CN1105910A - 喷旋式气流粉碎机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超细粉碎设备，由粉碎室、冲击 靶、混合导向管和喷嘴组成，可以内置分级转子。粉 碎室为圆筒形，下部有旋转喷嘴环，内部有冲击靶和 混合导向管，底部为锥形并装有冲击喷嘴，其中旋转 喷嘴环、冲击靶、混合导向管、分级转子及冲击喷嘴位 于同一轴线上。与现有技术相比具有喷嘴磨损轻，结 构简单，运动部件少，维修方便，能控制分级点，便于 运行自动化，并且适用工质广泛，可从事多种粉碎作 业。

Description

本发明涉及的是粉碎设备，特别是用于超细粉碎的设备-气流粉碎机，别名流能磨或气流磨。

气流粉碎机是一种利用高速气流（300～500m/s）或过热蒸汽（300～400℃）的能量使颗粒相互产生冲击、碰撞和磨擦，从而导致颗粒粉碎的设备。利用气流的能量进行冲击粉碎的想法很早就产生了，但是工业上大规模地采用气流粉碎，是在第二次世界大战之后。据化工部ZBG90005-87    发布的《超细粉碎机械名词术语》介绍战后发展的五种机型是：（1）O    形气流粉碎机，通常称循环管式气流磨；（2）扁平式气流粉碎机，又名水平圆盘式气流磨；（3）靶式气流粉碎机，又名单喷式气流磨；（4）对冲式气流粉碎机，又名逆向气流磨，通常称对喷式气流磨；（5）流化床式气流粉碎机。

扁平式气流粉碎机，粉碎腔为扁平圆形，喷嘴分布于同一水平面，沿周壁等距离配置；主要特点是兼具粉碎和分级功能，适宜于粉碎各种聚集体或凝聚体构成的物料。靶式气流粉碎机，物料在喷管中与输入的气流相混合，并得到加速，混合气流经喷嘴射出后，冲击到前方设置的冲击靶    上获得粉碎；适合于粉碎高分子聚合物、低熔点、热敏性物料、纤维状物料以及其他聚合物。流化床式气流粉碎机是在立式圆筒形粉碎农会内，底部设有喷嘴或在壳壁径向设有喷嘴，空气经喷嘴射入，对由送料器送入筒内的物料进行加速，冲击粉碎，粉碎腔顶部设有分级器，物料在粉碎腔内形成流化床；德国开发的AFG    流态化床逆向喷射磨就是将逆向喷射原理与流态化床中的膨胀气体喷射流相结合的产物，适用于矿物原料、化工原料、热敏性物料、高硬耐磨材料的超细粉碎。

由于相关专业技术的进步，中国专利CN        861    04423，CN        204    0807，CN        104    9983和CN        212    7039对部分机型提出局部改进。就目前来看，扁平式气流粉碎机有自行分级能力，但随着加料速度的提高，存在料度分布变宽和粒径变大的问题；流化床式气流粉碎机在粉碎高分子聚合物和纤维状物料方面性能又不如靶    式气流粉碎机优越。

本发明的目的在于，综合扁平式、靶式和流化床式气流粉碎机的优点，利用喷动床和流态化技术，提供一种新型的气流粉碎机。其特点：（1）物料不通过喷嘴，减轻了喷嘴的磨损；（2）结构简单，运动部件少，便于维修；（3）内置分级转子，能控制分级点，提高粒度分布；（4）结构紧凑，占地面积小，运行便于自动控制。

本发明是这样实现的，如图1    所示。由粉碎室[1]、冲击靶[2]、混合导向管[3]和喷嘴[4]（即[4a]和[4b]）组成，粉碎室[1]为圆筒形，下部有旋转喷嘴环[5]，内部中心装有冲击靶[2]和混合导向管[3]，底部为锥形，并装有冲击喷嘴[4b]。

旋转喷嘴环[5]如图2    所示，由三个以上喷嘴（图中为六个）等间距组成，旋转喷嘴[4a]的轴线垂直于粉碎室轴向的平面内与假想分级圆[6]相切，分级圆[6]直径大于混合导向管[3]直径，小于粉碎室[1]直径，喷嘴[4a]轴线与粉碎室[1]径向成α角，α角的取值为15～75°。在图1    或3    中，粉碎室锥形底部[7]上装有冲击喷嘴[4b]，其中冲击喷嘴[4b]与混合导向管[3]构成负压带料形式，使进入粉碎室[1]的物料先集中在锥形底部[7]，由混合导向管[3]下端冲击喷嘴[4b]的喷气流吸入混合导向管[3]，经混合导向管[3]加速，撞到位于正上方的冲击靶    [2]上，冲击靶面为平面或凸锥面，形成单喷式（靶式）粉碎过程，完成初步粉碎。初步粉碎的物料在混合导向管[3]和粉碎室[1]构成的环隙下落，物料下落至旋转喷嘴环[5]时被旋转喷嘴[4a]的喷气流粉碎，完成扁平式粉碎过程。在此粗物料受较大的离心力作用向粉碎室运动并落入锥形底部，再次被带动粉碎，周而复始直至合格；同时细物料受较大向心力作用向粉碎室中心运动并向上运动，穿过下落物料进再次被撞击粉碎，最后被带出属流态化技术，冲击喷嘴与混合导向管运用导向喷动床技术，与扁平式和单式喷式（靶式）粉碎一起被称为“喷旋式粉碎”。

在喷旋式气流粉碎过程中，运用扁平式分级原理实现初步分级，运用流态化颗粒带出进一步分级，为了准确实现分级，本发明采用分级转子[8]如图3所示。分级转子[8]可以装在粉碎室[1]的内部，也可台外置分级机，分级转子为涡轮式、叶轮式或旋转叶片式等，位于冲击靶[2]的上方，由驱动轴[9]带动转子高速转动，驱动轴[9]通过粉碎室上盖[11]时应采用密封[10]，密封形式可以是填料密封、机械密封或气体密封等，最好采用气体密封。驱动轴[9]可以是电机轴加长或其它方式（如齿轮传动或皮带轮传动等）。其中旋转喷嘴环[5]、冲击靶[2]、混合导向管[3]、分级转子[8]及冲击喷嘴[4b]位于同一轴线上，驱动轴[9]也在上细轴线上。

喷旋式气流粉碎机如图1或3所示，粉碎室底部为锥形，做为喷动床锥角为30～70°，做为扁平式气流粉碎机角度一般为150～170°，做为喷旋式气流粉碎机采用锥角为60～150°，最佳角度为90～120°，混合导向管[3]可以采用直管或其它变截面形式（如文丘里管或拉伐尔管等），其直径与粉碎室直径之比为0.1～0.4，与冲击喷嘴直径之比为3～30。物料在混合导向管[3]内混合并加速，混合导向管[3]由物料吸入段和混合加速段组成，物料吸入段与冲击喷嘴[4b]形成负压带料形式，由喷嘴气流将物料吸入混合导向管[3]，在混合加速段使物料与工质气流混合均匀并加速，总长度为冲击喷嘴直径的6倍以上，或吸入段长度的1～10倍，其中吸入段长度由下式确定：

L=d-d*/2tg (β)/2

式中：L-吸入段长度

d-混合导向管直径

d*-冲击喷嘴直径

β-喷气流膨胀角

在粉碎机内冲击靶[2]与混合导向管[3]出口相对，冲击靶面为平面或凸锥面，锥角为90～180°，直径大于混合导向管[3]直径，小于粉碎室[1]直径，最佳直径为假想分级圆[6]的0.4～1.5倍。粉碎过程中原料入口可以在上盖[11]、粉碎室侧壁[1]或锥底[7]，但入口管口最好在分级转子[8]和旋转喷嘴环[5]之间，低于旋转喷嘴环[5]会影响旋转喷气流。给料速度可以由电磁振荡器、螺旋给料器或回转给料器等控制，并且可以实现反馈调节。产品出口在粉碎室[1]的上部或上盖[11]，产品由出口导出，进入收集系统。

粉碎机由固体材料制成，固体材料可以是金属或非金属，金属分为铁基合金、有色金属和硬质合金等，非金属可以是高分子合成材料（尼龙、耐磨橡胶、聚氨酯弹性体、聚四氟乙烯等）和无机陶瓷（刚玉、碳化硅、碳化硼、氮化硅等）。对于粉碎要求不高或磨损轻（如莫氏硬度小于五级）可以采用金属材料（如不锈钢）制造；对于粉碎要求较高或磨损重的物料，粉碎室[1]外壁以金属材料（如碳钢）为主制造，内壁或易磨损部位（如混合导向管和冲击靶等）由耐磨材料（如陶瓷或高分子材料）制成，并且制成便于更换形式。

本设备可用于矿物原料、化工原料、聚集体、凝聚体、高分子聚合物、低熔点、热敏性、纤维状和高硬耐磨材料粉碎，其优点在于：喷嘴只通过工质气流，物料不通过喷嘴，这样可以减轻喷嘴的磨损，延长喷嘴使用寿命，减少维修更换的次数；具有气流粉碎机的共性，结构简单，没有运动部件或运动部件少，便于维修；本机除采用扁平式的分级有理用于初步分级，流态化技术进一步分级外，内置分级转子（运动部件），控制分级点提高粒度分布；同时整机结构紧凑，占地面积小，可以实现给料速度自动调节，根据物料性质设定分级点，运行便于自动控制。

本发    明的结构如图所示。图1    为基本原理图，图2为旋转喷嘴环[5]结构图，图3    为整机示意图，图为100型装配图。各图中标号通用，即[1]粉碎室，[2]冲击靶，[3]混合导向管，[4]喷嘴（其中[4a]为旋转喷嘴，[4b]为冲击喷嘴），[5]放置喷嘴环，[6]假想分级圆，[7]粉碎室锥形底，[8]分级转子，[9]驱动轴，[10]密封装置，[11]粉碎室上盖，[12]产品出口，[13]加料口。

本发明的实施例PX-100型喷旋式气流粉碎机，图4    所示为其装配图。粉碎机由粉碎室[1]、冲击靶[2]、混合导向管[3]和喷嘴[4a]与[4b]组成。粉碎室[1]为圆筒型，下部有旋转喷嘴环[5]，放置喷嘴环[5]由六个喷嘴等间距组成，喷嘴[4a]轴线在垂直于粉碎室轴向的平面内与假想分级圆[6]相切。粉碎室内部中心装有冲击靶[2]和混合导向管[3]，底部为锥形并装有冲击喷嘴[4b]，分级转子位于冲击靶上方，分级转子由驱动轴[9]驱动，驱动轴[9]通过粉碎室上盖[11]时采用气体密封，并且旋转喷嘴环[5]、冲击靶[2]、混合导向管[3]、分级转子[8]及冲击喷嘴[4b]位于同一轴线上。粉碎机全部零部件用不锈钢加工制成，原料入口[13]设在侧壁上，出口[12]位于上盖，可用于粉碎低硬度磨损轻的原料，对于高硬耐磨材料应采用衬里或耐磨材料制作。

Claims (11)

1、喷旋式气流粉碎机是一种超细粉碎设备，由粉碎室[1]、冲击靶[2]、混合导向管[3]和喷嘴[4]组成，其特征在于粉碎室[1]为圆筒形，下部有旋转喷嘴环[5]，内部中心装有冲击靶[2]和混合导向管[3]，底部为锥形，并装有冲击喷嘴[4b]。

2、如权利要求1所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是旋转喷吡环[5]由三个以上喷嘴[4a]轴线在垂直于粉啐室轴向的平面内与假想分级圆[6]相切，分级圆[6]直径大于混合导向管[3]直径，小于粉碎室[1]直径，喷嘴[4a]轴线与粉碎室[1]径向的角度为15～75°。

3、如权利要求1或2所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是锥形底部上装的冲击喷嘴[4b]，与混合导向管[3]构成负压带洋形式，使加入粉碎室[1]的物料经混合导向管加速，撞到位于正上方的冲击靶[2]上，冲击靶面为平面或凸锥面。

4、如权利要求2或3所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是可以内装分级转子[8]，也可以没有，分级转子[8]位于冲击靶[2]的上方，由驱动轴[9]带动转子高速转动，驱动轴[9]通过粉碎室上盖[11]时应采用密封[10]，密封形式可以是填料密封、机械密封或气体密封等，最好采用气体密封。

5、如权利要求1或4所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是旋转喷嘴环[5]、冲击靶[2]、混合导向管[3]、分级转子[8]及冲击喷嘴[4b]位于同一轴线上。

6、如权利要求1或3所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是粉碎室底部为锥形，锥角为60～150°，最佳角度为90～120°。

7、如权利要求1或3所述的喷旋气式气流粉碎机，其特征是混合导向管[3]可以采用直管或其它变截面形式，其直径与粉碎室直径之比为0.1～0.4，与冲击喷嘴直径之比为3～30。

8、如权利要求1或3所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是物料在混合导向管[3]内混合并加速，混合导向管[3]由物料吸入段和混合加速段组成，长度为冲击喷嘴直径的6倍以上，或吸入段长度的1～10倍，其中吸入段长度由下式确定：

L=d-d*/2tg (β)/2

式中：L-吸入段长度

d-混合导向管直径

d*-冲击喷嘴直径

β-喷气流膨胀角

9、如权利要求1或3所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是冲击靶[2]混合导向管[3]出口相对，冲击靶面的锥角为90～180°，直径大于混合导向管[3]直径，小于粉碎室[1]直径，最佳直径为假想分级圆的0.4～1.5倍。

10、如权利要求3或4所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是原料入口可以在上盖[11]、侧壁[1]或锥底[7]，入口管口最好在分级转子[8]和旋转喷嘴环[5]之间，产品出口在粉碎室[1]的上部或上盖[11]。

11、如权利要求1或4所述的喷旋式气流粉碎机，其特征是由固体材料制成，固体材料可以是金属或非金属，粉碎室[1]外壁以金属材料为主，内壁或易磨损部位由耐磨材料制成。

Images