CN1031450C - 气流分级器，制备色料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

气流分级器具有粉末输送管和分级室；设在分级室上部与粉末输送管相连的导向室；一组设在导向室和分级室间的导入栅格，通过导入栅格间的开口粉末和载气从导向室流入分级室；中心凸起的倾斜分级板设在分级室底部；沿分级室侧壁设置的分级栅格，通过分级棚格间的开口空气流动产生涡流，借以使与载气一起送入分级室的粉末离心分成细粉和粗粉；设在分级板中心排放细粉的排放孔；与排放孔相连的细粉排放槽；以及沿分粒板圆周形成的粗粉排放口。

Description

气流分级器，制备色料的方法和装置

本发明涉及能够对送入分级室的粉末材料产生高速涡流以便把粉末材料离心分选成细粉和粗粉的一种气流分级器。本发明还涉及装备上述气流分级器和喷射磨的制备细粉的装置，具有使用上述气流分级器进行分选步骤的制备色料的方法，以及具有上述气流分级器作为分级装置的制备色料的装置。

现有技术中的气流分级器有Classiclon(Nagoya工业科学和技术资料报告8〔4〕235，1959)和Iitahi′s分级器(日本机械学会59〔3〕215，1956)等型号。根据这些气流分级器，被分选的颗粒的粒度取决于机器的形状，因而难于控制粒度。这些分级器采用一种从一处把粉末材料送入分级室的系统。存在的问题是粉末不能很好地弥散，而且如果以加速度送入粉末材料则分选精度低，结果使分选出的颗粒的粒度变粗。为了解决上述问题，日本专利公开号54-48378中提出一种能够控制分级室高度的方法，日本专利公开号54-19870中提出了一种方法，其中在分级室上安装旋流器形的导向筒。将上述两方法综合应用的气流分级器已有实际应用。栅，环绕所述输送管的外周还设有圆形高压空气输送腔，一组喷孔220在所述输送腔的内周壁的切向上形成，开口的方向与所述通气栅格同向。在这种气流分级器中，已经作出一种改进，这就是从通气栅格之间的开口匀速输送和弥散的粉末材料可以流入分级室。但是，由于高压空气(A)是从喷孔220喷射的，这就会引起高压空气产生的紊流使分选精度降低的问题。

现在，有人设想图8和图9(沿图8 III-III线的横截面)所示的输送方法，其中已省去了高压空气。但是，在这种方法中，由于离心力的作用，粉末材料沿着输送管150的内壁流动，因此，粉末材料不均匀地从通气栅格流入分级室并从终端面大量地流入分级室，因而即使要获得图6和图7所示的装置可取得的效果也是困难的。

而且，由于在图6和图7所示的装置中，有助于在分级室中分级的涡流只是从通气栅格70流入的空气，因而在从通气栅格70间的开口流入的涡流所产生的离心力的作用下，粉末材料象受到旋流器的作用那样沿着分级室的圆周运动，这就可能引起下述问题：粉末材料有更强的倾向被捕获，从而使细粉容易被包含在粗粉侧。

因此，本发明的目的是提供一种能够克服上述种种问题的气流分级器。

本发明的另一目的是提供一种能够比普通装置有更大的细微程度和精度分选细粒度粉末材料的气流分级器。栅，环绕所述输送管的外周还设有圆形高压空气输送腔，一组喷孔220在所述输送腔的内周壁的切向上形成，开口的方向与所述通气栅格同向。在这种气流分级器中，已经作出一种改进，这就是从通气栅格之间的开口匀速输送和弥散的粉末材料可以流入分级室。但是，由于高压空气(A)是从喷孔220喷射的，这就会引起高压空气产生的紊流使分选精度降低的问题。

现在，有人设想图8和图9(沿图8 III-III线的横截面)所示的输送方法，其中已经省去了高压空气。但是，在这种方法中，由于离心力的作用，粉末材料沿着输送管150的内壁流动，因此，粉末材料不均匀地从通气栅格流入分级室并从终端面大量地流入分级室，因而即使要获得图6和图7所示的装置可取得的效果也是困难的。

而且，由于在图6和图7所示的装置中，有助于在分级室中分级的涡流只是从通气栅格70流入的空气，因而在从通气栅格70间的开口流入的涡流所产生的离心力的作用下，粉末材料以同旋流器一样的作用方式沿着分级室的圆周运动，这就可能引起下述问题：粉末材料有更强的倾向被捕获，从而使细粉容易被包含在粗粉侧。

因此，本发明的目的是提供一种能够克服上述种种问题的气流分级器。

本发明的另一目的是提供一种能够比普通装置有更大的细微程度和精度的分选细粒度粉末材料的气流分级器。

本发明的另一个目的是提供一种高效制细粉末(例如粒度为1-20μm)的装置。

本发明的另一个目的是提供一种能够高效生产在静电潜在影象显影中使用的，具有细粒度的色料的制备方法。

本发明还有一个目的提供能够高效生产在静电潜在影象显影中使用的，具有细粒度的色料的制备装置。

按照本发明的第一个方面，一种气流分级器具有：

一根粉末输送管和分级器中设置的一个分级室；

一个设置在所述分级室上部与所述粉末输送管连通的导向室；

一组设置在所述导向室和所述分级室之间的导入栅格，粉末连同载气一起借以通过；导入栅格之间的开口从所述导向室流入所述分级室；

一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；

沿所述分级室的侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格的开口空气流动产生涡流，借以通过离心力把与载气一道输入所述分级室的所述粉末分选成细粉和粗粉；

在所述分级板的中心部分设置的一排放孔，通过该排放孔排放分选出的细粉；

与所述细粉排放孔相连的一细粉排放槽；以及

沿所述分级板圆周形成的排放口，通过该排放口排放分选出的粗粉。

按照本发明的另一个方面，提供了一种装备一喷射磨和气流分级器的制备细粉的装置，其中：

所述分级器具有一条粉末输送管和设置在所述分级器中的一个分级室；一设置在所述分级室上部与所述粉末输送管相连的导向室；一组设置在所述导向室和所述分级室之间的导入栅格，粉末连同空气一道借以通过导入栅格之间的开口从所述导向室流向分级室；一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；沿所述分级室的侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格的开口空气流动产生涡流，借以通过离心力把载气一道输入所述分级室的所述粉末分选成细粉和粗粉；在所述分级板的中心部分设置一排放孔，通过该排放孔排放分选出的细粉；与所述细粉排放孔相连的一细粉排放槽；以及沿所述分级板圆周形成的排放口，通过该排放口排放分选出的粗粉。

为把分选出的粗粉送往喷射磨的一连接管；以及

为把在所述喷射磨磨好的粉末送往所述粉末输送管的一连接管。

按照本发明的另一个方面，提出一种静电潜在影象的显影色料的制备方法，该方法包括以下步骤：

熔融混合一种包含至少一种粘结树脂和一种颜料的组合物，冷却并固化熔融混合后的产物，粉碎固化后的产物以制备粉末原料；

把该粉末原料输送到第一分级工序以便把粉末原料分选成粗粉和细粉，其中，在所述第一分级工序中使用气流分级器分选该粉末原料；所述分级器具有：一粉末输送管和一分级室，在所述分级室上部设置的与所述粉末输送管相连通的一导向室；一组设置在所述导向室和所述分级室之间的导入栅格，粉末连同载气借以通过所述导入栅格之间的开口从所述导向室流向所述分级室；一块在中心部分较高的倾斜分级板设置在所述分级室的底部；沿所述分级室侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格的开口空气流动产生涡流，借以通过离心力把与载气一道输入所述分级室的所述粉末分选成细粉和粗粉；在所述分级板的中心部分设置一排放孔，从该排放孔排放分选出的细粉，连接于所述排放孔的一细粉排放槽；以及沿所述分级板圆周形成的一排放口，从该排放口排放分选出的粗粉；

把分选出的粗粉送往碾磨工序，然后把碾磨好的产物送回第一分级工序；

把分选出的细粉送入一多级分离区，用一分离装置至少分成三部分，由于附壁效应，细粉颗粒可以沿曲线下落，主要由规定范围以上粒度的颗粒组成的粗粉部分被收集在第一部分中，主要由符合规定范围的粒度的颗粒组成的中等粉末部分被收集在第二部分，而主要由规定范围以下粒度的颗粒组成的细粉部分被收集在第三部分中；以及

把所收集的所述粗粉部分连同粉末原料一起送回第一分选工序。

按照本发明的又一个方面，提供一种静电潜在影象显象色料的制备装置，它具有：

连续输送制备色料的粉末原料的一连续送料装置；

把由所述连续送料装置输送的粉末原料分成细粉和粗粉的第一分级装置；

所述第一分级装置具有：分选粉末原料的气流分级器；所述气流分级器具有；一粉末输送管和一分级室；设置在所述分级室上部的与所述粉末输送管连通的一导向室；一组设置在所述导向室和所述分级室之间的导入栅格，粉末连同载气借以通过所述导入栅格之间的开口从所述导向室流入所述分级室；一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；沿所述分级室侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格的开口空气流动产生涡流，借以通过离心力把与载气一道输入所述分级室的所述粉末分成细粉和粗粉；设置在所述分级板中心部分的一排放孔，通过该排放孔排放分选出的细粉；连接于所述排放孔的一细粉排放槽；以及沿所述分级板圆周形成的一排放口，通过该排放口排放分选出的粗粉。

把在第一分级装置中分选出的粗粉磨细的一碾磨装置；

输送由所述碾磨装置磨细的粉末的一输送装置；

具有附壁效应块的多级分离装置，通过该装置的附壁效应由所述第一分级装置分选出的细粉又被至少分离成一粗粉部分，一中等粉末部分和一细粉部分；以及

把由所述多级分离装置分离出的粗粉部分送回所述连续输送装置的一回送装置。

下面是本说明书附图的简要说明；

图1是本发明的气流分级器的纵剖视图；

图2是沿图1中I-I线的剖面图；

图3是对图2所示的改进实例；

图4是本发明气流分级器另一实施例的纵剖视图；

图5、6和8是现有技术中普通分级器的纵剖视图；

图7是图6所示分级器的II-II横截面图；

图9是图8所示分级器的III-III横截面图；

图10是气流分级器和喷射磨连接系统的流程图；

图11是按照本发明制备色料的方法和装置的一实施例的流程图；

图12和13分别是多级分离装置的横截面图和立体图，图中示出多级分离装置的工作实况；

图14是实施本发明制备方法的色料制备装置的示意图；以及

图15A和15B分别是导入栅格7和分级栅格9中所用栅格实例的平面图和前视图。

现在对照附图详细描述本发明。

图1和图2所示为本发明气流分级器的一个实施例。

在图1中，标号1为主体外壳，2为下部外壳，一粗粉排放斗3连接于下部外壳的下部。在主体外壳1中形成分级室4，分极室4的上部由安装在主体外壳1顶上的环形导向室5以及中心部分凸起的锥形顶盖6所封闭。

一组以周向布置的导入栅格7设置在分级室4和导向室5之间的隔壁上，被送入导向室5的粉末材料和载气从栅格7之间的开口，以涡流形式流入分级室4。为了实现精确的分级，通过输送管8(按照本发明该输送管的横截面应做成圆，方或多边形)流入导向室5的载气和粉末材料需要向栅格7均匀分配，它们到达栅格7的流动路径应采取难于因离心力而聚集的形式。因此，如图2所示，输送管以垂直于导向室切向的方向连接于导向室，而且与导向室连通时在栅格上部留有足够的空间。如图3所示，可以设置多个输送管8。如图4所示，输送管8也可以垂直于分级室4的平面的方向与导向室相连接。

载气和粉末材料就以这种方式通过导入栅格7送往分级室4，而且当其通过导入栅格7被送往分级室4时，可以比普通分级器获得更显著的弥散。栅格7是可以活动的，栅格的间隔是可以调节的。

如图2和图3所示，导入栅格7是以环形布置的，其布置的方式最好可以使从栅格7的开口流入的粉末和携带这些粉末的空气在分级室内产生涡流，因而粉末可在分级室中很好地弥散。栅格7的形状的实例如图15A和图15B所示。

在主体外壳1的下部，设有以周向布置的分级栅格9，通过分级栅格9而产生涡流的分级气流从外部引入分级室4。

中心部分较高的圆锥形(即倾斜)分级板10设置在分级室4的底部，在所述分级板10的圆周形成粗粉排放口11。一细粉排放槽12连接于所述分级板10的中心部分，排放槽12的下端弯曲成L形，该弯曲的一端位于下部外壳2侧壁之外。该排放槽进而通过一个如旋流器或集尘器等细粉收集装置与一吸风机相连，吸风机工作时，吸力作用于分级器4内，分级所需的涡流靠从栅格9间的开口流入分级室4的吸风产生。

分级栅格9在主体外壳1下部呈环形布置，而且其分布最好使分级气流以从导入栅格7开口流入的粉末和空气相同的涡流方向流入。

气流分级器结构的实施例上面已作描述。从输送管8可以把粉末材料和载气一道送入导向室5，因而，含有粉末材料的空气从导向室5通过导入栅格7的开口流入分级室4，一边涡流一边以均匀的密度弥散。

当连接于细粉排放槽12的吸风机工作时，以涡流形式送入分级室4的粉末材料，由于被从分级栅格9间的开口流入的吸风所携带而加速涡动，离心力作用于颗粒上从而分成细粉和粗粉。在分级室4内周涡动的粗粉从粗粉排放口11排放并从下部的斗3排出。沿着分级板10向上倾斜的表面运动到中心部分的细粉通过细粉排放槽12排向细粉收集装置。

与粉末材料一道流入分级室4的空气完全以涡流的形式流动，因而，在分级室4内涡动的颗粒具有向心速度，由于颗粒受到的向心力，颗粒粒度越小，向心速度相对较大，因而粒度较小的细粉可以被排向细粉排放槽12，而且，由粉末材料基本以均匀的密度流入分级室，所以粉末可以得到均匀的分布。

具体来说，在如图10所示使用本发明的气流分级器的系统中，分级器直接与一喷射磨相连以用作该喷射磨的分级器，从喷射磨磨好的颗粒中分选出粗颗粒，再次被送回喷射磨以便进一步碾磨，由于送入分级室的空气量(从输送管8送入的空气量)变大，上述分级效果变得更为显著。在这个实例中，当喷射磨中的产量变大或当所得磨后产品粒度较小时，在喷射磨中使用的碾磨空气量要加大，这样，可以得到更显著的弥散效果。

为了把喷射磨与本发明的气流分级器相结合以提供制备细粉的装置，粗粉排放斗3最好与喷射磨的送料口连通(从该送料口送入待磨原料)，它们由连接装置(如连接管)相连接，这样，在喷射磨中碾磨并从喷射磨排出的粉末可被送往分级器的输送管8。

在本发明中，在分级室4下部送风以产生涡流的方法决不局限于图1所示的吸风系统，在那种系统中，外部空气通过分级栅格9间的开口流入。

图11和图14所示为制备色料的方法和装置的一个实例。

图11是一流程图。向第一分级装置输送并在那里分选以便从粉末材料361中除去粗粉部分，粗粉部分的粗颗粒被送到一个适当的碾磨装置，并在碾磨后送回第一分级装置。已被除去粗颗粒的细粉被送往一多级分离区，在那里粉末被至少分成三种粒度的部分，即，较大粒度部分(主要由大于规定的粒度范围的颗粒组成的粗粉)，中等粒度部分(主要由规定粒度范围之内的颗粒组成的中等粉末)和较小粒度部分(主要由小于规定粒度范围的颗粒组成的细粉)。较大粒度部分的颗粒与粉末材料361一起送往第一分级装置并再次被碾磨装置碾磨。如果必要，较大粒度部分的一部分颗粒可被送回熔融混合步骤被重新利用。

规定粒度范围之内的中等粒度部分的颗粒以及小于规定粒度范围的较小粒度部分的颗粒通过一种适当的输出装置输出。从中等粒度部分获得的颗粒具有一种更好的粒度分布可以用做色料。另一方面，较小粒度部分的颗粒可以送回熔融步骤并再次利用。

待分选的粉末的实际比重最好为大约0.5至大约2，从分级效率来考虑，最好为0.6至1.7。

做为一种高效分离装置，图12(横截面图)和图13(立体图)所示的多级分离装置可以作为一种实施例。在图12和13中，各侧壁具有标号322和324所示形状，较低的壁具有标号325所示形状，侧壁323和较低壁325和分别设有刀刃形分离楔317和318，分离楔317和318把分离区分成三个部分。通入分离室的细粉输送喷咀316设置在侧壁322的下部。附壁效应块326沿喷咀316下部切线延长线设置以便形成向下弯曲的长椭圆弧。分离室具有上壁327，上壁327上设有刀刃形的向下延伸的进气楔319，分离室上方还设有通入分离室的进气管314和315。进气管314和315分别设有第一送气控制装置320和第二送气控制装置321，它们包括(例如)一个调节风门，还分别设有静压表328和329。分离楔317和318以及进气楔319的位置可取决于送料的种类和需要的粒度而各不相同。在分离室的底部，相应于有关部分设有通向分离室的排放口311，312和313。排放口311，312和333可分别设有如阀门装置那样的节气门装置。

细粉输送喷咀316具有一个扁平矩形管部分和一个带锥度矩形管部分，扁平矩形管部分的内径与带锥度矩形管部分最窄处内径之比可以是20∶1至1∶1，最好是10∶1至2∶1，这样可获得良好的输送速度。

现对具有上述结构的多级分离区中的分离过程作如下描述。分离室内部至少通过三个排放口311，312和313来抽气。细粉通过通入分离区的细粉输送喷咀316以高速送入分离区，利用抽气产生的气流，其流速为50米/秒至300米/秒。驱动第一送气控制装置320可使进气管314上游部分附近静压力P₁的绝对值调节至150mm。aq或150mm。ap以上，最好是200mm。ap或200mm。ap以上，驱动第二送气控制装置321可使进气管315上游附近静压力P₂的绝对值调节至400mm。ap，最好为45至70mm。ap，从而调节静压力P₁的绝对值|P₁|和静压力P₃的绝对值|P₂|使之满足关系式：

                 |P₁|-|P₂|≥100

这样做是为了增加分级精度。静压力P₂的绝对值最好为45至70mm。ap，这样，细粉和粗粉可更广泛地弥散于分离区以便容易控制粒度。

当|P₁|-|P₂|＜100时，分级精度就会下降，而且不可能精确地除去细粉部分，这样极易使分选后的产品具有宽的粒度分布。以50米/秒以下的流速向分离区输送细粉就不能很好地使细粉中存在的聚集物崩散，因而容易引起分级产量和分级精度的降低。以300米/秒以上的流速向分离区输送细粉会引起颗粒间的碰撞，使颗粒粒度下降，重新产生细颗粒，因而容易降低分级产量。

在附壁效应块326的附壁效应作用下，以及在同时流入的气流的作用下，被输送的细粉沿曲线330运动，因而按照各个颗粒的粒度和重量被分级。

如果细粉中的颗粒具有相同的比重，则较大的颗粒(粗颗粒)被分离到气流的外侧，即，分离楔318的左侧的第一部分，中等颗粒(具有规定范围内粒度的颗粒)被分离到分离楔317和318之间的第二部分，而较小的颗粒(具有规定范围以下粒度的颗粒)被分离到分离楔317右侧的第三部分。因此，较大颗粒由排放口311排放，中等颗粒由排放口312排放，而较小颗粒由排放口313排放。最好使分离到第二部分的颗粒的平均粒度为大约1至15μ，这由控制分离条件来实现。

在实施上述方法时，通常采用单元连接系统，其中各种设备用连通装置如管道连接起来。这种单元连接系统的推荐实施例如图14所示。在图14所示的单元连接系统中，三级分离装置301(如图12和13所示，其细节如前所述)，连续输送装置302，连续输送装置310，振动输送装置303，收集旋流器304，收集旋流器305，收集旋流器306，收集旋流器307，碾磨机308以及第一分级装置309(例如使用图4所示的气流分级器)全部相互连接起来。

在上述单元连接系统中；，粉末原料通过连续输送装置302送入第一分级装置309，按照要求除去粗粉部分后的细粉通过收集旋流器307送入连续输送装置310，然后通过细粉输送喷咀316以高速从振动输送装置303送入三级分离装置301。在第一分级装置309中分选出的粗粉被送入碾磨机308并被碾磨，再同新的粉末原料一起送入第一分级装置309。当送入三级分离装置301时，利用收集旋流器305和/或收集旋流器306的吸力，被碾磨后的产物以高达50至300米/秒的流速送入。在这种吸力输送中，由于单元连接系统不象压力输送那样需要严格的密封，所以推荐使用单元连接系统。

分离装置301的分离区的大小通常为(10至50cm)×(10至50cm)，这样，碾磨后的产物可以在0.1至0.01秒或更短的瞬间分成三种或三种以上颗粒。三级分离装置301把碾磨后的产物分成较大颗粒(具有规定范围以上粒度的颗粒)，中等颗粒(具有规定范围之内粒度的颗粒)和较小颗粒(具有规定范围以下粒度的颗粒)。然后，较大颗粒通过排放导管311，并通过收集旋流器306送回容纳粉末原料的连续输送装置302。

中等颗粒通过排放管312排放到系统之外，在收集旋流器305中收集成中等粉末351以便用做色料产品。较小颗粒通过排放管313排放到系统之外，在收集旋流器304中收集起来，然后做为具有规定范围以下粒度的细粉而回收。收集旋流器304，305和306也发挥抽气装置的功能，以便靠吸力把细粉通过喷咀316送至分离区。

碾磨机308可以采用冲击磨和喷射磨。冲击磨包括Turbo KogyoK.K.公司的超声喷射磨PJM-I型以及Hosokawa Micron K.公司的“micron Jet”。在本发明方法中采用的多级分离装置包括利用附壁效应，具有附壁效应块的分离装置，例如Nittetsu Kogyo K.K.公司的“Elbow Jet”。

通常，用于静电潜在影象显影的色料的制备方法包括以下步骤：熔融混合以下原料：一种粘结树脂，包括热塑性树脂如苯乙烯树脂(Styrene resins)，苯乙烯-丙烯酸树脂(styrene-acrylate recins)，苯乙烯-异丁烯酸树脂(styrene-methacrylate resins)，一种颜料(和/或一种磁性材料)，一种透印预防剂以及一种电荷控制剂；随后进行冷却，粉碎和分级。

在本发明的方法中，粉末经碾磨，然后用图4所示气流分级器分级，分级后的粉末进一步送至分离区，以便在瞬间分离成至少三部分，这样，很难形成前述的聚集物，即使形成，这些聚集物也可被崩散或分离到粗粉部分。因此本方法可以获得具有均匀组成，粒度分布精确的颗粒的分级产品。

由本发明的方法和装置制备的粉末组成的色料能够在色料颗粒之间，在色料和套筒之间，以及在色料和色料输送材料如载体之间形成稳定的摩擦电量。因此，很少产生显影模糊和围绕潜在影象边缘色料扩散的现象，可以得到高影象密度，并能改善中间色调的再现性。甚至当显影剂长期连用后，也能保持原有性能，长期提供高质量的影象。而且，在高温和高湿度环境条件下，超细颗粒及其聚集物也极少存在，因而显影剂的摩擦电量可以十分稳定。而且与常温和常湿度条件下相比较，其摩擦电量几乎不发生变化，因而很少发生模糊和影象密度下降的问题，因而显象的保真度好。而且，产生的色料影象能够以很高的转印效率传递到转印介质如纸上。甚至在低温和低温度下使用时，与常温和常湿度条件下比较，摩擦电量分布也几乎不变且很稳定。由于每单位重量具有很大电荷的超细颗粒成分已经除去，本发明的方法所生产的色料具有以下优良特性：影象密度不降低，不模糊，在转印时绝不会出现粗糙或扩散现象。

在制备具有小粒度例如平均颗粒直径3至7μ的中等粉末时，本发明较之普通方法可更有效地实施。

实例：

下面将通过实例更详细地描述本发明；下文中“份”是按重量计算的。

实例1

苯乙烯-丙烯酸树脂                                100份

(共聚重量比：7∶3；平均分子量：大约300,000)

磁铁矿粉                                      80份

(颗粒直径：大约0.2μ)

低分子聚丙烯                                   2份

(平均分子量：大约3,000)

可带正电荷控制剂                               2份

具有上述配方混合物色料原料在180℃温度下熔融混合大约1小时，然后冷却固化，然后用锤磨机粉碎成100至1000μ的粗颗粒。这种粗粉产物361的实际比重约为1.5，这种粗粉产物被放入连续输送装置302，以250克/分的速率送往第一分级装置309。第一分级装置309可采用图4所示气流分级器。导入栅格7有20块，如图2所示呈环形布置。调节导入栅格之间的开口以便具有4至10mm的间隔。分级栅格9有25块，调节分级栅格间的开口以便具有2至3mm的间隔。分级栅格的设置方式，使得通过导入栅格7间的开口流入的载气的涡流与通过分级栅格9间的开口流入的空气涡流同向。粗粉产物361由通过输送管8的空气携带，并与通过导入栅格7间的开口流入的载气一起以一种良好的弥散状态送入分级室4。送入分级室4的粉末原料361由通过分级栅格9流入的分级气流分成粗粉和细粉。分出的粗粉在一喷射磨中磨细，即碾磨308(NipponPneumatic Kogyo K.K.公司的超声喷射磨PJM-I-5型)，碾磨后送回第一分级装置309。在第一分级装置309中分出的细粉经测定发现细粉的平均直径约7.3μ，其中含12％体积的颗粒的直径为4.0μ或4.0μ以下，含3.0％体积的颗粒的直径为12.7μ或12.7μ以上。这种细粉被放入连续输送装置310，并通过振动输送装置303以250克/分的速率送入图12和13所示多级分离装置，以便利用附壁效应分离粗粉，中等粉末和细粉。利用附壁效应的多级分离装置可采用Nittetsu Kogyo K.K.公司的Elbow Jet EJ-5-3型。

在输送细粉时，与排放管311，312和313连通的收集旋流器304，305和306工作，以便在系统内抽气因而产生吸力，在吸力的作用下，磨后的产物以大约100米/秒的流速送往输送喷咀。进气管314上游部分的静压力P₁和进气管315上游部分的静压力P₂分别被控制在-290mm。aq(表压：与大气压的压差)和-70mm。ap(表压：与大气压的压差)。这样，磨后产物在0.01秒或更短时间内瞬时被分离。在收集分离出的中等粉末的收集旋流器305中，获得适于用作色料的中等粉末，分级产量为80％(重量比)，平均颗粒直径大约为7.8μm，其中含有2.0％体积的颗粒，其直径为4.0μ或更小，还含有1.0％体积的颗粒，其直径为12.7μ或更大。这里术语“分级产量”是指最终获得的中等粉末(产品)占输入的全部粉末原料的重量百分比。用光学显微镜观察所得到的中等粉末发现，基本看不到由超细颗粒聚集而成的5μm或更大的聚集物。

分离出的粗粉在收集旋流器306中收集，然后送入连续输送装置302。

这样获得的中等粉末用作色料，用0.6％重量比的疏水二氧化硅与色料混合以制备显影剂。这样制备的显影剂用于复印机NP-1215(佳能公司有售)进行复印试验，结果发现，没有模糊且对细线有良好的显影性能。

实例2

苯乙烯-丙烯酸树脂                            100份

磁铁矿粉(0.3μ)                               60份

电荷控制剂                                     2份

低分子聚丙烯树脂                               4份

按上述配方混合制备色料的原料，使其件热熔化，然后冷却固化，并用锤磨机粉碎以制取粉末原料，以100克/分的速率把粉末原料送往图4所示气流分级器，分选出的粗粉被送入一喷射磨(NipponPneumatic Kogyo K.K.公司制造的超声喷射磨)，该喷射磨以图10所示方式与分级装置相连接，然后进行精细碾磨，碾磨时喷气压力为5Kgf/cm²。精细碾磨后粉末材料与粗粉碎产生的粉末原料一起再次被送入分级装置，分出的细粉做为精细碾磨产品。精细碾磨产品的平均颗粒直径为4.7μm，其中含有0.1％重量比的颗粒，其直径为10μm或更大，每分钟可生产100克。上述平均颗粒直径相应于颗粒直径/重量频率分布的中等直径，是用Coulter Electronics Co公司生产的Coulter计数器测定的。

实例3

与实例2相同的粉末原料以实例2相同的速率(100克/分)送入与实例2相同的分级器/喷射磨系统，在6Kgf/cm²的碾磨喷射气压下获得精细碾磨产品。结果发现，产品的平均颗粒直径为3.7μm，其中含有0％重量比的颗粒，其直径为10μm或更大，每分钟产量为100克。

在该例中，流入气流分级器的空气量及粉末材料为实例2的大约1.2倍。

对比例1

把与实例2相同的粉末材料以实例2相同的速率(100克/分)送入图5所示的气流分级器，分选出的粗粉流入与分级器相连的一喷射磨(Nippon Pneumatic Kogyo K.K.公司制造的超声喷射磨)，然后进行精磨(碾磨喷气压力为5kgf/cm²)。精磨材料与粉末原料一道再次送入分级器，分选出的细粉做为精磨产品。结果发现精磨产品平均颗粒直径为7.5μm，其中含有15.0％重量比的颗粒，其颗粒直径为10μm或更大，每分钟产量为98克。

对比例2

与实例2相同的粉末原料以实例2相同的速率(100克/分)被送入与对比例1相同的分级器/喷射磨系统，在6Kgf/cm²的碾磨喷气压力下获得精磨产品。结果发现精磨产品的平均颗粒直径为6.3μm，其中含有7.0％重量比的颗粒，其颗粒直径为10μm或更大，每分钟产量为97克。

以上可以看出，在实例2和3中获得的精磨产品(分选出的细粉)的颗粒直径要小于对比例1和2的精磨产品的颗粒直径。

在实例3中，碾磨喷气压力比实例2中大1Kgf/cm²，气流增大1.2倍，因此，精磨产品的颗粒直径变小大约20％，即从4.7μm变到3.7μm。

另一方面，在对比例2和1中，碾磨喷气压力提高1Kgf/cm²，但是精磨产品的颗粒直径却只减小15％，即从7.5μm减至6.3μm。

对比例3

把与实例2相同的粉末原料送入与对比例1相同的分级器/喷射磨系统中，在5Kgf/cm²的碾磨喷气压下，所获精磨产品的颗粒直径为4.7μm，其中原料是以最大为25克/分的速率输送的，而所获产品的每分钟产量是24克。精磨产品的平均颗粒直径为4.7μm，其中含有0.5％重量比的颗粒，其颗粒直径为10μm或更大。

以上可以看出，在对比例3中，要获得与实例2相同的平均颗粒直径的精磨产品，生产能力要减小

实例4

把与实例2相同的用于制备色料的原料混合，加热熔化，冷却固化后，用锤磨机粉碎，所得粉天原料送入一喷射磨(Nippon Pneu-matic Koyyo K.K.公司制造的超声喷射磨)以制备色料粉末，这种粉末的平均颗粒直径为7.0μm，其中含有15％重量比的颗粒，其颗粒直径4.0μm或更小。这样制备的色料粉末用图4所示气流分级器分选出平均颗粒直径为4.0μm的细粉。这样分选出的细粉的平均颗粒直径为4.0μm，其中含有7％重量比的颗粒，其颗粒直径为2.5μm或更小。分选出的粗粉的平均颗粒直径为7.5μm，其中含有1.5％重量比的颗粒，其颗粒直径为4.0μm或更小。分选出的细粉和分选出的粗粉的产量比为20∶80。

对比例4

使用如图5所示的气流分级器分选与实例4相同的色料粉末，即具有7.0μm的平均颗粒直径，其中含有15％重量比的颗粒，其颗粒直径为4.0μm或更小，以便分选出平均颗粒直径为4.0μm的细粉。这样分选出的细粉的平均颗粒直径为4.0μm，其中含有15％重量比的颗粒，其颗粒直径为2.5μm或更小。分选出的粗粉的平均颗粒直径为7.4μm，其中含有5％重量比的颗粒，其平均颗粒直径为4.0μm或更小。与实例4相比较，实例4生产的粉末，无论是细粉还是粗粉，都有更偏高的颗粒直径/重量频率分布。

在对比例4中，分选出的细粉和分选出的粗粉的产量比为25∶75。

如上所述，在本发明中，从输送管8流入分级室4的粉末原料和载气，从设置在导向室5和分级室4之间的导入栅格9之间的开口流入分级室4，在整个过程中以涡流形式流动且粉末原料密度是均匀的。因此，粉末材料的分级十分有效且有良好的精度。而且，在分级室4中涡动的颗粒的向心速度变小，因而分选出的颗粒直径也较小。具体来说，当空气和粉末材料一道大量流入分级器和喷射磨的连接系统时，使分选出的颗粒直径变小的效果可以显著地表现出来，而且由于用喷射磨精磨，可以有效地获得颗粒直径较小的产品。

Claims (24)

1.一种气流分级器，它具有：

一粉末输送管和设在分级器中的分级室；

一设置在所述分级室上部与所述粉末输送管连通的导向室；

一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；

沿所述分级室侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格间的开口空气流入以产生涡流，借以使与载气一道送入所述分级室的所述粉末被离心式地分成细粉和粗粉；

一设置在所述分级板中心部分的排放孔，通过该排放孔排放分选出的细粉；

与所述排放孔连接的一细粉排放槽；以及

沿所述分级板圆周形成的排放口，从该排放口排放分选出的粗粉，

其特征在于：一组在所述导向室和分级室之间沿导向室内壁设置的导入栅格通过导入栅格间开口，粉末和载气一道从导向室流入分级室。

2.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述一组导入栅格以环形布置。

3.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述分级栅格以环形布置。

4.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述一组导入栅格以环形布置，所述分级栅格以环形布置，而且栅格形成的环的内径小于分级栅格的环的内径。

5.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述导入栅格设置方式使粉末可以涡流形式流入所述分级室。

6.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述导入栅格设置方式使载气可在分级室中产生涡流。

7.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述分级栅格的布置方式使通过分级栅格间的开口流入的空气可以在所述分级室中产生涡流。

8.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述导入栅格的设置方式使粉末可以从所述导向室的整个圆周送入所述分级室。

9.按照权利要求6所述的分级器，其特征在于：所述分级栅格的设置方式使通过导入栅格间的开口流入的载气涡流与通过分级栅格间开口流入的空气涡流同向。

10.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述导入栅格沿所述导向室内壁的整个圆周设置，所述分级栅格沿所述分级室下部的外壁的整个圆周设置。

11.按照权利要求1所述的分级器，其特征在于：所述粉末输送管设置在所述导向室上部，通过所述粉末输送管输送的粉末，通过导入栅格间的开口从由导入栅格形成的导向室内壁的整个圆周流入所述分级室。

12.一种制备细粉的装置，装备有一喷射磨和一气流分级器，其中：

所述分级器具有：一粉末输送管和一设置在分级器中的分级室；一设置在所述分级室上部与所述粉末输送管连通的导向室；一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；沿所述分级室侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格的开口，空气流动产生涡流，借以使与载气一道流入分级室的所述粉末离心式地分成细粉和粗粉；一设置在所述分级板中心部分的排放孔，从该排放孔排放分选出的细粉；与所述排放孔连接的一细粉排放槽；以及一沿所述分级板圆周形成的排放口，从该排放口排放分选出的粗粉；

设置一条连接管以便把分选出的粗粉送至所述喷射磨；以及

设置一条连接管以便把所述喷射磨中碾磨后的粉末送至所述粉末输送管，

其特征在于：

在所述分级器中，在所述导向室和所述分级室之间，一组导入栅格沿所述导向室的内壁设置，通过所述导入栅格间的开口粉末与载气一道从所述导向室流入所述分级室。

13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述一组导入栅格以环形布置。

14.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述分选栅格以环形布置。

15.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述一组导入栅格以环形布置，所述分级栅格以环形布置，而且由导入栅格形成的环的内径小于由分级栅格形成的环的内径。

16.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述导入栅格的设置方式使粉末以涡流形式送入所述分级室。

17.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述导入栅格的设置方式使得载气可在所述分级室中产生涡流。

18.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述分级栅格的设置方式使得通过分级栅格间的开口流入的空气可以在所述分级室内产生涡流。

19.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述导入栅格的设置方式使得粉末可以从所述导向室的整个圆周送入所述分级室。

20.按照权利要求17所述的装置，其特征在于：所述分级栅格的设置方式使得通过导入栅格间的开口流入的涡流与通过分级栅格间的开口流入的涡流同向。

21.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述导入栅格沿所述导向室内壁的整个圆周设置，所述分级栅格沿所述分级室下部的外壁的整个圆周设置。

22.按照权利要求12所述的装置，其特征在于：所述粉末输送管在所述导向室的上部设置，通过所述粉末输送管输送的粉末通过导入栅格间的开口从栅格形成的内壁的整个圆周流入所述分级室。

23.静电潜在影象显影用色料的一种制备方法，包括以下步骤：

熔融混合含有至少一种粘结树脂和一种颜料的组合物，冷却并固化这种熔融的产物，粉碎固化的产物以制备粉末原料；

把粉末原料输送至第一分级工序以便把粉末原料分成细粉和粗粉；其中所述第一分级工序使用的是气流分级器，所述分级器具有：一粉末输送管和一分级室；设置在所述分级室上部与所述粉末输送管连通的一导向室；一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；沿所述分级室侧壁设置的分级栅格，通过所述分级栅格间的开口空气流动以产生涡流，借以使与载气一道流入所述分级室的粉末被离心式地分成细粉和粗粉；设置在所述分级板中心部分的一排放孔，通过该排放口排放分选出的细粉；连接于所述排放孔的一细粉排放槽；以及沿所述分级板圆周形成的一排放口，通过该排放口排放分选出的粗粉；

把分选出的粗粉送往碾磨工序，然后将磨好的产物送回第一分级工序；

把分选出的细粉送入一多级分离区，由一分离装置分成至少三部分，由于附壁效应，细粉末的颗粒可以沿曲线下落，其中主要由具有规定范围以上粒度的颗粒组成的粗粉部分收集入第一部分，主要由具有规定范围内粒度的颗粒组成的中等粉末部分收集入第二部分，而主要由具有规定范围以下粒度的颗粒组成的细粉部分收集入第三部分；以及

把所收集的所述粗粉部分与粉末原料一起送回到所述第一分级工序，

其特征在于：

在所述分级器中，在所述导向室和所述分级室之间，一组导入栅格沿所述导向室的内壁设置，通过所述导入栅格间的开口，粉末与载气一道从所述导向室流入所述分级室。

24.静电潜在影象显影用色料的一种制备装置，它具有：

连续输送色料粉末原料的一连续输送装置；

把所述连续输送装置所输送的粉末原料分成细粉和粗粉的第一分级装置；

所述第一分级装置具有：一气流分级器，所述分级器具有：一粉末输送管和一分级室；设置在所述分级室上部与所述粉末输送管相连通的一导向室；一块中心部分较高的倾斜分级板，设置在所述分级室的底部；沿所述分级室侧壁设置的分级栅格，通过分级栅格间的开口空气流动产生涡流，借以使与载气一起送入所述分级室的粉末被离心式地分成细粉和粗粉；设置在所述分级板中心部分一排放孔，通过该排放孔排放分选出的细粉；连接于所述排放孔的一细粉排放槽；以及沿所述分级板圆周形成的一排放口，通过该排放口排放分选出的粗粉；

碾磨在第一分级装置中分选出的粗粉的一碾磨装置；

输送由所述碾磨装置磨好的粉末的输送装置；

具有附壁效应块的一多级分离装置，它借助附壁效应把由所述第一分级装置分选出的细粉分成至少一粗粉部分，一中等粉末部分和一细粉部分，以及

把由所述多级分离装置分离的粗粉送回到所述连续输送装置的一回送装置，其特征在于：

在所述分级器中，在所述导向室和所述分级室之间，一组导入栅格沿所述导向室的内壁设置，通过所述栅格间的开口，粉末与载气一道从所述导向室流入所述分级室。

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