CN100406127C - 复合式水力超细粉碎研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的复合式水力超细粉碎研磨装置，包括粉碎箱和物料箱，粉碎箱内，上部依次设置有高压喷嘴、混合腔、加速管以及射流靶体，射流靶体的前方设置有排气遮流挡板和曲线导流靶体，射流靶体的下部连接有曲线导流体，粉碎箱内还包括曲线遮流体，筛孔底板连接于曲线遮流体和曲线导流体之间，顶板连接于曲线遮流体和排气遮流挡板之间，排气遮流挡板、曲线导流靶体、曲线导流体、筛孔底板、曲线遮流体、顶板构成一勺型粉碎空间，空间内放置有多个研磨球，粉碎箱的底部还设置有尾门。本发明的装置将高压水射流粉碎、研磨、振动等粉碎原理综合利用，充分利用了高压水射流的能量，结构简单，具有适应面广、能连续生产的特点。

Description

复合式水力超细粉碎研磨装置

技术领域

本发明涉及一种物料的研磨粉碎装置，适用于粉体、浆体的制备与分选领域，特别涉及一种利用高压水射流粉碎原理，结合研磨、振动等粉碎原理形成的复合式水力超细粉碎研磨装置。

背景技术

现有用于各工业领域的超细粉体制备装置主要有冲击式磨机、球磨机、辊磨机、振动磨机和气流磨机等。这些设备均为干式超细粉体制备与分选装置，在粉碎原理上较单一，且存在效率低、能耗大、研磨介质污染、粉碎与分选不能一体化和不能连续生产等问题。

湿式的高压水射流粉碎技术与装置近几年已开始用于少数工业领域中的超细粉体的制备与分选，例如水煤浆、原盐、云母的制备与分选。湿式高压水射流粉碎技术有许多干式粉碎装置所不具备的优势，其效率高，对环境无污染，符合节能、环保的要求，因此被认为是21世纪粉碎工程新的革命。

现有的高压水射流粉碎装置有两种基本形式。一种形式采用前混合磨料射流粉碎原理，例如中国矿业大学公开的专利《等浓度超细均化器》(公开号CN2132562，公开日1998年5月20日)中将待粉碎的物料置于一个高压罐中，在其顶端引入高压水，高压水与待粉碎的物料混合后经其下端的控制阀输出，与高压水射流一起通过磨料喷嘴射出，打击靶体，物料在冲击力的作用下被粉碎。该装置的优点在于待粉碎的物料与高压水流混合充分、加速效果好，冲击作用明显。缺点是需要经常更换高压罐，因此不能连续生产，且结构复杂，操作与维护困难。另一种形式采用后混合磨料射流粉碎原理，将待粉碎的物料置于一个常压料仓中，在其下端接一个混合腔，高压水射流通过喷嘴射入混合腔，靠重力或真空引射作用将物料引入混合腔，高速水流与待粉碎的物料在混合腔中混合后在加速管中加速，然后一起射出，打击靶体，物料在冲击力的作用下被粉碎。例如北京科技大学公开的专利《水射流超细粉碎机》(公开号CN2255876，公开日1997年6月11日)、《自振式水射流超细粉碎机》(公开号CN2345284，公开日1999年10月27日)和在其基础上由中国科学院广州能源科学研究所改进并公开的实用新型专利《一种水射流超细粉碎装置》(公开号CN2510162，公开号2002年9月11日)和《一种脉冲空化水射流超细粉碎装置》(公开号CN1416959，公开号2003年5月14日)。

现有的高速水射流超细粉碎装置，与传统的冲击式磨机、球磨机、辊磨机、振动磨机和气流磨机等干式的超细粉体制备装置相比，在效率和超细粉的生产率等方面有较大的优势，但其存在的问题是水射流冲击靶体以后的剩余能量几乎全部被浪费，且粉碎原理单一，装置也较复杂，不能连续生产所需细度的超细粉体或浆体。

发明内容

为了解决现有湿式粉碎装置不能对水射流冲击靶体后剩余能量利用的问题，本发明的目的在于提供一种复合式水力超细粉碎研磨装置，实现将高压水射流粉碎，研磨、振动等粉碎原理复合，充分利用高压水射流的能量，能连续生产超细粉的要求。

本发明所采用的技术方案是，复合式水力超细粉碎研磨装置，包括粉碎箱、与粉碎箱相连接的排气管，粉碎箱内上部依次设置的与高压水管路相连接的高压喷嘴、混合腔、加速管以及加速管前方设置的射流靶体，粉碎箱外还设置有与混合腔相连通的物料箱，粉碎箱内，射流靶体的前方设置有排气遮流挡板和与排气遮流挡板下部相连接的曲线导流靶体，射流靶体的下部连接有曲线导流体，粉碎箱内还包括曲线遮流体，一筛孔底板连接于曲线遮流体和曲线导流体之间，一顶板连接于曲线遮流体和排气遮流挡板之间，排气遮流挡板、曲线导流靶体、曲线导流体、筛孔底板、曲线遮流体、顶板构成一勺型粉碎空间，空间内放置有多个研磨球，粉碎箱的底部还设置有与外部管道相通的尾门。

本发明的特点还在于，

排气遮流挡板上开有多个通孔。

顶板上开有多个通孔。

与现有的干湿超细粉体制备装置(冲击式磨机、球磨机、辊磨机、振动磨机和气流磨机等干式的超细粉体制备和单纯的湿式高压水射流粉碎装置相比，本发明有如下有益效果：

1、保持了高速水射流的各种特点和特有的优势。

在大幅度降低粉碎能耗的同时，具有较高的粉碎效率；

可以避免超细颗粒的团聚，对热敏性物料尤其如此；

可以很好地保持颗粒的原始结晶形态和表面光洁度，避免研磨介质的污染；

具有良好的解理性与分离特性，可使物料内部的不同成分更好地分开等，因而可以制备高质量、高纯度的超细粉体；

粉碎工艺的占地面积小，对环境无污染，符合节能、节水和环保的要求，设备结构简单。

2、解决了单纯的湿式高压水射流粉碎装置在冲击射流以后余能完全被浪费的缺点，充分利用了高速水射流的余能，在勺型粉碎仓中形成了多种超细粉碎作用的复合，例如研磨、碰撞、紊动、空化与解理的复合，并可实现符合粒度要求的超细粉体或浆体的连续生产，因此粉碎的效率和超细粉的生产率比单纯的湿式高压水射流粉碎装置更高，对待粉碎物料的种类与范围的适应性就更广。

3、粉碎箱内的各种组件的曲线形式、曲率半径、几何长度、夹角和安装位置均可以方便的改变与调整，因此在不改变动力和箱体基本尺寸的条件下就可形成不同形状、不同大小的勺型仓，就可适应不同射流速度、射流总功率、待粉碎物料的种类、待粉碎物料要求被粉碎的细度、物料输入和输出速率等方面的改变，形成不同参数、不同规格的装置，所以具有一机多用，节省投资和更好更快地适应市场需求变化的效果。

附图说明

图1是利用本发明装置组成的粉碎系统示意图；

图2是本发明装置的结构示意图；

图3是本发明提供的装置结构参数示意图；

图4是本发明装置中排气遮流挡板和曲线导流靶体的结构示意图，其中，a是主视图，b是侧视图；

图5是本发明装置中筛孔底板的结构示意图，其中，a是主视图，b是俯视图；

图6是本发明装置中顶板的结构示意图，其中，a是主视图，b是俯视图。

图中，1.高压泵，2.高压管路，3.粉碎箱，4.物料箱，5.排气管，6.高压喷嘴，7.混合腔，8.加速管，9.射流靶体，10.排气遮流挡板，11.曲线导流体，12.曲线导流靶体，13.筛孔底板，14.曲线遮流体，15.研磨球，16.顶板，17.尾门，18.粉体分离与分选装置，19.回水渠，20.地下水库。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图2所示，本发明的复合式水力超细粉碎研磨装置，包括物料箱4和粉碎箱3，粉碎箱3与排气管5相连接，粉碎箱3内上部依次设置的与高压水管路连通的高压喷嘴6、混合腔7、加速管8以及加速管8前方设置的射流靶体9，物料箱4设置在粉碎箱3上部并与混合腔7相连通，物料箱4也与排气管5连接，排气管5既可排出物料箱4内被吸入的气体，又可利用其排出气体时的间歇、喷射原理形成物料箱4的辅助进料的作用，其与物料箱4出口上设置的一个气体阀门相配合，通过调整与改变其进气量的大小就可改变与调整物料箱4内物料颗粒的下泻速度。粉碎箱3内，射流靶体9的前方设置有排气遮流挡板10和与排气遮流挡板10下部相连接的曲线导流靶体12，射流靶体9的下部连接曲线导流体11，还包括一曲线遮流体14，在曲线遮流体14和曲线导流体11之间连接筛孔底板13，在曲线遮流体14和排气遮流挡板10之间连接顶板16，排气遮流挡板10、曲线导流靶体12、曲线导流体11、筛孔底板13、曲线遮流体14、顶板16构成一勺型粉碎仓，仓内放置多个研磨球15，粉碎箱3的底部还设置有与外部管道相通的尾门17。

粉碎箱3内设置的排气遮流挡板10和曲线导流靶体12的结构如图4所示，排气遮流挡板10上开有多个通孔，该部件的作用是遮挡射流冲击靶体后的水流溅射，排出由排气遮流挡板10、曲线导流靶体12和曲线导流体11形成的腔体内已吸入的气体和使从顶板16溢出的物料颗粒再次进入粉碎箱3。曲线导流靶体12既可充当第二次冲击粉碎的靶体，又有引导、归顺高速混合流体，使其形成勺型仓进口的速度动能的作用。

筛孔底板13的结构如图5所示，筛孔直径与密度，可以根据不同射流速度、射流总功率、待粉碎物料的种类、粉碎细度、物料输入和输出速率等进行改变，因而可形成与不同参数、不同规格和不同系列的结构。

勺型粉碎仓内的顶板16结构如图6所示，顶板16上开有多个通孔，该板的作用是形成半封闭的勺形粉碎仓，并可及时排出勺形粉碎仓内已吸入的大量气体。

勺型粉碎仓内放置的研磨球15可由不同大小、不同比重、不同材料、不同数量和不同的混合比例所构成，在旋滚水流的冲击作用下，不同参数的研磨球15将呈现不同的碰撞和研磨的效果，因此可形成满足不同要求的不同规格的粉碎装置。

本发明装置的粉碎原理与过程如下所述：

图1为利用本发明装置组成的粉碎系统示意图。高压泵1将地下水库20内的水抽出形成高压水射流，通过高压管路2、经高压喷嘴6射入混合腔7，在真空引射及辅助进料装置的作用下，物料被从物料箱4中吸入混合腔7。高速水流与待粉碎的物料在混合腔7中混合后在加速管8中得到加速，然后一起射出，打击射流靶体9。物料在高速射流作用下得到第一次冲击粉碎。利用射流靶体9和排气遮流挡板10的阻挡和反弹作用，使混合高速流体在曲线导流靶体12上形成第二次冲击粉碎。再利用曲线导流体11和曲线导流靶体12的弧线导流作用，使水射流的余能在曲线导流体11、曲线导流靶体12、筛孔底板13、曲线遮流体14及顶板16所构成的“勺型粉碎仓”中形成激烈的旋滚，并带动仓内的研磨球15形成剧烈的旋滚和碰撞，从而对物料再次形成反复的研磨、碰撞粉碎和因水流的紊动、空化、解理作用的粉碎。当被粉碎物料的粒径小于筛孔底板13的孔径时，就会与水流一起排出尾门17，进入粉体分离与分选装置18，达到细度要求的颗粒被分选出来，水流排入回水渠19。对没有达到细度要求的颗粒，会留在勺形仓内继续被粉碎。

从上述粉碎过程可以看出：本装置的高速水射流、待粉碎物料的进料和筛孔底板的出流都是连续不断的，所以使用该装置生产超细粉体或浆体的生产过程是连续的。

对于上述过程，在高速混合流体第一次射流冲击靶体9后，就与以往的高速水射流超细粉碎装置完全不同了。以往的高速水射流超细粉碎装置在高速混合流体射流冲击靶体9后，就直接进入了下一步的分选与分离过程，高速水射流的余能被完全浪费。本发明的特点在于最大限度的利用了高速水射流的能量，复合了多种超细粉碎的作用，可连续生产超细粉体，因此效率更高、超细粉体的生产率更高。

由排气遮流挡板10、曲线导流靶体12、曲线导流体11、筛孔底板13、曲线遮流体14、顶板16所构成的勺型粉碎仓，其中各种部件的曲线形式、曲率半径、几何尺寸、夹角和安装位置均可以改变与调整，例如图3中所示的参数R₁、R₂、R₃、α₁、α₁、α₁、L₁、L₂、L₃、H₁、H₂、H₃等)，形成不同规格的勺型仓，由此可以形成满足不同射流速度、射流总功率、待粉碎物料的种类、粉碎细度、物料输入和输出速率等要求的粉碎装置。与不同参数、不同规格和不同系列装置相配套的高压喷嘴6的大小与形状、加速管8的长短与直径也可根据相配套装置需要在安装过程中选用。

以下公开了本发明的一实施例，可进行0.5吨/小时水煤浆的生产：

如图3～图6所示的各组成部件的参数为：

R₁、R₂、R₃、R₄的取值范围为140mm～360mm；α₁、α₂、α₃、α₄、α₅的取值范围为11.5度～180度；L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆的取值范围为160mm～500mm；H₁、H₂、H3的取值范围为250mm～393mm；筛孔底板13、高压喷嘴6和加速管8的材质为高渗碳钢；高压柱塞泵1的功率75KW；研磨球15由不同直径的研磨球组合成，直径为10mm～30mm，数量100-300不等，材质为球墨铸铁。

利用上述参数设置本发明装置进行水煤浆的生产，其技术指标可达到：细度小于-200目，浓度大于60％，生产率500Kg/H。

本发明是利用“高压水射流粉碎原理，结合研磨、振动等粉碎原理”所形成的复合式粉碎研磨装置。该装置以高压水射流作为动力源，在特制的粉碎箱内形成射流直接粉碎，再利用水流冲击箱内研磨球体所产生的撞击、研磨和水流的紊动和解理等作用，形成对待粉碎物料的反复粉碎。该装置充分利用了高压水射流的能量，提高了粉碎的效率和超细粉的生产率。另外，该装置还具有体积小、一次性投资少、适应面广(能用于食品、医药、化工、矿产等行业)、能连续生产、节能、节水和环保的特点。

Claims (3)

1.一种复合式水力超细粉碎研磨装置，包括粉碎箱(3)、与粉碎箱(3)相连接的排气管(5)，粉碎箱(3)内上部依次设置的与高压水管路相连接的高压喷嘴(6)、混合腔(7)、加速管(8)以及加速管(8)前方设置的射流靶体(9)，其特征在于，所述粉碎箱(3)外还设置有与混合腔(7)相连通的物料箱(4)，粉碎箱(3)内，射流靶体(9)的前方设置有排气遮流挡板(10)和与排气遮流挡板(10)下部相连接的曲线导流靶体(12)，射流靶体(9)的下部连接有曲线导流体(11)，粉碎箱(3)内还包括曲线遮流体(14)，一带筛孔的底板(13)连接于曲线遮流体(14)和曲线导流体(11)之间，一顶板(16)连接于曲线遮流体(14)和排气遮流挡板(10)之间，所述排气遮流挡板(10)、曲线导流靶体(12)、曲线导流体(11)、带筛孔的底板(13)、曲线遮流体(14)、顶板(16)构成一勺型粉碎空间，空间内放置有多个研磨球(15)，所述粉碎箱(3)的底部还设置有与外部管道相通的尾门(17)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排气遮流挡板(10)上开有多个通孔。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述顶板(16)上开有多个通孔。

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