CN103752388B - 环保节能型涡流粉碎机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保节能型涡流粉碎机，包括由外筒体所围成的磨腔和布置在磨腔内的转动体以及驱动转动体转动的电机，还包括周向均布在转动体轴向两侧的若干内磨块、外磨块和设置在内磨块、外磨块之间的内筒体，内、外磨块沿旋转方向的一面为正压面，另一面为负压面，其中从旋转方向看，内、外磨块的正压面在前，负压面在后；在内、外磨块的负压面上设置有一负压板，负压板相对内、外磨块的负压面的那一面与磨块的负压面之间具有一定的间隔，外筒体前端和后端分别设置有前密度盖板和后密封盖板，前密度盖板和后密封盖板上设置有与所述磨腔连通的出料口，磨腔内设置有进料口。本发明粉碎效果好且适应于多种领域，耗能低，对转速要求不高。

Description

环保节能型涡流粉碎机

技术领域

本发明涉及粉体工程技术领域，特别涉及一种对各种物料进行超细粉碎的环保节能型涡流粉碎机。该环保节能型涡流粉碎机不仅用于军工、航天等尖端领域，而且在不同的行业中广泛得以应用，如化工、电子、机械、冶金建材、塑料、橡胶、食品、医药、造纸、日化、能源，环保、非金属材料的超细加工等相关行业。

背景技术

超微粉体技术被国内外科技界称为跨世纪的高新技术。

随着科学技术的迅速发展，超微材料和纳米材料的研究应用，具有广阔的应用前景，对推动工业技术进步有着极其重要的作用。一般将10微米以细的粉体称为超细粉体，1微米以细的粉体称为超微材料，0.1微米以细的粉体称为纳米材料。

超细材料的生产设备及技术目前主要有：机械冲击式粉碎机、气流粉碎机和振动研磨机等。这些技术设备的共性是，破磨极限粒度只能达到5微米左右，要达到超细材料的工业化生产还有一定的技术及工艺难度，普遍存在产量低、能耗高，环保性能差、粉体纯度较低等问题。

气流粉碎机是目前世界上比较先进的超细设备，主要有如下几种类型：1.扁平式气流粉碎机；2.循环式气流粉碎机；3.对喷式气流粉碎机；4.靶式气流粉碎机；5.流化床式气流粉碎机等；目前重点推广项目的有北京航空航天大学的射流粉体与分级设备(型号JFC-30)，工作介质为压缩空气，用气量15m³/min，功率170kW，进料粒度0.5mm，成品粒度2-8微米，物料细度d50只能达到2-40微米，产量30kg/小时。还有中科院北京三环粉体高技术公司流化床气流磨，物料细度d50只能达到2-40微米。另据《超细粉碎分级技术》(中国轻工业出版社，2001年出版)文献报道：气流粉碎机存在如下问题：1、能耗大、生产效率低。2、产量较少，一般不超过100kg/h，大部分小于50kg/h。3、制备超细粉还比较困难。4、气流粉碎机结构复杂，价格昂贵。针对以上问题，气流粉碎技术从目前看并不先进。

机械冲击式粉碎机和振动介质研磨机是一种较传统的机械粉磨设备，机械种类比较多。其机理是利用机械能直接驱动介质运动来粉碎物料，粉碎效果也很低，且难达到粉体纯度要求，粉体细度相比气流磨要差。例如振动介质研磨机有效粉碎功率约为0.3％，而约为98％的能量转化为热量而逸散。气流粉碎机是利用高达音速或亚音速的气流射能粉碎物料的。而将机械能转换为音速气流运动能，需要消耗大量的能量，其能耗有效功率比前者更大。

超微材料(亚微米级)的制备技术，目前还未发现国内外有这方面的报道，有报道说超微材料是限于超细材料和纳米材料之间的一种瓶颈材料，目前还没有制备技术能够生产。

超纳米材料的制备技术目前报道比较多，主要使用化学方法制备，有固相法、液相法、气相法及等离子体法、激光法等。另有报道论述，采用化学方法生产出来的纳米材料，往往会改变材料本身的物理性能，达不到纳米材料的使用效果，而且团聚问题很难解决，生产效率低，加工成本昂贵。目前只能在试验室生产，无法实现工业化生产。

为了能高效生产所需的超微粉体及纳米粉体，中国专利公开号CN1929925B公开了一种高能湍流磨及其双负压蜗轮，其关键部件双负压蜗轮包括叶盘和设置在该叶盘两个侧面的多个叶片，其中该叶片在该叶盘的每个侧面沿周向均布分布，且旋向相同，位于该叶盘一个侧面的叶片与位于该叶盘另一侧面的叶片沿周向彼此错来；该双负压蜗轮还具有多个冲击齿板，各冲击齿板包括一安装部和一连接该安装部的工作部，在该工作部的顶部形成有成对的冲击齿，每对冲击齿中的两个冲击齿以齿顶相对远离的方式倾斜。当该双负压蜗轮在磨腔内高速旋转时，在磨腔内部会产生高强涡流和湍流，从而形成气固两相流，物料在高度湍流的作用下，相互发生强烈自磨，同时产生强烈的对撞和剪切作用力，从而将物料有效地粉碎。以该双负压蜗轮形成的高能湍流磨成品粒度达到0.1-0.9μm。

该双负压蜗轮产生湍流的机理是：由于双负压涡轮是由左右抛弧形后倾叶片和燕尾形冲击齿板装配而成，同时叶片靠近叶片轴的一端呈斜锥面而形成了漩涡状，在高速旋转时形成了双涡流，双涡流又产生了双负压，双负压的产生又形成了高强离心力，当被粉碎的固体物料在磨腔中处在高度湍流厂中时，就构成了气固两相流，从蜗轮获得的湍动能量，通过惯性作用由大漩涡逐级传递给小漩涡，物料在这一湍流运动中产生强烈的撞击、自磨、剪切作用力，从而使物料有效地被粉碎，另外，定子导向齿圈在磨腔中产生对物料的导向剪切力，粉体在锯齿形的湍流运动区域，相互之间产生强烈自磨、加速物料的有效细化。但是该双负压蜗轮需要较高的转速，因此对电动机和叶片、冲击齿板强度的要求非常高，同时能耗也较高。另外该双负压蜗轮结构也比较复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足和缺陷，提供一种节能、结构简单、粉碎效果好的环保节能型涡流粉碎机，该环保节能型涡流粉碎机利用磨块在高速旋转时所产生的垂直于切线运动方向的气流与磨块的正压面至负压面之间的压差所产生的径向圆周方向的气流交叉后产生的涡流，作用于工作面的磨腔内，使得磨腔内的物料在高速、高强度的涡流作用下，产生强烈的对撞、自磨，从而使物料被有效粉碎。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

环保节能型涡流粉碎机，包括由外筒体所围成的磨腔和布置在所述磨腔内的转动体以及驱动所述转动体转动的电机，其特征在于，还包括周向均布在所述转动体轴向两侧的若干内磨块、外磨块以及设置在所述内磨块、外磨块之间的内筒体，所述内筒体内壁与所述转动体之间围成的区域为内层粉碎腔，所述内磨块位于所述内层粉碎腔，所述内筒体外壁与所述外筒体内壁之间围成的区域为外层粉碎腔，所述外磨块位于所述外层粉碎腔，所述内、外磨块沿旋转方向的一面为正压面，另一面为负压面，其中从旋转方向看，所述内、外磨块的正压面在前，负压面在后；在所述内、外磨块的负压面上设置有一负压板，所述负压板相对所述内、外磨块的负压面的那一面与所述磨块的负压面之间具有一定的间隔，所述外筒体的前端和后端分别设置有前密封盖板和后密封盖板，所述前密封盖板和后密封盖板上设置有与所述磨腔连通的出料口，所述磨腔内设置有进料口。

在本发明的一个优选实施例中，所述内、外磨块的负压板的底部与内、外磨块的根部之间留有一定的距离。

在本发明的一个优选实施例中，某一内磨块的正压面与沿内磨块旋转方向看前一内磨块的负压面之间的区域构成相对该内磨块的内正压腔，该内磨块的负压面与沿内磨块旋转方向看后一内磨块的正压面之间的区域构成相对该内磨块的内负压腔；某一外磨块的正压面与沿外磨块旋转方向看前一外磨块的负压面之间的区域构成相对该外磨块的外正压腔，该外磨块的负压面与沿外磨块旋转方向看后一外磨块的正压面之间的区域构成相对该外磨块的外负压腔。

在本发明的一个优选实施例中，所述内、外磨块的负压板相对所述内、外磨块的磨块的负压面的那一面与所述内、外磨块的磨块的负压面之间的间隔的通流面积小于所述内、外正压腔的周向截面积的10～1000倍。

在本发明的一个优选实施例中，所述内、外磨块的正压面相对于转动体圆周面的内夹角小于该内、外磨块的负压面相对于所述转动体圆周面的内夹角。

在本发明的一个优选实施例中，所述内筒体的内壁设置有第一齿圈，所述内磨块的顶面沿周向均布有若干第一斜齿，所述第一齿圈的齿顶与所述第一斜齿的齿顶之间留有一定的间隙；所述外筒体的内壁设置有第二齿圈，所述外磨块的顶面沿周向均布有若干第二斜齿，所述第二齿圈的齿顶与所述第二斜齿的齿顶之间留有一定的间隙。

在本发明的一个优选实施例中，所述内磨块由第一支撑部和第一耐磨部组成，所述第一耐磨部设置在所述第一支撑部的顶部，所述第一耐磨部的顶部沿周向均布有若干第一斜齿；所述外磨块由第二支撑部和第二耐磨部组成，所述第二耐磨部设置在所述第二支撑部的顶部，所述第二耐磨部的顶部沿周向均布有若干第二斜齿。

在本发明的一个优选实施例中，所述出料口为两个，其中一个靠近所述外筒体的内壁，另一个靠近所述内筒体的外壁。

本发明的工作原理的优点在于：当转动体带动内、外磨块高速旋转时，所产生的垂直于切线方向的气流与内、外磨块的正压面至负压板之间的压差所产生的径向圆周方向的气流交叉后产生的涡流作用磨腔的工作面上，由于正压面至负压板之间的压差所产生的径向圆周方向的气流的速度非常高，可达500km/h，甚至大于1000km/h，使得磨腔内的物料在高速、高强度的涡流作用下，产生强烈的对撞、自磨，从而使物料被有效粉碎。且物料可选择经由内磨块进行单级粉碎或经由内、外磨块进行多级粉碎。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明环保节能型涡流粉碎机的结构示意图。

图2是本发明环保节能型涡流粉碎机的轴向正视图。

图3是本发明环保节能型涡流粉碎机的工作时的物料走向状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1和图2所示，环保节能型涡流粉碎机包括变速电机500和粉碎装置1000，粉碎装置1000包括内筒体1a、外筒体1b、转子轴200、安装在转子轴200上的轮盘220以及六块内磨块300a、六块外磨块300b。

内筒体1a同轴固定在外筒体1b内，内筒体1a的中部开设有供轮盘220伸出的环形槽11a。外筒体1b的前端和后端分别设置有前密封盖板110和后密封盖板120，前密封盖板110和后密封盖板120上设置有与磨腔100连通的两个出料口111、112、121、122，其中出料口111、121靠近外筒体1b的内壁101b，出料口112、122靠近内筒体1a的外壁102a。磨腔100的前后两侧各设置有一个进料口160。

转子轴200沿外筒体1b轴向布置在由外筒体1b所围成的磨腔100内，转子轴200的一端轴设在后密封盖板120上的轴承座140上，另一端轴设在前密封盖板110前端上的轴承座150上，且该端与变速电机500的输出端510通过联轴器520连接。

六块内磨块300a、六块外磨块300b周向均布在转盘220轴向两侧，内筒体1a内壁与转子轴200之间围成的区域为内层粉碎腔300aa，内磨块300a位于内层粉碎腔300aa，内筒体1a外壁与外筒体1b内壁之间围成的区域为外层粉碎腔300bb，外磨块300b位于外层粉碎腔300bb。

每一内磨块300a由支撑部310a和耐磨部320a组成，支撑部310a固定在轮盘220上，耐磨部320a固定在支撑部310a的顶部，耐磨部320a的顶部沿周向均布有若干斜齿321a。而内筒体1a的内壁设置有齿圈101a，齿圈101a的齿顶与耐磨部320a顶部的斜齿321a的齿顶之间留有一定的间隙以形成气流通道102a。

每一外磨块300b由支撑部310b和耐磨部320b组成，支撑部310b固定在轮盘220上，耐磨部320b固定在支撑部310b的顶部，耐磨部320b的顶部沿周向均布有若干斜齿321b。而外筒体1b的内壁设置有齿圈101b，齿圈101b的齿顶与耐磨部320b顶部的斜齿321b的齿顶之间留有一定的间隙以形成气流通道102b。

内、外磨块300a、300b沿旋转方向的一面为正压面301a、301b，另一面为负压面302a、302b，其中从旋转方向看，正压面301a、301b在前，负压面302a、302b在后。在负压面302a、302b上设置有一负压板400a、400b，负压板400a、400b相对负压面302a、302b的那一面401a、401b与负压面302a、302b之间具有一定的间隔以形成通流通道410a、410b。在负压板400a、400b的底部与内、外磨块300a、300b的根部之间留有一定的距离以形成高速气流出口420a、420b。

每一内磨块300a的正压面301a与沿内磨块300a旋转方向看前一内磨块300a的负压面302a之间的区域构成相对该内磨块300a的内正压腔110a，该内磨块300a的负压面302a与沿内磨块300a旋转方向看后一内磨块300a的正压面301a之间的区域构成相对该内磨块300a的内负压腔120a。通流通道410a的通流面积小于内正压腔110a的周向截面积的10～1000倍，所以气流在内正压腔110a经由通流通道410a流向内负压腔120a时所产生的气流速度非常高。

为了使内磨块300a在旋转过程中更容易产生高速气流，内磨块300a的正压面301a相对于转子轴200圆周面210的内夹角小于该内磨块300a的负压面302a相对于转子轴200圆周面的内夹角。

同理，每一外磨块300b的正压面301b与沿外磨块300b旋转方向看前一外磨块300b的负压面302b之间的区域构成相对该外磨块300b的内正压腔110b，该外磨块300b的负压面302b与沿外磨块300b旋转方向看后一外磨块300b的正压面301b之间的区域构成相对该外磨块300b的内负压腔120b。通流通道410b的通流面积小于内正压腔301b的周向截面积的10～1000倍，所以气流在内正压腔110b经由通流通道410b流向内负压腔120b时所产生的气流速度非常高。

为了使外磨块300b在旋转过程中更容易产生高速气流，外磨块300b的正压面301b相对于转子轴200圆周面210的内夹角小于该外磨块300b的负压面302b相对于转子轴200圆周面的内夹角。

参见图1和图2以及结合图3所示，气流走向如图2中的实心箭头方向所示，物料的走向状态如图3中的实心箭头方向所示，本发明的工作原理的优点在于：当变速电机带动转子轴200转动，轮盘220带动内、外磨块300a、300b高速旋转时，所产生的垂直于切线方向的气流与内、外磨块300a、300b的正压面301a、301b至负压板400a、400b之间的压差所产生的径向圆周方向的气流交叉后产生的涡流作用磨腔100的工作面上，由于正压面301a、301b至负压板400a、400b之间的压差所产生的径向圆周方向的气流的速度非常高，可达500km/h，甚至大于1000km/h，使得磨腔100内的物料在高速、高强度的涡流作用下，产生强烈的对撞、自磨，从而使物料被有效粉碎。且物料可选择经由内磨块300a进行单级粉碎或经由内、外磨块300a、300b进行多级粉碎：当工作时关闭出料口111、121，开启出料口112、122，物料只经过内磨块300a的粉碎作用后即从出料口112、122送出，达到单级粉碎；当工作时关闭出料口112、122，开启出料口111、121，物料先在内层粉碎腔300aa经过内磨块300a的粉碎作用后进入外层粉碎腔300bb经过外磨块300b的粉碎作用后从出料口111、121送出，达到双级粉碎，在同样的转子轴200转速下，经过双级粉碎的物料细度比经过单级粉碎的物料细度细。为了引导物料在粉碎装置1000内的走向，将内磨块300a的齿顶和内筒体1a的齿圈101a的齿顶均设置为沿轴向由两侧向中部逐渐升高倾斜结构，将外磨块300b的齿顶和外筒体1a的齿圈101b的齿顶均设置为沿轴向由中部向两侧逐渐升高倾斜结构。在外筒体1a的侧面上还设置有径向回料口103，工作完成后将出料口111、112、121、122关闭，开启径向回料口103，即可将磨腔100内的余料经由径向回料口103回收。

当然，为了满足物料细度的更高要求，可以在外筒体1b的外部再增设磨块和筒体，形成三级或者更多级的粉碎装置，其工作原理与本发明的工作原理一样。

本发明环保节能型涡流粉碎机适应于多种领域，且本发明的耗能低，其耗能是一般高速湍流磨的20～50％，节能到50～80％，且对转子轴200转速要求不高，一般的转速要求即可达到显著的粉碎效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.环保节能型涡流粉碎机，包括由外筒体所围成的磨腔和布置在所述磨腔内的转动体以及驱动所述转动体转动的电机，其特征在于，还包括周向均布在所述转动体轴向两侧的若干内磨块、外磨块以及设置在所述内磨块、外磨块之间的内筒体，所述内筒体内壁与所述转动体之间围成的区域为内层粉碎腔，所述内磨块位于所述内层粉碎腔，所述内筒体外壁与所述外筒体内壁之间围成的区域为外层粉碎腔，所述外磨块位于所述外层粉碎腔，所述内、外磨块沿旋转方向的一面为正压面，另一面为负压面，其中从旋转方向看，所述内、外磨块的正压面在前，负压面在后；在所述内、外磨块的负压面上设置有一负压板，所述负压板相对所述内、外磨块的负压面的那一面与所述内、外磨块的负压面之间具有一定的间隔，所述外筒体的前端和后端分别设置有前密封盖板和后密封盖板，所述前密封盖板和后密封盖板上设置有与所述磨腔连通的出料口，所述磨腔内设置有进料口，在外筒体的侧面上还设置有径向回料口。

2.如权利要求1所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，所述内、外磨块的负压板的底部与内、外磨块的根部之间留有一定的距离。

3.如权利要求2所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，某一内磨块的正压面与沿内磨块旋转方向看前一内磨块的负压面之间的区域构成相对该内磨块的内正压腔，该内磨块的负压面与沿内磨块旋转方向看后一内磨块的正压面之间的区域构成相对该内磨块的内负压腔；某一外磨块的正压面与沿外磨块旋转方向看前一外磨块的负压面之间的区域构成相对该外磨块的外正压腔，该外磨块的负压面与沿外磨块旋转方向看后一外磨块的正压面之间的区域构成相对该外磨块的外负压腔。

4.如权利要求3所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，所述内、外磨块的负压板相对所述内、外磨块的磨块的负压面的那一面与所述内、外磨块的磨块的负压面之间的间隔的通流面积小于所述内、外正压腔的周向截面积的10～1000倍。

5.如权利要求4所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，所述内、外磨块的正压面相对于转动体圆周面的内夹角小于该内、外磨块的负压面相对于所述转动体圆周面的内夹角。

6.如权利要求5所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，所述内筒体的内壁设置有第一齿圈，所述内磨块的顶面沿周向均布有若干第一斜齿，所述第一齿圈的齿顶与所述第一斜齿的齿顶之间留有一定的间隙；所述外筒体的内壁设置有第二齿圈，所述外磨块的顶面沿周向均布有若干第二斜齿，所述第二齿圈的齿顶与所述第二斜齿的齿顶之间留有一定的间隙。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，所述内磨块由第一支撑部和第一耐磨部组成，所述第一耐磨部设置在所述第一支撑部的顶部，所述第一耐磨部的顶部沿周向均布有若干第一斜齿；所述外磨块由第二支撑部和第二耐磨部组成，所述第二耐磨部设置在所述第二支撑部的顶部，所述第二耐磨部的顶部沿周向均布有若干第二斜齿。

8.如权利要求7所述的环保节能型涡流粉碎机，其特征在于，所述出料口为两个，其中一个靠近所述外筒体的内壁，另一个靠近所述内筒体的外壁。