圆盘式气流粉碎机的设计说明书..docx

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：2(X)9年5月11日第一章概述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i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-水平线上，国际上成热的机种，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程。根据原料和成品颗粒的大小或粒度而言粉碎i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IO-100mm5-IOmm细粉碎550mm0.1.-5mm微粉碎5-IOmni<100m超微粉碎0.5-5mn<10-25m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治金粉末冶金、机械合金化、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产机械粒度砂、铸造型砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂农业粮食加工、化肥生产、粉剂农药、土壤改良、饲料各种添加剂、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、喷雾施药食品粮食加工、保健食品、食品添加剂、调味剂颜料偶氮颜料、猷著系列颜料、氧化铁系列颜料能源粉煤燃烧、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、建筑陶渔生产、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、颗粒表面改性环保脱硫超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用各种粉状污水处理剂第二章粉碎及其意义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i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)意义：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枳大来强化传质与传热等。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。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O.074mm以下才能充分解离。4) 为原料卜一步加工作准备，如在炼焦、烧结、球团、陶宏、玻璃、粉末冶金等部门，必须把原料碎磨至一定粒度以下，以满足卜.一步的粒度要求。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) 便于贮存和运输，粉末物料或料浆可利用风力或水力运输。7) 制备混凝土时，如天然砂供应不足，可将岩石粉碎以制备人造砂，但人造砂的粒度组成须符合严格的规定。8) 为了保护环境，将城市垃圾进行粉碎并处理。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 .强度强度反映r物料弹性极限的大小。强度越大,物料越不容易被折断、压碎或剪碎。2 .硬度硬度反映r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。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 .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. 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、玉米硬等的破碎，一般粉碎度较低。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，如对根粉碎机、顿式粉碎机等。3. 剪切破坏：用-个平面和一个带刀棱的工作表面剪切物料，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，如时轻磨粉和磨碎过程。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，物料衣层受剪切力的作用，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。第三章粉碎设备的类型(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、衣面处理功能化等等，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) 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) 结构上采用超细粉碎一分级组合型式，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) 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。4) 超细粉碎与颗粒表面改性一体化的实施.5) 特殊需求的粉碎，例如低温粉碎等。（2）粉碎机械的类型和应用范围，我将着重就卜列几种超细粉碎设备的工作原理、特点及其应用作简述：高速机械冲击式微粉碎机一一分立式和卧式气流粉碎机一一分扁平式、循环管式、靶式、对喷式、流化床对喷式辑压式磨机分高压辐磨机、立式辑磨机（莱歇磨、MPS磨）介质运动式磨机一一分容器驱动式（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。按照转了的设置可分为立式和卧式俩种类型。）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ACM型（图4-46a）,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冲击剪切粉碎。然后在气流的带动卜进入分级区，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) 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,不失是种结构紧凑，产量高，能耗低的微粉碎设备。2) 产品细度(Dse)在10'1000n范围，ACM-SB型超细粉D”达IOUm,粒度分布窄，粒度球形化佳。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。亦可采用惰性气体循环粉碎。4) 采用陶瓷制作粉碎部件的陶瓷型具有高耐磨性,用于粉碎高品质、高级化的材料。机蔡为可掀开式，便于清扫,更换被粉碎材料而不致污染。5) ACW-SB型的耐压力达1.IMPa,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) 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卧式高速机械冲击粉碎机它由水平轴上按设的俑个串联的粉碎一一分级室和风机组成。粉碎一一分级室由带撞击叶片的转子和定了衬套以级分级叶轮组成。笫一、二转子的叶片分别有30“、40”倾角，旋转时形成风压,而相应的第一、：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。两串联的粉碎一一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50ms,55ms（第二转子直径大），故第: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3100m）: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AP1.ine公司生产的CN型和UPZ型冲击磨亦属卧式之列。如图4-50所示的CN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： .双转了比常用的单转手冲击磨具有更强的粉碎效力，因此，产品粒度细，可达20m0 .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(硫酸铁粉、白铅)、化工产品(金属氧化物、硬质酸盐)等得粉碎。UPZ型细冲击磨有多种形式,如图4-51所示。其中图4-51（八）所式的短轴销盘式中盘为转/，另一盘为定了相互嵌套组成粉碎室，不设卸料控制筛。图4-51(b)(c)(d)分别为转子带固定锤头或钱链活动锤头与带条槽的定广之间组成粉碎室。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气流粉碎机气流粉碎机是利用高速气流(300500ms)或过热蒸汽(300-400C)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1-5,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张产生焦耳-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辐压式磨机A高压根磨机图4-57位高压辑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50'500Mpa压力，挤压力约200kN作用之下被粉碎，其中大部分物料通过两辐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。物料受重力作用卜落，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。一对辐子中一个为固定辅，另一位活动辑，可调节两辑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。馄径标准值一股取0.21.m,根子圆周线速度为0.5'2ms根子间隙宽度S与根子直径D之比值称为相对间隙宽度，-般SD=O.01P02,它与处理量密切相关。辕子直径与最大给料粒度之比应大于3040.而且，给料粒度大于间隙宽度的物料含量应小于20%.高压辕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10。如与超细分级机组合应用，d97=5,60左右。在应用中有两种工艺布置：1) 预磨在与球磨机及分级机组成的系统中起侦粉碎作用。不仅比只用球磨机的系统增产约2030%,而且还节能10'20%o2) 精磨以高压辑磨机为中心，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立式短磨机立式掘磨机亦称为立式磨。在水泥工业中用于粉磨煤粉和水分5%10%的软质原料。目前其结构型式有卜余种之多，图4-59为莱歇磨(1.OeShemiI1.)示意图，物料被喂入锥形辐与磨盘之间的粉碎区受根压力作用而粉碎，并在离心力作用卜从盘缘溢出，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左右。磨辐由液压装置调控压力，磨盘由立式减速机带动回转。图4-60为磨制水泥生料用的MPS磨，与莱歇磨的主要区别在于磨根为车轮形，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,在一定的风速卜有较大的空气量，因此，磨内空气压力降比莱歇磨低20%.立式磨的特点：它主要靠磨辐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15犷20$的物料，利用窑尾废气可烘干含水分8%的物料：入磨粒度可达100"150mm,从而节省二级破碎系统：粉磨能力高达500th以上，最大可达1000th但是，培辐与磨盘的磨损大，检修，更换较熨杂。4介质运动式磨机A振动磨振动磨的工作原理如图4-61所示，物料和磨介装入弹簧支撑的磨筒内，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：D磨介的运动加速度rw2（r为振幅，W为角速度）大于球磨机，一般为610g,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）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，氧化锦等，可根据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，他以冲击粉碎为生。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4-2所示。图ab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。Cd则为高速运动的颗粒与固定表面的冲击碰撞.C代表单喷式气流粉碎机的冲击碰撞形式,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。Ca>冲击板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-O-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,气流经一组喷喷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，粗离在外层沿卜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，以提高粉碎和分级效果。Jet-O-Mizer型气流磨的粉碎粒度11J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鸨之类耐磨材质制成。（1）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95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：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=3T0,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A1O3、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，在高速喷气流作用卜.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，夹带着大约夕15%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4-4图2扁平式气流妁界瓦1一粉痔室侧壁；2-侧壁村甲；3卜黑村里“一下盅村里上8一母板：6一段工炭排出管7-进料管,8濯合扩收管，M-振动器支架；If）一料。I11"加料喷雪"2一上登/3-颦牛；IJ-工炭人口，15一下董；16一阻管,17-成品收集器；Ig一物碎分级室2C一工质啧魄121-I质分配室；22弓形央象长目；23耨坟簟于；a.b两种护种分级空腔F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。由于各喷唠的倾角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70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a<90,并且粉碎室轮廓由是圆形的，所以各个喷气流一经运动一定时间后，必定汇集成一个强大的高度旋转的旋流8,称为主旋流。在粉碎区，相邻两喷气流之间的工质，又形成若干个强流旋转的小流1,成为小旋流。小旋流的旋转方向，与主旋流相反，如滚柱轴承中的滚柱相对于轴承内圈的运动模式一样。喷气流对气流粉碎的正常进行至关重要。喷气流的结构如图4-5。它按速度的变化情况超微气流粉碎技术的应用气流粉碎是一种独特的粉碎方式，除超微粉碎外，还兼有多种功能，因此在许多精细加工工业部门都有应用0气流粉碎具有如卜.优点：1) 粉碎强度大，粉碎产品细，可达数微米甚至亚微米，颗粒规整，表面光滑。2) 颗粒在高速旋流中分级，成品粒度分布狭窄，单一颗粒成分多。3) 采用硬度极高、耐磨性极好的材料作衬里，能保证粉碎过程在“以硬对软”的条件卜进行，从而保证产品完全不会被磨损下来的金属或非金属杂质污染，产品纯度高。4) 可以粉碎极坚硬的物料，如莫氏硬度大于9级的硬质合金和磨料等。5) 由于高压工质通过喷嘴产生冷却效果(焦耳-汤姆逊效应)，并且气流粉碎过程又是舜时过程，所以可粉碎低熔点和热敏性物料，这是气流粉碎机的主要应用之一。6) 若以堕性气体作工质，并且采用适当衬里材料和采取防爆措施，在粉碎细度要求很高的条件卜.，气流粉碎机是粉碎各种易燃易爆物料的理想设备。7) 设备拆卸容易，清洗快，易消毒，可进行无菌作业。8) 除粉碎之外，还可实现粉碎与干燥、粉碎与混合、粉碎与包覆、粉碎与化学反应等联合作业。9) 设备结构简单，没有运动部件，维护和检修工作量少。10)在微粉碎和超微粉碎过程中的能量利用率较高。一般气流粉碎机可达2%,个别可达10$,而琢磨机仅为0.6机气流粉碎机的主要缺点是：1) 辅助设备多，一次投资较大。2) 粉碎成本较高。3) 影响运行的因素较多，一旦工况调整不当，操作不稳定。4) 不太适宜于粉碎粘滞性大的物料，因为这种物料易发生粘壁而导致加料困难和设备堵塞现象。5) 噪声较大，采用高温工质时操作岗位附近的温度高：粉碎系统堵塞时会发生到料现象，喷出大量粉尘；这些都会恶化操作环境。气流粉碎机的这些缺点，较之它的优点来说，完全是非本质性的。而且，随着设备结构的改进，装置的大型化、自动化程度的提高(例如进行某种程度的遥控)，以及气流粉碎技术的发展等，这些缺点都是可以克服的。分级理论及设备经粉碎的物料通过管路进入分级器，分级器属于本设计粉碎机的一部分，但在设计中采用相对独立的设计思想，所以分级器是相对独立的部分。不过分级器的设计要与整个粉碎要求相配合,结合设计特点，要有着方便的可调节性，这样就可以针对不同的物料，不同的粒度进行要求不同的分级.1 .分级理论分离后获得的某种成分的质量与分离前粉体中所含该成分的质量之比为分离效率。用下式表示H=(mm0)*100%式中，inO,m分别为分离前粉体中某成分的质量和分离后获得的该成分的质量；H为分级效率。经粉碎后的的粉体处于一个大的粒度分布范围，往往不能满足对超细粉体一定粒度范围的要求，而分级就是把合格的产品分离出来加以利用，把不合格的产品再进行粉碎，避免了能源浪费和产品过粉碎。粉体行业的关键问题，是物料的超细分级问题。分级在粉碎中起着重要的角色及时地把粉碎合格的细小颗粒分离出来，变成成品，而将大颗粒返回粉碎系统继续粉碎。这种粉碎机与分级器相结合的形式可以组成开路货闭路循环。粉碎-分级系统如图示。说明：其中粉碎物料经分级器后，粗粒可以直接返回进料器组成闭路循环，也可以不直接返回进料系统，整体作为一个开路选环。流程图对超细产品的分级比普通产品分级要困难，原因是超细粉体比表面积大，表面能高，表面活性也高，随之而来的是团聚结块及吸附于固体表面。进行超细粉体的分级应该知道以下三方面的情况： .超细粉体的分级工艺条件； .超细粉体的分级设备； .超细粉体的分散性。通常在市场上用户往往只是注意向生产厂商询问分级设备的情况，而忽略了自己生产超细粉体的工艺条件，更有甚者不知道自己生产粉体的分散性如何，这往往会使设备制造厂商推荐的设备与要求不符，达不到预期效果，此时，购买者就会责怪设备制造商的设备不好用。而需要者说不清自己的需要，这是最大的问题，因为超细粉体的分散性能得不到很好的解决，这种粉体就无法进行有效的分级。因此无论选用什么设备进行分级，要分级的粉体必须处于良好的分散状态。2分级设备分级的理论很多，带来的分级设备的种类也很多，分级的方法机设备如下。超细粉体分级按物料状态分为：干法分级，湿法分级：超临界分级（介于干法和湿法之间）。细粉体分级按分级力场不同可分为：重力场分级，离心力场分级，惯性力场分级，电场力分级，磁场力分级，热梯度力场分级，色谱分级。按使用设备类型分可分成旋流式分级（即常用的水力旋流器），干式机械分级（常用的叶轮分级机，涡流分级机等），碟式分级，卧螺式分级，静电场分级，超界分级等。下面简单介绍几种用于分级方面的设备：a.筛分设备筛分一般适用于较粗物料（粒度0.05Inm）的分级。b.粗分级机粗分级机也称粗分离器，它是空气一次通过的外部循环式分级设备。c.离心式选粉机离心式选粉机（内部循环式）属第一代选项粉机，也称内部循环式先粉机。d.旋风式选粉机旋风式选粉机属第.代选项粉机，也称外循环式选项粉机。其内部设计保持了离心式选项粉机的特点，但外部设有独立的空气循环风机，它取代r离心式选粉机的大风叶。细粉分离过程在外部旋风分离器中进行。分级器设计在研究分级理论，查阅相关分级器资料后结合分级特点，本设计中分级部分优先考虑叶轮旋转式分级。这种分级原理在其他分级器中有着普遍应用，所以其理论是很成熟的。由于本设计的可分级粒度较宽，可调节性较强，暂且称之为连续可调分级器-完全分级器。1 .完全分级理论如图示在分级器内，分体可力随气流作涡旋运动，颗粒切线FR方向的分速度为V,颗粒受沿旋流半径向外的离心力Fr的作用，另方面，按切线方向进入的气流与物料的混合状态左旋回运动的同时，有向心分速度vr,产生相内的作用力FR,颗粒与气流的相对速度为wr.。当Fr>FR时颗粒向外运动成为粗粉，当FzFR时颗粒向内运动成为细粉，FR=Fr时的半径成为分级半径dc02 .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理。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。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)=4kgfc112=0.4Mpa即P1.=O.5MPaP2=0.IMpa2=5mm根据一元稳定流动的连续性方程m1.=m2=31.=华式中：m1.m2一截面1、2的质量匕匕流量kg/s1.2一截面1、2的面积mC1.C2一截面1、2处工质的速度m/sV1.V2一载而1、2处工质的比容m"kg截面1处P1.V1.=RT其中P1.=O.5Mpa=5×10TaR=287.1T=293KVI=(287.1×293)÷5×10s=0.168m7kg截面2处Pc为临界压力对于空气K=1.4B=0.528Pc=O.528P1=2.64×10,Pa由于P2<Pc,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.-(PcP1.)t,/K-1=2KRTK+1=2×1.4×287.1×293÷(1.4+1)=313.3m/sV2=V1(P1Pc),=0.168×(5X1072.64X1Oy=0.419m7kg所以加料器的空气质量流量为m=A2C2V2=nd2C24V2=3.14×(0.005)2×313.3÷4÷0.419=0.01467kg/s参考文献1机械设计手册,上,中,F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机械设计基础朱龙英主编机械工业出版社4工程热力学沈维道等主编化学工业出版社5机械制图葛常清等编著中国建材工业出版社6超微气流粉碎杨宗志编著化学工业出版社