本发明涉及一种研磨单元及精米设备， 特别是关于一种用于将稻谷或糙米加工 成为保留胚芽大米的研磨单元及精米系统， 属于粮食加工技术领域。 背景技术

现有精米技术按照精米作用原理不同可分为两 类： 碾削精白和擦离精白。 碾削 精白技术又称压力精白技术， 主要依靠碾辊与各类研磨构件之间的相对运动 来对米 粒进行研磨碾削， 去除稻壳和糠层， 碾辊和研磨构件之间有一定精白间隙。 而擦离 精白技术又称速度精白技术， 原理是通过碾辊运动带动在精白室中的米粒与 米粒之 间、 米粒与研磨构件之间产生相对运动， 相互间的摩擦使米粒稻壳和糠层剥离， 这 种擦离不依靠碾辊的研磨碾削， 但必须在一定的速度和摩擦力下进行。

上述两种精米技术的原理各有不同， 但是其加工过程中所采用的研磨器件都为 刚性材料： 碾削型精米机碾辊常用金刚砂辊， 研磨构件一般为金属米刀； 擦离型精 米机碾辊一般为铁辊， 米筛常用圆筒状金属米筛。 当稻谷或糙米以较高速度或较大 力量碰撞这些刚性研磨器件时， 局部压力过高就容易出现胚芽脱落和碎米的情 况。

实际加工过程中， 碾削型精米机碾辊转速过低或精白间隙过大都 会使精白效果 变差， 而擦离型精米机加工转速过低也会使摩擦力不 够起不到精白的作用， 但若提 高转速又会增加胚芽脱落和碎米率。 为了生产出胚芽保留较好的胚芽米， 也有将多 台精米机组合流水作业或多次循环的方法进行 加工。 但是这种方法不但加工效率 低， 多次的加工也容易造成米温升高、 胚芽脱落和碎米的情况。

现有的包括碾辊、 金属米筛和研磨构件 （含金属米刀） 在内的三类研磨器件都 为纯刚性材料， 采用这些刚性研磨器件的精米方法能耗高， 易磨损， 也导致每年因 碎米造成的大米大量损失。 发明内容

针对上述问题， 本发明的目的是提供一种研磨单元及精米系统 ， 以改善传统精 米技术中因采用纯刚性研磨器件而造成米粒胚 芽脱落和碎米的问题。

为实现上述目的， 本发明采取以下技术方案： 一种研磨单元， 用于精米系统中 研磨去除米粒稻壳和表面糠层， 其特征在于， 所述研磨单元包括至少一层刚性层和 至少一层弹性层， 当所述研磨单元仅包括一层所述刚性层和一层 所述弹性层时， 所 述刚性层位于与米粒接触的一侧， 所述弹性层紧贴在所述刚性层的另一侧； 当所述研磨单元包括两层以上所述刚性层和两 层以上所述弹性层时， 最外层的 所述刚性层位于与米粒接触的一侧， 其余的所述刚性层依次紧贴在最外层的所述刚 性层的另一侧， 所述弹性层依次紧贴在最内层的所述刚性层的 内侧。

在一个优选的实施例中， 单个的所述研磨单元构成独立整体或多个的所 述研磨 单元排列在一起， 本身作为所述精米系统中的研磨器件， 或者覆盖于所述精米系统 中与米粒接触的研磨器件表面处。

在一个优选的实施例中， 当多个的所述研磨单元排列在一起时， 每个所述研磨 单元的正面形状包含三角形、 四边形、 五边形、 六边形、 八边形、 圆形、 椭圆形、 卵形和长条形的一种或多种组合。

在一个优选的实施例中， 当多个的所述研磨单元排列在一起时， 每个所述研磨 单元的剖面形状包含水平直线、倾斜直线、逐 渐上翘的凸曲线、逐渐上翘的凹曲线、 凸曲线和直线相结合、 凹曲线和直线相结合、 弧形曲线、 锯齿线和波浪曲线的一种 或多种组合。

在一个优选的实施例中， 当多个的所述研磨单元排列在一起时， 各所述研磨单 元的排列方式为紧密排列和 /或间隙排列， 且间隙排列时在相邻两个所述研磨单元 之间填充有填充物。

在一个优选的实施例中， 所述刚性层由刚性材料和 /或半刚性材料构成， 包括 金属、 金刚砂、 陶瓷、 岩石、 玻璃、 有机合成材料、 纤维、 木材、 竹材或塑料的一 种或多种组合； 所述弹性层由弹性材料和 /或柔性材料构成， 包括金属、 有机合成 材料、 纤维、 橡胶或硅胶的一种或多种组合。

一种包含有上述研磨单元的精米系统， 该精米系统包括进料机构、 精白室、 碾 辊、 米筛、 出料机构、 传动机构、 动力系统、 控制器和外壳， 其特征在于， 单个的 所述研磨单元构成独立整体或多个的所述研磨 单元排列在一起， 本身作为所述碾辊 和 /或米筛， 或者覆盖于与米粒接触的所述碾辊和 /或米筛表面处。

在一个优选的实施例中， 在所述碾辊外侧、 所述碾辊与米筛之间和筛网内侧中 的至少一处设置有若干研磨构件， 且当所述研磨构件处于所述碾辊与米筛之间时 ， 所述研磨构件固定在连接于所述壳体侧壁的位 于所述碾辊与筛网之间的支架上； 所 述研磨构件为米刀、 搅动叶片和研磨块中的一种或多种组合。

在一个优选的实施例中， 单个的所述研磨单元构成独立整体或多个的所 述研磨 单元排列在一起， 本身作为所述研磨构件， 或者覆盖于与米粒接触的所述研磨构件 表面处。 在一个优选的实施例中， 所述碾辊的形状包括但不限于圆柱体、 椭圆柱体、 圆 锥体、 圆台体、 阶梯轴形状或圆盘形状； 当所述碾辊为圆柱体、 椭圆柱体、 圆锥体、 圆台体或阶梯轴形状时， 其侧部形式为光滑曲面、 粗糙曲面、 或包含凸筋和 /或凹 槽的曲面； 当所述碾辊为圆盘形状时， 其顶部形式为光滑曲面、 粗糙曲面、 或包含 凸筋和 /或凹槽的曲面

在一个优选的实施例中， 当所述碾辊为阶梯轴形状或圆盘状时， 所述碾辊向外 伸出至少一个搅动叶片， 所述搅动叶片的整体形状包括但不限于叶片状 、 叶轮状、 杆状或条状； 所述搅动叶片的截面形状包含但不限于圆角矩 形、 圆形、 椭圆形或细 长条形。

在一个优选的实施例中， 所述米筛为布有筛孔的圆柱筒、 圆台筒或圆锥筒的筒 状结构； 所述米筛的构成形式包括以下一种或多种组合 ：

完整整体， 所述米筛为一完整的筒状结构；

长条组合， 所述米筛由若干长条板并排排列在一起， 组成筒状结构； 环状组合， 所述米筛由若干圆环并排排列在一起， 组成筒状结构；

小块组合， 所述米筛由若干小块排列组合在一起， 组成筒状结构。

在一个优选的实施例中， 所述筛孔的形状包括圆形孔、 椭圆形孔、 三角形孔、 四边形孔、 五边形孔、 六边形孔、 八边形孔和长条形孔的一种或多种组合。

在一个优选的实施例中， 当所述研磨构件设置在所述米筛上时， 所述研磨构件 在所述米筛上的排列形式包括但不限于圆环状 排列、 条状排列、 螺旋状排列或斜条 状排列。

本发明由于采取以上技术方案， 其具有以下优点： 1、 本发明的研磨单元包括 至少一层刚性层和至少一层弹性层， 该弹性层在受到来自刚性层大于某特定值外力 时可以发生形变， 受到小于该特定值外力时恢复原来形状， 从而有效地避免了大米 精白过程中因局部压力过大而造成米粒断裂或 胚芽脱落等情况， 降低了碎米率。 2、 本发明由于将研磨单元的刚性层设置在外侧， 弹性层设置在内侧， 因此在稻谷或糙 米对刚性层的压力增大时， 其弹性层会被压缩变形， 从而减小了稻谷或糙米与刚性 层之间的摩擦， 延长了刚性层的使用寿命， 进一步提高了研磨器件的使用寿命。 3、 本发明的研磨单元不仅可以本身作为精米系统 的研磨器件独立使用， 也可以覆盖于 现有精米系统的研磨器件表面处， 适用范围极其广泛。 4、 本发明还可以在碾辊外 侧、 碾辊与米筛之间或米筛内侧中的至少一处设置 由研磨单元构成或覆盖在其表面 的研磨构件， 不仅可以提高生产效率， 而且还能够减少大米精白过程中因局部压力 过大而造成米粒断裂或胚芽脱落等情况， 降低碎米率。 4、 本发明由于研磨单元采 用模块化设计， 具有结构简单、 生产加工方便、 功能可靠、 容易更换等特点， 可广 泛应用于农用和家用精米设备。 附图说明

图 la〜c为本发明的研磨单元的三种结构示意图；

图 2a〜l为本发明实施例中若干种研磨单元的正面 形状示意图；

图 3a〜l为本发明实施例中若干种研磨单元的剖面 形状示意图；

图 4a为本发明实施例中各研磨单元紧密排列时的� ��态示意图；

图 4b为本发明实施例中各研磨单元间隙排列时的� ��态示意图；

图 5为本发明的精米系统的整体结构示意图；

图 6a为本发明实施例中精白室横式安置示意图；

图 6b为本发明实施例中精白室斜式安置示意图；

图 7a〜f 为本发明实施例中碾辊形状的若干种实现形式 示意图；

图 8a〜h为本发明实施例中搅动叶片的若干种实现 形式示意图；

图 9为本发明实施例中含有喷风通道和喷风孔的� �辊结构示意图；

图 10a〜c为本发明实施例中米筛的若干种形状示� �图；

图 l la〜d为本发明实施例中米筛的若干种构成形式 示意图；

图 12a〜d为本发明实施例中米筛上研磨构件的若� �种排列形式示意图； 图 13a〜i为本发明实施例中筛孔的若干种形状示� �图。 具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的 描述。

图 la显示了本发明的研磨单元 100，该研磨单元 100包括一层刚性层 1和一层 弹性层 2， 其中刚性层 1位于与米粒 3接触的一侧， 刚性层 1外侧在加工时可与米 粒 3接触，用于研磨去除米粒 3稻壳和表面糠层。弹性层 2外侧紧贴刚性层 1内侧， 该弹性层 2在受到来自刚性层 1大于某特定值外力时可以发生形变， 受到小于该特 定值外力时恢复原来形状。

在一个优选的实施例中， 研磨单元 100也可以包括两层以上刚性层 1和两层以 上弹性层 2， 此时最外层的刚性层 1位于与米粒接触的一侧， 其余的刚性层 1依次 紧贴在最外层的刚性层 1的另一侧， 弹性层 2则依次紧贴在最内层的刚性层 1的内 侧 （如图 lb、 lc所示）。

本发明的研磨单元 100在实际使用过程中， 可以将单个的研磨单元 100构成独 立整体或多个的研磨单元 100按一定顺序排列在一起， 本身作为精米系统的研磨器 件用于与米粒 3接触去除稻壳和糠层； 也可以将单个的研磨单元 100构成独立整体 或多个的研磨单元 100按一定顺序排列在一起， 覆盖于精米系统中与米粒 3接触的 研磨器件表面处以改善去除稻壳和糠层的效果 ， 其形状与研磨器件的被覆盖处一 致。

在一个优选的实施例中， 当多个研磨单元 100按一定顺序排列在一起时， 每个 研磨单元 100的正面形状 （沿米粒 3运动方向的剖面） 包含以下一种或多种组合： 三角形 （包含正三角形的特殊情况）、 四边形 （包含一般平行四边形、 菱形、 矩形、 正方形的特殊情况）、 五边形、 六边形、 八边形、 圆形、 椭圆形、 卵形和长条形等 (如图 2a〜l所示）。采用不同正面形状的研磨单元 100， 会影响加工时的局部作用 方式和作用状态， 从而影响米粒 3的加工效果。 例如以菱形形状的研磨单元 100排 列在一起时， 米粒 3与研磨单元 100以一定角度发生接触， 可以减少因米粒 3运动 方向和研磨单元 100边缘垂直时， 发生碰撞造成的碎米情况。

在一个优选的实施例中， 当多个研磨单元 100按一定顺序排列在一起时， 每个 研磨单元 100的剖面形状 （沿垂直或平行于旋转轴的平面进行剖切） 包含以下一种 或多种组合：

水平直线， 与米粒 3运动方向保持平行， 米粒 3在研磨单元 100上运动的过程 中所受压力均匀；

倾斜直线， 沿着米粒 3运动方向逐渐上翘， 在末端形成一个凸齿， 米粒 3在上 翘段运动过程中所受压力逐渐变大；

逐渐上翘的凸曲线， 沿着米粒 3运动方向逐渐上翘， 在末端形成一个凸齿， 米 粒 3在上翘段运动过程中所受压力逐渐变大；

逐渐上翘的凹曲线， 沿着米粒 3运动方向逐渐上翘， 在末端形成一个凸齿， 米 粒 3在上翘段运动过程中所受压力逐渐变大；

凸曲线和直线相结合， 由至少一段直线和至少一段凸曲线组成， 沿着米粒 3运 动方向形成至少一段上翘， 米粒 3在上翘段运动过程中所受压力逐渐变大；

凹曲线和直线相结合， 由至少一段直线和至少一段凹曲线组成， 沿着米粒， 3运 动方向形成至少一段上翘， 米粒 3在上翘段运动过程中所受压力逐渐变大；

弧形曲线、 锯齿线或波浪曲线 （如图 3a〜l所示）。

如图 4a、 4b所示， 在一个优选的实施例中， 当多个研磨单元 100按一定顺序 排列在一起时， 各研磨单元 100 的排列方式可以为紧密排列和 /或间隙排列， 当间 隙排列时相邻两个研磨单元 100之间填充有填充物 101。同时，相邻的研磨单元 100 之间可以相对静止不动， 也可以相互独立的运动。

在一个优选的实施例中， 刚性层 1 主要由刚性材料和 /或半刚性材料构成， 优 选为金属、 金刚砂、 陶瓷、 岩石、 玻璃、 有机合成材料、 纤维、 木材、 竹材或塑料 的一种或多种组合。

在一个优选的实施例中， 弹性层 2 主要由弹性材料和 /或柔性材料构成， 优选 为金属、 有机合成材料、 纤维、 橡胶或硅胶的一种或多种组合。

根据上述实施例中提供的研磨单元 100， 本发明还提供了一种包含有该研磨单 元 100的精米系统。

图 5显示了本发明的精米系统 200，该精米系统 200包括进料机构 4、精白室 5、 碾辊 6、 米筛 7、 出料机构 8、 传动机构 9、 动力系统 10、 控制器 1 1和外壳 12。 其 中， 进料机构 4主要由料斗 41、 自适应内斗 42和调节轮 43组成， 位于壳体 12上 方， 并与精白室 5连通。 料斗 41能够容纳一定量的米粒 3， 下方连接精白室 5。 自 适应内斗 42是一个外形和料斗 41下方一致，但较料斗 41下方更小的内胆，能够在 料斗 41内上下运动，改变其与料斗 41下方的距离大小，并根据料斗 41内米量的多 少， 自动调整该距离， 控制进料速度保持恒定。 调节轮 43安装在料斗 41外侧， 能 够调节自适应内斗 42的活动空间及其与料斗 41内壁的距离， 进而控制进料速度快 慢。 进料机构 4能够通过调节轮 43手动调节进料速度， 并且通过自适应内斗 42 自 动保持当前进料速度。

精白室 5为形状大致为圆筒形或截锥形的腔室， 在精米系统 200中呈立式、 横 式或倾斜形式安装 （如图 6a、 6b所示）， 用以容纳碾辊 6和米筛 7， 是精米加工的 场所。 精白室 5上方与进料机构 4相连， 稻谷或糙米从上方中部或侧部进入精白室 5； 其下方与出料机构 8相连， 让加工好的米粒、 谷壳和米糠从此处排出。 精白室 5 侧壁与米筛 7之间有一定间隙， 保证谷壳和米糠能由此间隙顺利排出。

碾辊 6为精白室 5中一个能带动米粒旋转的柱状或盘状体， 其旋转轴与精白室 5中轴大致平行， 在传动机构 9的带动下旋转， 进而带动米粒在精白室 5中运动。 如图 7a〜f 为所示， 碾辊具体形状包括但不限于圆柱体、 椭圆柱体、 圆锥体、 圆台 体、 阶梯轴形状或圆盘形状。 当碾辊 6为圆柱体、 椭圆柱体、 圆锥体、 圆台体或阶 梯轴形状时， 其侧部形式为光滑曲面、 粗糙曲面、 或包含凸筋和 /或凹槽的曲面； 当 碾辊 6为圆盘形状时， 其顶部形式为光滑曲面、粗糙曲面、或包含凸 筋和 /或凹槽的 曲面。

在一个优选的实施例中， 当碾辊 6为阶梯轴形状或圆盘状时， 其向外伸出至少 一个搅动叶片 14 (如图 8a〜h所示）， 搅动叶片 14主要作用是加强米粒 3在精白室 5 中搅动和滚动效果， 并且可以拆卸和更换。 在立式精米系统的实施例中， 搅动叶 片 14侧部边缘同米筛 7侧壁距离在 1讓至 100讓之间。

在一个优选的实施例中， 搅动叶片 14 的整体形状包括但不限于： 叶片状、 叶 轮状、 杆状或条状 （如图 8a〜h所示）。 搅动叶片 14的截面形状包括但不限于： 圆 角矩形、 圆形、 椭圆形或细长条形。

在一个优选的实施例中， 碾辊 6内部结构依据使用环境和加工要求的不同， 分 为两种：不含喷风通道和喷风孔，或者含有喷 风通道 61和喷风孔 62 (如图 9所示）。

米筛 7为筒状结构的筛网， 位于精白室 5和碾辊 6侧壁之间， 用于研磨米粒 3 并且滤除加工过程中产生的谷壳和米糠。 米筛 7外侧与精白室 5侧壁之间有一定间 隙， 该间隙保证谷壳和米糠能由此顺利排出。

在一个优选的实施例中， 米筛 7包括圆柱筒、 圆台筒或圆锥筒的筒状结构 （如 图 10a〜c所示）。

在一个优选的实施例中， 米筛 7的构成形式包括以下一种或多种组合： 完整整体， 米筛 7为一完整的筒状结构；

长条组合， 米筛 7由若干长条板并排排列在一起， 组成筒状结构；

环状组合， 米筛 7由若干圆环并排排列在一起， 组成筒状结构；

小块组合， 米筛 7 由若干小块排列组合在一起， 组成筒状结构 （如图 l la〜d 所示）。

在一个优选的实施例中， 筛孔形状包含以下一种或多种组合： 圆形孔、 椭圆形 孔 、 三角形 （包含正三角形的特殊情况） ？ L、 四边形 （包含一般平行四边形、 菱 形、 矩形、 正方形的特殊情况） ？ L、 五边形孔、 六边形孔、 八边形和长条形孔 （如 图 13a〜i所示）。 筛孔采用不同的形状会影响加工时的局部作用 方式和作用状态， 对加工效果有影响。 如精米系统 200以擦离为主时， 平行四边形筛孔能得到较好加 工效果； 如精米系统 200以碾削为主时， 圆形孔更为有利。

出料机构 8由阀门 81、 出米口 82和出糠口 83组成， 与精白室 5下方相连， 作 用是让米粒 3和糠从不同出口排出。

传动机构 9包括输入端 91， 减速机构 92， 输出端 93， 其输入端 91连接于动力 系统 10， 输出端 93连接于碾辊 6—端， 能够在动力系统 10带动下以某种传动比带 动碾辊 6运动。 传动机构 9的传动形式包括直接传动、 齿轮传动、 带传动、 蜗轮蜗 杆传动或链传动中的一种或多种组合。

动力系统 10为大功率马达， 输出端 101连接于所述传动机构 9的输入端 91， 通过传动机构 9带动碾辊 6运动。 控制器 11 主要由开关、 主控芯片、 马达控制器或马达调速器组成， 用来控制 精米系统的工作和停止， 并且调节工作强度和工作时间。

外壳 12用来容纳和固定上述各部分。

本发明的研磨单元 100应用于上述精米系统 200时，可以将单个的研磨单元 100 构成独立整体或多个的研磨单元 100按一定顺序排列在一起， 本身作为碾辊 6和 / 或米筛 7， 用于与米粒 3接触去除稻壳和糠层； 也可以将单个的研磨单元 100构成 独立整体或多个的研磨单元 100按一定顺序排列在一起， 覆盖于与米粒 3接触的碾 辊 6和 /或米筛 7表面处， 以改善去除稻壳和糠层的效果， 其形状与碾辊 6和 /或米 筛 7的被覆盖处一致。

在一个优选的实施例中， 可以在壳体 12 侧壁上连接至少一个支架 （图中未示 出）， 该支架位于碾辊 3与筛网 5之间， 并且在碾辊 3外侧、支架上和筛网 4内侧中 的至少一处设置研磨构件 13， 以增大研磨面积， 提高加工效率。 同时， 可以将单个 的研磨单元 100构成独立整体或多个的研磨单元 100按一定顺序排列在一起， 本身 作为研磨构件 13，用于与米粒 3接触去除稻壳和糠层；也可以将单个的研磨� �元 100 构成独立整体或多个的研磨单元 100按一定顺序排列在一起， 覆盖于与米粒 3接触 的研磨构件 13表面处， 以改善去除稻壳和糠层的效果， 其形状与研磨构件 13的被 覆盖处一致。

在一个优选的实施例中， 米筛 7上根据研磨构件 13的安装需求， 可设安装孔， 用于安装研磨构件 13。 研磨构件 13在米筛 7上的排列形式包括但不限于： 圆环状 排列、 条状排列、 螺旋状排列或斜条状排列 （图 12a〜d所示）。 其中， 圆环状排列 是围绕米筛 7切线方向， 在米筛 7侧壁上形成至少一圈圆环状排列； 条状排列是在 米筛 7侧壁上形成至少一个与圆筒对称轴平行的条� �排列； 螺旋状排列是围绕米筛 7对称轴， 在米筛 7侧壁上成至少一个螺旋状排列； 斜条状排列是围绕米筛 7对称 轴， 在米筛 7侧壁上成至少一个斜条状排列。 采用不同的排列可以改变加工时米粒 运动状态， 对加工效果有影响。 如卧式精米系统， 一端进料， 另一端出料时， 具有 一定螺旋状排列的研磨构件能改善加工效果。

在一个优选的实施例中， 研磨构件 13为米刀、 搅动叶片和 /或研磨块。

在一个优选的实施例中， 研磨单元 100依据所应用的位置的不同， 其上可以开 设若干通孔， 通孔形式包括下列的一种或多种组合：

喷风孔， 与碾辊 6上的喷风孔 62形状大小一致， 用于精白室 5内喷送气流； 安装孔， 与研磨器件 （如碾辊 6、 米筛 7和研磨构件 13 ) 上的安装孔形状大小 一致， 用于安装固定各类研磨器件； 筛孔， 与米筛 7上的筛孔形状大小一致， 用于排出谷壳和米糠的同时， 防止米 粒通过 （图中未示出）。

本发明的精米系统 200在进行大米精白过程中， 当米粒 3以较高速度或较大力 量碰撞刚性层 1时， 刚性层 1上的压力增大， 便会迫使刚性层 1下方的弹性层 2沿 压力作用的方向发生一定形变， 从而有效地避免进行大米精白过程中压力过大 而造 成米粒断裂或胚芽脱落等情况。

上述各实施例仅用于说明本发明， 其中各部件的结构、 连接方式等都是可以有 所变化的， 凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变 换和改进， 均不应排除在 本发明的保护范围之外。