CN103785515B - 多腔串联式旋流粉碎机 - Google Patents

Abstract

本发明多腔串联式旋流粉碎机，属于喷射粉碎机中的旋流粉碎机领域，其特征是：在旋转对称的粉碎腔体内设计有：(1)多腔串联结构，即腔体内设置一个或多个不同直径的同轴筒体，它们和转盘把粉碎腔体分为多个同轴的子腔；子腔间设计有气流通道，使各子腔串接一起；(2)每个子腔内皆有风板；而风板结构则有整体的和有凹槽的两种，组合成风板组。此外，转盘表面可选择不同形状以利于两相旋流的运动从而适应多种应用场合。“多腔串联结构”和“风板组”在子腔内形成复杂的两相旋流场，同时具有冲击和气流的粉碎作用，产品细而均匀，无需分级机构，效果优良。

Description

多腔串联式旋流粉碎机

技术领域

本发明属于粉磨机械喷射粉碎机领域中的旋流粉碎机或旋风粉碎机。

喷射粉碎机是泛指将高速气流引入磨腔作为粉碎介质的一类粉磨机械，目前最广泛应用的是射流磨，就是用外备的高压气源将气体及物料高速喷射入磨腔，使物料自相撞击而粉碎的一类磨机，它已有很长的发展历史，具有产品超细、纯净的优点，但由于高压气源及细小喷咀的限制，存在能耗高、产能难以扩大的缺点。近年来出现了一类新磨机，这里称为旋流粉碎机又称旋风粉碎机是气流磨的一种，它是指在粉碎腔内安装有转动部件，在电机的驱动下，一方面在腔内产生高速旋转气流，另一方面料粒隨气流进入腔内经受转动部件及其旋转气流的粉碎作用，产品隨气流流出而完成粉碎过程的一类机型。中国专利申请CN97214049.2所公开的一种《立式高速离心超细粉碎机》就是一个典型的例证。原理上，这类机型有突出的优点：不用研磨介质，可减少介质对料粒的污染；设备简单，理论上的单位能耗相当低；生产过程易于由气流控制等。但由于存在如下缺点，至今仍难得大面积地推广应用。

第一个缺点是：采用单一的粉碎腔结构，即粉碎过程在同一腔空间内不加分隔地完成，粗料粒易被离心力外甩而相对集中至粉碎力大的腔边区域，致使该区域内很多较细粒子难以被粉碎到所要求的粒度，粉碎效率低。

第二个个缺点是，由于粉粒的颗粒大小不一，需要在粉碎腔内、料粒出口前安装一个分级机构。这一机构将把数量众多的粗颗粒拦阻回粉碎腔重新粉碎，在大产能的情况下，该分级机构的负荷必然很重，此外，当气流带动料粒出口时也加大了阻力，这些都会使能耗也随之增大。

上述缺点，构成了现今中等粒度以及更细粒度气流磨发展的瓶颈，长期没有突破。而另一方面，现今大规模生产用的粉磨机械如水泥生产用的立式磨和球磨机，它们以金属球或金属捧、盘作为研磨介质，自身极其笨重，高能耗，高磨损而长期处于低品质、高成本运行状态。然而，现有以气流为主要研磨介质的气流磨，包括前述旋流磨又难以做到大规模，高效率的效果。

发明内容

本发明人经过长期观察和研究，针对现有的旋流磨的缺点，发明了一种多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于：由垂直的旋转对称的外筒体、顶盖板和底板形成的腔外壁所包围的粉碎腔内，设置了两个创新的结构，即“多腔串联结构”和“风板组”，不需要在腔内再设置专用的分级机构。当料粒随气流进入多腔串联结构式的粉碎腔时，便逐次进入到了该结构的各个子腔内，在风板组的作用下，经受一个称为“多腔串联的梯级粉碎机制”的粉碎后，从出口流出，使产品粒度细而均匀，达到了现有的气流磨无法达到的、意想不到的技术效果。

本发明提出了一种多腔串联式旋流粉碎机，在其垂直固定安置的旋转对称的外筒体、顶盖板、和底板所包围的粉碎腔体内，含有圆筒体、上盖板、转盘及安置其上的风板、转轴、与粉碎腔体中央相连通的进口管和与粉碎腔体侧面相连通的出口管，其特征在于：

(1)所述粉碎腔体采用多腔串联结构，即是由与进口管相固定的旋转对称的上盖板、安装在上盖板下面的一个或一个以上的旋转对称的不同大小可同轴地套在一起的筒体，简称为“筒体”，和下部的旋转对称的转盘构成。这些筒体和转盘表面把粉碎腔分隔为两个或多个的同轴地套在一起相串接的，旋转对称的子空间，称为“子腔”，全部相互串联的子腔个数比所述筒体的个数多一，其中最小的筒体内部的子腔叫中心子腔；最大的筒体外部的子腔为最外子腔。这就是所述多腔串联结构的几何结构特征，是该结构的主要特征。而且，该结构中每个所述筒体都是其内、外两个相邻子腔的径向界面，这两个子腔间另设计有径向的气流通道：该筒体下边缘与转盘表面之间留出空隙可成为该通道称为“留空”，所述筒体和转盘之间总有空隙，对空隙的宽度设计就是所述留空。每个筒体都设置有该气流通道，通过气流把全部子腔串联起来，这就是所述多腔串联结构的工作特征。

(2)所述转盘上的风板是按子腔而分组安置的，在每个子腔内安置有一个以上的风板；风板组在转盘带动下，会在每个子腔内产生旋转气流。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其风板设置在子腔中、固定在转盘上，并采取与转盘同步转动的结构。全部子腔内的全部风板就叫“风板组”。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其风板结构分为整体完整而无空洞或凹槽的大风板和有一个以上的空洞或凹槽的栅状风板两种，两者组合构成风板组。这个组合可形成子腔内旋转的气流力场，料粒在其中经受自相碰撞、摩擦等粉碎作用力，还有风板对料粒的撞击力，就统称为“子腔内的粉碎力”。也就是说，全部风板中既要有大风板也要有栅状风板。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其出口管是通过上盖板和顶盖板之间的夹层空间与最外的所述子腔相连通的。如此安排可以使得出口气流沿最外子腔的周向分布均匀。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其出口管包含两个或多个的支管，每个支管设置在粉碎腔外壁的侧壁上，所有的支管沿侧壁的周向均匀分布并且相并联于粉碎腔外的总管。此时，顶盖板和上盖板合并，全部筒体同轴地直接安装在顶盖板的下面。粉碎腔的侧壁包括外筒体壁、顶盖板和底板的外缘部位。这个特征可使最外子腔的出口气流沿其周向的分布近似均匀。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，关于所述气流通道，对于每一个所述筒体而言，也可以在该筒体的表面开通若干孔洞成为该通道。若该筒体下端留空较窄，就可在该筒体表面开孔洞作为附加的通道，以优化气流的流通。这也是实施时的选项之一。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的直径不大于最大筒体下端的直径。可减少转动惯量。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的上表面轴向截面投影，从轴心向外呈下行阶梯形，使料粒有更多的碰撞机会。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的上表面轴向截面投影，从轴心向外呈上行阶梯形，使粗料粒上升运动有较大的障碍。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的上表面轴向截面投影，从轴心向外呈上、下行组合阶梯形，其作用综合上述两种结构的特点。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的上表面为平面形，易于实施。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的上表面为平面形加装环形凸起的部件，加大转盘对于气流径向运动障碍，且易于实施。而且，至少有一个所述环形凸起的上端，有与相应所述筒体的下端形成所述留空作为气流通道。

本发明的多腔串联式旋流粉碎机，其转盘的上表面轴向截面投影，呈波纹状，这种形状也可增大气流的径向阻力，使气流弯曲流动。

使用本发明的多腔串联式旋流粉碎机加工粉体时，由于来自进口管的气流可以通过径向的气流通道依次进入多腔串联结构的所有子腔，然后从出口管流出。在外接引风机和驱动转盘的主电机共同作用下，当料粒随气流进入多腔串联结构的中心子腔后，在气流和离心力的作用下将逐个地进入下一个子腔，在每一个子腔内都经受该子腔内的风板所产生的粉碎力的作用。而且，随着子腔的径向距离的递增，相应风板的线速度也递增，料粒经受子腔内的粉碎力的强度也就逐次递增，这就形成了本发明特有的“多腔串联的梯级粉碎机制”。最终粉碎成品随气流出口至腔外，使得产品的粒度均匀，粗颗粒少，达到高效且充分的粉碎效果，而且生产过程也比现有的机械磨更容易控制。

附图说明

图1是本发明多腔串联式旋流粉碎机的轴向剖面示意图，其中1是转盘的轴及其中心轴线；2是底板；3是转盘；5是外筒体；6是顶盖板；7是进口管；8是出口管；9是中心子腔；10是上盖板；11、12、13和14是套在一起的四个同轴的筒体；15是最外子腔；16、17分别是筒体11和14下端和转盘表面之间的留空；21、22、23、24、25、26和27是固定在转盘上的各种形状的风板。

图2是图1实施例的多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是下行阶梯形的转盘表面；5是外筒体；6是顶盖板；7是进口管；8是出口管；10是上盖板；15是最外子腔；30是转盘的外缘面。

图3是是本发明一个实施例的多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是表面为上行阶梯式结构的转盘；5是外筒体；6是顶盖板；7是进口管；8是出口管；9是中心子腔；10是上盖板；11、12、和13是套在一起的三个同轴的筒体；15是最外子腔；81是上盖板的径向延伸部分。

图4是本发明的另一个实施例的多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是表面为上、下行混合阶梯式的转盘；4是上盖板和其下面的四个套在一起的筒体；5是外筒体。

图5是本发明的又一个实施例的结构简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是表面为平面结构的转盘；5是外筒体；6是顶盖板；7是进口管；8是出口管；10是上盖板；11、12和13是同轴地套在一起的三个筒体；16是筒体11下端的留空；17是筒体12的下端和转盘平面间的缝隙。

图6是一个有孔洞的筒体的平面展开图，其中12是筒体展开后的矩形；20是筒体的下边缘；21、22、23和24是在筒体表面开通的四个孔洞。

图7是本发明的又一个实施例的多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是转盘；5是外筒体；6是顶盖板；10是上盖板；11、12、13和14是四个同轴地套在一起的筒体；16是留空；31、32、33是环形凸起部件。

图8也是一种多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是转盘；5是外筒体；6是顶盖板；8是出口支管。

图9是与图8类似的多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是转盘；5是外筒体；6是顶盖板；8是出口支管。

图10是与图9类似的另一种多腔串联结构的简图，其中1是中心轴线；2是底板；3是转盘；5是外筒体；6是顶盖板；8是出口支管。

具体实施方式

下面列举出若干个实施例对本发明的内容作进一步的说明与补充，但本发明的内容绝不仅限于这些实施例。

实施例1

如图1、图2所示，采用铸钢制造底板2，将其表面车平抛光；在其中心钻孔以安置转盘的轴1，转轴与底板之间通过轴承连接。转盘3可采用铸钢或铸铝制成，其下表面磨平并抛光，上平面用立车车成各种不同凹凸条纹，转盘与转轴用键连接在一起，用转轴带动其旋转。外筒体5用钢板卷成圆筒用焊接工艺焊接而成，顶盖板6和外筒体焊为一体，其上开有两个圆孔，分别用于安装进口管7和出口管8，圆筒的外表面覆以防锈涂层，内表面抛光。所有同轴的筒体11、12、13和14均由薄钢板卷成，它们以同心圆的形式焊接在上盖板10上。进口管安置在上盖板上，向上穿过顶盖板。而出口管则安置在顶盖板上。

为了简略地说明问题，图1中仅给出了由五个子腔组成的多腔串联式旋流粉碎机，在其外筒体，顶盖板和底板围成的空间内，四个同轴地套在一起的筒体11、12、13和14安装在上盖板下面，阶梯形转盘安装在下方，就组成了一个有四个筒体，五个子腔的多腔串联结构。近轴的一个为中心子腔9，它与进口管相连通；出口管位于顶盖板的偏心部位，于是出口管通过顶盖板和上盖板间的夹层空间与最外子腔15沿周向整体地相连通。实际工作时，径向气流通过各个筒体和转盘之间的留空，使得各个子腔串接在一起。多个风板21、22、23、24、25、26和27安装在转盘上且可在相应的子腔内转动，形成风板组，它们都可采用焊接和切割工艺进行制造。在上述风板中，21为大风板，其余为栅状风板，典型的类型是：22为只具有孔洞的；23为具有曲线凹槽的；24为同时有凹槽和孔洞的；25为具有垂直凹槽的；26为具有水平凹槽的；27为既有垂直凹槽也有水平凹槽的。在主电机拖动的转轴及该风板组的驱动下，以及在外置的引风机的共同作用下，在各个子腔内就具有了子腔内的粉碎力。当物料随气流由进口管投入到中心子腔9，即受到该子腔内的粉碎力的初级粉碎，然后在离心力和径向气流作用下通过留空16進入下一个子腔，随着径向距离增大，子腔内的粉碎力强度也增大，至最后，料流通过留空17进入最外子腔15完成粉碎过程，这就是多腔串联的梯级粉碎机制，产品随气流经出口管至粉碎机外的收料装置。图2是图1的多腔串联结构的简图，其标号除第30号外其余与图1中相同标号的含义相同。本例还有三个特征：一是，图2示出转盘的外缘面30的直径略小于最大筒体14(图1中的标号)下端的直径；二是，转盘是从轴心向外呈下行阶梯形的；三是，图2的箭头8表示顶盖板偏心处的开口作为出口管。

实施例2

如图1、图3所示，其制造过程与实施例1相同。如图3，是本实施例的多腔串联结构示意图。以中心轴线1为旋转对称轴的底板2、顶盖板6和外筒体5围成的粉碎腔内，与进口管7相固定的上盖板10下面安装有三个同轴地套在一起的筒体11、12和13并与其下方的转盘3构成多腔串联结构，从中心子腔9至最外子腔15共四个子腔。本例的特征是，转盘的上表面的轴向截面投影，从轴心向外呈上行阶梯形。此外，要说明两点：一是，上盖板的径向延伸部分81表明上盖板的边缘是可以沿腔外壁延伸的，使出口气流要流过延长了的上盖板和腔外壁之间的夹层长度才流至出口管8，这个夹层的最大延伸可延至外筒体的下方，此举只是使最外子腔中的气流有不同的流态。二是，最外子腔的柱向高度是可以通过底板边缘相应部位的升或降而加以设计调节的，从而调节其粉碎力强度，底板2边缘的下降就是此例。

实施例3

如图1、图4所示，其制造过程与实施例1相同。如图4，是本实施例的多腔串联结构示意图。在底板2和外筒体5围成的空间内，4是与进口管相固定的上盖板及其下面安装的四个同轴地套在一起的筒体，并与其下方的转盘3构成多腔串联结构。本例的特征是，转盘的上表面的轴向截面投影，从中心轴线1向外水平高度呈上、下行组合阶梯形。

实施例4

如图1、图5和图6所示，其制造过程与实施例1相同，如图5，是本实施例的多腔串联结构和进口管、出口管结构示意图。在以中心轴线1为旋转对称轴的底板2、顶盖板6和外筒体5围成的粉碎腔内，与进口管7相固定的上盖板10下面安装有三个同轴地套在一起的筒体11、12和13，在其下是平面形的转盘3而构成多腔串联结构，是一个具有三个筒体、四个子腔的情况。要说明一点，转盘的平面可以延伸至最外子腔，直至外筒体，虽不是最佳但也可行。本实施例具有三个特征，一是，转盘是平面形的，结构简单；二是，出口管8是在顶盖板中心开口处，箭头表示出口管8及其物料的流向，该出口管把进口管7套在里面，此两管可在粉碎腔外分离；三是，展示一个以孔洞作为径向的气流通道的例子：图5的筒体11下端的通道16是留空，但筒体12下端只是一个窄缝17，以至于风阻大不能作为气流的通道，此时可在筒体12的表面设置孔洞作为气流通道，图6即是该筒体表面的展开图，在筒体表面12上开有若干孔洞21、22、23和24。要指出的是，当某些孔洞，例如假设图中孔洞22下移至下端边缘20时，该孔洞便可看成是小部分的留空了，因而对一个筒体而言，孔洞和留空也是可以组合应用的。

实施例5

如图1、图7所示，其制造过程与实施例1相同。如图7，是本实施例的多腔串联结构示意图。这是一个具有四个筒体，五个子腔的情况，在以中心轴线1为旋转对称轴的底板2、顶盖板6和外筒体5围成的空间内，与进口管相固定的上盖板10下面安装有四个同轴地套在一起的筒体11、12、13和14并与其下方的转盘3构成多腔串联结构。本例的特征是，转盘是平底形的，其上表面上设置了环形凸起部件如31，32和33所示。此外，径向的气流通道都是留空，如16便是筒体12下端与环形凸起31之间的留空。

实施例6

如图1、图8所示，其制造过程与实施例1相同。如图8，是本实施例的多腔串联结构和出口管结构示意图。在以中心轴线1为轴，底板2、顶盖板6和外筒体5为腔壁围成的腔内，上盖板与顶盖板合并为一，三个筒体就直接安装在顶盖板下，与其下方的转盘3构成多腔串联结构。本实施例有两个主要特征：一是转盘表面呈波纹形；二是其出口管由总管和一个或以上的支管组成，每个支管设置在粉碎腔外壁的侧壁上，所有的支管相并联于粉碎腔外的总管。本例中的侧壁是外简体5，在其上开通的，以箭头表示的出口支管8就是支管之一。

实施例7

如图1、图9和图10所示，其制造过程与实施例1相同。图9和图10中除了转盘3的形状和出口支管8的部位与图8不同外，其余相同，各标号的含义亦相同。图9的出口支管8所在的侧壁是取在顶盖板6的外缘部位；而图10的出口支管8所在的侧壁是取在底板2的外缘部位。

上述实施例实际给出的仅仅是几个常见的具体实施方式，本发明绝对不限于这些实施例。需要强调的是：本发明是通过在垂直的旋转对称的粉碎腔内设置了两个创新的结构，即多腔串联结构和风板组，不需要在腔内再设置专用的分级机构。当料粒随气流进入多腔串联结构时，便随之逐个进入到该结构的各个子腔，在风板组作用下，经受多腔串联的梯级粉碎后，从出口流出，使产品粒度细而均匀，达到了现有的旋流磨无法达到的、意想不到的技术效果。只要是在设计中采用了“多腔串联结构”和“风板组”，便将视为侵犯了本发明的权益。

Claims (11)

1.一种多腔串联式旋流粉碎机，在其垂直安置的旋转对称的外筒体、顶盖板和底板所包围的粉碎腔体内，包括有圆筒体、上盖板、转盘及安置其上的风板、转轴、与粉碎腔体中央相连通的进口管和与粉碎腔体侧面相连通的出口管，其特征在于：

(1)所述粉碎腔体采用多腔串联结构，即是由固定在上盖板下面的一个或多个旋转对称的、不同大小可套在一起的筒体和所述筒体下方同轴安置的所述转盘共同形成相串接的多个子腔，以及，每个所述筒体的下端和所述转盘表面之间有留空，作为所述子腔之间的气流通道，从而使全部所述子腔形成一个气流的串联结构；

(2)所述转盘上的所述风板是按所述子腔分组安置的，在每个子腔内安置有一个以上的风板。

2.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述风板，其结构分为整体完整的大风板和有空洞或凹槽的栅状风板两种，在全部所述风板中既包含有所述大风板，也包含有所述栅状风板。

3.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述出口管是通过上盖板和顶盖板之间的夹层空间与最外子腔相连通的。

4.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述出口管包含两个或多个的支管，每个支管设置在粉碎腔体外壁的侧壁上，所有的支管沿侧壁的周向均匀分布，并且相并联于粉碎腔体外的总管。

5.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述一个或多个旋转对称的、不同大小可套在一起的筒体中的每一个筒体，其表面或是有孔洞的，或是没有孔洞的。

6.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述转盘的上表面轴向截面投影，从轴心向外呈下行阶梯形。

7.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述转盘的上表面轴向截面投影，从轴心向外呈上行阶梯形。

8.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述转盘的上表面轴向截面投影，从轴心向外呈上、下行组合阶梯形。

9.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述转盘的上表面为平面形。

10.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述转盘的上表面为平面形加装环形凸起的部件，而且，至少有一个所述环形凸起的上端，有与相应所述筒体的下端形成所述留空作为所述气流通道。

11.按权利要求1所述的多腔串联式旋流粉碎机，其特征在于所述转盘的上表面轴向截面投影，呈波纹状。