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1、江南大學(xué)自考助學(xué) 畢業(yè)生論文（設(shè)計(jì)） 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械電子工程 姓名： 岳* 題目 圓盤(pán)式氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì) 日 期： 2009 年 5 月 11 日 1 目錄 第一章概述 . 3 3 第二章粉碎及其意義 . 7 7 第三章粉碎設(shè)備 . 1111 第四章 氣流粉碎原理，機(jī)型和意義 . 2020 第五章扁平氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu) . 3434 扁平氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 . 第六章 3535 噴嘴的設(shè)計(jì)（ 1 1） 加料器的設(shè)計(jì) （2 2）流量的計(jì)算 ）（3 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ）（4 4第一章 概述 許多材料加工成超微狀態(tài)， 會(huì)得到許多非微粒產(chǎn)品無(wú)法得到的特殊功 能；如提高其在化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)速率，改善其著色率

2、、遮蓋力、色 度，增強(qiáng)其分散、流變性、補(bǔ)強(qiáng)性等。因此，超微產(chǎn)品已廣泛的用于 化工、醫(yī)藥、涂樹(shù)、農(nóng)藥、染料、電子等行業(yè)中，成為這些行業(yè)高性 能高技術(shù)產(chǎn)品不可缺少的材料。 但國(guó)內(nèi)對(duì)于對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)的研究還不多， 對(duì)這方面缺乏一定的基 礎(chǔ)。 目前我國(guó)的超細(xì)粉碎設(shè)備，基本上己與世界上定型機(jī)種處在同一水 平線(xiàn)上，國(guó)際上成熟的機(jī)種，我國(guó)都能生產(chǎn)，如氣流磨、攪拌磨、塔 式磨、振動(dòng)磨、 各類(lèi)機(jī)械式高速?zèng)_擊磨等。但是由于我國(guó)在粉體技術(shù) 的研究方面較世界先進(jìn)國(guó)家起步晚，故設(shè)備研制也晚，基礎(chǔ)差，起點(diǎn) 低，引進(jìn)消化后所生產(chǎn)的各類(lèi)設(shè)備，質(zhì)量難免良萎不齊，有些只是在 低水平上重復(fù)，甚至有些概念含混不清。企業(yè)自行起名，自

3、行命名設(shè) 備代號(hào)，導(dǎo)致一些廠(chǎng)商的產(chǎn)品廣告及設(shè)備說(shuō)明書(shū)，不但外行看不懂， 內(nèi)行也不明白，國(guó)超細(xì)粉碎設(shè)備的一大突出問(wèn)題。 基于以上情況不僅可以看到超微粉碎的重要作用， 也可以看到我國(guó)超 微粉碎的薄弱之處。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)也是有著一定的現(xiàn)實(shí)意義和教學(xué)研究 意義。 粉碎過(guò)程是將大顆粒變成小顆粒的過(guò)程。 固體物料的粉碎是用物理的 方法克服物料內(nèi)部的結(jié)合力使物料破碎達(dá)到一定粒的過(guò) 3 根據(jù)原料和成品顆粒的大小或粒度而言粉碎一般為四大類(lèi)：粗粉碎， 細(xì)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- -50

4、mmm50mmm 粉 m m 5 5- -10mm110mm1（粉 m m 1010- -20.520.5- -5mm 5mm 卩 微粉碎 這是一個(gè)大概的分類(lèi)，但是不同的行業(yè)、不同的產(chǎn)品對(duì)成品粒度的要 求不同，因此不同的行業(yè)有不同的劃分范圍。如飼料 的超微粉碎要 比化妝品、超微食品等的粗。在不同的行業(yè)中粉碎有著不同的作用， 由下可以看到粉碎 的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 行業(yè) 用 途4 礦業(yè) 金屬礦石的粉碎研磨，非金屬礦物的粉碎及深加工、低 品位礦物綜合利用、尾礦中有用元素的提取 冶金 粉末冶金、機(jī)械合金化、冶金原料處理、冶金廢渣 利用、硬質(zhì)合金生產(chǎn) 滑劑機(jī)械 粒度砂、鑄造型砂、微粉磨料、超硬材料、固體潤(rùn)

5、 各種添加劑、人工降雨催凝劑等 橡膠 固體填料、補(bǔ)強(qiáng)材料、功能性填料、廢舊橡膠制品 的再生利用 塑料 塑料原料制備、增強(qiáng)填料、粉末塑料制品、塑料噴 涂 造紙 紙漿制備、造紙?zhí)盍?、涂布造紙用超?xì)漿料、纖維 狀增強(qiáng)填料 印刷 油墨生產(chǎn)、銅金粉、噴墨打印墨汁、激光打印和復(fù) 印碳粉 化工 原料處理、涂料、油漆、催化劑 制藥 粉劑、片劑、注射劑、中藥精細(xì)化、藥物載體、噴 亠 1 J【， 霧施藥 食品 糧食加工、保健食品、食品添加劑、調(diào)味劑 顏料 5 偶氮顏料、酞著系列顏料、氧化鐵系列顏料 5 能源 粉煤燃燒、固體火箭推進(jìn)劑、水煤漿 電子 電子漿料、 電子塑封料、 集成電路基片、 電子涂料、 熒光粉、鐵氧

6、體 建材 水泥、建筑陶瓷生產(chǎn)、復(fù)合材料 精細(xì)陶瓷 原料細(xì)化處理、梯度材料、金屬與陶瓷復(fù)合材料、 顆粒表面改性 粉狀污水處理劑 農(nóng)業(yè) 糧食加工、化肥生產(chǎn)、粉劑農(nóng)藥、土壤改良、飼料 脫硫超細(xì)碳酸鈣、固體廢棄物的再生利用各種 環(huán)保 第二章 粉碎及其意義 1 1）定義：“粉碎”一詞是固體物料尺寸有大變小過(guò)程的總稱(chēng)。它包括 “破碎”和“粉磨”。前者是由大料塊變成小料塊的過(guò)程，后者是由 小料塊變成細(xì)粉體的過(guò)程。破碎包括粗碎和中碎。粉末又稱(chēng)研磨，包 括微粉碎和超微粉碎。但是在實(shí)踐中，粉碎往往又是相對(duì)破碎而言， 專(zhuān)指有小料塊變成細(xì)粉體的過(guò)程。 氣流粉碎機(jī)是一種先進(jìn)的超微粉碎 設(shè)備。在工業(yè)生產(chǎn)上有著廣泛的應(yīng)用。

7、 扁平式氣流粉碎機(jī)是一種典型 的氣流粉碎機(jī)，主要使用于化工、醫(yī)藥行業(yè)中硬度較低物料的粉碎。 2)2) 意義： 1)1) 使物料的比表面增加，這物料顆粒同周?chē)橘|(zhì)的接觸面積大，反 應(yīng)速度快，如催化劑的接觸反應(yīng)，固體燃料的燃燒與氣化，物料的溶 解、吸附、干燥、以及利用粉末流化床的接觸面積大來(lái)強(qiáng)化傳質(zhì)與傳 熱等。 2)2) 在水泥工業(yè)中提高水泥的標(biāo)號(hào)。 水泥熟料同石膏一起磨碎成最終 產(chǎn)品。磨碎的粒度越細(xì)，比表面越大，水泥的標(biāo)號(hào)就越高。 7 3)3) 在選礦之前使礦石中的有用成分解離。 由于礦石中有用成分同雜 質(zhì)緊密結(jié)合一起，只有經(jīng)過(guò)破碎或磨碎之后產(chǎn)生“解離” ，才能用選 礦方法剔除雜質(zhì)， 得到較純凈

8、的精礦和中間產(chǎn)品。 許多金屬礦石要在 選礦之前磨碎至 0.074mm0.074mm 以下才能充分解離。 4)4) 為原料下一步加工作準(zhǔn)備， 如在煉焦、 燒結(jié)、球團(tuán)、陶瓷、玻璃、 粉末冶金等部門(mén)， 必須把原料碎磨至一定粒度以下， 以滿(mǎn)足下一步的 粒度要求。 5)5) 便于使用。在食品、化工、醫(yī)藥、化肥、農(nóng)藥等部門(mén)中，常將產(chǎn) 品碎磨成粉末狀態(tài)向用戶(hù)銷(xiāo)售。 6)6) 便于貯存和運(yùn)輸，粉末物料或料漿可利用風(fēng)力或水力運(yùn)輸 制備混凝土?xí)r，如天然砂供應(yīng)不足，可將巖石粉碎以制備 7 7） 人造砂，但人造砂的粒度組成須符合嚴(yán)格的規(guī)定。 8 8） 為了保護(hù)環(huán)境，將城市垃圾進(jìn)行粉碎并處理。 3 3 物料粉碎的力學(xué)特

9、性： 物料粉碎方法的選擇決定于原料的粉碎特性，即抗拉 （ 折、彎 ） 、抗壓 （擠）和抗剪切 （磨、撕）等特性，表現(xiàn)在其硬度、強(qiáng)度、韌性和脆性等。 1 1 強(qiáng)度 強(qiáng)度反映了物料彈性極限的大小。強(qiáng)度越大，物科越不容 易被折斷、壓碎或剪碎。 2 2 硬度 硬度反映了物料彈性模量的大小。硬度越高，物科抵抗塑 性變形的能力越大，越不容易被磨碎或撕碎。 8 3 3 韌性 韌性反映了物科吸收應(yīng)變能量、 抵抗裂縫擴(kuò)展的能力。 韌性越大，物料越能吸收應(yīng)變能量，越不容易發(fā)生應(yīng)力集中，越不容 易斷裂或破裂。例如纖維性物質(zhì)難于粉碎就是因?yàn)槠漤g性大的緣故。 4 4 脆性 脆性反映了物料塑變區(qū)域的長(zhǎng)短。脆性大，塑變區(qū)域

10、 短，在破壞前吸收的能量小，亦即容易被擊碎或撞碎。 對(duì)于具體物料來(lái)講， 上述 4 4 種特性之間有著內(nèi)在的關(guān)系。 強(qiáng) 度越大、硬度越高、韌性越大、脆性越小的物科，其破壞所需的變形 能就越大。 4 4 粉碎形式： 就粉碎其粉碎的形式有多種。大體可分為壓碎，剪碎，劈碎鋸碎，磨 碎，受阻沖擊粉碎，自由沖擊粉碎對(duì)撞式粉碎。 1 1 彎曲折斷： 被粉碎的物料相當(dāng)于承受集中載荷的兩支點(diǎn)或多支點(diǎn) 梁，當(dāng)物料內(nèi)的彎曲應(yīng)力達(dá)到物料的強(qiáng)度極限時(shí)被折斷。 這種方式一 般用來(lái)粉碎長(zhǎng)或薄的較大塊的脆性物料， 例如油餅、玉米穗等的破碎， 一般粉碎度較低。 2 2 壓碎：物料置于兩個(gè)粉碎面之間，施加壓力后物料因壓應(yīng)力達(dá)到

11、其抗壓強(qiáng)度極限而被粉碎。 這種粉碎方式僅適用于脆性物料， 如對(duì)輥 粉碎機(jī)、頓式粉碎機(jī)等。 3 3 剪切破壞：用一個(gè)平面和一個(gè)帶刀棱的工作表面剪切物 9 料，物料沿剪切力作用線(xiàn)的方向破裂。 這是一種能耗較低的粉碎方式， 可用以粉碎韌性物料，如對(duì)輥磨粉和磨碎過(guò)程。在磨碎過(guò)程中，物料 與物料或物料與機(jī)件表面之間在一定的壓力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件下， 物料 表層受剪切力的作用， 當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到物料的剪切強(qiáng)度極限時(shí)， 物料就 經(jīng)層層剝落而粉碎。10 第三章 粉碎設(shè)備的類(lèi)型 （1 1）鑒于超細(xì)粉碎技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用涉及化工、 冶金、建材、電子、 輕工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域的廣泛性，以及被粉碎材料種類(lèi)的多樣 性，尤其是

12、當(dāng)代高新技術(shù)發(fā)展對(duì)材料深加工制備提出越來(lái)越高的要求： 粒度微細(xì)化、粒度分布均勻化或顆粒形狀特定化、品質(zhì)高純化、表面 處理功能化等等， 這諸多因數(shù)都促使超細(xì)粉碎技術(shù)與設(shè)備有了長(zhǎng)足的 發(fā)展。盡管超細(xì)粉碎設(shè)備類(lèi)型繁多， 但其開(kāi)發(fā)的出發(fā)點(diǎn)主要是圍繞如 下幾點(diǎn)： 1 1） 原理上考慮提高有效粉碎能，大多是利用沖擊、切剪、摩擦等力 的綜合作用進(jìn)行超細(xì)粉碎。 2 2） 結(jié)構(gòu)上采用超細(xì)粉碎分級(jí)組合型式， 利用高效氣流分級(jí)裝置不 但可提高微細(xì)化粒度，而且藉以實(shí)現(xiàn)粒度分布均勻化或特定化。 3 3） 材質(zhì)上采用高耐磨材料作襯材， 不僅可減少襯材磨損對(duì)粉碎產(chǎn)品 構(gòu)成的成分或色澤的污染，而且可以提高設(shè)備的使用壽命。 1

13、1 4 4） 超細(xì)粉碎與顆粒表面改性一體化的實(shí)施。 特殊需求的粉碎，例如低溫粉碎等。 5 5 ） （2 2）粉碎機(jī)械的類(lèi)型和應(yīng)用范圍，我將著重就下列幾種超細(xì)粉碎設(shè) 備的工作原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用作一簡(jiǎn)述 : : 高速機(jī)械沖擊式微粉碎機(jī)分立式和臥式 氣流粉碎機(jī)分扁平式、循環(huán)管式、靶式、對(duì)噴式、流化床對(duì)噴式 輥壓式磨機(jī)一一分高壓輥磨機(jī)、立式輥磨機(jī)（萊歇磨、 MPSMPS 磨） 介質(zhì)運(yùn)動(dòng)式磨機(jī)分容器驅(qū)動(dòng)式（球磨機(jī)、振動(dòng)磨、行星磨） 、介 質(zhì)攪拌磨 分類(lèi)介紹： 1 1 高速機(jī)械沖擊式微粉碎機(jī) 它是利用高速回轉(zhuǎn)子的錘、葉片、棒體等對(duì)物料進(jìn)行撞擊，并使其在 轉(zhuǎn)子與定子間、 物料顆粒與顆粒間產(chǎn)生高頻度的相互強(qiáng)力

14、沖擊、 剪切 作用而粉碎的設(shè)備。按照轉(zhuǎn)子的設(shè)置可分為立式和臥式倆種類(lèi)型。 A A） 立式高速機(jī)械沖擊微粉碎機(jī) 這種類(lèi)型的機(jī)械沖擊磨轉(zhuǎn)子都是豎直設(shè)置， 而且都內(nèi)附分級(jí)輪。 典 型的產(chǎn)品有日本細(xì)川公司 ACMACM 型（圖 4 4- -46a46a）,其工作流程：有給料 機(jī)喂入粉碎室的物料， 在高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與帶齒襯套的定子之間受到 12 沖擊剪切粉碎。然后在氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入分級(jí)區(qū)，微粉隨氣流通過(guò)分 級(jí)渦輪排出機(jī)外，由收塵裝置捕集，粗粉在重力的作用下落回轉(zhuǎn)子內(nèi) 再次被粉碎。 特點(diǎn)： 1 1） 通過(guò)不同形狀的轉(zhuǎn)子錘體與定子襯套的組合， 可獲得最佳沖擊速 度和沖擊能量，并利用內(nèi)設(shè)的高效分級(jí)裝置可避免過(guò)

15、粉碎現(xiàn)象， 同時(shí) 可方便地調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度，因此，不失是一種結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)量高，能耗 低的微粉碎設(shè)備。 2 2） 產(chǎn)品細(xì)度（D D）在 101000101000 卩 m m 范圍，ACACSBSB 型超細(xì)5。粉 D D 達(dá) 10 10 卩 m m粒度分布窄，粒度球形化佳。923 3）流通的氣流可降低磨機(jī)的 溫升，故適用于涂料、合成樹(shù)脂、食品、醫(yī)藥品等弱熱性（軟化點(diǎn)低 的）物質(zhì)的粉碎。. 亦可米用惰性氣體循環(huán)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） 便于清掃，機(jī)蓋為可掀開(kāi)式，碎高品質(zhì)、高級(jí)化的材料。 13 更換被粉碎材料而不致污染。 5 5） ACVACV SBSB 型的耐壓力

16、達(dá) 1.1.1Mpa1Mpa,可用于粉體涂料之類(lèi)具有潛在粉 塵爆炸危險(xiǎn)的防爆粉碎系統(tǒng)。 6 6） 特別適用于碳酸鈣、滑石、云母、大理石、石墨等較軟質(zhì)、純的 礦物的粉碎以制備填料，且有利于礦物解離，具有精確的粒度上限， 最終產(chǎn)品無(wú)大顆粒。 B B 臥式高速機(jī)械沖擊粉碎機(jī) 它由水平軸上按設(shè)的倆個(gè)串聯(lián)的粉碎分級(jí)室和風(fēng)機(jī)組成。粉碎 分級(jí)室由帶撞擊葉片的轉(zhuǎn)子和定子襯套以級(jí)分級(jí)葉輪組 oo 傾角， 旋轉(zhuǎn)時(shí)形成風(fēng)壓， 4040、成。第一、二轉(zhuǎn)子的葉片分別有 30 30 而相應(yīng)的 第一、二分級(jí)輪為徑向葉片，旋轉(zhuǎn)時(shí)形成風(fēng)阻，兩者旋轉(zhuǎn)時(shí)便形成旋 循氣流，使顆粒反復(fù)地受強(qiáng)烈的沖擊、剪切、摩擦作用而粉碎。兩串 聯(lián)的粉

17、碎分級(jí)之間用隔環(huán)分隔， 因第一、 二級(jí)轉(zhuǎn)輪子的圓周速度 分別為 50 50 m/s,55m/sm/s,55m/s（ 第二轉(zhuǎn)子直徑大），故第二粉碎室粉碎力更強(qiáng)， 成為細(xì)磨區(qū)，產(chǎn)品細(xì)度達(dá)數(shù)微米。細(xì)粉隨氣流風(fēng)機(jī)排出機(jī)外捕集。 特點(diǎn)： 采用兩級(jí)串聯(lián)粉碎裝置，故粉碎效率高，能耗較低；產(chǎn)品粒度細(xì)（平 均粒徑3 3iooioo卩m；機(jī)內(nèi)設(shè)有排渣裝置， 可將難于粉碎的雜質(zhì)排 除，故產(chǎn)品純度高；負(fù)壓操作，可減少粉塵對(duì)環(huán)境的污染。適用于莫 氏硬度低于的物料，例如涂料，顏料，非金屬礦化工原料，農(nóng)藥等的 微粉碎。德國(guó)AplineApline 公司生產(chǎn)的 CWCW 型和 UPZUPZ 型沖14 擊磨亦屬臥式之列。如圖

18、4 4- -5050 所示的 CWCW 型寬腔沖擊磨具有兩個(gè)轉(zhuǎn)速 不等的轉(zhuǎn)子， 物料及利用轉(zhuǎn)子的速度差點(diǎn)被轉(zhuǎn)子上的棒銷(xiāo)撞擊， 剪切 而粉碎，并隨氣流排出機(jī)外捕集。 特點(diǎn)： .雙轉(zhuǎn)子比常用的單轉(zhuǎn)子沖擊磨具有更強(qiáng)的粉碎效力，因此，產(chǎn)品 粒度細(xì)，可達(dá) 2020 卩 m m。 .粉碎空間大，且不設(shè)置出料控制篩，可有效的避免脂肪質(zhì)、油質(zhì) 及粘性物料粉碎時(shí)產(chǎn)生的沉積和堵塞現(xiàn)象。 .適用于莫式硬度不大于三級(jí)的物料，例如脂肪質(zhì)物料（胡桃、丁 香）、可可粉、顏料（硫酸鋇粉、白鉛） 、化工產(chǎn)品（金屬氧化物、硬 質(zhì)酸鹽）等得粉碎。 UPZUPZ 型細(xì)沖擊磨有多種形式，如圖 4 4- -5151 所示。其中圖 4 4

19、- -5151（a a）所式 的短軸銷(xiāo)盤(pán)式中一盤(pán)為轉(zhuǎn)子， 另一盤(pán)為定子相互嵌套組成粉碎室， 不 設(shè)卸料控制篩。圖 4 4- -51 51 （b b） （c c） （d d） 分別為轉(zhuǎn)子帶固定錘頭或鉸鏈 活動(dòng)錘頭與帶條槽的定子之間組成粉碎室。 特點(diǎn)：通過(guò)采用優(yōu)化化型的沖擊件（錘頭、軸銷(xiāo)） ，可滿(mǎn)足不同粉碎 粒度的需求，即粒度細(xì)、并有準(zhǔn)確的粒徑上限；有一定粒度分布的粉 碎產(chǎn)品；可設(shè)計(jì)成防爆、耐壓、氣密性系統(tǒng)；適用于一藥品、生物技 術(shù)制品、 化工產(chǎn)品及非金屬礦物等的微粉碎， 特別適用于香料工業(yè)生 產(chǎn)由促到超細(xì)顆粒的各種產(chǎn)品。 2 2 氣流粉碎機(jī) 氣流粉碎機(jī)是利用高速氣流（300300- -500m/

20、s500m/s）或過(guò)熱蒸汽15 oC300C300- -400400）的能量，使顆粒相互沖擊、碰撞、摩擦而實(shí)現(xiàn)超細(xì)（粉 碎的設(shè)備。廣泛的應(yīng)用于化工、非金屬礦物的超細(xì)粉碎，產(chǎn)品細(xì)度通 常可達(dá) 1 1- -5, 5, 并具有粒度分布窄、顆粒表面光滑，顆粒形狀規(guī)整、純 度高、活性大、 分散性好等特點(diǎn)。由于粉碎過(guò)程中氣體絕熱膨脹產(chǎn)生 焦耳- -湯姆遜降溫效應(yīng)，因而還適用于低融點(diǎn)、熱敏性物料的超細(xì)粉 碎。 3 3 輥壓式磨機(jī) A A 高壓輥磨機(jī) 圖 4 4- -57 57 位高壓輥磨機(jī)工作原理示意圖。又給料裝置喂入到一對(duì)相向 旋轉(zhuǎn)棍子之間的物料，在液壓裝置施加的 50500Mpe50500Mpe 壓力，

21、擠壓力約 200k N200k N 作用之下被粉碎， 其中大部分物料通過(guò)兩輥間最小間隙擠壓后 成條狀小塊， 再經(jīng)過(guò)解碎后成為細(xì)產(chǎn)品。 在高擠壓力作用下即使未被 粉化的顆粒亦產(chǎn)生了微裂紋， 有利于進(jìn)一步微粉碎， 這是這一粉碎法 的一大特點(diǎn)。物料受重力作用下落，對(duì)于微粉含量比例大的原料，為 保持設(shè)備性能穩(wěn)定，確保給料穩(wěn)定是重要的前提，為此，通常采用螺 旋擠壓式給料裝置。 一對(duì)輥?zhàn)又幸粋€(gè)為固定輥， 另一位活動(dòng)輥， 可調(diào)節(jié)兩輥間隙以改變 鉗入的物料量，不致產(chǎn)生粉碎力超載現(xiàn)象。同時(shí)，可根據(jù)物料種類(lèi)的 不同，調(diào)控最佳粉碎壓力值。輥徑標(biāo)準(zhǔn)值一般取 0.21m,0.21m,輥?zhàn)訄A周 線(xiàn)速度為 0.52m/s0

22、.52m/s。輥?zhàn)娱g隙寬度 S S 與輥?zhàn)又睆?D D 之比值稱(chēng)為相對(duì) 間隙寬度，一般 S/D=0.010.02S/D=0.010.02，它與處理量密切相關(guān)。輥?zhàn)又睆脚c 最大給料粒度之比應(yīng)大于 30403040。而且，給料粒度大于 16 間隙寬度的物料含量應(yīng)小于 20%.20%. 高壓輥磨機(jī)最適用于粉碎脆而硬的物料，以制備超細(xì)礦粉和超細(xì) 填料，細(xì)度可達(dá)1010。如與超細(xì)分級(jí)機(jī)組合應(yīng)用，d97=560d97=560 左右。在 應(yīng)用中有兩種工藝布置： 1)1) 預(yù)磨 在與球磨機(jī)及分級(jí)機(jī)組成的系統(tǒng)中起預(yù)粉碎作用。 不僅比 只用球磨機(jī)的系統(tǒng)增產(chǎn)約 2030%2030%，而且還節(jié)能 1020%1020%

23、。 2)2) 精磨 以高壓輥磨機(jī)為中心， 通過(guò)其后的解碎機(jī)和分級(jí)機(jī)組成閉 路循環(huán)系統(tǒng)。具有節(jié)能 , ,減少摩耗，充分發(fā)揮超細(xì)粉碎潛力的特點(diǎn)。 B B 立式輥磨機(jī) 立式輥磨機(jī)亦稱(chēng)為立式磨。 在水泥工業(yè)中用于粉磨煤粉和水分 5%10%5%10%的軟質(zhì)原料。目前其結(jié)構(gòu)型式有十余種之多，圖 4 4- -59 59 為萊歇 磨( Loeshe Loeshe mill mill )示意圖，物料被喂入錐形輥與磨盤(pán)之間的粉碎區(qū) 受輥壓力作用而粉碎， 并在離心力作用下從盤(pán)緣溢出， 被盤(pán)周通入的 空氣揚(yáng)升至頂部離心分級(jí)器分級(jí)， 粗顆粒返回粉碎區(qū)再粉磨， 細(xì)顆粒 排出機(jī)外由收塵裝置捕集。 通過(guò)調(diào)節(jié)分級(jí)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可控

24、制產(chǎn)品細(xì)度 在 40040 40040 左右。磨輥由液壓裝置調(diào)控壓力，磨盤(pán)由立式減速機(jī)帶動(dòng) 回轉(zhuǎn)。 圖 4 4- -6060 為磨制水泥生料用的 MPSMPS 磨 與萊歇磨的主要區(qū)別在于磨 輥為車(chē)輪形，磨盤(pán)為相應(yīng)的環(huán)槽形，其他裝置基本相同。在相同的粉 碎能力下，磨盤(pán)直徑比萊歇磨大，盤(pán)周有更多的通氣孔，在一定的風(fēng) 速下有較大的空氣量，因此，磨內(nèi)空氣壓力降比萊歇 17 磨低 20%.20%. 立式磨的特點(diǎn) : : 它主要靠磨輥與磨盤(pán)之間的壓力來(lái)粉碎物料， 有效 粉碎功比球磨機(jī)高，約可節(jié)省電耗 1 1 倍；有與它是風(fēng)掃式磨，兼具粉 磨與烘干功能，且烘干能力強(qiáng)，如設(shè)熱風(fēng)爐可烘干含水分 入磨粒度的物料；

25、的物料，利用窯尾廢氣可烘干含水分 8%15%20%5008%15%20%500 如從而節(jié)省二級(jí)破碎系統(tǒng)；粉磨能力高達(dá)可達(dá) 100150mm100150mm 但是，磨輥與磨盤(pán)的磨損大，檢修，更 1000t/h1000t/h 以上， 最大可達(dá)換較復(fù)雜。4 4 介質(zhì)運(yùn)動(dòng)式磨機(jī) A A 振動(dòng)磨所示，物料和 磨介裝入彈簧支撐 4 4- -6 61 1 振動(dòng)磨的工作原理如圖 的磨筒內(nèi)，由偏心塊激振裝置驅(qū)動(dòng)磨筒作圓振動(dòng)， 通過(guò)磨介的高頻振 動(dòng)對(duì)物料作沖擊，摩擦，剪切等作用而粉碎。適用于各種硬度脆性物 料的細(xì)磨與超細(xì)粉磨。在礦物，冶金，輕工，建材等行 業(yè)獲得廣泛 應(yīng)用。 主要特點(diǎn)及參數(shù)：大于球磨)wrw2(r

26、 )wrw2(r 1 1)磨介的運(yùn)動(dòng)加速度為振 幅，為角速度18 機(jī)，一般為 610g610g，因此能有效地進(jìn)行超細(xì)粉磨。尤其，高頻振動(dòng)除 了具有高效地粒度為細(xì)化作用外，還兼有包覆，活化與表面處理等功 能，故特別適用于需要包覆處理的超細(xì)粉磨。 2 2)磨介有球，圓柱，棒等多種形狀，其研磨作用分點(diǎn)，線(xiàn)，面接觸， 故粉磨產(chǎn)品粒度分布均勻。材質(zhì)由剛，氧化鋁，氧化鋯等，可根據(jù) 19 第四章 氣流粉碎原理，機(jī)型和意義 氣流粉碎之所以能產(chǎn)生超微粉體，是因?yàn)樵跉饬鞣鬯檫^(guò)程中，物 料顆粒能進(jìn)行高速?gòu)?qiáng)力沖擊粉碎， 并且已粉碎的顆粒按大小自動(dòng)進(jìn)行 精細(xì)分級(jí)。這種粉碎和分級(jí)又是在閉路循環(huán)粉碎過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行的。 氣流

27、粉碎機(jī)是沖擊粉碎機(jī)，他以沖擊粉碎為主。高速氣流賦予顆 粒以及高的速度，使它們互相沖擊碰撞，或者與固定板沖擊碰撞，如 圖 4 4- -2 2所示。圖 a ba b 為顆粒與顆粒之間在飛行過(guò)程中互相沖擊碰撞， 代表大多數(shù)氣流粉碎機(jī)里發(fā)生的沖擊碰撞過(guò)程。 CdCd 則為高速運(yùn)動(dòng)的 顆粒與固定表面的沖擊碰撞。C C 代表單噴式氣流粉碎機(jī)的沖擊碰撞形 式，d d代表大多數(shù)氣流粉碎機(jī)中顆粒與粉碎室內(nèi)壁發(fā)生的沖擊碰撞形 式。氣流粉碎的沖擊表現(xiàn)為自由沖擊。粉碎作用力除沖擊力外，還有 一部分摩擦（磨碎）力和剪切力。摩擦力是由于物料顆粒與內(nèi)壁之間 發(fā)生摩擦研磨運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。當(dāng)然，顆粒之間也有這種摩擦研磨過(guò)程 發(fā)生

28、。因?yàn)闆_擊和磨碎這兩種粉碎方法，主要適用于脆性物料的微細(xì) 粉碎，所以，從粉碎原理上看，氣流粉碎一般適用于脆性物料的微粉 碎，特別是超微粉碎；尤其是聚集體顆粒和凝聚體顆粒的解磨。 20 目前工業(yè)上應(yīng)用的氣流粉碎機(jī)可分為如下幾種類(lèi)型： 扁平式氣流 磨 1 1） 循環(huán)管式氣流磨 2 2）靶式氣流磨 3 3）對(duì)噴式氣流磨 4 4） 流化床對(duì)噴式氣流磨）5 5 ）扁平式氣流磨（1 1 后面作詳細(xì)介紹循 環(huán)管式氣流磨 （2 2） 型氣流磨是最常用的一種循環(huán)式氣 JetJet- -0 0- -Mizer Mizer 圖 4 4- -5454所示 2323,氣流經(jīng)一組噴嘴流磨。原料由汾丘里噴嘴 1 1 加入粉

29、 碎區(qū) 噴入不等徑變曲率的跑道形循環(huán)室粉碎室，并加速顆粒使之相 互沖擊、碰撞摩擦而粉碎。同時(shí)旋流還帶動(dòng)被粉碎在分級(jí)區(qū)離心力場(chǎng) 的作的顆粒沿上行管向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入分級(jí)區(qū)，用下，使密集的料流分流， 細(xì)粒在內(nèi)層經(jīng)百葉窗式慣性分級(jí)器分機(jī)后排出即為產(chǎn)品， 粗離在外層 沿下行慣返回繼續(xù)循環(huán)粉 4 4 21 碎。循環(huán)管的特殊形狀具有加速顆粒運(yùn)動(dòng)和加大離心立場(chǎng)的功能， 以 提高粉碎和分級(jí)效果。 JetJet- -o o- - Mizer Mizer 型氣流磨的粉碎粒度可達(dá) 3 3- -0.20.2，廣泛的應(yīng)用與填料、 顏料、金屬、化妝品、醫(yī)藥藥品、食品、磨料以及具有熱敏性、爆炸 性的化學(xué)品等的超細(xì)粉碎。 (3)(

30、3)靶式氣流磨 扁平式氣流磨和循環(huán)管式氣流磨對(duì)脆性物料粉碎有效，但對(duì)韌性物 料粉碎效果不理想，甚至難以粉碎，而采用低溫粉碎誠(chéng)然有 效，但其成本高，材質(zhì)有特殊要求，密封要求也很?chē)?yán)格。若采用靶式 氣流磨則有明顯效果。 它是利用高速氣流夾帶物料沖擊在各種形狀的靶板上進(jìn) 22 行粉碎的設(shè)備。除了物料與靶板發(fā)生強(qiáng)烈沖擊碰撞外， 還發(fā)生物料與 粉碎室壁間多次的回彈粉碎，因此，粉碎力特別強(qiáng)大，尤其適用于粉 碎高分子聚合物、低觸點(diǎn)熱敏性物料，以及纖維狀物料?？梢愿鶕?jù) 原料性質(zhì)和產(chǎn)品粒度的要求選擇不同形狀的靶板。 靶板是易損件，必 須采用鋼玉或碳化鎢之類(lèi)耐磨材質(zhì)制成。 (4 4)對(duì)噴式氣流磨 對(duì)噴式氣流磨利用

31、物料在一對(duì)噴嘴的超音速氣流中相撞而粉碎的設(shè) 備。由于物料的高速直接對(duì)撞，沖擊強(qiáng)度大，能量利用率高，可用于 粉碎莫氏硬度 9.5 9.5 級(jí)以下硬質(zhì)、脆性、韌性的各種物料，產(chǎn)品粒度可 達(dá) - -200 200 目至亞微米。同時(shí)，它還克服了靶式、循環(huán)式氣流磨靶板與 磨體易損的弱點(diǎn)，減少對(duì)產(chǎn)品的污染，延長(zhǎng)了使用壽命，是一種比較 理想和先進(jìn)的氣流磨。圖 4 4- -55 55 是馬亞克型氣流磨示意圖。 （5 5）流化床對(duì)噴式氣流磨 如圖 4 4- -56 56 所示，喂入磨內(nèi)的物料利用二維或三維設(shè)置的數(shù)個(gè)噴嘴 （3 3- -7 7）噴匯的氣流沖擊能，及其氣流膨脹呈流化狀懸浮翻騰而產(chǎn)生 的碰撞、摩擦進(jìn)行

32、粉碎， 并在負(fù)壓氣流帶動(dòng)下通過(guò)頂部設(shè)置的渦輪式 分級(jí)裝置， 細(xì)粉排出機(jī)外由旋風(fēng)離器及袋式收塵器捕集， 粗粉受重力 沉降返回粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。 顯然，這一流化床對(duì)噴式氣流磨是在對(duì)噴 式氣流磨的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，它是 90 90 年代最新性的超細(xì)粉碎設(shè) 備。 23 特點(diǎn)：產(chǎn)品細(xì)度高達(dá) d97=3d97=3- -1010，粒度分布窄且過(guò)大顆粒；粉末效率 高，能耗低，比其它類(lèi)型氣流磨節(jié)能 5050；采用 AI03AI03、SiCSiC 或 Pu Pu （佩） 作易磨損件磨耗低， 產(chǎn)品受污染少， 可加工無(wú)鐵質(zhì)污染粉體產(chǎn)品和莫 式硬度 10 10 級(jí)的物料；結(jié)構(gòu)緊湊、噪音小、操作自動(dòng)化，但成本高。 扁平氣

33、流粉碎機(jī)原理 扁平式氣流粉碎機(jī)如圖 4 4- -3 3 所示。高壓氣體工質(zhì)經(jīng)入口 5 5 進(jìn)入工質(zhì)分 配室 1 1 中。分配室 1 1 與粉碎- -分級(jí)室 2 2 之間，用若干個(gè)噴嘴 3 3 相連通。 工質(zhì)在自身壓強(qiáng)下， 強(qiáng)行通過(guò)噴嘴產(chǎn)生高達(dá)每秒幾百米乃至上千米的 氣流速度。 這種由高壓工質(zhì)通過(guò)噴嘴產(chǎn)生的高速?gòu)?qiáng)勁有力的氣流， 稱(chēng) 為噴氣流。待粉碎的物料經(jīng)過(guò)文丘力噴射式加料器 4 4,進(jìn)入與粉碎- - 分級(jí)室 2 2 的粉碎區(qū)，在高速?lài)姎饬髯饔孟掳l(fā)生粉碎。由于噴嘴與粉碎 室 2 2 的響應(yīng)半徑成一銳角a a,所以氣流夾帶著被粉碎的顆粒作回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，把粉碎合格的顆粒推到粉碎- -分級(jí)室中心處，進(jìn)入

34、成品收集器 7 7。 這種收集器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)旋風(fēng)分離器，與普通的旋風(fēng)分離器不同之 處，僅在于夾帶顆粒的氣流，由其上口進(jìn)入。物料顆粒沿成品收集器 7 7 的內(nèi)壁，螺旋形的下降到貯斗 8 8 中，而廢工質(zhì)氣流，夾帶著大約 515% 515% 的細(xì)顆粒，經(jīng)排出管 6 6 排出，作進(jìn)一步捕集回收。 扁平狀的粉碎- -分級(jí)室中所發(fā)生的流體流動(dòng)過(guò)程，可用圖 4 4- -4 4 來(lái) 24 以極高的速度進(jìn)入粉碎區(qū)后，把周?chē)奈锪项w 6 6 說(shuō)明。噴氣流粒吸入 其中，并使顆粒加速到一定的速度和距離。具有一定的顆?；ハ鄾_擊 碰撞，從而達(dá)到粉碎的目的。由于各噴嘴的傾角都切于一個(gè)假想的圓 周，都是相等的，所以各噴氣

35、流的軸線(xiàn)，a a 分級(jí)室被分- -。整個(gè)粉碎 7 7 這個(gè)圓周稱(chēng)為分級(jí)圓，如圖 4 4- -4 4 中的；一部分為主要發(fā)生顆粒沖擊粉 碎的粉碎區(qū) 2 2 級(jí)圓分成兩部分：。另一部分為主要發(fā)生顆粒分級(jí)的 分級(jí)室 3 3 所以各并且粉碎室輪廓由是圓形的，a90aFR FrFR FrFR 時(shí)顆粒向內(nèi) 運(yùn)動(dòng)成為細(xì)粉，當(dāng) dede。FR=FR=FrFr 時(shí)的半徑成為分級(jí)半徑 分級(jí)器結(jié)構(gòu) 2 2. 分級(jí)其主要包括分級(jí)室，分級(jí)葉輪，傳動(dòng)部分，電動(dòng)機(jī)。 工作原 理 3 3.參見(jiàn)分級(jí)器簡(jiǎn)圖， 電動(dòng)機(jī)是可調(diào)變速電動(dòng)機(jī)， 在電動(dòng)機(jī)一定的 轉(zhuǎn)速下，但動(dòng)也輪在分級(jí)室內(nèi)，做軸向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從滿(mǎn)足顆粒要求得 物料進(jìn)料口進(jìn)入的

36、粉碎后的物料一同回轉(zhuǎn)。會(huì)運(yùn)動(dòng)之中間經(jīng)出料口， 進(jìn)入收集裝置。為達(dá)到粒度要求的顆粒將運(yùn)動(dòng)至葉輪外部落至分級(jí)漆 底部進(jìn)行粗料的返回處 理。32 本分級(jí)機(jī)，被分級(jí)粉體的某一粒級(jí)所受的向心力與轉(zhuǎn)速作用的離心力 達(dá)到平衡時(shí)這就是理論上所謂的臨界分級(jí)點(diǎn)。 而分級(jí)粒徑的大小，即 最終獲得細(xì)粉粒徑的大小，取決于臨界分級(jí)點(diǎn)的控制。 4 4.分級(jí)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 線(xiàn)關(guān)于分級(jí)器的資料很多，可選用的分級(jí)器類(lèi)型眾多，但為 了使這個(gè)粉碎設(shè)備更具有整體性，本設(shè)計(jì)中自行設(shè)計(jì)分級(jí)器，從而使 整個(gè)設(shè)備更加協(xié)調(diào)，適用。 分級(jí)器的結(jié)構(gòu)中葉輪部分采用水平軸向，垂直切向進(jìn)料，軸向出料。 關(guān)于粗料收集部分，粗料收集可以直接返回進(jìn)料器，也可以先收

37、集儲(chǔ) 存后在進(jìn)入加料器。本設(shè)計(jì)中采用后者，該設(shè)備在加工成型后將用于 試驗(yàn)，先收集后可對(duì)粗料的質(zhì)量，粒度進(jìn)行分析，更有利于對(duì)氣流粉 碎的進(jìn)一步研究。 粗料收集器，在設(shè)計(jì)中將其連接在分級(jí)器下部，結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖紙。 分級(jí)器和粗料收集器具體尺寸參見(jiàn)圖紙。 33 扁平氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)第五章 和下所示。上蓋 1212 典型的扁平式氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 5 5- -1 1 上，通 1 1 用數(shù)個(gè)弓形夾緊裝置 15221522,禁固在粉碎室在側(cè)壁蓋分級(jí)室。使用， 這就是粉碎- -1919 過(guò)墊片 1313,形成一個(gè)密閉空間弓形夾緊裝置的目的， 是為了使上蓋成為快開(kāi)式的，由利于氣 流粉碎機(jī)的換料清理、消除 堵塞和清

38、除結(jié)疤等操作。 34 第六章扁平式氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 1、 加料器的設(shè)計(jì)計(jì)算 2=0.4Mpa =0.4Mpa 即 P P 仁 0.5Mpa P(0.5Mpa P(表壓)=4kgf/cm)=4kgf/cm 已知： P2=0.1MpaP2=0.1Mpa 2=5mm2=5mm 根據(jù)一元穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程 ACAC = = 式中：ml m2ml m2截面 1 1、2 2 m m 仁 m2m2 二 的質(zhì)量 2211 VV22 kg/skg/s 流量2 2 2 的面積 m m、 A1 A2 A1 A2 截面 1 1 m/sm/s 處工質(zhì)的速度 2121 C1 C2C1 C2- -截面、3/kg

39、/kg 2 2 處工質(zhì)的比容 m V1 V2 m V1 V2 截面 1 11 1 處 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 處 PcPc 為臨界壓力 對(duì)于空氣 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

40、35 由于 P2Pc,P2Pc,這時(shí)噴管出口截面上氣流的壓力只能是臨界壓力 Pc,Pc, 出口處流速為臨界流速 Cc,Cc,即為音速。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 1

41、0=0.168 X 3/kg/kg =0.41=0.419 m 9 m 所以 加料器的空氣質(zhì)量流量為 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 參考文獻(xiàn) 1 1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) , ,上, , 中, ,下 版社高等教育出 主編 吳宗澤 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 2 2 版社 機(jī)械工業(yè)出 3 3 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)朱龍英 主編 版社 主編沈維道 4 4 工程熱力學(xué) 化學(xué)工業(yè) 出 等 版社 中國(guó)建材工編著 葛常清機(jī)械制圖 5 5 等 業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出 楊宗志超微氣流粉碎 6 6 編著 版社 37 化學(xué)工業(yè) 出