CN208321036U - 一种涡轮分级机及二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡轮分级机及二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，该系统包括球磨机和多级分选装置，多级分选装置包括串联设置的n级分选单元，每一级分选单元包括涡轮分级机和旋风分离器。其中涡轮分级机包括蜗壳、转笼以及导流机构，转笼转笼叶片，导流机构包括导流叶片，转笼叶片的表面为弧面，弧面朝向转笼叶片转动的方向弯曲，导流叶片与转笼叶片之间形成环形的分离通道。通过对涡轮气流分级机结构的改进，提高了分级精度和分散效果。

Description

一种涡轮分级机及二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统

技术领域

本实用新型涉及二氧化硅超细粉的分离提纯技术领域，具体涉及一种涡轮分级机及二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统。

背景技术

二氧化硅微粉又称石英粉，它具有介电性能优异、热膨胀系数低、热导率高、耐高温性能好、耐腐蚀、硬度大等特点，是一种优质的中性无机填料，广泛应用于塑料、橡胶、涂料、电子、电气及高科技产品等行业，尤其是在现代电子工业飞速发展时期，半导体器件封装材料中需要使用大量的环氧塑封料，而高纯度的二氧化硅超细粉就是其主要填料。随着国内电子封装行业的发展，高纯度的二氧化硅超细粉的需求量也会越来越大。二氧化硅原料中通常伴生一些杂质元素，如Al、Fe、Ca、Mg、B等金属和非金属元素，同时在破碎研磨过程中，由于设备磨损，不可避免将掺入一些杂质。二氧化硅超细粉的质量，不仅取决于二氧化硅的含量、纯度，还要求特殊元素如铁、铝的含量限定在一定范围之内，而且，其粒度的大小与使用性质有极大的关系，越是要求高的封装填料，则纯度要求越高，粒度要求也越细。

二氧化硅超细粉在工业上普遍采用先干法研磨，然后将达到粒度要求的颗粒通过涡轮分级机进行分离。然而，现有的涡轮分级机的转笼叶片和导流叶片等结构设计不合理，其中转笼叶片为直板状，入口风速一定时，转笼叶片的转速越高，切割粒径越小，细粉由转笼中心上部的细粉出口流出。当转速较大时，转笼叶片间气流轴向漩涡较强，使流道内速度梯度过大，甚至出现气流反旋，气流在蜗壳入口处与转笼叶片冲角较大，造成颗粒撞击叶片反弹，细粉难以通过分级涡轮进入收集器，从而降低分级精度；另一方面，现有的导流叶片垂直设置，气流经导流叶片进入导流叶片与转笼之间的区域后容易形成向上流动的趋势，这样会破坏分级机内部流畅的稳定性，进而影响分级效果。因此，现有的涡轮分级机的分级精度和分散效果较差，难以获得颗粒细度呈梯度分布的高纯度二氧化硅超细粉。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种分级精度和分散效果好的涡轮分级机及采用该涡轮分级机的二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，该系统可获得颗粒细度呈梯度分布的高纯度二氧化硅超细粉。

本实用新型的另一发明目的在于提供一种物理分级提纯的提纯装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

提供一种涡轮分级机，包括螺旋形的蜗壳、转笼以及环绕所述转笼的导流机构，所述转笼包括若干个沿转笼圆周均匀分布的转笼叶片，所述导流机构包括若干个环绕所述转笼叶片均匀分布的导流叶片，所述转笼叶片的表面为弧面，所述弧面朝向转笼叶片转动的方向弯曲，所述转笼叶片在气流入口处的叶片安装角度设置为30～40度；所述导流叶片朝向圆周的外侧倾斜设置并且所述导流叶片在气流入口处的叶片安装角度设置为15～25度，所述导流叶片与所述转笼叶片之间形成环形的分离通道。

上述技术方案中，所述弧面的弧度设置为15～30度。

上述技术方案中，所述导流叶片所在平面与垂直平面之间的倾斜角度设置为5～15度。

上述技术方案中，所述转笼还包括上转笼架和下转笼架，所述转笼叶片的两端分别与所述上转笼架和下转笼架固定连接；所述导流机构还包括上导流架和下导流架，所述导流叶片的两端分别与所述上导流架和下导流架固定连接。

上述技术方案中，所述蜗壳设置有两个进风口，所述涡轮分级机还包括物料入口、细颗粒出口和粗颗粒出口，所述粗颗粒出口与所述分离通道连通。

本实用新型还提供一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，包括球磨机，还包括用于对球磨机输出的二氧化硅粉料进行破碎并按颗粒细度逐级进行梯度分离的多级分选装置，所述多级分选装置包括串联设置的n级分选单元，n为大于1的自然数；

每一级分选单元包括上述的涡轮分级机和旋风分离器，第n+1级涡轮分级机的进料口与第n级旋风分离器的细颗粒出口连通，第n+1级涡轮分级机的细颗粒出口与第n+1级旋风分离器的进料口连通。

上述技术方案中，第一级分选单元中的一级涡轮分级机的粗颗粒出口与所述球磨机的进料口连通。

上述技术方案中，还包括输送机构，用于球磨机与涡轮分级机之间以及涡轮分级机与旋风分离器之间的物料输送。

上述技术方案中，还包括用于提供负压的引风机，所述引风机与所述旋风分离器连通。

上述技术方案中，还包括用于收集不同细度的二氧化硅超细粉的收尘器，所述收尘器与相应分选单元的细颗粒出口和/或粗颗粒出口连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，包括串联设置的n级分选单元(n为大于1的自然数)，每一级分选单元包括用于将一定细度的二氧化硅粉料经离心破碎并分离出粗颗粒和细颗粒的涡轮分级机，以及用于分离收集所述涡轮分级机输出的细颗粒的旋风分离器。每一级分选过程是：一定细度的二氧化硅粉料进入涡轮分级机，气流沿切向进入螺旋形的蜗壳并在导流叶片的作用下进入环形分离通道，然后流经转笼再由转笼中心上部出风口流出，二氧化硅粉料经过转笼叶片的离心破碎作用形成粗颗粒和细颗粒，细颗粒由细颗粒出口进入旋风分离器被分离收集，粗颗粒由分离通道的粗颗粒出口被收集。本实用新型通过对涡轮分级机结构进行改良设计，一方面使转笼叶片的表面呈弧面，弧面朝向转笼叶片转动的方向弯曲，并使转笼叶片在气流入口处的叶片安装角度(即转笼叶片型线切线和转笼圆周速度的夹角)设置为30～40度，由此使得气流入口处流速与转笼叶片外缘切向速度相接近，气流入口处转笼叶片冲角减小，降低气流在转笼流道内的速度梯度，使转笼流道内的速度分布更加均匀化，从而有效抑制当转速较大时转笼叶片间气流轴向所形成的旋涡，避免颗粒与转笼叶片间的撞击；另一方面，设计导流叶片朝向圆周的外侧倾斜设置并使导流叶片在气流入口处的叶片安装角度(即导流叶片型线切线和所在圆周速度的夹角)设置为15～25度，从而改进导流叶片与转笼叶片之间的环形分离通道内的流畅稳定性，降低环形分离通道内气流向上的轴向速度。通过以上结构优化的协同作用，大大提高了二氧化硅粉料的分散度以及颗粒细度的分级精度。由此，本系统经过多级分选单元的处理后，可精确获得颗粒细度呈梯度分级的产品，由于Al、Fe等杂质在不同颗粒细度二氧化硅粉中的赋存量不同，经过以上逐级分选的过程，即可获得高纯度的二氧化硅超细粉。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对发明的不当限定。

图1为本实用新型实施例1的一种涡轮分级机的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的一种涡轮分级机的转笼的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的一种涡轮分级机的导流机构的局部结构示意图。

图4为本实用新型实施例2的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统的结构示意图。

图5为本实用新型实施例2的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统的控制装置的示意图。

图6为本实用新型实施例3的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统的工艺流程图。

附图标记：

蜗壳1、第一进风口11、第二进风口12；

转笼2、转笼叶片21；

导流机构3、导流叶片31；

物料入口4、细颗粒出口5、粗颗粒出口6；

球磨机10、第一级分选单元201、第二级分选单元202、涡轮分级机30、旋风分离器40、收尘器50、引风机60、控制装置70、检测装置80；

倾斜角度a。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

实施例1：

一种涡轮分级机，如图1所示，包括螺旋形的蜗壳1、转笼2以及环绕转笼2的导流机构3，蜗壳1两端分别设置有第一进风口11和第二进风口12，转笼2包括若干个沿转笼2圆周均匀分布的转笼叶片21，导流机构3包括若干个环绕转笼叶片21均匀分布的导流叶片31，导流叶片31与转笼叶片21之间形成环形的分离通道。涡轮分级机还包括物料入口4、细颗粒出口5和粗颗粒出口6，粗颗粒出口6与分离通道连通。工作时，一定细度的二氧化硅粉料进入涡轮分级机，气流沿切向进入螺旋形的蜗壳1并在导流叶片31的作用下进入环形分离通道，然后流经转笼2再由转笼2中心上部出风口流出，二氧化硅粉料经过转笼叶片21的离心破碎作用形成粗颗粒和细颗粒，细颗粒由蜗壳1顶部的细颗粒出口5被分离收集，粗颗粒由分离通道的粗颗粒出口6被收集。

与现有技术相比，本实用新型对涡轮分级机结构主要做了以下改进：

如图2所示，转笼叶片21的表面设置为弧面，弧面朝向转笼叶片21转动的方向弯曲，转笼叶片21在气流入口处的叶片安装角度(即转笼叶片21型线切线和转笼2圆周速度的夹角)设置为30～40度，由此使得气流入口处流速与转笼叶片21外缘切向速度相接近，气流入口处转笼叶片21冲角减小，可降低气流在转笼2流道内的速度梯度，从而使转笼2流道内的速度分布更加均匀化，有效抑制当转速较大时转笼叶片21间气流轴向所形成的旋涡，避免颗粒与转笼叶片21间的撞击；此外，随着转速的提高，可提高转笼叶片21对颗粒的离心破碎效果和分散度。

如图3所示，导流叶片31朝向圆周的外侧倾斜设置并且导流叶片31在气流入口处的叶片安装角度即导流叶片31型线切线和所在圆周速度的夹角设置为15～25度，从而改进导流叶片31与转笼叶片21之间的环形分离通道内的流畅稳定性，降低环形分离通道内气流向上的轴向速度。

进一步的，弧面的弧度设置为15～30度，导流叶片31所在平面与垂直平面之间的倾斜角度a(见图3)设置为5～15度。通过以上结构优化的协同作用，大大提高了对二氧化硅粉料的分散度以及颗粒细度的分级精度。

本实施例中，作为优选的实施方案，转笼叶片21在气流入口处的叶片安装角度设置为35度。转笼叶片21的弧面弧度设置为20度，且导流叶片31所在平面与垂直平面之间的倾斜角度设置为10度。该结构设计组合，对二氧化硅粉料的分散度以及颗粒细度的分级精度的效果最佳。

本实施例中，转笼2还包括上转笼2架和下转笼2架，转笼叶片21的两端分别与上转笼2架和下转笼2架固定连接。导流机构3还包括上导流架和下导流架，导流叶片31的两端分别与上导流架和下导流架固定连接。

实施例2：

本实施例的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，如图4所示，包括球磨机10，还包括用于对球磨机10输出的二氧化硅粉料进行破碎并按颗粒细度逐级进行梯度分离的多级分选装置，多级分选装置包括串联设置的二级分选单元，每一级分选单元包括用于将一定细度的二氧化硅粉料经离心破碎并分离出粗颗粒和细颗粒的涡轮分级机30，以及用于分离收集涡轮分级机30输出的细颗粒的旋风分离器40。即第一级分选单元201包括一级涡轮分级机30和一级旋风分离器40，第二级分选单元202包括二级涡轮分级机30和二级旋风分离器40。本实施例的所有涡轮分级机30的结构均与实施例1的完全相同。

本实施例中，每一级的涡轮分级机30的细颗粒出口与对应的旋风分离器40的进料口连通，每一级的旋风分离器40的细颗粒出口与下一级的涡轮分级机30的进料口连通。工作时，经球磨机10研磨后的二氧化硅粉料依次经过二级分选单元进行逐级分选：经第一级分选单元201处理后获得一级粗颗粒和一级细颗粒，一级细颗粒经过第二级分选单元202处理后获得二级粗颗粒和二级细颗粒。经过以上二级分选单元的处理后，可精确获得颗粒细度呈梯度分级的产品，由于Al、Fe等杂质在不同颗粒细度二氧化硅粉中的赋存量不同，经过以上逐级分选的过程，即可获得高纯度的二氧化硅超细粉。

一级涡轮分级机30的粗颗粒出口与球磨机10的进料口连通，经一级涡轮分级机30分离出的一级粗颗粒重新返回至球磨机10进行研磨。

本实施例中，二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统还包括：

输送机构，用于球磨机10与涡轮分级机30之间以及涡轮分级机30与旋风分离器40之间的物料输送。

用于提供负压的引风机60，引风机60与旋风分离器40连通。

用于收集不同细度的二氧化硅超细粉的收尘器50，第二级分选单元202的细颗粒出口和粗颗粒出口均连接收尘器50，收尘器50的另一端与引风机60连接。

本实施例中，如图5所示，二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统还包括用于检测各个设备之间的连通管道内压力的检测装置80以及控制装置70，检测装置80将压力检测信号传输给控制装置70，用于控制引风机60的工作，使得各个连通管道内的负压恒定，从而使制备的二氧化硅超细粉分散均匀且系统稳定性好，保证了二氧化硅超细粉产品的品质，整个系统可实现自动化控制。

具体的，检测装置80为压力传感器，可设置于引风机60与收尘器50之间、收尘器50与旋风分离器40之间以及旋风分离器40与涡轮分级机30之间的连通管道上。

具体的，控制装置70为可编程逻辑控制装置，包括：第一可编程逻辑控制器和第二可编程逻辑控制器，其中：

第一可编程逻辑控制器，用于接收检测装置80发出的检测信号，并控制引风机的阀门的开度；引风机60的阀门的开度通过预先设定在第一可编程逻辑控制器中的程序，得以控制引风机的阀门的开度，从而使其连通管道内的负压保持在稳定的状态。负压恒定则意味着有稳定的气固比浓度，保证二氧化硅超细粉的稳定性。

第二可编程逻辑控制器，用于控制每级分选单元中涡轮分级机30的转速，转速直接影响到所制备二氧化硅超细粉的细度，进而影响到产品的品质。

进一步的，控制装置70还包括有控制模块，用于控制整个系统工艺流程的逻辑动作参数。此外，还设置有人机界面装置，用于显示整个系统工艺流程的参数。

本实用新型经实施例2制备出的高纯度二氧化硅超细粉成品送检后，各成分如下所示：

实施例3：

本实施例的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，其主要技术方案与实施例2相同，不同之处在于：如图6所示，多级分选装置包括串联设置的三级分选单元，经球磨机研磨后的二氧化硅粉料依次经过三级分选单元进行逐级分选：经第一级分选单元处理后获得一级粗颗粒和一级细颗粒，一级细颗粒经过第二级分选单元处理后获得二级粗颗粒和二级细颗粒，二级细颗粒再经过第三级分选单元处理后获得三级粗颗粒和三级细颗粒即高纯度的二氧化硅超细粉。经过以上三级分选单元的处理后，可精确获得颗粒细度呈梯度分级的产品，由于Al、Fe等杂质在不同颗粒细度二氧化硅粉中的赋存量不同，经过以上逐级分选的过程，即可获得高纯度的二氧化硅超细粉。

本实施例中，每一级分选单元的细颗粒出口和粗颗粒出口均连接收尘器，从而可精确获得呈梯度分级的不同颗粒细度的产品。

本实用新型经实施例3制备出的高纯度二氧化硅超细粉成品送检后，各成分如下所示：

序号	成分名称	含量％
			1	灼减	0.10
2	三氧化二铝	0.12
			3	二氧化硅	99.59
4	三氧化二铁	0.011
			5	氧化钙	0.04
6	氧化镁	<0.01
			7	氧化钾	0.04
8	氧化钠	<0.01
			9	二氧化钛	<0.01

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种涡轮分级机，包括螺旋形的蜗壳、转笼以及环绕所述转笼的导流机构，所述转笼包括若干个沿转笼圆周均匀分布的转笼叶片，所述导流机构包括若干个环绕所述转笼叶片均匀分布的导流叶片，其特征在于：所述转笼叶片的表面为弧面，所述弧面朝向转笼叶片转动的方向弯曲，所述转笼叶片在气流入口处的叶片安装角度设置为30～40度；所述导流叶片朝向圆周的外侧倾斜设置并且所述导流叶片在气流入口处的叶片安装角度设置为15～25度，所述导流叶片与所述转笼叶片之间形成环形的分离通道。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮分级机，其特征在于：所述弧面的弧度设置为15～30度。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮分级机，其特征在于：所述导流叶片所在平面与垂直平面之间的倾斜角度设置为5～15度。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮分级机，其特征在于：所述转笼还包括上转笼架和下转笼架，所述转笼叶片的两端分别与所述上转笼架和下转笼架固定连接；所述导流机构还包括上导流架和下导流架，所述导流叶片的两端分别与所述上导流架和下导流架固定连接。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种涡轮分级机，其特征在于：所述蜗壳设置有两个进风口，所述涡轮分级机还包括物料入口、细颗粒出口和粗颗粒出口，所述粗颗粒出口与所述分离通道连通。

6.一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，包括球磨机，其特征在于：还包括用于对球磨机输出的二氧化硅粉料进行破碎并按颗粒细度逐级进行梯度分离的多级分选装置，所述多级分选装置包括串联设置的n级分选单元，n为大于1的自然数；

每一级分选单元包括权利要求5所述的涡轮分级机和旋风分离器，第n+1级涡轮分级机的进料口与第n级旋风分离器的细颗粒出口连通，第n+1级涡轮分级机的细颗粒出口与第n+1级旋风分离器的进料口连通。

7.根据权利要求6所述的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，其特征在于：第一级分选单元中的一级涡轮分级机的粗颗粒出口与所述球磨机的进料口连通。

8.根据权利要求6所述的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，其特征在于：还包括输送机构，用于球磨机与涡轮分级机之间以及涡轮分级机与旋风分离器之间的物料输送。

9.根据权利要求6所述的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，其特征在于：还包括用于提供负压的引风机，所述引风机与所述旋风分离器连通。

10.根据权利要求9所述的一种二氧化硅超细粉的梯度分级提纯系统，其特征在于：还包括用于收集不同细度的二氧化硅超细粉的收尘器，所述收尘器与相应分选单元的细颗粒出口和/或粗颗粒出口连接。