圆盘式气流粉碎机的设计说明书

江南大学自考助学毕业生论文（设计）专业：机械电子工程姓名：岳*题目：圆盘式气流粉碎机的设计日期：2009 年 5 月 11 日ii第一章概述,1 r/ u 人，一，3第二章粉碎及其意义 ,7第三章粉碎设备 ,11第四章气流粉碎原理，机型和意义 ,20第五章扁平气流粉碎机的结构 ,34第六章扁平气流粉碎机的设计及计算 ,35（1）喷嘴的设计（2）加料器的设计（3）流量的计算（4）结构设计目录3第一章 概述许多材料加工成超微状态，会得到许多非微粒产品无法得到 的特殊功能；如提高其在化学反应中的反应速率，改善其着色率、 遮盖力、色度，增强其分散、流变性、补强性等。因此，超微产 品已广泛的用于化工、医药、涂树、农药、染料、电子等行业中， 成为这些行业高性能高技术产品不可缺少的材料。但国内对于对撞式气流粉碎机的研究还不多，对这方面缺乏 一定的基础。目前我国的超细粉碎设备， 基本上己与世界上定型机种处在同 一水平线上，国际上成熟的机种，我国都能生产，如气流磨、搅 拌磨、塔式磨、振动磨、各类机械式高速冲击磨等。但是由于我 国在粉体技术的研究方面较世界先进国家起步晚，故设备研制也 晚，基础差，起点低，引进消化后所生产的各类设备，质量难免 良萎不齐，有些只是在低水平上重复，甚至有些概念含混不清。 企业自行起名，自行命名设备代号，导致一些厂商的产品广告及 设备说明书，不但外行看不懂，内行也不明白，国超细粉碎设备 的一大突出问题。基于以上情况不仅可以看到超微粉碎的重要作用，也可以看 到我国超微粉碎的薄弱之处。本毕业设计也是有着一定的现实意 义和教学研究意义。粉碎过程是将大颗粒变成小颗粒的过程。固体物料的粉碎是 用物理的方法克服物料内部的结合力使物料破碎达到一定粒的过根据原料和成品颗粒的大小或粒度而言粉碎一般为四大类:粗粉碎，细粉碎，微粉碎，超微粉碎其粒度分布如表：粉碎类型原料粒度成品粒度粗粉碎10-100mm5-10mm细粉碎5-50mm0.1-5mm微粉碎5-10mm100卩 m超微粉碎0.5-5mmIcJn: dr目前工业上应用的气流粉碎机可分为如下几种类型：1) 扁平式气流磨2) 循环管式气流磨3) 靶式气流磨4) 对喷式气流磨5) 流化床对喷式气流磨(1) 扁平式气流磨后面作详细介绍(2) 循环管式气流磨图4-54所示Jet-0-Mizer型气流磨是最常用的一种循环式气流磨。原料由汾丘里喷嘴1加入粉碎区3,气流经一组喷嘴2 喷入不等径变曲率的跑道形循环室粉碎室，并加速颗粒使之相互冲击、碰撞摩擦而粉碎。同时旋流还带动被粉碎 的颗粒沿上行管向上运动进入分级区，在分级区离心力场的作用下，使密集的料流分流，细粒在内层经百叶窗式惯性分级器 4分机后排出即为产品，粗离在外层沿下行惯返回继续循环粉碎。循环管的特殊形状具有加速颗粒运动和加大离心立场的功能，以提咼粉碎和分级效果。Jet-o- Mizer型气流磨的粉碎粒度可达 3-0.2 ,广泛的应用 与填料、颜料、金属、化妆品、医药药品、食品、磨料以及具 有热敏性、爆炸性的化学品等的超细粉碎。(3) 靶式气流磨扁平式气流磨和循环管式气流磨对脆性物料粉碎有效，但对 韧性物料粉碎效果不理想，甚至难以粉碎，而采用低温粉碎诚 然有效，但其成本高，材质有特殊要求，密封要求也很严格。若采 用靶式气流磨则有明显效果。它是利用高速气流夹带物料冲击在各种形状的靶板上进 行粉碎的设备。除了物料与靶板发生强烈冲击碰撞外，还发生 物料与粉碎室壁间多次的回弹粉碎，因此，粉碎力特别强大， 尤其适用于粉碎高分子聚合物、低触点热敏性物料，以及纤维 状物料。可以更根据原料性质和产品粒度的要求选择不同形状 的靶板。靶板是易损件，必须采用钢玉或碳化钨之类耐磨材质 制成。（4）对喷式气流磨 对喷式气流磨利用物料在一对喷嘴的超音速气流中相撞而粉 碎的设备。由于物料的高速直接对撞，冲击强度大，能量利用 率高，可用于粉碎莫氏硬度 9.5 级以下硬质、脆性、韧性的各 种物料，产品粒度可达 -200 目至亚微米。 同时，它还克服了靶 式、循环式气流磨靶板与磨体易损的弱点， 减少对产品的污染， 延长了使用寿命，是一种比较理想和先进的气流磨。图 4-55 是马亚克型气流磨示意图。（5）流化床对喷式气流磨如图 4-56 所示，喂入磨内的物料利用二维或三维设置的数个 喷嘴（ 3-7 ）喷汇的气流冲击能，及其气流膨胀呈流化状悬浮 翻腾而产生的碰撞、摩擦进行粉碎，并在负压气流带动下通过 顶部设置的涡轮式分级装置， 细粉排出机外由旋风离器及袋式 收尘器捕集，粗粉受重力沉降返回粉碎区继续粉碎。显然，这 一流化床对喷式气流磨是在对喷式气流磨的基础上开发的新 产品，它是 90 年代最新性的超细粉碎设备。特点：产品细度高达 d97=3-10 ，粒度分布窄且过大颗粒；粉 末效率高，能耗低，比其它类型气流磨节能 50；采用 AlO3、 SiC或Pu （佩）作易磨损件磨耗低，产品受污染少，可加工无 铁质污染粉体产品和莫式硬度 10 级的物料；结构紧凑、噪音 小、操作自动化，但成本高。扁平气流粉碎机原理 扁平式气流粉碎机如图 4-3 所示。高压气体工质经入口 5 进入 工质分配室 1 中。分配室 1 与粉碎-分级室 2 之间，用若干个 喷嘴 3 相连通。工质在自身压强下，强行通过喷嘴产生高达每 秒几百米乃至上千米的气流速度。 这种由高压工质通过喷嘴产 生的高速强劲有力的气流，称为喷气流。待粉碎的物料经过文 丘力喷射式加料器 4，进入与粉碎 -分级室 2 的粉碎区， 在高速 喷气流作用下发生粉碎。 由于喷嘴与粉碎室 2 的响应半径成一 锐角a,所以气流夹带着被粉碎的颗粒作回转运动，把粉碎合 格的颗粒推到粉碎 -分级室中心处， 进入成品收集器 7。这种收 集器实质上就是一个旋风分离器， 与普通的旋风分离器不同之 处，仅在于夹带颗粒的气流，由其上口进入。物料颗粒沿成品 收集器 7 的内壁，螺旋形的下降到贮斗 8中，而废工质气流， 夹带着大约 515%的细颗粒，经排出管 6 排出，作进一步捕集 回收。扁平状的粉碎 -分级室中所发生的流体流动过程， 可用图 4-42扁平式气流粉碎机1-Jft碎室侧壁吃-觑壁衬里用 上盈村里下盖衬里诂，辽一压板專 右一廈工廣排出管订一进料管曲一氓合扩敬膏汕一振动器支架iW料斗； 11加料喷?12上盖订一垫片；14工屢人叮订 一下盖阻管-17-Jffi品收集器$19-粉碎并级室皿0工质噴嘴亡1 一质分配室；23弓形娈第装置熄3螺纹塞子阖上购种粉柱-分级室腔型说明。喷气流6以极高的速度进入粉碎区后，把周围的物料颗 粒吸入其中，并使颗粒加速到一定的速度和距离。具有一定的 颗粒互相冲击碰撞，从而达到粉碎的目的。由于各喷嘴的倾角 a都是相等的，所以各喷气流的轴线，都切于一个假想的圆周， 这个圆周称为分级圆，如图4-4中的7。整个粉碎-分级室被分 级圆分成两部分：一部分为主要发生颗粒冲击粉碎的粉碎区 2； 另一部分为主要发生颗粒分级的分级室 3。由于喷嘴倾角aFR时颗粒向外运动成为粗粉，当FrvFR时颗粒向内运动成为细粉，FR=Fr时的半径成为分级半径de。2. 分级器结构分级其主要包括分级室，分级叶轮，传动部分，电动机。3. 工作原理参见分级器简图，电动机是可调变速电动机，在电动机 一定的转速下，但动也轮在分级室内，做轴向旋转，带动从 进料口进入的粉碎后的物料一同回转。 满足颗粒要求得物料 会运动之中间经出料口，进入收集装置。为达到粒度要求的 颗粒将运动至叶轮外部落至分级漆底部进行粗料的返回处本分级机，被分级粉体的某一粒级所受的向心力与转速 作用的离心力达到平衡时这就是理论上所谓的临界分级点。 而分级粒径的大小，即最终获得细粉粒径的大小，取决于临 界分级点的控制。4 分级器结构设计线关于分级器的资料很多， 可选用的分级器类型众多， 但为了使这个粉碎设备更具有整体性，本设计中自行设计分级 器，从而使整个设备更加协调，适用。分级器的结构中叶轮部分采用水平轴向， 垂直切向进料， 轴向出料。 关于粗料收集部分， 粗料收集可以直接返回进料器， 也可以先收集储存后在进入加料器。本设计中采用后者，该设 备在加工成型后将用于试验，先收集后可对粗料的质量，粒度 进行分析，更有利于对气流粉碎的进一步研究。粗料收集器，在设计中将其连接在分级器下部，结构参 见图纸。分级器和粗料收集器具体尺寸参见图纸。第五章扁平气流粉碎机的结构典型的扁平式气流粉碎机的结构如图5-1所示。上盖12和下盖15用数个弓形夹紧装置22,禁固在粉碎室在侧壁1上，通 过垫片13，形成一个密闭空间19，这就是粉碎-分级室。使用 弓形夹紧装置的目的，是为了使上盖成为快开式的，由利于气 流粉碎机的换料清理、消除堵塞和清除结疤等操作。35第六章扁平式气流粉碎机的设计计算1、加料器的设计计算已知：P（表压）=4kgf/cm 2=0.4Mpa 即 P仁0.5MpaP2=0.1Mpa 2=5mm根据一元稳定流动的连续性方程m1=m2=二AC2式中：ml m2截面1、2的质量V2V2流量kg/sA1 A2截面1、2的面积m2C1 C2截面1、2处工质的速度m/sV1 V2截面1、2处工质的比容nVkg截面1处P1V 仁RT其中 P1=0.5Mpa=5X 105PaR=287.1T=293KV1=RT =(287.1 x293) - 5X 105=0.168卅/kg截面2处Pc为临界压力对于空气K=1.4 B =0.5285Pc=0.528P 1= 2.64 x 10 Pa由于 P2Pc, 这时喷管出口截面上气流的压力只能是临界压力 Pc,出口处流速为临界流速 Cc, 即为音速。C2=Cc=2KRT1-(Pc/P1) (K-1)/K /K-1 =2KRT/K+1=2 X 1.4 X 287.1 X 293+ (1.4+1) =313.3 m/s1/kV2=V1(P1/Pc)1/k=0.168 X (5 X 105/2.64 X105)1 “4=0.419 m 3/kg所以 加料器的空气质量流量为m 加=A2C2/V22=n d C2/4V2=3.14 X (0.005) 2X 313.3 -4-0.419=0.01467 kg/s37参考文献1 机械设计手册 , 上, 中, 下化学工业出版社2 机械设计课程设计手册吴宗泽主编高等教育出版社3 机械设计基础版社朱龙英主编机械工业出4 工程热力学版社沈维道等主编化学工业出5 机械制图业出版社葛常清等编著中国建材工6 超微气流粉碎版社杨宗志编著化学工业出39