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 1 目录 第一章概述 . 3 3 第二章粉碎及其意义 . 7 7 第三章粉碎设备 . 1111 第四章 气流粉碎原理，机型和意义 . 2020 第五章扁平气流粉碎机的结构 . 3434 扁平气流粉碎机的设计及计算 . 第六章 3535 喷嘴的设计（ 1 1） 加料器的设计 （2 2）流量的计算 ）（3 3 结构设计 ）（4 4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 3 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： 粉碎原料粒成品粒 1010- -100mm5100mm5- -10mm10mm 粉 0.10.1- -5555- -50mmm50mmm 粉 m m 5 5- -10mm110mm1（粉 m m 1010- -20.520.5- -5mm 5mm 卩 微粉碎 这是一个大概的分类，但是不同的行业、不同的产品对成品粒度的要 求不同，因此不同的行业有不同的划分范围。如饲料 的超微粉碎要 比化妆品、超微食品等的粗。在不同的行业中粉碎有着不同的作用， 由下可以看到粉碎 的应用相当广泛。 行业 用 途4 矿业 金属矿石的粉碎研磨，非金属矿物的粉碎及深加工、低 品位矿物综合利用、尾矿中有用元素的提取 冶金 粉末冶金、机械合金化、冶金原料处理、冶金废渣 利用、硬质合金生产 滑剂机械 粒度砂、铸造型砂、微粉磨料、超硬材料、固体润 各种添加剂、人工降雨催凝剂等 橡胶 固体填料、补强材料、功能性填料、废旧橡胶制品 的再生利用 塑料 塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷 涂 造纸 纸浆制备、造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维 状增强填料 印刷 油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复 印碳粉 化工 原料处理、涂料、油漆、催化剂 制药 粉剂、片剂、注射剂、中药精细化、药物载体、喷 亠 1 J【， 雾施药 食品 粮食加工、保健食品、食品添加剂、调味剂 颜料 5 偶氮颜料、酞著系列颜料、氧化铁系列颜料 5 能源 粉煤燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆 电子 电子浆料、 电子塑封料、 集成电路基片、 电子涂料、 荧光粉、铁氧体 建材 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料 精细陶瓷 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、 颗粒表面改性 粉状污水处理剂 农业 粮食加工、化肥生产、粉剂农药、土壤改良、饲料 脱硫超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用各种 环保 第二章 粉碎及其意义 1 1）定义：“粉碎”一词是固体物料尺寸有大变小过程的总称。它包括 “破碎”和“粉磨”。前者是由大料块变成小料块的过程，后者是由 小料块变成细粉体的过程。破碎包括粗碎和中碎。粉末又称研磨，包 括微粉碎和超微粉碎。但是在实践中，粉碎往往又是相对破碎而言， 专指有小料块变成细粉体的过程。 气流粉碎机是一种先进的超微粉碎 设备。在工业生产上有着广泛的应用。 扁平式气流粉碎机是一种典型 的气流粉碎机，主要使用于化工、医药行业中硬度较低物料的粉碎。 2)2) 意义： 1)1) 使物料的比表面增加，这物料颗粒同周围介质的接触面积大，反 应速度快，如催化剂的接触反应，固体燃料的燃烧与气化，物料的溶 解、吸附、干燥、以及利用粉末流化床的接触面积大来强化传质与传 热等。 2)2) 在水泥工业中提高水泥的标号。 水泥熟料同石膏一起磨碎成最终 产品。磨碎的粒度越细，比表面越大，水泥的标号就越高。 7 3)3) 在选矿之前使矿石中的有用成分解离。 由于矿石中有用成分同杂 质紧密结合一起，只有经过破碎或磨碎之后产生“解离” ，才能用选 矿方法剔除杂质， 得到较纯净的精矿和中间产品。 许多金属矿石要在 选矿之前磨碎至 0.074mm0.074mm 以下才能充分解离。 4)4) 为原料下一步加工作准备， 如在炼焦、 烧结、球团、陶瓷、玻璃、 粉末冶金等部门， 必须把原料碎磨至一定粒度以下， 以满足下一步的 粒度要求。 5)5) 便于使用。在食品、化工、医药、化肥、农药等部门中，常将产 品碎磨成粉末状态向用户销售。 6)6) 便于贮存和运输，粉末物料或料浆可利用风力或水力运输 制备混凝土时，如天然砂供应不足，可将岩石粉碎以制备 7 7） 人造砂，但人造砂的粒度组成须符合严格的规定。 8 8） 为了保护环境，将城市垃圾进行粉碎并处理。 3 3 物料粉碎的力学特性： 物料粉碎方法的选择决定于原料的粉碎特性，即抗拉 （ 折、弯 ） 、抗压 （挤）和抗剪切 （磨、撕）等特性，表现在其硬度、强度、韧性和脆性等。 1 1 强度 强度反映了物料弹性极限的大小。强度越大，物科越不容 易被折断、压碎或剪碎。 2 2 硬度 硬度反映了物料弹性模量的大小。硬度越高，物科抵抗塑 性变形的能力越大，越不容易被磨碎或撕碎。 8 3 3 韧性 韧性反映了物科吸收应变能量、 抵抗裂缝扩展的能力。 韧性越大，物料越能吸收应变能量，越不容易发生应力集中，越不容 易断裂或破裂。例如纤维性物质难于粉碎就是因为其韧性大的缘故。 4 4 脆性 脆性反映了物料塑变区域的长短。脆性大，塑变区域 短，在破坏前吸收的能量小，亦即容易被击碎或撞碎。 对于具体物料来讲， 上述 4 4 种特性之间有着内在的关系。 强 度越大、硬度越高、韧性越大、脆性越小的物科，其破坏所需的变形 能就越大。 4 4 粉碎形式： 就粉碎其粉碎的形式有多种。大体可分为压碎，剪碎，劈碎锯碎，磨 碎，受阻冲击粉碎，自由冲击粉碎对撞式粉碎。 1 1 弯曲折断： 被粉碎的物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点 梁，当物料内的弯曲应力达到物料的强度极限时被折断。 这种方式一 般用来粉碎长或薄的较大块的脆性物料， 例如油饼、玉米穗等的破碎， 一般粉碎度较低。 2 2 压碎：物料置于两个粉碎面之间，施加压力后物料因压应力达到 其抗压强度极限而被粉碎。 这种粉碎方式仅适用于脆性物料， 如对辊 粉碎机、顿式粉碎机等。 3 3 剪切破坏：用一个平面和一个带刀棱的工作表面剪切物 9 料，物料沿剪切力作用线的方向破裂。 这是一种能耗较低的粉碎方式， 可用以粉碎韧性物料，如对辊磨粉和磨碎过程。在磨碎过程中，物料 与物料或物料与机件表面之间在一定的压力和相对运动条件下， 物料 表层受剪切力的作用， 当剪应力达到物料的剪切强度极限时， 物料就 经层层剥落而粉碎。10 第三章 粉碎设备的类型 （1 1）鉴于超细粉碎技术及设备的应用涉及化工、 冶金、建材、电子、 轻工、医药、农业等许多领域的广泛性，以及被粉碎材料种类的多样 性，尤其是当代高新技术发展对材料深加工制备提出越来越高的要求： 粒度微细化、粒度分布均匀化或颗粒形状特定化、品质高纯化、表面 处理功能化等等， 这诸多因数都促使超细粉碎技术与设备有了长足的 发展。尽管超细粉碎设备类型繁多， 但其开发的出发点主要是围绕如 下几点： 1 1） 原理上考虑提高有效粉碎能，大多是利用冲击、切剪、摩擦等力 的综合作用进行超细粉碎。 2 2） 结构上采用超细粉碎分级组合型式， 利用高效气流分级装置不 但可提高微细化粒度，而且藉以实现粒度分布均匀化或特定化。 3 3） 材质上采用高耐磨材料作衬材， 不仅可减少衬材磨损对粉碎产品 构成的成分或色泽的污染，而且可以提高设备的使用寿命。 11 4 4） 超细粉碎与颗粒表面改性一体化的实施。 特殊需求的粉碎，例如低温粉碎等。 5 5 ） （2 2）粉碎机械的类型和应用范围，我将着重就下列几种超细粉碎设 备的工作原理、特点及其应用作一简述 : : 高速机械冲击式微粉碎机分立式和卧式 气流粉碎机分扁平式、循环管式、靶式、对喷式、流化床对喷式 辊压式磨机一一分高压辊磨机、立式辊磨机（莱歇磨、 MPSMPS 磨） 介质运动式磨机分容器驱动式（球磨机、振动磨、行星磨） 、介 质搅拌磨 分类介绍： 1 1 高速机械冲击式微粉碎机 它是利用高速回转子的锤、叶片、棒体等对物料进行撞击，并使其在 转子与定子间、 物料颗粒与颗粒间产生高频度的相互强力冲击、 剪切 作用而粉碎的设备。按照转子的设置可分为立式和卧式俩种类型。 A A） 立式高速机械冲击微粉碎机 这种类型的机械冲击磨转子都是竖直设置， 而且都内附分级轮。 典 型的产品有日本细川公司 ACMACM 型（图 4 4- -46a46a）,其工作流程：有给料 机喂入粉碎室的物料， 在高速回转的转子与带齿衬套的定子之间受到 12 冲击剪切粉碎。然后在气流的带动下进入分级区，微粉随气流通过分 级涡轮排出机外，由收尘装置捕集，粗粉在重力的作用下落回转子内 再次被粉碎。 特点： 1 1） 通过不同形状的转子锤体与定子衬套的组合， 可获得最佳冲击速 度和冲击能量，并利用内设的高效分级装置可避免过粉碎现象， 同时 可方便地调节产品细度，因此，不失是一种结构紧凑，产量高，能耗 低的微粉碎设备。 2 2） 产品细度（D D）在 101000101000 卩 m m 范围，ACACSBSB 型超细5。粉 D D 达 10 10 卩 m m粒度分布窄，粒度球形化佳。923 3）流通的气流可降低磨机的 温升，故适用于涂料、合成树脂、食品、医药品等弱热性（软化点低 的）物质的粉碎。. 亦可米用惰性气体循环粉碎。用于粉米用陶瓷制作粉碎部件的陶瓷 型具有高耐磨性，4 4） 便于清扫，机盖为可掀开式，碎高品质、高级化的材料。 13 更换被粉碎材料而不致污染。 5 5） ACVACV SBSB 型的耐压力达 1.1.1Mpa1Mpa,可用于粉体涂料之类具有潜在粉 尘爆炸危险的防爆粉碎系统。 6 6） 特别适用于碳酸钙、滑石、云母、大理石、石墨等较软质、纯的 矿物的粉碎以制备填料，且有利于矿物解离，具有精确的粒度上限， 最终产品无大颗粒。 B B 卧式高速机械冲击粉碎机 它由水平轴上按设的倆个串联的粉碎分级室和风机组成。粉碎 分级室由带撞击叶片的转子和定子衬套以级分级叶轮组 oo 倾角， 旋转时形成风压， 4040、成。第一、二转子的叶片分别有 30 30 而相应的 第一、二分级轮为径向叶片，旋转时形成风阻，两者旋转时便形成旋 循气流，使颗粒反复地受强烈的冲击、剪切、摩擦作用而粉碎。两串 联的粉碎分级之间用隔环分隔， 因第一、 二级转轮子的圆周速度 分别为 50 50 m/s,55m/sm/s,55m/s（ 第二转子直径大），故第二粉碎室粉碎力更强， 成为细磨区，产品细度达数微米。细粉随气流风机排出机外捕集。 特点： 采用两级串联粉碎装置，故粉碎效率高，能耗较低；产品粒度细（平 均粒径3 3iooioo卩m；机内设有排渣装置， 可将难于粉碎的杂质排 除，故产品纯度高；负压操作，可减少粉尘对环境的污染。适用于莫 氏硬度低于的物料，例如涂料，颜料，非金属矿化工原料，农药等的 微粉碎。德国AplineApline 公司生产的 CWCW 型和 UPZUPZ 型冲14 击磨亦属卧式之列。如图 4 4- -5050 所示的 CWCW 型宽腔冲击磨具有两个转速 不等的转子， 物料及利用转子的速度差点被转子上的棒销撞击， 剪切 而粉碎，并随气流排出机外捕集。 特点： .双转子比常用的单转子冲击磨具有更强的粉碎效力，因此，产品 粒度细，可达 2020 卩 m m。 .粉碎空间大，且不设置出料控制筛，可有效的避免脂肪质、油质 及粘性物料粉碎时产生的沉积和堵塞现象。 .适用于莫式硬度不大于三级的物料，例如脂肪质物料（胡桃、丁 香）、可可粉、颜料（硫酸钡粉、白铅） 、化工产品（金属氧化物、硬 质酸盐）等得粉碎。 UPZUPZ 型细冲击磨有多种形式，如图 4 4- -5151 所示。其中图 4 4- -5151（a a）所式 的短轴销盘式中一盘为转子， 另一盘为定子相互嵌套组成粉碎室， 不 设卸料控制筛。图 4 4- -51 51 （b b） （c c） （d d） 分别为转子带固定锤头或铰链 活动锤头与带条槽的定子之间组成粉碎室。 特点：通过采用优化化型的冲击件（锤头、轴销） ，可满足不同粉碎 粒度的需求，即粒度细、并有准确的粒径上限；有一定粒度分布的粉 碎产品；可设计成防爆、耐压、气密性系统；适用于一药品、生物技 术制品、 化工产品及非金属矿物等的微粉碎， 特别适用于香料工业生 产由促到超细颗粒的各种产品。 2 2 气流粉碎机 气流粉碎机是利用高速气流（300300- -500m/s500m/s）或过热蒸汽15 oC300C300- -400400）的能量，使颗粒相互冲击、碰撞、摩擦而实现超细（粉 碎的设备。广泛的应用于化工、非金属矿物的超细粉碎，产品细度通 常可达 1 1- -5, 5, 并具有粒度分布窄、颗粒表面光滑，颗粒形状规整、纯 度高、活性大、 分散性好等特点。由于粉碎过程中气体绝热膨胀产生 焦耳- -汤姆逊降温效应，因而还适用于低融点、热敏性物料的超细粉 碎。 3 3 辊压式磨机 A A 高压辊磨机 图 4 4- -57 57 位高压辊磨机工作原理示意图。又给料装置喂入到一对相向 旋转棍子之间的物料，在液压装置施加的 50500Mpe50500Mpe 压力，挤压力约 200k N200k N 作用之下被粉碎， 其中大部分物料通过两辊间最小间隙挤压后 成条状小块， 再经过解碎后成为细产品。 在高挤压力作用下即使未被 粉化的颗粒亦产生了微裂纹， 有利于进一步微粉碎， 这是这一粉碎法 的一大特点。物料受重力作用下落，对于微粉含量比例大的原料，为 保持设备性能稳定，确保给料稳定是重要的前提，为此，通常采用螺 旋挤压式给料装置。 一对辊子中一个为固定辊， 另一位活动辊， 可调节两辊间隙以改变 钳入的物料量，不致产生粉碎力超载现象。同时，可根据物料种类的 不同，调控最佳粉碎压力值。辊径标准值一般取 0.21m,0.21m,辊子圆周 线速度为 0.52m/s0.52m/s。辊子间隙宽度 S S 与辊子直径 D D 之比值称为相对 间隙宽度，一般 S/D=0.010.02S/D=0.010.02，它与处理量密切相关。辊子直径与 最大给料粒度之比应大于 30403040。而且，给料粒度大于 16 间隙宽度的物料含量应小于 20%.20%. 高压辊磨机最适用于粉碎脆而硬的物料，以制备超细矿粉和超细 填料，细度可达1010。如与超细分级机组合应用，d97=560d97=560 左右。在 应用中有两种工艺布置： 1)1) 预磨 在与球磨机及分级机组成的系统中起预粉碎作用。 不仅比 只用球磨机的系统增产约 2030%2030%，而且还节能 1020%1020%。 2)2) 精磨 以高压辊磨机为中心， 通过其后的解碎机和分级机组成闭 路循环系统。具有节能 , ,减少摩耗，充分发挥超细粉碎潜力的特点。 B B 立式辊磨机 立式辊磨机亦称为立式磨。 在水泥工业中用于粉磨煤粉和水分 5%10%5%10%的软质原料。目前其结构型式有十余种之多，图 4 4- -59 59 为莱歇 磨( Loeshe Loeshe mill mill )示意图，物料被喂入锥形辊与磨盘之间的粉碎区 受辊压力作用而粉碎， 并在离心力作用下从盘缘溢出， 被盘周通入的 空气扬升至顶部离心分级器分级， 粗颗粒返回粉碎区再粉磨， 细颗粒 排出机外由收尘装置捕集。 通过调节分级器转子转速可控制产品细度 在 40040 40040 左右。磨辊由液压装置调控压力，磨盘由立式减速机带动 回转。 图 4 4- -6060 为磨制水泥生料用的 MPSMPS 磨 与莱歇磨的主要区别在于磨 辊为车轮形，磨盘为相应的环槽形，其他装置基本相同。在相同的粉 碎能力下，磨盘直径比莱歇磨大，盘周有更多的通气孔，在一定的风 速下有较大的空气量，因此，磨内空气压力降比莱歇 17 磨低 20%.20%. 立式磨的特点 : : 它主要靠磨辊与磨盘之间的压力来粉碎物料， 有效 粉碎功比球磨机高，约可节省电耗 1 1 倍；有与它是风扫式磨，兼具粉 磨与烘干功能，且烘干能力强，如设热风炉可烘干含水分 入磨粒度的物料；的物料，利用窑尾废气可烘干含水分 8%15%20%5008%15%20%500 如从而节省二级破碎系统；粉磨能力高达可达 100150mm100150mm 但是，磨辊与磨盘的磨损大，检修，更 1000t/h1000t/h 以上， 最大可达换较复杂。4 4 介质运动式磨机 A A 振动磨所示，物料和 磨介装入弹簧支撑 4 4- -6 61 1 振动磨的工作原理如图 的磨筒内，由偏心块激振装置驱动磨筒作圆振动， 通过磨介的高频振 动对物料作冲击，摩擦，剪切等作用而粉碎。适用于各种硬度脆性物 料的细磨与超细粉磨。在矿物，冶金，轻工，建材等行 业获得广泛 应用。 主要特点及参数：大于球磨)wrw2(r )wrw2(r 1 1)磨介的运动加速度为振 幅，为角速度18 机，一般为 610g610g，因此能有效地进行超细粉磨。尤其，高频振动除 了具有高效地粒度为细化作用外，还兼有包覆，活化与表面处理等功 能，故特别适用于需要包覆处理的超细粉磨。 2 2)磨介有球，圆柱，棒等多种形状，其研磨作用分点，线，面接触， 故粉磨产品粒度分布均匀。材质由刚，氧化铝，氧化锆等，可根据 19 第四章 气流粉碎原理，机型和意义 气流粉碎之所以能产生超微粉体，是因为在气流粉碎过程中，物 料颗粒能进行高速强力冲击粉碎， 并且已粉碎的颗粒按大小自动进行 精细分级。这种粉碎和分级又是在闭路循环粉碎过程中同时进行的。 气流粉碎机是冲击粉碎机，他以冲击粉碎为主。高速气流赋予颗 粒以及高的速度，使它们互相冲击碰撞，或者与固定板冲击碰撞，如 图 4 4- -2 2所示。图 a ba b 为颗粒与颗粒之间在飞行过程中互相冲击碰撞， 代表大多数气流粉碎机里发生的冲击碰撞过程。 CdCd 则为高速运动的 颗粒与固定表面的冲击碰撞。C C 代表单喷式气流粉碎机的冲击碰撞形 式，d d代表大多数气流粉碎机中颗粒与粉碎室内壁发生的冲击碰撞形 式。气流粉碎的冲击表现为自由冲击。粉碎作用力除冲击力外，还有 一部分摩擦（磨碎）力和剪切力。摩擦力是由于物料颗粒与内壁之间 发生摩擦研磨运动而产生的。当然，颗粒之间也有这种摩擦研磨过程 发生。因为冲击和磨碎这两种粉碎方法，主要适用于脆性物料的微细 粉碎，所以，从粉碎原理上看，气流粉碎一般适用于脆性物料的微粉 碎，特别是超微粉碎；尤其是聚集体颗粒和凝聚体颗粒的解磨。 20 目前工业上应用的气流粉碎机可分为如下几种类型： 扁平式气流 磨 1 1） 循环管式气流磨 2 2）靶式气流磨 3 3）对喷式气流磨 4 4） 流化床对喷式气流磨）5 5 ）扁平式气流磨（1 1 后面作详细介绍循 环管式气流磨 （2 2） 型气流磨是最常用的一种循环式气 JetJet- -0 0- -Mizer Mizer 图 4 4- -5454所示 2323,气流经一组喷嘴流磨。原料由汾丘里喷嘴 1 1 加入粉 碎区 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在分级区离心力场 的作的颗粒沿上行管向上运动进入分级区，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 4 4 21 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 提高粉碎和分级效果。 JetJet- -o o- - Mizer Mizer 型气流磨的粉碎粒度可达 3 3- -0.20.2，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)(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 22 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 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 9.5 级以下硬质、脆性、韧性的各种物料，产品粒度可 达 - -200 200 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 4- -55 55 是马亚克型气流磨示意图。 （5 5）流化床对喷式气流磨 如图 4 4- -56 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 3- -7 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 90 年代最新性的超细粉碎设 备。 23 特点：产品细度高达 d97=3d97=3- -1010，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 5050；采用 AI03AI03、SiCSiC 或 Pu 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 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 4- -3 3 所示。高压气体工质经入口 5 5 进入工质分 配室 1 1 中。分配室 1 1 与粉碎- -分级室 2 2 之间，用若干个喷嘴 3 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 4,进入与粉碎- - 分级室 2 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 2 的响应半径成一锐角a 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 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 7 的内壁，螺旋形的下降到贮斗 8 8 中，而废工质气流，夹带着大约 515% 515% 的细颗粒，经排出管 6 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 4- -4 4 来 24 以极高的速度进入粉碎区后，把周围的物料颗 6 6 说明。喷气流粒吸入 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。由于各喷嘴的倾角都切于一个假想的圆 周，都是相等的，所以各喷气流的轴线，a a 分级室被分- -。整个粉碎 7 7 这个圆周称为分级圆，如图 4 4- -4 4 中的；一部分为主要发生颗粒冲击粉 碎的粉碎区 2 2 级圆分成两部分：。另一部分为主要发生颗粒分级的 分级室 3 3 所以各并且粉碎室轮廓由是圆形的，a90aFR FrFR FrFR 时颗粒向内 运动成为细粉，当 dede。FR=FR=FrFr 时的半径成为分级半径 分级器结构 2 2. 分级其主要包括分级室，分级叶轮，传动部分，电动机。 工作原 理 3 3.参见分级器简图， 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，带动从满足颗粒要求得 物料进料口进入的粉碎后的物料一同回转。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 理。32 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 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。 33 扁平气流粉碎机的结构第五章 和下所示。上盖 1212 典型的扁平式气流粉碎机的结构如图 5 5- -1 1 上，通 1 1 用数个弓形夹紧装置 15221522,禁固在粉碎室在侧壁盖分级室。使用， 这就是粉碎- -1919 过垫片 1313,形成一个密闭空间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。 34 第六章扁平式气流粉碎机的设计计算 1 1、 加料器的设计计算 2=0.4Mpa =0.4Mpa 即 P P 仁 0.5Mpa P(0.5Mpa P(表压)=4kgf/cm)=4kgf/cm 已知： P2=0.1MpaP2=0.1Mpa 2=5mm2=5mm 根据一元稳定流动的连续性方程 ACAC = = 式中：ml m2ml m2截面 1 1、2 2 m m 仁 m2m2 二 的质量 2211 VV22 kg/skg/s 流量2 2 2 的面积 m m、 A1 A2 A1 A2 截面 1 1 m/sm/s 处工质的速度 2121 C1 C2C1 C2- -截面、3/kg /kg 2 2 处工质的比容 m V1 V2 m V1 V2 截面 1 11 1 处 截面 P1VP1V 仁 RTRT 5PaPa P1= 0.5Mpa=P1= 0.5Mpa=其中 5 5X 10R=287.110R=287.1 T=293KT=293K RT35/kg /kg x V V 仁二(287.1293)5 (287.1293)5 x 10 10 - =0.168m =0.168m P 截面 2 2 处 PcPc 为临界压力 对于空气 K=1.4 K=1.4 B =0.528=0.528 5PaPa 10Pc=0.528P 1= 2.64 10Pc=0.528P 1= 2.64 x 35 由于 P2Pc,P2Pc,这时喷管出口截面上气流的压力只能是临界压力 Pc,Pc, 出口处流速为临界流速 Cc,Cc,即为音速。36 (K-1)/K /K/K- -1 1 C2=Cc=2KRT1C2=Cc=2KRT1- -(Pc/P1) =2KRT/K+1(Pc/P1) =2KRT/K+1 =2 =2 X 1.4 1.4 X 287.1 287.1 X 293293+ (1.4+1)(1.4+1) =313.3 =313.3 m/sm/s 1/k V2=V1(P1/Pc) V2=V1(P1/Pc) 551 .1.4 X (510)/2.64 (510)/2.64 X 10=0.168 10=0.168 X 3/kg/kg =0.41=0.419 m 9 m 所以 加料器的空气质量流量为 m=A2C2/V2m=A2C2/V2加 ?C2/4V2C2/4V2 d dn = = 2X 313.3 313.3 - 4 =3.14 4 =3.14 X (0.005) (0.005) - 0.4190.419 =0.01467 =0.01467 kg/skg/s 参考文献 1 1 机械设计手册 , ,上, , 中, ,下 版社高等教育出 主编 吴宗泽 机械设计课程设计手册 2 2 版社 机械工业出 3 3 机械设计基础朱龙英 主编 版社 主编沈维道 4 4 工程热力学 化学工业 出 等 版社 中国建材工编著 葛常清机械制图 5 5 等 业出版社化学工业出 杨宗志超微气流粉碎 6 6 编著 版社 37 化学工业 出