CN103237603A - 用于流体粉碎机的微粒化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于流体粉碎机的微粒化装置，包括：容纳体（2），该容纳体在内部界定大致圆柱形的研磨腔室（3）；多个喷嘴（18），每个喷嘴具有通入到研磨腔室（3）的径向内侧壁（8）上的嘴部（22）；用于待微粒化材料的供给导管（9），该供给导管通入到研磨腔室（3）中；至少一个用于加压流体的注入管道（12），该注入管道与所述喷嘴（18）流体连通。喷嘴（18）具有加压流体注入方向（X-X），该注入方向切向于包括在研磨腔室（3）内部的假想圆。该径向内侧壁（8）在每个喷嘴（18）处具有第一部分（23），该第一部分大致垂直于对应喷嘴（18）的注入方向（X-X）。

Description

用于流体粉碎机的微粒化装置

技术领域

本发明涉及一种用于流体粉碎机的微粒化装置。

流体粉碎机用于将粉末材料的颗粒减小至微米或亚微米的尺寸。通过将粉末材料放置到加压流体（通常是空气、蒸汽或惰性气体）的涡流中的研磨室中来获得粉化。颗粒彼此碰撞并与研磨室的壁碰撞，且撞击会使得这些颗粒分解成较小尺寸的颗粒。流体粉碎机例如用在用于生产和实验应用的化学、食品以及药物工业中。

发明内容

众所周知，流体粉碎机的研磨腔室具有圆柱形壁，多个喷嘴朝向该圆柱形壁。这些喷嘴设置成切向于圆柱形腔室内部的假想圆。来自喷嘴的加压流体产生旋涡，该旋涡螺旋地朝向腔室的中心收敛并且通过腔室中心的出口排出。

为了产生旋涡，喷嘴安装在孔中，这些孔相对于径向方向倾斜并且从前述圆柱形壁突入到腔室中。例如在文献GB 1,137,320中描述了此种类型的腔室。

申请人已认识到突出的喷嘴会产生停滞点或区域，在此，流体的局部速度会减为零并且经处理的粉末会在此堆积。

申请人还认识到，粉末材料趋于沉积并堆积在研磨腔室的径向外周缘上，由此减小粉碎机的效率、浪费材料并需要进行频繁地清洁。

此外，材料频繁地撞击突出喷嘴的头部会导致快速损坏并需要频繁地更换喷嘴。

在本文中，申请人通过提供一种比现有技术中已知的装置更有效且更经济的用于流体粉碎机的微粒化装置来解决该问题。

更确切地说，申请人通过提供在操作期间能够减小或消除材料在研磨腔室中堆积的用于流体粉碎机的微粒化装置来解决该问题。

申请人还通过提供一种在使用寿命期间需要较少维修并且减少更换部件的需求的微粒化装置来解决该问题。

申请人还通过提供一种具有较低生产成本的微粒化装置来解决该问题。

根据本发明，已发现通过将研磨腔室的内壁成形为使得每个喷嘴面向壁的大致垂直于喷嘴轴线的一部分，能够减小材料堆积并增强流体粉碎机的效率。

更确切地说，根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于流体粉碎机的微粒化装置，该微粒化装置包括：

容纳体，该容纳体在内部界定大致圆柱形的研磨腔室；

多个喷嘴，每个喷嘴具有通入到研磨腔室的径向内侧壁上的嘴部；

用于待微粒化材料的供给管道，该供给管道通入到研磨腔室中；

至少一个用于加压流体的注入管道，该注入管道与所述喷嘴流体连通；

其中，所述喷嘴具有加压流体注入方向，该注入方向切向于包括在研磨腔室内部的假想圆；

其特征在于，径向内侧壁在每个喷嘴处具有第一部分，该第一部分大致垂直于对应喷嘴的注入方向。

根据本发明的第二方面，本发明涉及一种用于流体粉碎机的微粒化装置的微粒环，该微粒环包括：多个喷嘴，每个喷嘴具有通入到所述环的径向内侧壁上的嘴部；

其中，所述喷嘴具有加压流体注入方向，该注入方向切向于包括在环内部的假想圆；

其特征在于，径向内侧壁在每个喷嘴处具有第一部分，该第一部分大致垂直于对应喷嘴的注入方向。

在本发明的至少一个上述方面中，本发明还可具有一个或多个下文描述的较佳特征。

较佳的是，每个第一部分与相应注入方向所成角度在约85°和约95°之间，较佳地在约88°和约92°之间。

根据一较佳实施例，径向内侧壁具有放置在第一部分之间的第二弧形部分。

第二弧形部分连接两个相继的第一部分以产生环形锯齿型面。每个第二弧形部分都具有中心，该中心偏离圆柱形腔室。此种形状能够减小一个喷嘴发射的射流对于下一个喷嘴发射的射流的影响，并且减少涡旋材料对于每个喷嘴嘴部的撞击次数。

每个第一部分与第二弧形部分中的一个第二弧形部分形成凹入边缘，而与第二弧形部分中的其它第二弧形部分形成凸起边缘。每个第二弧形部分较佳地都不具有尖锐边缘。环形锯齿形型面意味着，将每个第二弧形部分连接于第一部分的凹入边缘比将同一第二弧形部分连接于另一第一部分的凸起边缘（相对于微粒环的中心）位于更向外的径向位置处。

在一变型实施例中，每个第二弧形部分在使径向内壁保持总体锯齿形状的同时具有至少一个弧形部分和至少一个凸起部分。较佳的是，在连接两个相继第一部分的圆弧形部分上仅仅存在一个凸起部分。将凸面位置及其径向和周向延伸部设计成减小材料会堆积的位点数量。较佳的是，凸面或隆起更靠近凹部连接边缘且较远离凸部连接边缘。

较佳的是，每个喷嘴的嘴部与相应第一部分齐平地敞开。

缺少凹陷部和空隙、也就是停滞点防止了材料堆积。

此外，由于喷嘴头部不会突出，因而显著地减小粉末材料在这些喷嘴头部上的磨蚀效应。

较佳的是，每个喷嘴的嘴部基本上是圆形的。

更均匀并且更精确地导向流体射流。

较佳的是，每个喷嘴是直接制成在径向内侧壁中的孔。

由于喷嘴并非是插入到壁中制成的外壳内的单独部件，而是直接制成在壁中，因而这些孔在尺寸上比现有技术的喷嘴外壳小得多，且由此壁的高度可减小，从而减小在腔室的径向周缘区域中的堆积。

此外，由于孔是机器制造的，因而操作者无需像在现有技术装置的情形下那样将喷嘴安装在壁中，而产生组装误差、例如忘记装配喷嘴的风险。

无需将单独的喷嘴装配到腔室中还可节省组装时间和材料。

较佳的是，该装置包括微粒环，该微粒环可拆除地插在容纳体中并承靠于研磨腔室的径向内侧壁。

该环可易于由新的微粒环或适合于待研磨材料的特征的一个微粒环更换，或者可暂时拆除以用于维修目的。

此外，由于微粒环是单独的部件，因而侧壁和喷嘴的成形快速且容易。

较佳的是，每个喷嘴是直接制成在微粒环中的通孔。

喷嘴可快速且容易地制造，由此减小生产成本。

较佳的是，该环较佳地通过水射流或激光切割而由塑料（例如，PTFE、PEEK、HDPE）板或厚片制成。由于PTFE的不粘特性，可减小产品堆积。

总而言之，该环产生过程快速，且具有较高生产量和较低成本的显著优点。

附图说明

从根据本发明的用于流体粉碎机的微粒化装置的较佳非限制实施例的详细描述中，其它特征和优点会变得更显而易见。

下文将参照仅仅为了描述而非限制本发明范围的附图来进行描述，附图中：

图1是根据本发明的用于流体粉碎机的微粒化装置的侧剖视图；

图2是图1所示装置的剖视平面图；

图3a是图2所示装置的放大细节图；

图3b是图3a所示细节的变型实施例；

图4是之前附图所示装置的一部件的立体图；

图5是图4所示部件的变型实施例的剖视平面图；

图5a是图5所示部件的放大细节图。

具体实施方式

附图标记1在全文中指代根据本发明的用于流体粉碎机的微粒化装置。

流体粉碎机包括微粒化装置1，该微粒化装置1安装在支承框架上并且连接于待粉碎材料的馈送器、连接于粉碎材料的收集器并且连接于已知类型且由此未示出的其它装置，其中由于支承框架具有已知的类型因而未示出支承框架。粉碎机还包括已知类型的合适的处理控制单元。

参见图1，所示出的微粒化装置1包括容纳体2，该容纳体由不锈钢或塑料制成。容纳体2基本上呈圆柱形并且在内部界定研磨腔室3和环形收集器4，该研磨腔室也基本上呈圆柱形，而该环形收集器一直围绕腔室3延伸。在所示出的实施例中，容纳体2由下部杯形部件5限定，该杯形部件在顶部由盖子6闭合。下部杯形部件5较佳地以可拆除方式容纳微粒环7，该微粒环使腔室3与环形收集器4隔开。研磨腔室3在底部由杯形部件5界定，在顶部由盖子6界定，而在侧部由侧壁8界定，该侧壁8径向地位于微粒环7内部。研磨腔室3在直径上大约是其最大高度的5至9倍。研磨腔室3可制造成具有在约20mm和约700mm之间的标称直径。

微粒化装置1包括供给管道9，该供给管道通入到研磨腔室3中。在所示的实施例中，供给管道3由第一管状构件10界定，该第一管状构件从盖子6倾斜地延伸。第一管状构件10与盖子6相对的自由端部10a与未示出的加压流体源流体连通。料斗11安装在第一管状构件10上方并且其底部与供给管道9连通。

微粒化装置1包括注射管道12，该注射管道通入到环形收集器4中。在所示的实施例中，注射管道12由第二管状构件13界定，该第二管状构件远离下部杯形部件5延伸。第二管状构件13与下部杯形部件5相对的自由端部14与未示出的加压流体源流体连通。

微粒化装置1包括排放管道15，该排放管道通入到研磨腔室3中。在所示的实施例中，排放管道15由第三管状构件16界定，该第三管状构件从盖子6垂直地延伸并且与圆柱形容纳体2和环7的主轴线“Y-Y”共轴。第三管状构件16与盖子6相对的自由端部17与未示出的分隔装置（气体/产品）连通。

在未示出的变型实施例中，产品与直接位于研磨腔室3中的处理气体隔开。在该变型实施例中，微粒化装置1包括又一管道，该又一管道通入到研磨腔室3中，从下部杯形部件5向下延伸并且与主轴线“Y-Y”同轴。产品通过该又一管道排放到下方区域中并收集在容器中，而超细颗粒通过排放管道15从上方区域排出。

微粒环7包括多个喷嘴18，这些喷嘴绕该环7的主轴线“Y-Y”以等角度间隔设置。每个喷嘴18是在制成环7的材料中直接制成的孔，并且从径向外侧壁19穿过环7至径向内侧壁8（图2、3和4）。

图3a所示实施例的每个喷嘴18具有第一伸展部20和第二伸展部21，该第一伸展部通入到径向外侧壁19上并且在直径上较大，而第二伸展部借助嘴部22通入到径向内侧壁8上并且在直径上较小。较小的直径在约0.3mm和约5mm之间。在图3b所示的变型实施例中，喷嘴的内部型面具有收敛-分叉型式。在其它未示出的变型实施例中，喷嘴的内部型面会与那些示出的型面不同。

每个喷嘴18与环形收集器4并且与研磨腔室3流体连通。

每个喷嘴18具有直轴线，该直轴线限定了加压流体注入方向“X-X”并且相对于参照环7的主轴线“Y-Y”的径向方向以一定角度延伸。每个注入方向“X-X”与穿过相应喷嘴的嘴部的径向方向所成角度“a”在约30°和约60°之间。换言之，喷嘴18的注入方向“X-X”切向于假想圆，该假想圆位于与环7的主轴线“Y-Y”成直角的平面中，与主轴线“Y-Y”同轴并且在直径上小于环7，也就是说，该假想圆包括在研磨腔室3内部。

在环7本身观察到的平面中，径向内侧壁8具有锯齿形型面。

更确切地说，径向内侧壁8具有第一部分23，其中一个喷嘴18的嘴部22通入到该第一部分上。嘴部22与相应第一部分23齐平地敞开。每个第一部分23（较佳地是平坦的）大致垂直于相应喷嘴18的注入方向“X-X”，也就是说，该第一方向与穿过其的径向方向所成角度不同于90°。更确切地说，每个第一部分23与相应注入方向所成角度“β”在约85°和约95°之间，较佳地在约88°和约92°之间，且更佳地是90°。由于限定每个喷嘴18的孔是圆形的，因而使得嘴部22也是大致圆形的。

第一部分23由第二弧形部分24彼此连接。每个第一部分23与其中一个第二弧形部分24形成凹入边缘，而与另一个第二弧形部分形成凸起边缘。

在图5所示的变型实施例中，每个第二弧形部分24具有第一凹部24a和第二凹部24c，该第一凹部由凸部24b接续。较佳的是，第一凹部24a具有圆弧形型面并且与第二凸起部分或隆起24b形成凸起边缘。第二凹部24c具有圆弧形型面并且在无边缘的情形下平滑地连结于第二凸起部分或隆起24b。凸部24b大致是圆弧形部分上的隆起，该隆起连接两个相继的第一部分23。在所示出的变型实施例中，隆起24b比起靠近与其形成凸起边缘的第一部分23相比更靠近与其形成凹入边缘的第一部分23。

微粒环7较佳地通过水柱或激光切割由塑料板或厚片制成。

在使用中，待微粒化的颗粒材料馈送通过料斗11，而加压流体（例如，惰性气体）在若干巴的压力下（2-13巴）供给通过第一管状构件10的自由端10a。与此同时，加压流体馈送通过第二管状构件13的自由端14并同样进入环形收集器4中，从该环形收集器通过喷嘴18注入到研磨腔室3中。喷嘴18的角度产生高速涡旋，该高速涡旋使待微粒化的材料绕腔室3旋转，致使颗粒彼此碰撞并且与腔室壁碰撞，由此使颗粒分解成较小的颗粒。较大的颗粒通过离心力保持在涡旋的最外区域中，直到它们分解成较小颗粒为止，朝向中心旋转并通过排放管道15排出。

Claims (12)

1.一种用于流体粉碎机的微粒化装置，包括：

容纳体（2），所述容纳体在内部界定大致圆柱形的研磨腔室（3）；

多个喷嘴（18），每个喷嘴具有通入到所述研磨腔室（3）的径向内侧壁（8）上的嘴部（22）；

用于待微粒化材料的供给导管（9），所述供给导管通入到所述研磨腔室（3）中；

至少一个用于加压流体的注入管道（12），所述注入管道与所述喷嘴（18）流体连通；

其中，所述喷嘴（18）具有加压流体注入方向（X-X），所述注入方向切向于包括在所述研磨腔室（3）内部的假想圆；

其特征在于，所述径向内侧壁（8）在每个喷嘴（18）处具有第一部分（23），所述第一部分大致垂直于对应喷嘴（18）的注入方向（X-X）；

其中，所述径向内侧壁（8）具有第二弧形部分（24），所述第二弧形部分放置在所述第一部分（23）之间；

所述第二弧形部分（24）连接两个相继的第一部分（23）以产生环形锯齿型面。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个第一部分（23）与相应注入方向（X-X）所成角度（β）在约85°和约95°之间，较佳地在约88°和约92°之间。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，每个第二弧形部分（24）都具有中心，所述中心偏离所述圆柱形腔室。

4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，每个喷嘴（18）的嘴部（22）与相应第一部分（23）齐平地敞开。

5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每个喷嘴（18）的嘴部（22）是大致圆形的。

6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每个喷嘴（18）是直接制成在所述径向内侧壁（8）中的孔。

7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括微粒环（7），所述微粒环可拆除地插在所述容纳体（2）中并承靠于所述研磨腔室（3）的径向内侧壁（8）。

8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每个第二部分（24）具有至少一个凹部（24a、24c）和至少一个凸部（24b）。

9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每个第二弧形部分（24）不具有尖锐边缘。

10.一种用于流体粉碎机的微粒化装置的微粒环，包括：

多个喷嘴（18），每个喷嘴具有通入到所述环（7）的径向内侧壁（8）上的嘴部（22）；

其中，所述喷嘴（18）具有加压流体注入方向（X-X），所述注入方向切向于包括在所述环（7）内部的假想圆；

其特征在于，所述径向内侧壁（8）在每个喷嘴（18）处具有第一部分（23），所述第一部分大致垂直于对应喷嘴（18）的注入方向（X-X）；

其中，所述径向内侧壁（8）具有第二弧形部分（24），所述第二弧形部分放置在所述第一部分（23）之间；

其中，所述第二弧形部分（24）连接两个相继的第一部分（23）以产生环形锯齿型面。

11.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每个喷嘴（18）是直接制成在所述环（7）中的通孔。

12.如权利要求10或11所述的环，其特征在于，所述环（7）较佳地通过激光切割由金属板制成。

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