系统

之间的动静不易结合的问题。

[0055] 进一步地，继续参考图1和图5，在另一些实施例中，上述实施例中的自冷却磨粉机构还包括升降机构，所述升降机构包括：承载板10、丝杆升降机11，其中：所述承载板10固定

在上磨盘固定壳4的上表面上，所述丝杆升降机11的丝杆12竖向固定在承载板10上，且所述

丝杆12具有管腔，该管腔即为所述通道9。本实施例通过将丝杆升降机的丝杆12改进为具有

管腔的螺纹筒式的结构，既保留了丝杆升降机11的升降功能，又便于转轴6和物料通过，使

磨粉机结构更加紧凑、高效，且有利于降低磨盘在高速转动时的晃动。

[0056] 继续参考图1、图3和图4，在另一些实施例中，还包括夹在承载板10的下表面与上磨盘固定壳4的上表面之间的减震气囊13，所述减震气囊13为圆环形结构。所述承载板10的

下表面上设置有卡槽，所述减震气囊13的上部分位于该卡槽中，减震气囊13的下表面贴紧

在上磨盘固定壳4的上表面上。所述减震气囊13的材质包括橡胶、柔性塑料等中的任意一

种。所述减震气囊13可以有效缓解高速旋转时的离心力和晃动，使磨盘更加稳定。

[0057] 继续参考图1，在另一些实施例中，还包括物料筛分装置18，所述物料筛分装置18固定在丝杆升降机11的上端，且物料筛分装置18的筛分腔室与丝杆升降机11中的通道9连

通，以便于将筛分后的物料通过通道9导入上磨盘1和下磨盘2之间的内腔中。

[0058] 在另一些实施例中，所述隔板3面向螺旋形水槽8的一面上雕刻有微米级纹路，该微米级纹路包括微纳米级沟槽或者表面滚花立体钻石纹或者菱形锉刀纹，通过在隔板3的

表面设置微米级纹路，在冷却介质流过这些微米级纹路时，可对冷却介质进行扰流形成湍

流，进而加速冷却液与磨盘之间换热。

[0059] 在另一些实施例中，所述上磨盘1、下磨盘2的底面均为凹槽形构造，所述螺旋形水槽位于该凹槽中，所述隔板3密封连接在所述凹槽中与螺旋形水槽形成冷却通道。

[0060] 最后，需要说明的是，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然结合附图对本实用新型的

具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该

明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做

出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。