CN1153083A - 锤片粉碎机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种锤片粉碎机,是饲料,食品,化工等行业的通用粉碎设备。针对目前各类粉碎设备存在的不足:效率低,粉粒不匀,普通粉碎机和超细粉碎两者不宜通用。本发明采取了技术措施,其特征是:横宽形振动筛和开刃薄锤片。横宽形,增加筛面积,改善粉粒运动方向与筛孔间的角度,改变了物料圆周运动状态,使物料多次被筛弹回,增加了有效打击成分。振动筛解决了超细粉粒过筛难的难题,提高了及时过筛能力。开刃薄锤片有效打击力成分高,有效寿命长。

Description

锤片粉碎机
本发明涉及一种转动锤式粉碎机械设备,通常在饲料,粮食,化工,制药,塑料等行业中使用。
目前,公知的此类粉碎机品种很多,(参见资料一),通常由筛,锤片,转子,机体,马达等组成。工作时,由马达带动转子,使转子上的锤片旋转,物料受锤片粉碎,合格的粉粒从筛孔排出。
从粉碎机粉碎粒度特点来分,有普通粉碎机(如筛板锤片粉碎机)和超细粉碎机两类。普通筛板锤片粉碎机一般用于粉碎普通物料的生产,如鸡饲料,粒度如下:(全部通过6目,6目-12目≤20%),猪饲料,粒度如下:(全部通过8目,8目-16目≤20%)。普通筛板锤片粉碎机,装有可更换的固定筛板,粒料全部通过筛孔,成品粒度有保证,但对超细粉粒,  (60目,或更细)筛孔易堵塞,料温升高,效率低。超细粉碎机用于超细粉粒生产,如:虾,河鳗等饲料的生产,一般粒度全部通过60目-80目筛网,或者更细。超细粉碎机一般不用筛板,粉碎后用风选装置,风选型粉碎机,能风选60~80目,或更细的粉粒,但风选原理,受颗粒比重,表面形状,等非颗粒直径因素影响,成品粒度不能全部保证。
另外,从粉碎机外形结构上来分,也有变化。从传动方式来看,有马达直靠,也有皮带传动,有横轴式,也有立轴式;从进料方式来看,有顶部进料,斜顶部进料,轴向进料;从粉碎机头子来看,有锤片式,爪式,砂盘式,销柱式,辊式,等等。
其中最普遍使用的,国内典型的结构,如SFSP.××,FSP.××,9FQ60。国外类似产品,如:美国CPM.公司(CALIFORNIA.PELLET.MILL.CO.)的CHAMPION.粉碎机。较早的瑞士布勒兄弟公司(BUHLER.BROTHER.LTD.)DFZC.粉碎机。美国(SCHUTTE PULVERIZER CO.INC.)SCHUKTTE.粉碎机、等。(参见资料二)同类专利产品有ZL9323527.5 ZL95237084.0ZL95237083.2等。
超细粉碎机有,国内的SKWL,SWFM,LF.TFT00,等型号,国外类似产品,如:意大利GIZA公司和日本HOSOKAWA MICRON公司的超细粉碎机。(参见资料三)同类专利产品有ZL94309438.0等。
这些粉碎机尽管形式不同,但粉碎效率却大体相同,参见国家机电部标准JB/NK,142.1-3-88,
(参见资料四)
      原料    粒度              电耗
玉米 水份≤14% 筛孔Φ3mm   合格   一等品   优等品
≤7KW/T ≤6KW/T  ≤5.5KW/T
参见国家标准(草)(参见资料五)试验原料;玉米,水分≤14%,筛孔Φ3mm。
 配用功率    KW   18.5     22    30     37     55    75    90   110
 生产率   T/H    3     3.5    5     6     9    12    15   18
并规定,每吨玉米电耗不得超过6.7KW.h/T。
粉碎机电耗在饲料,粮食等加工行业中,占比重较大,长期以来,人们为提高粉碎机效率,作了许多研究和探索。
例如,二次粉碎工艺(参见资料六)。
鱼鳞孔筛板(参见资料七)。
粉碎机吸风系统改进(参见资料八)。
以及,最近的无吸风装置的立式转子锤片粉碎机(参见资料九),轴向进料宽筛粉碎机(参见资料十),等等。
虽然,也取得了一定成效,但是,这些改进并未突破传统设计模式,因而,也未能在电耗、性能方面有重大突破。
目前粉碎机还存在着以下不足1、效率低
从成品温度的升高,吸风温度的升高来看,还有相当的电能,由于粉碎效率低,转换成热能、声能等耗费掉了。在细粉碎,100um,或更细,尤其明显,成品温度升高至70℃以上,有的超微粉碎机不得不加夹套水冷。2、成品粒度不匀
在普通粉粒成品中,超细粉粒比例高。
(参见资料十一)                                                               %
 筛板孔径  产品粒度    产品粒度    产品粒度     产品粒度  产品粒度
   mm   ≥2.5    1.6-2.5    1.25-1.6     1.25-0.224   ≤0.224
  Φ3.0    0.1     7.2     14.5       63.1   14.8
  Φ5.0    4     31.4     18.8       41.3   4.5
  Φ6.0    8     33.3     20       35   3.7
由表可见在Φ3mm筛板工作情况下,仍有14.8%产品直径小于0.224mm的粉粒存在,这部份超细粉粒的存在,使成品粒度不匀,饲料容易分级,影响饲料混合均匀度,同时又浪费能量。3、普通粉碎机和超细粉碎机二者不宜通用
有筛板型粉碎机,对控制粒度,效果较好,一般用于粗、中粉粒。对于超细粉粒,筛孔易堵塞,筛分能力大大下降,生产效率差。超细粉碎机避开了细粉粒过塞难的难题,干脆不用筛,在机内或机外用风选,但由于风选原理不仅取决于颗粒直径,还取决于颗粒比重,形状等因素,粒度无保证。在超微粉碎机用于配合饲料生产上,采用先粉碎后配合工艺,则难免超微粉粒结拱之赘;而先配合后粉碎工艺,风选放在末道工序,风选弱点影响前道配料精确度和混和均匀度;如采用批批分清工艺,连续、间隔,工艺交叉,产量低,设备利用率低。因此,风选超细粉碎机以及其辅助系统,还不能说是经济有效、最终地解决了超微配合饲料生产问题。(参见资料十二)
由于目前这两种粉碎机不同特点,使工艺设计上,必须要有两道粉碎工序,以适应不同粒度加工要求,这样就使设备投资,电能费用等大大增加了。
能不能发明一种新的有筛型粉碎机,它既能有效的生产粗、中、细、超细颗粒直径的粉料,又能具有较高的生产效率指标,这确实是人们一直向往解决,但始终未能获得成功的技术难题。
要解决这一技术难题,首先要对有关传统技术作一正确理解和分析。1、提高粉碎机效率的潜力在哪里?
长期以来,入们把减少超细粉粒在成品中的比例,作为挖掘粉碎机潜力的主要目标。
根据邦德粉碎能量假说,粉碎过程能耗由下列公式计算: A = K × ( 1 d - - 1 D - )
    A:粉碎能耗,
    K:粉碎能耗系数,
    d:粉碎后平均颗粒直径,
    D:粉碎前平均颗粒直径,
由上式可见,改变d,D参数,能耗就会改变,减少超细粉粒比例,主要办法就是加强筛分能力,使合格的粉粒及时出筛。
二次粉碎工艺,就是在不改变粉碎机结构,即粉碎机能耗系数不变的情况下,在外部加筛,增加了实际筛分能力,改变了成品粒度比例,从而提高效率的。
鱼鳞筛板,也未对粉碎机结构作改动,只是使筛孔向锤击方向突出,改变粉粒运动方向与筛孔法线方向间的夹角,使筛分能力增加。
粉碎机吸风系统改进,也未对粉碎机结构作任何改动,但合理的吸风,使筛分能力改善。
无吸风装置的立式转子锤片粉碎机,筛板包角360°筛板长,面积大,筛分能力强。
轴向进料宽筛粉碎机,筛板包角360°筛板长,筛板宽,面积更大。
但是,所有改进,未对粉碎能耗系数K作改进。
提高粉碎效率,不仅要在D和d上做文章,这是有限的,更应该在粉碎效率系数K上做文章,挖潜力。2、粉碎机能耗系数K由什么决定?
各类物料,虽质地不同,但都存在着该物料临界破碎的屈服点,在其屈服点以内,物料受力,会微微变形,作用力拆去,形状恢复,外力作功,转变成热能,动能,声能,等等消耗了。而外力达到和超过屈服点,物料破裂,外力作功,虽也有部分转化为其它形式的能量消耗,但主要作功,使物料破碎,不能恢复外形。我们把一切小于屈服点的作用力,称作无效受力,达到和超过屈服点的作用力,称作有效受力。
我们来分析碰撞物体受力公式: F = M × V - m × V T
F物体受力
M锤片质量
V锤片速度
m物体质量
v物体速度
T碰击时间
当锤片、物料质量一定时,物料受力就由碰击时间T、锤片和物料的速度V、v决定。其中,T由物料硬度决定,硬的T小,软的T大。
再看锤片和物料速度,物料刚进粉碎腔,就受到每秒60-90米高速旋转的锤片打击,由于锤片与物料初速度相差大,达到和超过屈服点的作用力成份高,有效受力大。
以后,物料在锤片带动下,迅速加速,同锤片作同一旋转方向的圆周运动,形成一物料环,其间,锤片与物料,物料与筛板,物料与搓板,物料与物料,不断发生撞击、剪切、摩擦、搅拌等作用,继续粉碎,在这一过程中,相对速度差小,达到和超过屈服点的作用力成份低,无效受力大。
在上述碰击中,锤片等刚性物碰击物料时,时间短,有效受力大,物料与物料间的碰击时间长,无效受力大。
当锤片等碰击面锋利时,达到和超过屈服点作用力成份高,有效受力大;当锤片等碰击面损耗变圆滑时,达到和超过屈服点作用力成份低,无效受力大。
粉碎能耗系数K,就由有效受力和无效受力的比例决定的。
我们的任务,不仅是去分析与粉碎能耗系数K有关的参数,而且要去创造增加能耗系数K的新办法、新途径。
本发明力图改变在第一次锤击后,“物料与锤片作同一旋转方向圆周运动”的状况,以重新获得锤片和物料巨大运动速度差,重新获得有效受力。同时,进一步改进锤片外形,以求更锋利,增加锤片数量,以求更多次锤与物料的有效锤击。3、圆形粉碎腔和锤筛间隙
物料与锤片在同一旋转方向作圆周运动,是由于粉碎腔本身是圆的。
如今中外粉碎机,尽管千姿百态,但有一个基本特点:粉碎腔是圆的。有一种长期以来一直影响着粉碎机设计原理的公认的理论和经验值,就是锤片和筛板距离的理论,这种理论和经验值利导人们不去考虑其它可能性,阻碍了人们对该技术的研究和开发,流传在科教书中、杂志中,影响非常广泛。
现摘录几例:
(参见资料十三)
“四.锤筛间隙
锤筛间隙是指旋转中的锤片末端与筛片之间的间隙,它是影响粉碎机效率的最重要参数之一,锤片间隙(ΔR)与谷物直径d有关,ΔR=(1.5-2)d,不同直径的谷物有不同的最佳(ΔR)值。9FQ60型粉碎机的ΔR值=16毫米。”
另一本较早在国内出版的资料。
(参见资料十四)
“4. 锤片和筛板之间的间隙以4.8毫米为宜,间隙过小会使物料粉碎过细,反之会过粗。”
上述理论是否对呢?对的,还有这方面的实验报导。
(参见资料十五)
原进口一台澳大利亚锤片粉碎机,粉粒过细,换粗一些的筛板不起作用,后将锤片长度从180毫米,改短到170毫米,锤筛间隙加大10毫米,结果取得明显效果。
    项目  未改前    改动后
  8目,筛上物  0.47     2.1
12目  筛上物  1.37     12.2
 筛下物  92.16     85.7
由表可见,同样筛孔,粒度分布有变化,锤筛间隙增大,粗粒增加。
由于锤筛之间存在着这么一个重要的锤筛间隙理论。锤片作旋转圆周运动,筛要保持这种间隙,筛也只能是圆的,因此所有粉碎机都设计成圆形的。
现随手例出几十种粉碎机锤筛间隙表。(参见资料十六)
均在20mm以内,就我所见的国外的粉碎机也均如此。
甚至无筛型粉碎机,锤片与粉碎腔壁之间的间隙,也遵循这一设计原理。
那么这种锤筛间隙是不是唯一的要遵循的至高至尊的原则呢?
经研究,我认为,粉碎机锤筛间隙,不受“4.8毫米为宜”的限制,也不受“ΔR=(1.5-2)d”公式限制,也不受目前国内外所有粉碎机模式的约束。
影响我们设计原则的,只能是提高粉碎效率系数K。
物料在粉碎腔内,受作圆周运动的锤片的打击,物料运动方向是打击点的圆的切线方向,而筛孔正是该点的法线方向,当锤筛间隙小时,这两个方向几乎成90度直角,不利合格粉粒及时出筛孔。但间隙小,打击呈“彻底”打击,粉碎效果好。当锤筛距离增大时,物料切线方向,对应筛孔位置,超前一个弧度距离,这时物料切线方向不变,而对应筛孔方向改善,有利粉料出筛孔。当锤筛间隙过大时,物料有好几层厚,锤不能打击和翻动靠筛底层的物料,物料不受粉碎,粉碎后的物料被底层大粒“阻挡”,无法过筛。
这就是说,对这一情况的处置方式,出现了分水岭。
一种认为,锤筛之间,以4.8毫米为宜,或以ΔR=(1.5-2)d为宜,使锤筛之间,既不小,也不太大,进入传统设计模式:粉碎腔是圆的。
这里,本发明利用相同的资料,得出一个完全不同的结论:
锤筛之间的间隙应该是有变化的,应该有大有小。小的地方尽量小,使锤片能彻“底”打击到物料,并使物料翻动。大的地方,使物料切线运动方向对应的筛孔位置大大超前一个弧度的距离,彻底改善筛孔方向与物料运动方向的角度。
新发明的粉碎机锤筛间隙,一定是一部分过大一部分过小,以各取优势。锤筛间隙是一部分过大一部分过小,而粉碎机转子是圆的,那么,由筛板围成的粉碎腔一定不是圆的。
不是圆的粉碎腔,结束了“物料与锤片作同一旋转方向圆周运动”的历史,以重新获得锤片和物料巨大运动速度差,重新获得有效受力。这时,我们才能翻开“如何提高粉碎机效率系数K”新的一页。4、锤片
粉碎机锤片是对粉碎机效率系数K有重要影响部件。(参见资料十七)
我国锤片式粉碎机用的锤片,农机部已有部颁标准,(NJ.138-77)。
《饲料工业基础知识》北京出版社1988.9 394页。
型式 锤孔直径 孔中心到宽沿距离
  I  120  40  5    16.5   90±0.3
  II  180  50  5    20.5   140±0.3
单位:毫米
也有《中华人民共和国国家标准》(草)锤片粉碎机锤片《饲料标准汇编手册》439页。(参见资料五) 单位:毫米
 型式  长   宽  厚  锤孔直径  孔中心到宽沿距离
 I  120   40  3、4   16.5   90±0.5
 II  140   50、60  5、  6、8   20.5、  30.5   100±0.5
 III  180   50、60  5、  6、  8   20.5、  30.5   140±0.5
从上表来看,长度为140mm,180mm的锤片,厚度均在5mm以上。
有一种传统的说法,薄的锤片易于磨损,因而寿命短。
“……”考虑到薄的锤片易于磨损,一般采用6.4毫米厚的锤片。”
(参见资料十四)
锤片薄是否易于磨损?
我们来分析已损坏的旧锤片。从外形看,磨损集中在锤片四角,四角磨损成光滑的圆弧形。看磨损工作面,锤片表面突起,中间下凹,显然由于锤片表面处理后强度高,中间强度低引起的。不同材料,不同处理方式磨损情况也不一样。测锤片厚度,磨损仅几微米。由此可见,锤片磨损同材料有关;同锤片宽度有关;同锤片厚度几乎无关;磨损主要在锤片末端,说明同目前圆形粉碎腔工作状态有关。
以上实际上是分析了锤片总体使用寿命。国标(草)对锤片使用寿命为40吨/片,我们还未对锤片效率寿命作分析,分析效率寿命,厚的锤片则更低。
我们来看锤片各个阶段的磨损情况。新安装的锤片,刀边两条棱角,十分锋利,剪切效果好。每片加工约一吨原料以后,刀边棱角变圆滑,剪切效果变差,粉碎效率下降。加工约十吨原料以后,刀片末端直角全部磨损,成圆弧形。因此,刀片极大部分使用时间,是在低效率的工作状态下工作的。一把刀片四个角,轮换四次,生产40吨,刀片报废。
在同样材质、同样宽度条件下,薄形开刃锤片将大大增加锤片效率寿命。在同样磨损情况下,薄形锤片仍然显得比较锋利,并将这种锋利保持到锤片末端全部磨成圆弧形,效率寿命近似等于整个使用寿命。
另外,原来圆形粉碎腔的工作条件也改变了,在原来圆形粉碎腔的条件下,物料在锤片末端和筛板之间作圆形物料环的旋转,筛板和锤片末端磨损较大,一旦圆形物料环打破,锤片打击物料的接触面,不再集中在锤片末端,有更多的物料与锤片中部、根部接触,锤片的使用寿命也将延长。
在相同体积的粉碎腔里,增加锤片数,有利于增加锤片和物料锤击的机会,但原来物料和锤片作同一旋转方向的圆周运动,增加锤片,会使物料环运动速度加快,产生的离心力会使物料堵死筛孔,经过大量试验以后,许多粉碎机对锤片数量有严格限制,见表如下:(参见资料十八)
 机名  FSP.32   FSP.56×30   FSP.56×36   FSP.56×40   FSP.68  FSP112×30
 功率  7.5   17.22   22.30   37   40  55.75
 刀片  8   16-24   20   24   32  36
超过数量百分之二十以上,粉碎机反而出料情况差,谁也不能违反这条规律。
本发明,对原来“物料和锤片作同一旋转方向圆周运动”的情况,已不完全存在,锤片安装数量可以大幅度增加。在56×40型上,普通粉碎机锤片数量为二十四片,而本发明可装七十二片,增加三倍,竟然不发生堵死现象。5、振动
说到粉碎机的振动,大都忌讳很深,许多粉碎机说明书上,往往表明:本机有减振装置,本机振动小……(参见资料十九)
本发明认为,振动,既是坏事,又是好事,就看振动发生在什么地方。
马达,转子,主轴承,机体,应该避免由偏心、轴承间隙等引起的振动,这些振动会影响粉碎机正常工作和使用寿命。
但筛体,应该让它振动。让筛体与机体、转子作相对振动,将有利于增加筛分能力。
根据泰卡斯特(TAGGAST)提出的经验公式
Q=K×A×a
Q为筛分能力
K为筛分能力系数
A为筛面积
a为筛孔大小
在筛孔a,筛面积A一定的情况下,K值如下:
 筛板种类 K值
 旋转筛 0.12-0.25
 摇动筛 0.8-3.35
 振动筛 2.0-8.35
旋转筛工作时,筛和物料互相平行移动,可类比粉碎机筛固定,物料作园形平行运动,若传统粉碎机固定筛比作一般旋转筛,则本发明振动筛可比作一般振动筛,那么,可提高筛分能力系数K系数8~69倍。实测情况也在这一范围以内。当频率1500次/min,振幅2mm,筛孔Φ3mm时,K=35,这就是说筛面积相当于增加了35倍。
35倍,是否过多了些?
不多,旋转筛相当于无限长的溜筛,若无时间限制,理论上总是能处理足够吨位原料,但是,瞬间让物料及时过筛能力不行,尤其是超细粉粒,我们要求的就是这种及时过筛能力:
只有及时过筛,才能避免超细粉碎。
只有及时过筛,才能避免转子力矩加重。
只有及时过筛,才能避免低效粉碎。
因此,这振动有相当的意义:
①.最终解决了普通粉碎机筛分能力差的问题。
②.结束了有筛型粉碎机不宜直接生产超细粉料的历史。
③.为用一台粉碎机替代粗、细两套粉碎工序,提供了具体可行的设备。
通过以上5个方面的分析,对本发明的目的确定,有了一个可行的基础。
本发明的目的是要提供一种有筛型锤片粉碎机,它既能有效的生产粗、中、细、超细颗粒直径的粉料,并且粉碎粒度比较均匀,又能具有较高的粉碎效率指标。
本发明的技术方案如下:在普通粉碎机中,包括筛,锤片,转子,机体,马达等,对筛和锤片进行改动,其特征在于:横宽形振动筛和开刃锤片。(图1、图2、)
所谓的横宽形筛,是要体现锤筛间隙一部分过份大,一部分过分小的设计思想,考虑到重力方向,确定低部尽量小,横向放宽。其特征在于:在卧式粉碎机转子径向平面上,由筛板等围成的筛框,靠近转子那面筛板形状,水平方向的最大长度,是垂直方向最大长度的1.2~4倍,即横宽大于竖高。“在粉碎机转子径向平面上”,限定了比较的范围,因而,粉碎机的法向横宽不在此限,如:一种宽筛子的粉碎机,9FQ40×40.11~15KW.转子直径400mm,筛宽400mm,等,它的宽,是在粉碎机轴向平面上。“横宽形”包括了多种形状,如横放椭圆形(图1),横放腰形(图3),横放梯形(图4),横放棱形(图5),横放三角形(图6),等,一切形状,以及各种非标准的上述近似的形状,它排斥了圆形,(横等于竖),滴水形,(竖大于横),“横宽”,是抓住了本质,避开了支节纠缠。“1.2~4倍”是宽的数值化,它排斥了各种制造误差,排斥了齿板的齿顶、齿根尺寸变化,也排斥了各种偏心设计;通常锤筛间隙上下不等。“1.2倍”,既远远避开现有设计,又能产生发明的预期效果。“4倍”为上限,再多,虽有效果,但已属累赘。
所谓的振动筛,其特征在于:在筛体上附有引起筛体振动的振动源,使筛相对转子在经相方向作振动。“引起筛体振动的振动源”包括:电机偏心块振动,电磁振动,压电陶瓷振动,气振动,等等,一切可以引起振动的装置。振动是“相对转子”的振动,而不是普通粉碎机的筛与机体等,在马达转动时产生的共振,余振等振动。振动的方向定为“转子径向”,是使筛孔卡住的物粒易振落。为防止粉粒从筛两侧板的孔与转轴间隙处泄漏,两侧板孔应设计得尽量小又不碰转轴,并在轴向有防漏圆垫圈。
所指的锤片,其特征在于:锤片两长边开刃,长度≥140mm,厚度≤3mm,长度≤140mm,厚度≤2.5mm。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果(以下以椭圆为例,)1.椭圆比圆周长长,筛面积大。
     (见图7)2.椭圆形筛板使物料出料方向和筛孔法线方向之间的角度改变。
圆形,物料运动方向是圆周切线方向,而筛孔方向是圆周法线方向,两者几乎垂直,(锤筛间隙小的情况下),不利物料出筛孔。
     (见图8)
椭圆形,间隙小的地方,同圆形,间隙大的地方,物料运动方向大大超前对应的筛板的一个弧度距,使物料运动方向和筛孔法向之间的角度改善。
     (见图9)3.物料运动方向改变,有效受力机会增加
在圆形筛情况下,物料刚进粉碎腔,碰上高速旋转的锤片,两者速度矢量差几乎为零,粉碎效率高。以后,锤筛间隙小,物料碰到筛面,入射角几乎与筛圆形平行,反射角也小,物料和锤作同一旋转方向的圆周运动。物料速度增加,方向与锤片一致,两者速度差小,粉碎效率低。
     (见图10)
在椭圆筛情况下,在第一次高效打击后,由于锤筛间隙大,Δ=0.5R,R为转子半径,在某些角度,π/4,3π/4,物料大大超前一个角度,撞在筛板上,入射角大,反射角也大,反射的物料运动矢量方向改变,和锤片方向速度差大,易重新获得高效粉碎机会。在一圆周中,物料多次击出,多次弹回,使物料一周内获得多次高效粉碎机会。
      (见图11)
以上均由横宽形的形状引起的有益效果。4.筛板振动,合格粉粒及时出筛能力强
让筛体与机体、转子作相对振动,将有利于增加筛分能力。
当频率1500次/min,振幅2mm,筛孔Φ3mm时,K=35,这就是说筛面积相当于增加了35倍。
35倍,是否过多了些?
不多,粉碎机内的筛板不同于普通的筛板,普通筛板筛面受的是物料重力,而粉碎机内的筛板受的除了物料重力,还有吸风压力,物料离心力。
吸风压力在筛孔两面形成一压力差,它既有利合格粉粒出筛,也会使较大粉粒卡住筛孔,因此,吸风压力不能没有,也不能太大。吸风对出料有利但它的上限不能利用。只有筛板振动,对卡在筛孔上的物料施以往复振动力使卡孔物料弹掉,保持筛孔畅通,给其余粉粒再一次出孔机会。这里,振动引起质的变化,振动解放了吸风压力的上限。普通粉碎机吸风量,每平方米筛板面积约取40-60立方米/分钟,(资料5、8),本发明可取每平方米筛板面积80立方米/分钟以上。
物料离心力也如此,在粉碎过程中,锤片与物料,物料与筛板,物料与搓板,物料与物料,不断发生撞击、剪切、摩擦、搅拌等作用,其中,只有锤片与物料的撞击才是最有效的,但是,锤片的数量增加受到限制,数量增加物料转速加快,离心力加大, G = V 2 R × M
G离心力,V物料速度,
R物料转动半径,M物料质量,2
当物料速度为80m,半径为300mm,离心力加速度为21333m/s,是重力加速度的2176倍。这重力场既要使粉粒出筛,又会使较大粉粒卡住筛孔,因此锤片不能少,也不能多。只有振动,才使粉碎机起了质的变化,它解放了锤片数量的限制,56×40型,锤片可达72片。
这里,振动是一种独立有效的因素,在圆形筛上运用,也有很好的效果。
这里,振动起了特殊的作用,它使筛在瞬间保持高度开孔率,使得各种有利因素得以充分发展,振动措施,是抓住了粉碎机最薄弱的一环,它使有筛粉碎机起了质的变化。
它使粉粒及时过筛,对普通粉料,避免合格粉粒滞留在粉碎腔内作超细粉碎。对超细粉粒,防止了筛孔堵塞。及时过筛,避免转子力矩加重。及时过筛,减少了各种粗细物料磨擦等低效粉碎。
因此,这振动有相当的意义:
1.最终解决了普通粉碎机筛分能力差的问题。
2.结束了有筛型粉碎机不宜直接生产超细粉料的历史。
3.为用一台粉碎机替代粗、细两套粉碎工序,提供了具体可行的设备。
这些都是普通粉碎机固定筛所不能比拟的。5.薄形开刃锤片效率高
根据二个碰撞物体的动能效率公式: η = ΔT T o = ( 1 - K ) 2 × W 2 W 1 + W 2
式中,η为动能效率
W1为锤片重量(主动)
W2为物料重量
K为效率系数
当K为一定值时,动能效率完全取决于两碰撞物体重量的数值,当主动物体W1锤片厚度减薄,重量减轻,η效率增加。
为什么要开刃?
由压强传递公式。
F×s=f×S则: F = S s × f
F为开刃锤片力,
s为开刃锤片碰击面
f为普通厚锤片力
S为普通厚锤片碰击面
当压强固定时,减少接触面,使剪切力大大增加,有利于产生达到和超过屈服点的作用力,使有效受力成分增加。
锤片的磨损:
一种意见认为薄形锤片容易磨损,这种说法和磨损的锤片外观的分析不符合。
锤片的磨损面在于在锤片运动方向与物料直接碰撞的一面,磨损由前至后,串联着逐步磨损,磨损的耐久时间除其因素外,也取决于锤片的宽度。同样材料,宽度相同,时间相同。
锤片效率寿命:
锤片效率寿命主要看锤片棱角是否磨损变圆。薄形开刃锤片磨去同等尺寸,仍然比较锋利,效率寿命长。
在抗意外钢性异物破坏方面,只要将锤片制成内软外硬,抗意外破坏性能差不多。
薄形开刃锤片也是一种独立有效的改进,在圆形粉碎机中也有明显效果。
本发明不仅比现有技术相比具有优点,同时对国内外各种改进后的、先进的技术相比也具有优点。
1.二次粉碎工艺
二次粉碎工艺,是先用大孔筛(例如Φ5mm),将粉料在粉碎机里拉出,在下一道工序中,增加一分级筛,合格的(<Φ3mm)到成品仓,不合格的(>Φ3mm)重新提升,回到待粉碎仓,重新粉碎。
工艺流程如下:(图12)
显然,这种工艺的设计专家,是看到了粉碎机的筛分能力差,不能及时出料,所以,在外部加振动筛,加强筛分能力。这种工艺比单用Φ3mm筛,粉碎机一次粉碎效率高。但还存在着显而易见的缺点。
a.相当一部分(>Φ3mm,<Φ5mm)的粉粒,在外部作大循环,浪费能量,这部分潜力还未利用。
b.外部绕一圈,获得一次初进粉碎机高效粉碎机会,代价太大。
c.增加辅助设备投资,增加占地面积,增加电费开支。
相比之下,本发明用椭圆振动筛解决筛分能力不足的问题,同时利用椭圆曲率变化,使物料弹回,改变运动方向,获得多次高效粉碎机会,显得简洁合理。效果更好,同时工艺设备简单,占地少,投资省。2.鱼鳞筛板
鱼鳞筛板,在迎着锤片打击方向作一突出孔,使物料运动方向,同筛孔发线方向夹角变小,改变了普通筛板几乎成直角的状态,提高了筛分效果,颗粒均匀度也改善。
但是,总体提高程度有限,因为:
a.采用鱼鳞孔,受布孔几何图案限制,孔和板之间的比例比普通筛减小了。
b.筛仍保留圆形,长度仍受到限制。
c.对卡孔堵塞现象无措施。
d.对获得多次高效粉碎无措施。3.调节风量
当吸风量与物料的质量、筛孔直径、物料环的厚度和速度,等参数,处于某一合理状态时,会达到比较好的粉碎效果。
但是,这里许多因素,如物料品质,筛孔直径,物料环的厚度和速度是经常在变的因素。
迄今为止,还没有能正确反映这种状态的仪表,和保持这种状态的控制设备。普通粉碎机操作人员无法把握住这个最佳状态,因而,这种方法的可行性在于大体调整,大体估算,使用范围是有限的。
这种方法的实质,是调节合适的吸风量,去迎合固定筛粉粒出筛能力差的状况,在不能太大,也不能没有之间作文章,在如何防止粉粒堵筛方面无措施,在获得多次高效粉碎方面等等,也无措施。
随着设计人员经验积累和水平提高,合适调节风量已归入正常使用普通锤片粉碎机的范围。4.无筛超细粉碎机
鉴于以往有筛粉碎机对超细粉粒过筛能力差,无筛超细粉碎机应运而生,无筛粉碎机避开了超细粉粒过筛难的问题,采用气流分级,有的在粉碎机内部,有的在外部。也有的外部用筛,外部用筛可比照二次粉碎工艺。用气流分级,受到物料比重,外形等因素影响,仍有少量较大粉粒混入成品中,大粒重新返回粉碎机,相当二次粉碎。
无筛粉碎机在粉碎效率上,没有什么优势,若用玉米,水分≤14%,以95%通过Φ3mm孔,每吨耗电6.3度。原因很简单,无筛粉碎机在如何获得高效粉碎方面没有采取什么措施。
无筛粉碎机在配合饲料生产工艺上,需单独分开,设备投资大,无论采取先粉碎后配合,先配合后粉碎,还是批批分清,均还有这样或那样一些缺憾。
一旦有筛类粉碎机也能解决超细粉碎问题,不仅对无筛微粉碎机,而且对整个超微粉碎工艺,都会重新评价。5.轴向进料粉碎机
轴向进料粉碎机有立轴式自吸风粉碎机、卧式轴向进料粉碎机两种。
这两种粉碎机进料位置改变,粉碎机筛板包角可达360度显然,筛板长,面积大。另一种宽筛卧式粉碎机,面积更大,有的用于普通饲料生产,有较好效果,有的用于细粉碎饲料生产(40目),用风选器分选粒度,但生产时有粗粒回流,同两次粉碎工艺。
两者相比,卧式轴向粉碎机筛板上半部,物料重力方向与筛孔方向相反,出料不利,立轴式结构更为合理。
立轴式无吸风装置粉碎机,出料口为正气压,对于后道粉尘泄漏,气物分流的处理,也较复杂,应用不广。
这两种粉碎机在筛分能力上有改善,但未根本解决,对瞬间大粒堵塞筛孔无措施,在增加高效粉碎机会方面也无措施。图1是左半剖面图(横放椭圆形)。图2是主视图(横放椭圆形)。图3横放腰形。(外框线表示筛框,内虚线表示锤片末端轨迹,下同。)图4横放梯形。图5横放棱形。图6横放三角形。图7是圆形与椭圆形,筛长展开对比图。图8是圆形筛示意图,以及圆形筛展开图上,物料运动方向和物料出筛孔方向示意图。图9是椭圆筛示意图,以及椭圆筛展开图上,物料运动方向和物料出筛孔方向示意图。图10分别是圆形筛示意图,圆形筛展开图上,物料运动方向和锤片运动方向示意图,和圆形筛粉碎效率图。图11分别是椭圆筛示意图,椭圆筛展开图上,物料运动方向和锤片运动方向示意图,和椭圆筛粉碎效率图。图12分别是一次粉碎工艺和二次粉碎工艺流程图。
下面结合附图来介绍一个实施例,图1,图2,一种粉碎机,包括筛1,作振动于筛体的振动源2,锤片3,转子4,机体5,马达6等,其特征在于:横宽形振动筛和开刃锤片。
采用横宽形筛的形式之一:横放椭圆形。其特征在于:在粉碎机转子径向平面上,由筛板等围成的筛框,靠近转子那面筛板形状呈椭圆形,水平方向的长轴,是垂直方向的短轴的1.5倍。如56×40型,则横宽900mm,竖高600mm。齿板装在筛的低部,齿顶不碰锤片即可。
振动筛,其特征在于:在筛体上附有引起筛体振动的振动源,使筛相对转子经相方向作振动。采用能使筛体振动的振动源之一:电机偏心块振动,振动源固定在筛体重心位置。振动的方向定为转子径向。
锤片,其特征在于:锤片两长边开刃。
如56×40型,则长度180mm,厚度3mm。

Claims (6)

1,一种粉碎机,包括筛,锤片,转子,机体,电机等,其特征在于:横宽形筛。
2,根据权利要求1所指的筛,其特征在于:在卧式粉碎机转子径向平面上,由筛板等围成的筛框,靠近转子那面筛板形状,水平方向的最大长度,是垂直方向最大长度的1.2~4倍,即横宽大于竖高。
3,一种粉碎机,包括筛,锤片,转子,机体,电机等,其特征在于:振动筛。
4,根据权利要求3所指的筛,其特征在于:在筛体上附有引起筛体振动的振动源,使筛面在转子的经向方向作相对转子的振动,频率1-100Hz/s,振幅1--30mm,振动源的振动方式包括:电机偏心块振动,电磁振动,气力振动,压电陶瓷振动,偏心装置振动,等一切振动方式。
5,一种粉碎机,包括筛,锤片,转子,机体,电机等,其特征在于:开刃锤片。
6,根据权利要求5所指的锤片,其特征在于:锤片两长边开刃,长度≥140mm,厚度≤3mm;长度<140mm,厚度≤2.5mm。
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