CN113414102A - 一种可调节成品粒度级配的双转子机构及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节成品粒度级配的双转子机构，包括传动轴、内转子、内叶片、外转子、外叶片；内转子和外转子同轴设置；传动轴下部通过拉杆支撑与内转子相连，内转子转动方向与传动轴相同；外转子为内齿轮结构，传动轴为外齿传动结构，外转子通过多个传动齿轮与传动轴相连，通过传动轴驱动外转子转动，外转子转动方向与传动轴相反；内叶片和外叶片均为柳叶形叶片。本发明能够实现对产品粒度级配的调节，使得粒径切割更加清晰，增加叶片使用寿命、优化产品性能，降低物料分选阻力，节约分选能耗，利于粉磨系统的节能减排。

Description

一种可调节成品粒度级配的双转子机构及其应用

技术领域

本发明属于分选技术领域，特别是涉及一种可调节成品粒度级配的双转子机构及其应用。

背景技术

水泥颗粒级配对水泥的性能影响很大，张晓峰研究认为在组成水泥的所有颗粒中，3～30μm的颗粒对水泥强度增长起主导作用，且总的含量不应低于65％，16～24μm之间的颗粒对水泥强度的影响更为重要，它们的含量愈多愈好。＜3μm的细颗粒的水化速度很快，有的甚至在搅拌过程中就已经完成，所以这些细颗粒仅对水泥早期强度有利。30～60μm的颗粒的水化程度较低，而大于60μm的粗颗粒的活性很小，水化作用甚微，仅起填料作用。当水泥颗粒组成中0～10μm细粉颗粒含量偏多时，水泥水化速率相对加快，水泥水化产物生成迅速，浆体硬化快，凝结时间相应变短，同时需水量也随之增加。当水泥颗粒组成中1μm细粉颗粒含量过多，尤其达到10％以上时，水泥的施工性能将变差。因此，很多专家学者研究了采用不同特性的材料配制水泥，比如采用低活性的固体废渣配制水泥，从而优化水泥性能。随着国家节能减排政策的逐步推进，各种固体废弃物必须绿色化处置，将低活性固体废弃物粉磨至一定的细度，进而配制水泥，提升水泥性能，是必然的发展方向。

在水泥或其他粉体材料粉磨系统中，一般是先粉磨、再选粉，从而获得一定细度的产品，且选粉机的分选特性就基本确定了产品的粒度级配。选粉机的发展经历了第一代离心式选粉机、第二代旋风式选粉机、第三代高效笼型选粉机的发展过程。高效笼型选粉机最早由日本小野田公司发明，然后广泛应用于各种物料、各种细度产品的粉磨系统，其核心原理是：由外圈固定导风叶片和内部柱式笼型转子组成，依靠控制气体携带力、物料自重力和转子离心力三力的平衡对物料进行分选，即外圈导风叶片是固定的、内圈笼型转子是可以转动的。这种结构的选粉机基本满足了普通水泥生产的需求，但是不能对水泥的粒度级配进行调控，尤其很难获得3～30μm颗粒总含量大于70％的水泥产品，无法满足高品质水泥的生产需求。

立磨将研磨和分选功能融合为一体，即下部磨盘和磨辊对物料研磨、上部选粉机对物料分选，这种方式工艺布置紧凑，节约占地面积。但是在正常生产时，物料通过气力提升，从下向上运动，耗能较大，而选粉机导风叶片为固定式结构、不能旋转，仅靠内侧转子的旋转提供离心力，转子转速较高的条件下，才能获得合格产品，导致分选阻力大、生产能耗高。同时，转子的高速旋转，在同等选粉效率条件下，使得返回磨盘的半成品物料量增加，易引起磨机振动、降低研磨效率。

此外，现有的选粉机叶片多采用直线型，导致选粉机叶片的迎风面磨损速度较快，使用寿命短、维护成本高，缺乏流线型设计。

发明内容

针对现有技术存在的选粉机或立磨选粉时不能调节产品粒度级配、叶片磨损速度快、分选阻力高的问题，本发明提供一种可调节成品粒度级配的双转子机构，该机构能够用于调节产品粒度级配、增加叶片使用寿命、降低分选阻力、优化产品性能。

本发明是这样实现的，一种可调节成品粒度级配的双转子机构，包括传动轴、内转子、内叶片、外转子、外叶片；

所述内转子和外转子同轴设置；所述传动轴下部通过拉杆支撑与内转子相连，内转子转动方向与传动轴相同；所述外转子为内齿轮结构，传动轴为外齿传动结构，外转子通过多个传动齿轮与传动轴相连，通过传动轴驱动外转子转动，外转子转动方向与传动轴相反；所述内叶片和外叶片均为柳叶形叶片。

物料依次经过外转子、内转子两个动态转子进行分选，可实现对产品粒度级配的调节，使得粒径切割更加清晰。

在上述技术方案中，优选的，所述传动轴由驱动装置驱动转动，所述驱动装置包括电机和减速机，所述电机通过减速机连接传动轴。

在上述技术方案中，优选的，所述内转子的内叶片高径比为0.5～0.6，内叶片与内转子转动切线方向夹角呈45～75°，且角度可调，相邻两内叶片的间距为10～100mm，内叶片宽度为100～300mm。

在上述技术方案中，优选的，所述外转子的外叶片高径比为0.48～0.58，外叶片与外转子转动切线方向夹角呈45～65°，且角度可调，相邻两外叶片的间距为10～100mm，外叶片宽度为200～600mm。

在上述技术方案中，优选的，所述内叶片和外叶片均包括内弧和外弧，所述内弧和外弧采用非均匀有理B样条曲线构建；

所述外弧的B样条曲线控制点为5个，分别为第一控制点、第二控制点、第三控制点、第四控制点、第五控制点，所述内弧的B样条曲线控制点为4个，分别为第六控制点、第七控制点、第八控制点、第九控制点，第一控制点和第六控制点在叶片弦长上的投影点均为第一投影点，第二控制点和第七控制点在叶片弦长上的投影点均为第二投影点，第三控制点和第八控制点在叶片弦长上的投影点均为第三投影点，第四控制点和第五控制点在叶片弦长上的投影点均为第四投影点，第五控制点和第九控制点重合，第一投影点和第六控制点重合，第四投影点和第九控制点重合；

第六控制点与第九控制点之间的距离为叶片的弦长，设定叶片的弦长为a，各点之间的位置关系为：

第一投影点和第二投影点之间的距离a1＝0.5a，第二投影点和第三投影点之间的距离a2＝0.25a，第三投影点和第四投影点之间的距离a3＝0.25a；

第一控制点和第一投影点之间的距离b1＝0.04a，第二控制点和第二投影点之间的距离b2＝4.30b1，第三控制点和第三投影点之间的距离b3＝4.44b1，第四控制点和第四投影点之间的距离b4＝1.18b1；

第七控制点和第二投影点之间的距离c1＝2.26b1，第八控制点和第三投影点之间的距离c2＝2b1；

所述内弧和外弧的具体构建方法如下：

1)确定各点坐标

首先定义第一投影点的坐标，根据叶片弦长，依次确定第二投影点、第三投影点、第四投影点的坐标；再根据第一投影点的坐标、弦长确定第一控制点的坐标，依次确定第二控制点、第三控制点、第四控制点、第五控制点、第六控制点、第七控制点、第八控制点、第九控制点的坐标；

2)根据各点坐标获得内弧和外弧曲线

以第一控制点、第二控制点、第三控制点、第四控制点、第五控制点的点坐标为控制点，采用非均匀有理B样条曲线拟合，将五个控制点依次相连，获得外弧曲线；以第六控制点、第七控制点、第八控制点、第九控制点的坐标为控制点，采用非均匀有理B样条曲线拟合，将四个控制点依次相连，获得内弧曲线；

3)根据内弧和外弧曲线获得叶片

将第一控制点、第六控制点相连，使外弧曲线、内弧曲线闭合，构成叶片。

在上述技术方案中，优选的，所述传动轴下部设有倒锥，所述倒锥外侧面与拉杆支撑一端相连，所述倒锥底端通过连杆与内转子相连。

上述可调节成品粒度级配的双转子机构可应用于选粉机上，也可应用于立磨上。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、本发明的双转子机构，采用同一个主轴、同一个电机，逆向传动结构，使得内转子、外转子实现不同转速的运动，且两转子转动方向相反，工作时调节内外两转子的转速，可实现对产品粒度级配的调节，使得粒径切割更加清晰，3～30μm的颗粒含量可以达到75％以上。

2、本发明的双转子机构，根据分选物料不同、产品细度不同可适应的选粉浓度Cs(g/m³)较宽，一般在1000～1500g/m³，所要求产品越粗、选粉浓度越大。

3、本发明的双转子机构，由于内转子、外转子均可转动、且做相对转动，线速度比传统的选粉机结构“内转子转动、外层静态叶片”模式低40～50％，分选阻力低。

4、本发明的双转子机构，内转子、外转子的叶片均采用柳叶形叶片，近流线型的叶片降低了选粉机阻力，降低了叶片磨损速度，增加了叶片使用寿命。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的双转子机构的结构示意图；

图2是本发明的实施例提供的传动轴与外转子两级传动的结构示意图；

图3是本发明的实施例提供的内转子与外转子转动方向的结构示意图；

图4是本发明的实施例提供的颗粒向内侧运动的结构示意图；

图5是本发明的实施例提供的内转子和外转子的叶片的立体图；

图6是本发明的实施例提供的内转子和外转子的叶片的俯视图；

图7是本发明的实施例提供的内转子和外转子的叶片的样条曲线构建图；

图8是本发明的实施例提供的双转子机构应用在立磨上的结构示意图。

图中：1、电机；2、减速机；3、传动轴；4、内转子；41、内叶片；5、外转子；51、外叶片；6、传动齿轮；7、拉杆支撑；8、倒锥；9、连杆；

10、第一控制点；11、第二控制点；12、第三控制点；13、第四控制点；14、第五控制点；15、第六控制点；16、第七控制点；17、第八控制点；18、第九控制点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参阅图1～7，本发明的实施例提供一种可调节成品粒度级配的双转子机构，包括电机1、减速机2、传动轴3、内转子4、内叶片41、外转子5、外叶片51；

所述电机1通过减速机2连接传动轴3，驱动传动轴3转动；所述内转子4和外转子5同轴设置，利于提高分选的效率；所述传动轴3下部设有倒锥8，所述倒锥8外侧面与拉杆支撑7一端相连，拉杆支撑7另一端与内转子4相连，所述倒锥8底端通过连杆9与内转子4相连，设置倒锥8一是为拉杆支撑7固定提供支撑点，二是支撑内转子4运动时不变形，三是隔断主传动轴3以及下部密封与粉尘的长期接触。

内转子4转动方向与传动轴3相同；所述内转子4的内叶片41高径比(即内叶片41高度与内转子4直径的比值)为0.5～0.6，内叶片41与内转子4转动切线方向夹角呈45～75°，且角度可调，通过调整内叶片41的安装角度，即可调节分选返回颗粒的粒径。相邻两内叶片41的间距为10～100mm，内叶片41宽度为100～300mm。

所述外转子5为内齿轮结构，传动轴3为外齿传动结构，外转子5通过多个传动齿轮6与传动轴3相连，通过传动轴3驱动外转子5转动，外转子5转动方向与传动轴3相反；所述外转子5的外叶片51高径比(即外叶片51高度与外转子5直径的比值)为0.48～0.58，外叶片51与外转子5转动切线方向夹角呈45～65°，且角度可调，通过调整外叶片51的安装角度，即可调节分选返回颗粒的粒径。相邻两外叶片51的间距为10～100mm，外叶片51宽度为200～600mm。

物料依次经过外转子5、内转子4两个动态转子进行分选，可实现对产品粒度级配的调节，使得粒径切割更加清晰。

所述内叶片41和外叶片51均为柳叶形叶片；所述内叶片41和外叶片51均包括内弧和外弧，所述内弧和外弧采用非均匀有理B样条曲线构建；

所述外弧的B样条曲线控制点为5个，分别为第一控制点10、第二控制点11、第三控制点12、第四控制点13、第五控制点14，所述内弧的B样条曲线控制点为4个，分别为第六控制点15、第七控制点16、第八控制点17、第九控制点18，第一控制点10和第六控制点15在叶片弦长上的投影点均为第一投影点，第二控制点11和第七控制点16在叶片弦长上的投影点均为第二投影点，第三控制点12和第八控制点17在叶片弦长上的投影点均为第三投影点，第四控制点13和第五控制点14在叶片弦长上的投影点均为第四投影点，第五控制点14和第九控制点18重合，第一投影点和第六控制点15重合，第四投影点和第九控制点18重合；

第六控制点15与第九控制点18之间的距离为叶片的弦长，设定叶片的弦长为a，各点之间的位置关系为：

第一投影点和第二投影点之间的距离a1＝0.5a，第二投影点和第三投影点之间的距离a2＝0.25a，第三投影点和第四投影点之间的距离a3＝0.25a；

第一控制点10和第一投影点之间的距离b1＝0.04a，第二控制点11和第二投影点之间的距离b2＝4.30b1，第三控制点12和第三投影点之间的距离b3＝4.44b1，第四控制点13和第四投影点之间的距离b4＝1.18b1；

第七控制点16和第二投影点之间的距离c1＝2.26b1，第八控制点17和第三投影点之间的距离c2＝2b1；

所述内弧和外弧的具体构建方法如下：

1)确定各点坐标

首先定义第一投影点的坐标，根据叶片弦长，依次确定第二投影点、第三投影点、第四投影点的坐标；再根据第一投影点的坐标、弦长确定第一控制点10的坐标，依次确定第二控制点11、第三控制点12、第四控制点13、第五控制点14、第六控制点15、第七控制点16、第八控制点17、第九控制点18的坐标；

2)根据各点坐标获得内弧和外弧曲线

以第一控制点10、第二控制点11、第三控制点12、第四控制点13、第五控制点14的点坐标为控制点，采用非均匀有理B样条曲线拟合，将五个控制点依次相连，获得外弧曲线；以第六控制点15、第七控制点16、第八控制点17、第九控制点18的坐标为控制点，采用非均匀有理B样条曲线拟合，将四个控制点依次相连，获得内弧曲线；

3)根据内弧和外弧曲线获得叶片

将第一控制点10、第六控制点15相连，使外弧曲线、内弧曲线闭合，构成叶片。

例如：假定第一投影点的坐标为(0,0)，叶片的弦长a为100mm，那么第二投影点的坐标为(50，0)，第三投影点的坐标为(75，0)，第四投影点的坐标为(100，0)，第一控制点10的坐标为(0,4)，第二控制点11的坐标为(50,17.2)，第三控制点12的坐标为(75,17.76)，第四控制点13的坐标为(100,4.72)，第五控制点14的坐标为(100,0)，第六控制点15的坐标为(0,0)，第七控制点16的坐标为(50,9.04)，第八控制点17的坐标为(75,8)，第九控制点18的坐标为(100,0)。以第一控制点10、第二控制点11、第三控制点12、第四控制点13、第五控制点14的点坐标为控制点，在CAD中非均匀有理B样条曲线拟合，将五个控制点依次相连，获得外弧曲线；以第六控制点15、第七控制点16、第八控制点17、第九控制点18的坐标为控制点，在CAD中非均匀有理B样条曲线拟合，将四个控制点依次相连，获得内弧曲线。将第一控制点10、第六控制点15相连，使外弧曲线、内弧曲线共同构成叶片结构。

该双转子机构的具体工作过程如下：

物料随着气流进入外转子5做圆周运动进行分选，此时可通过调整外叶片51的安装角度、外转子5转速，来调节分选返回颗粒的粒径，外转子5转速为30～100r/min，物料在水平方向上受到气体对物料的拉拽力和离心力两个相反的力，分选得到的粗料排出。经过分选后的物料进入内转子4进行再次分选，此时可通过调整内叶片41的安装角度、内转子4转速，来调节再次分选返回颗粒的粒径，内转子4转速50～120r/min，分选后的非成品物料排出，成品物料通过内转子4进行收集。

上述可调节成品粒度级配的双转子机构，可应用于选粉机上，替代现有选粉机内的外圈固定导风叶片和内圈笼型转子结构，使选粉机实现对产品粒度级配的调节，使得粒径切割更加清晰。

上述可调节成品粒度级配的双转子机构，也可应用于立磨上，请参阅图8，替代现有带选粉机的立磨的选粉部分，使立磨实现对产品粒度级配的调节，使得粒径切割更加清晰。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，包括传动轴、内转子、内叶片、外转子、外叶片；

所述内转子和外转子同轴设置；所述传动轴下部通过拉杆支撑与内转子相连，内转子转动方向与传动轴相同；所述外转子为内齿轮结构，传动轴为外齿传动结构，外转子通过多个传动齿轮与传动轴相连，通过传动轴驱动外转子转动，外转子转动方向与传动轴相反；所述内叶片和外叶片均为柳叶形叶片。

2.根据权利要求1所述的可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，所述传动轴由驱动装置驱动转动，所述驱动装置包括电机和减速机，所述电机通过减速机连接传动轴。

3.根据权利要求1所述的可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，所述内转子的内叶片高径比为0.5～0.6，内叶片与内转子转动切线方向夹角呈45～75°，且角度可调，相邻两内叶片的间距为10～100mm，内叶片宽度为100～300mm。

4.根据权利要求1所述的可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，所述外转子的外叶片高径比为0.48～0.58，外叶片与外转子转动切线方向夹角呈45～65°，且角度可调，相邻两外叶片的间距为10～100mm，外叶片宽度为200～600mm。

5.根据权利要求1所述的可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，所述内叶片和外叶片均包括内弧和外弧，所述内弧和外弧采用非均匀有理B样条曲线构建。

6.根据权利要求5所述的可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，所述外弧的B样条曲线控制点为5个，分别为第一控制点、第二控制点、第三控制点、第四控制点、第五控制点，所述内弧的B样条曲线控制点为4个，分别为第六控制点、第七控制点、第八控制点、第九控制点，第一控制点和第六控制点在叶片弦长上的投影点均为第一投影点，第二控制点和第七控制点在叶片弦长上的投影点均为第二投影点，第三控制点和第八控制点在叶片弦长上的投影点均为第三投影点，第四控制点和第五控制点在叶片弦长上的投影点均为第四投影点，第五控制点和第九控制点重合，第一投影点和第六控制点重合，第四投影点和第九控制点重合；

第六控制点与第九控制点之间的距离为叶片的弦长，设定叶片的弦长为a，各点之间的位置关系为：

第一投影点和第二投影点之间的距离a1＝0.5a，第二投影点和第三投影点之间的距离a2＝0.25a，第三投影点和第四投影点之间的距离a3＝0.25a；

第一控制点和第一投影点之间的距离b1＝0.04a，第二控制点和第二投影点之间的距离b2＝4.30b1，第三控制点和第三投影点之间的距离b3＝4.44b1，第四控制点和第四投影点之间的距离b4＝1.18b1；

第七控制点和第二投影点之间的距离c1＝2.26b1，第八控制点和第三投影点之间的距离c2＝2b1；

所述内弧和外弧的具体构建方法如下：

1)确定各点坐标

首先定义第一投影点的坐标，根据叶片弦长，依次确定第二投影点、第三投影点、第四投影点的坐标；再根据第一投影点的坐标、弦长确定第一控制点的坐标，依次确定第二控制点、第三控制点、第四控制点、第五控制点、第六控制点、第七控制点、第八控制点、第九控制点的坐标；

2)根据各点坐标获得内弧和外弧曲线

以第一控制点、第二控制点、第三控制点、第四控制点、第五控制点的点坐标为控制点，采用非均匀有理B样条曲线拟合，将五个控制点依次相连，获得外弧曲线；以第六控制点、第七控制点、第八控制点、第九控制点的坐标为控制点，采用非均匀有理B样条曲线拟合，将四个控制点依次相连，获得内弧曲线；

3)根据内弧和外弧曲线获得叶片

将第一控制点、第六控制点相连，使外弧曲线、内弧曲线闭合，构成叶片。

7.根据权利要求1所述的可调节成品粒度级配的双转子机构，其特征在于，所述传动轴下部设有倒锥，所述倒锥外侧面与拉杆支撑一端相连，所述倒锥底端通过连杆与内转子相连。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的可调节成品粒度级配的双转子机构的应用，其特征在于，所述双转子机构可应用于选粉机上。

9.一种基于权利要求1-7任一项所述的可调节成品粒度级配的双转子机构的应用，其特征在于，所述双转子机构可应用于立磨上。

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