CN114849868A - 一种粉体动态射流分级装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉体动态射流分级装置，包括气动组件、进料组件、分级组件，所述气动组件分别与进料组件、分级组件相连接，进料组件的出料口一端与分级组件相连接；进料组件包括储料罐、进料器，储料罐的出口连接进料器，进料器的出料口一端连接分级组件；气动组件包括储气罐、主气流管道，主气流管道的一端连接储气罐，另一端连接进料器的进料口一端；分级组件包括康达转轮、分级框架、收尘袋，分级框架沿康达转轮的外圆周设置，分级框架的进口设在康达转轮的圆周方向的一侧，且进口与进料器的出料口一端相连通；分级框架的分级出口有多个，多个分级出口沿康达转轮的圆周方向的另一侧由外圈至内周依次设置，每个分级出口均连接有收尘袋。

Description

一种粉体动态射流分级装置
技术领域
本发明涉及粉体分级领域，特别是一种粉体动态射流分级装置。
背景技术
随着超细粉体在工、农业中的广泛应用，射流分级技术在超细粉体加工中因其结构简单、密封性好等优势也逐渐得到重视。当前的超细粉体射流分级器的研制方面，主要采用静态分级的方式，无转动部件，分级粒度很难得到控制，同时气固相的附壁效应远小于液固相的附壁效果，流体速度过大或过小都会导致其附壁效果出现较大范围变动的情况，分级和收集过程中超细粉严重的团聚现象，都会导致气固两相的射流分级出现分级效率低、分级精度低等问题，因此研究高效可靠的动态超细粉体射流分级提纯装置具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种粉体动态射流分级装置，该粉体动态射流分级装置采用动态的康达转轮的射流装置，使微粉的附壁效应达到最大理想化，从而解决含杂质的粉体射流分级提纯困难、分级粒度控制不易、分级精度低等问题。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
一种粉体动态射流分级装置，其结构特点是，包括气动组件、进料组件、分级组件，所述气动组件分别与所述进料组件、分级组件相连接，所述进料组件的出料口一端与所述分级组件相连接；
所述进料组件包括储料罐、进料器，所述储料罐的出口连接所述进料器，所述进料器的出料口一端连接所述分级组件；
所述气动组件包括储气罐、主气流管道，所述主气流管道的一端连接所述储气罐，另一端连接所述进料器的进料口一端；
所述分级组件包括康达转轮、分级框架、收尘袋，所述分级框架沿所述康达转轮的外圆周设置，所述分级框架的进口设在所述康达转轮的圆周方向的一侧，且所述进口与所述进料器的出料口一端相连通；所述分级框架的分级出口有多个，多个所述分级出口沿所述康达转轮的圆周方向的另一侧依次设置，多个所述分级出口至所述康达转轮的中心的距离不相等，每个所述分级出口均连接有所述收尘袋。
本发明的粉体动态射流分级装置通过设置气动组件、进料组件和分级组件，粉体进入进料器后与气动组件提供的高压气流充分混合后，射流进入分级组件。本发明的分级组件通过设置动态旋转的康达转轮和分级框架，利用粉体在旋转的可定转速的康达转轮表面受重力及负压现象加强的附壁效应影响下发生弯曲，不同粒径的粉体由于惯性差异而导致弯曲半径不同，从而朝不同方向发生偏转，不同粒径的粉体依次按粗细度分别经位于康达转轮外圆周的分级框架的不同的分级出口喷出，并依次落入相应的收尘袋中。本发明利用粉体在康达转轮表面受重力和附壁效应影响发生弯曲，通过设置康达转轮的旋转方向与气流方向相反，从而在康达转轮表面负压层增强气固相附壁效应。本发明不仅利用动态的康达转轮能够解决现有技术中静态康达块存在的气固两相附壁现象较弱、分级提纯困难的问题，而且分级框架的以不同的分级出口分区域收集的形式也避免了收集过程中的窜粉问题，从而解决含杂质的粉体射流提纯分级粒度控制不易、分级精度低问题，可广泛地应用于矿物制造领域。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
所述气动组件还包括辅助气流管道，所述辅助气流管道的一端连接所述储气罐，另一端通过辅助喷管与所述分级框架的一侧相连接，所述辅助气流管道上设有气流控制开关、速度控制阀、压力调节阀。通过增设的辅助气流管道将高压气体喷入分级框架中的附壁分级区域内，以提升内部动能，通过流量控制阀、压力调节阀调整气流流速和气压参数。
所述主气流管道上设有气流控制开关、速度控制阀、压力调节阀。通过调节主气流管道和辅助气流管道上的速度控制阀和压力调节阀，依次改变管道中的速度和气压，使粉体沿康达转轮壁面达到附壁现象。
所述进料器的出料口一端设有射流喷嘴，所述射流喷嘴靠近所述康达转轮，且其喷出方向平行于所述康达转轮的外圆周切线方向，以达到最佳的附壁效果。
所述储料罐上设有振动电机，所述储料罐的下部通过定位弹簧固定在机架上，所述储料罐的底部通过橡胶连接管与所述进料器相连接，所述橡胶连接管上还设有螺旋进料阀。振动电机促进储料罐的下部均匀进料，通过螺旋进料阀控制进料流量，粉体经储料罐的振动辅助效应后进入进料器，使进料器中的气体和固体混合更加充分。
所述进料器为文丘里进料器，所述文丘里进料器的中部的横截面积小于位于两端的横截面积，所述橡胶连接管连接在所述文丘里进料器的中部靠近进料口的一侧。文丘里进料器的中部的横截面积最小，使高压气体和固体粉体的混合体通过文丘里进料器的中部横截面后排出，利用文丘里效应在其出口料一端产生吸附作用。优选的，所述文丘里进料器的进料口一端的开口大小大于其出料口一端的开口大小，因动能耗散现象，文丘里进料器的进料口的开口大小大于出料口的开口大小，使气固混合过程中文丘里进料器的出料口和进料口保持合适的压差，同时避免出料口过大造成的喷射角过大的问题。
所述分级出口有4个，4个所述分级出口沿所述康达转轮的圆周方向的另一侧由外圈至内周依次设置，且4个所述分级出口至所述康达转轮的中心的距离依次减小，所述分级框架的进口处也连接有所述收尘袋。即距离康达转轮中心最远的所述分级出口至所述分级框架的进口的弧长最短，距离康达转轮中心最近的所述分级出口至所述分级框架的进口的弧长最长，颗粒半径最小的微粉(r<1μm)受过高的附壁效果粘附于康达转轮表面，在分级框架的进口处落至微粉收尘袋内(即分级框架的进口同时也起到了其中一个出口的作用)，其余粒度的粉体依次按粗细度分别落入粗粉(r>100μm)、中粉(51μm～100μm)、细粉(11μm～50μm)、超细粉(1μm～10μm)4个不同的粉尘收尘袋内，通过收尘袋内不同粒径的粉体的收集，实现完整的粉体收集过程。将5个出口中的1个出口设置在其余4个出口的不同侧，避免传统设备将所有分级口设置在同一终端造成的收集过程终端流体回流、颗粒碰撞边缘造成的不同分级出口粉体分级粒度降低。
所述分级组件还包括机架、真空箱体，所述康达转轮、分级框架均固定在所述机架上，所述真空箱体设在所述机架的上方，所述康达转轮、分级框架位于所述机架上方的部分置于所述真空箱体的空间内，所述真空箱体的左侧、右侧、底部分别设有真空泵。真空泵透过收尘袋的空隙向分级框架的5个粉体出口(4个分级出口和1个进口)处持续吸气，提升粉体的收尘速率。
所述机架与所述康达转轮的两侧的连接处安装有密封刮板，所述密封刮板的表面涂有氧化锆陶瓷涂层；所述机架上还设有多个超声波发生器，所述超声波发生器靠近所述分级框架的进口、多级出口设置。氧化锆化学性质不活泼，具有高熔点、高电阻率和低热膨胀系数的特性，通过在密封刮板上涂覆氧化锆陶瓷涂层，避免分级后粉体与康达转轮的壁面摩擦导致化学性质活跃的金属或甲基丙烯酸甲酯被摩擦掉落从而同微粉相混合，降低分级后产品的纯度和性能。通过超声波发生器的振动能量传递以抑制分级过程和粉体收集过程中发生的粉体团聚现象。
所述康达转轮的旋转方向与所述分级框架从进口一侧至多级出口一侧的方向相反，所述康达转轮通过皮带轮与电机相连接。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1)本发明的粉体动态射流分级装置利用动态的康达转轮取代了传统技术中的静态康达块，解决了现有的静态康达块存在的气固两相附壁现象较弱、分级提纯困难的问题，且分级的精度更高。同时通过动态的康达转轮与分级框架相配合，采用分区域收集的形式，避免了收集过程中窜粉的问题，保证分级粒度。
2)本发明通过全新的动态射流装置的结构设计，利用储料罐的进料量可操纵性、速度和气压的可控性、附壁效应下康达转轮的转速大小的可调整性，从而解决了含杂质的粉体射流提纯分级粒度控制不易、分级精度低问题，结构简单、拆洗便捷、制造成本低，可广泛地应用于矿物制造领域。
3)本发明的粉体动态射流分级装置通过超声波发生器的使用还能解决传统射流技术中存在的颗粒团聚现象，氧化锆陶瓷涂层的密封刮板的设置避免了分级后粉体与康达转轮壁面摩擦导致化学性质活跃的金属或甲基丙烯酸甲酯被摩擦掉落同粉体混合，以提高分级后的产品纯度和性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明的粉体动态射流分级装置一实施例的整体结构示意图。
图2为本发明的进料组件一实施例的结构示意图。
图3为本发明的分级组件一实施例的结构示意图。
图4为本发明的分级框架一实施例的颗粒分级过程示意图。
图5为本发明的康达转轮在动态旋转下的附壁现象示意图。
附图标记：
1-气动组件；2-进料组件；3-分级组件；
11-储气罐；12-主气流管道；13-辅助气流管道；14-辅助喷管；15-气流控制开关；16-速度控制阀；17-压力调节阀；18-空压机；
21-储料罐；22-进料器；23-射流喷嘴；24-振动电机；25-定位弹簧；26-储料架；27-橡胶连接管；28-螺旋进料阀；
31-康达转轮；32-分级框架；33-收尘袋；34-机架；35-真空箱体；36-真空泵；37-密封刮板；38-超声波发生器；39-电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。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。
本发明至少一个实施例提供一种粉体动态射流分级装置，如图1所示，包括气动组件1、进料组件2、分级组件3，所述气动组件1分别与所述进料组件2、分级组件3相连接，所述进料组件2的出料口一端与所述分级组件3相连接。
所述气动组件1包括储气罐11、主气流管道12、辅助气流管道13，储气罐11通过空压机18达到持续供气能力，储气罐11的进气端和用气端均受到气流控制开关的开启关闭影响，储气罐11的用气端通过一合二管接头引出主气流管道12和辅助气流管道13。主气流管道12上依次设有气流控制开关15、速度控制阀16、压力调节阀17，再与进料组件的所述进料器22的进料口一端相连接；所述辅助气流管道13上依次设有气流控制开关15、速度控制阀16、压力调节阀17，末端通过辅助喷管14与所述分级框架32的进口侧相连接。气动组件一方面通过主气流管道12向进料器22内冲入高压气体，使气体与固体粉体在进料器中混合，另一方面通过辅助气流管道13将将高压气体喷入分级框架32中的附壁分级区域中，以提升内部动能。
结合图2，所述进料组件2包括储料罐21、进料器22，所述储料罐21的出口连接所述进料器22，所述进料器22的出料口一端通过射流喷嘴23连接所述分级组件3，所述射流喷嘴23靠近所述康达转轮31设置，且射流喷嘴23的喷出方向平行于所述康达转轮31的外圆周切线方向。所述储料罐21上设有振动电机24，所述储料罐21的下部通过定位弹簧25固定在储料架26上，所述储料罐21的底部通过橡胶连接管27与所述进料器22相连接，所述进料器22优选为为文丘里进料器22，所述文丘里进料器22的中部的横截面积小于位于两端的横截面积，橡胶连接管27连接在文丘里进料器22的中部靠近进料口的一侧。所述橡胶连接管27上还设有螺旋进料阀28，通过螺旋进料阀28控制进料流量。粉体从储料罐进料途经文丘里进料器和射流喷嘴，平行于康达转轮的切线方向射流进入分级框架内的附壁分级区域中。优选的，所述文丘里进料器的进料口一端的开口大小大于其出料口一端的开口大小，因动能耗散现象，文丘里进料器的进料口的开口大小大于出料口的开口大小，使气固混合过程中文丘里进料器的出料口和进料口保持合适的压差，同时避免出料口过大造成的喷射角过大的问题。
结合图3、图4，所述分级组件3包括康达转轮31、分级框架32、收尘袋33，所述分级框架32沿所述康达转轮31的外圆周设置，所述分级框架32的进口设在所述康达转轮31的圆周方向的一侧，且所述进口与所述进料器22的出料口一端相连通；所述分级框架32的分级出口有4个，4个所述分级出口沿所述康达转轮31的圆周方向的另一侧由外圈至内周依次设置，距离康达转轮31中心最远的所述分级出口至所述分级框架32的进口的弧长最短，距离康达转轮31中心最近的所述分级出口至所述分级框架32的进口的弧长最长，4个分级出口均连接有所述收尘袋33，分级框架32的进口处也连接有所述收尘袋33(进口也用于收尘，同时起到作为1个出口的作用)。
结合图4、图5，所述康达转轮31的旋转方向与所述分级框架32从进口一侧至多级出口一侧的方向相反，康达转轮31通过电机39驱动旋转。粉体在康达转轮的表面受重力及负压效应加强的附壁效应影响发生弯曲，不同粒径的粉体由于惯性不同而导致弯曲半径不同，从而朝不同方向发生偏转。颗粒半径最小的微粉(r<1μm)受过高的附壁效果粘附于康达转轮表面，在分级框架的进口处落至微粉收尘袋内(即分级框架的进口同时也起到了其中一个出口的作用)，其余粒度的粉体依次按粗细度分别落入粗粉(r>100μm)、中粉(51μm～100μm)、细粉(11μm～50μm)、超细粉(1μm～10μm)4个不同的粉尘收尘袋内，通过收尘袋内不同粒径的粉体的收集，实现完整的粉体收集过程。
所述分级组件3还包括机架34、真空箱体35，所述康达转轮31、分级框架32均固定在所述机架34上，所述真空箱体35设在所述机架34的上方，所述康达转轮31、分级框架32位于所述机架34上方的部分置于所述真空箱体35的空间内，所述真空箱体35的左侧、右侧、底部分别设有真空泵36。所述机架34与所述康达转轮31的两侧的连接处安装有密封刮板37，所述密封刮板37的表面涂有氧化锆陶瓷涂层；所述机架34上还设有多个超声波发生器38，所述超声波发生器38靠近所述分级框架32的进口、多级出口设置。整个附壁分级区域位于真空箱体35内，真空箱体35由真空泵36持续抽取真空，并透过收尘袋33的空隙向分级框架32的5个粉体出口处持续吸气，促进粉体的收尘速率，最后通过收尘袋33内不同粒径的粉体的收集，实现完整的粉体收集过程。
本发明的粉体动态射流分级装置在开创性地使用动态康达转轮的基础上，通过利用射流进料量可操纵性、射流速度和气压的可控性、附壁效应壁面的运动速度大小的可调整性，同时搭配颗粒团聚抑制设备以及位置差异化粉体收集部件，使粉体的附壁分级效应达到最优化。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种粉体动态射流分级装置，其特征在于，包括气动组件(1)、进料组件(2)、分级组件(3)，所述气动组件(1)分别与所述进料组件(2)、分级组件(3)相连接，所述进料组件(2)的出料口一端与所述分级组件(3)相连接；
所述进料组件(2)包括储料罐(21)、进料器(22)，所述储料罐(21)的出口连接所述进料器(22)，所述进料器(22)的出料口一端连接所述分级组件(3)；
所述气动组件(1)包括储气罐(11)、主气流管道(12)，所述主气流管道(12)的一端连接所述储气罐(11)，另一端连接所述进料器(22)的进料口一端；
所述分级组件(3)包括康达转轮(31)、分级框架(32)、收尘袋(33)，所述分级框架(32)沿所述康达转轮(31)的外圆周设置，所述分级框架(32)的进口设在所述康达转轮(31)的圆周方向的一侧，且所述进口与所述进料器(22)的出料口一端相连通；所述分级框架(32)的分级出口有多个，多个所述分级出口沿所述康达转轮(31)的圆周方向的另一侧设置，多个所述分级出口至所述康达转轮(31)的中心的距离不相等，每个所述分级出口均连接有所述收尘袋(33)。
2.根据权利要求1所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述气动组件(1)还包括辅助气流管道(13)，所述辅助气流管道(13)的一端连接所述储气罐(11)，另一端通过辅助喷管(14)与所述分级框架(32)的一侧相连接，所述辅助气流管道(13)上设有气流控制开关(15)、速度控制阀(16)、压力调节阀(17)。
3.根据权利要求1所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述主气流管道(12)上设有气流控制开关(15)、速度控制阀(16)、压力调节阀(17)。
4.根据权利要求1所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述进料器(22)的出料口一端设有射流喷嘴(23)，所述射流喷嘴(23)靠近所述康达转轮(31)，且其喷出方向平行于所述康达转轮(31)的外圆周切线方向。
5.根据权利要求1所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述储料罐(21)上设有振动电机(24)，所述储料罐(21)的下部通过定位弹簧(25)固定在储料架(26)上，所述储料罐(21)的底部通过橡胶连接管(27)与所述进料器(22)相连接，所述橡胶连接管(27)上还设有螺旋进料阀(28)。
6.根据权利要求5所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述进料器(22)为文丘里进料器(22)，所述文丘里进料器(22)的中部的横截面积小于位于两端的横截面积，所述橡胶连接管(27)连接在所述文丘里进料器(22)的中部靠近进料口的一侧。
7.根据权利要求1所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述分级出口有4个，4个所述分级出口沿所述康达转轮(31)的圆周方向的另一侧由外圈至内周依次设置，且4个所述分级出口至所述康达转轮(31)的中心的距离依次减小，所述分级框架(32)的进口处也连接有所述收尘袋(33)。
8.根据权利要求1所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述分级组件(3)还包括机架(34)、真空箱体(35)，所述康达转轮(31)、分级框架(32)均固定在所述机架(34)上，所述真空箱体(35)设在所述机架(34)的上方，所述康达转轮(31)、分级框架(32)位于所述机架(34)上方的部分置于所述真空箱体(35)的空间内，所述真空箱体(35)的左侧、右侧、底部分别设有真空泵(36)。
9.根据权利要求7所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述机架(34)与所述康达转轮(31)的两侧的连接处安装有密封刮板(37)，所述密封刮板(37)的表面涂有氧化锆陶瓷涂层；所述机架(34)上还设有多个超声波发生器(38)，所述超声波发生器(38)靠近所述分级框架(32)的进口、多级出口设置。
10.根据权利要求1～9任一所述的粉体动态射流分级装置，其特征在于，所述康达转轮(31)的旋转方向与所述分级框架(32)从进口一侧至多级出口一侧的方向相反，所述康达转轮(31)通过皮带轮与电机(39)相连接。
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EP0703011A1 (en) * 1994-09-21 1996-03-27 Canon Kabushiki Kaisha Gas current classifier and process for producing toner
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