專利名稱：旋流式氣流粉碎方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物料粉碎方法，特別適用于制作粉碎機械。
現(xiàn)有的用于固體物料的粉碎方法主要有兩種。
第一種方法是古老及傳統(tǒng)的方法。是將物料置于堅硬物體之間，如鋼板、鋼齒、石板。通過擠壓、剪切把物料粉碎。如石磨、鄂式破碎機、雷蒙磨等;或置于運動著的鋼球、鋼塊之間進行擊碎。如球磨機等。當(dāng)粉碎的粒度要求很細，如30微米以下，純度要求很高時，這種方法不僅效率低，污染嚴(yán)重，而且難以滿足工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)高純度超細粉的需要。
第二種方法是近三十年間才發(fā)展起來的射流式氣流粉碎方法。該方法將物料置于高壓射流的驅(qū)動之下獲得高速，在粉碎腔內(nèi)運動與腔壁碰撞或互相摩擦、碰撞達到粉碎目的。目前最先進之技術(shù)是安置兩個或兩個以上的相向噴射的高壓射流，驅(qū)動物料在腔體內(nèi)互相對撞而達到自粉碎之目的。用此方法制成的氣流粉碎機是迄今最先進的高純度超細粉體的加工機械，如德國Alpine公司已生產(chǎn)出系列的射流式氣流粉碎機，并在工業(yè)界廣泛采用。然而用射流式氣流粉碎方法制成的粉碎機仍在不斷改進與完善，如專利號為[1049983A]、[2041588U]、[2040807U]，但改進的著眼點只是集中在如何提高射流的噴速、延長噴嘴壽命，改進加料及循環(huán)系統(tǒng)以提高能量利用效率等方面。從粉碎機制的角度看，射流式氣流粉碎方法的主要機制都是料粒的直線加速對撞，此外，由于氣流循環(huán)、粉碎腔結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計，還會有如下幾種輔助的粉碎機制
(1).伴隨高速氣流會產(chǎn)生強烈的聲波，特別是超音速射流引起的激波以及大的壓力梯度場的作用下使料粒粉碎;
(2).湍流等隨機擾動引起的無規(guī)碰撞;
(3).料粒與氣流混合成流態(tài)化(fluidised)后在體積不大的腔體內(nèi)運動而產(chǎn)生相互摩擦與碰撞。
值得提出的是專利號88201738U的實用新型旋風(fēng)式粉碎機，雖然提出了用氣體旋流來驅(qū)動料粒而不同于射流式，但從其復(fù)雜的氣流驅(qū)動設(shè)備看，粉碎機制除了不存在直線對撞及激波作用之外，大致與上述的輔助粉碎機制相同。
由于射流式氣流粉碎方法對粉碎腔體結(jié)構(gòu)要求高，高壓射流系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備成本高，相應(yīng)的超細粉成本高、效率較低。這些都是用射流式粉碎方法難以克服的不足。
為克服以上存在的不足，本發(fā)明提供了一種新的氣流粉碎方法，其目的是實現(xiàn)超細粉加工的同時，使實施設(shè)備簡化，降低設(shè)備成本，減少污染，提高粉碎效率，并容易實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵在于通過驅(qū)動裝置在粉碎腔體內(nèi)產(chǎn)生一橫向快速的旋轉(zhuǎn)氣流，對物料實現(xiàn)回旋加速以形成一柱狀的物料旋流，即料柱，在其中會產(chǎn)生若干個料流的子旋流，相鄰子旋流之間及子旋流與物料旋流之間的料粒會產(chǎn)生相互對撞達到自粉碎。
與
背景技術(shù)：
相比，本發(fā)明的旋流式氣流粉碎方法具有形成快速旋轉(zhuǎn)柱狀環(huán)流所需的設(shè)備簡單，如用驅(qū)動裝置帶動若干葉片旋轉(zhuǎn)即可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。對粉碎腔體的結(jié)構(gòu)無耐高壓、腔壁硬度等特殊要求。由于快速旋轉(zhuǎn)的柱狀環(huán)流而生成許多子旋流，料粒之間有很大的碰撞幾率。因此物料粉碎的效率很高，且污染小，超細粉加工的成本低。利用旋流式氣流粉碎方法制作的粉碎機械有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。如化工、冶金、礦山、建材、醫(yī)藥、輕工、食品等行業(yè)。
下面通過附圖及實施例對旋流式氣流粉碎的方法作進一步的描述，便于對本發(fā)明如何實現(xiàn)物料粉碎及優(yōu)點有清楚的理解。


圖1為粉碎腔的縱截面及橫截面示意圖。
圖2為氣流、物料在腔體內(nèi)運動時的部分橫截面示意圖。
圖3為氣流、物料在腔體內(nèi)運動時理想化流線的部分橫截面示意圖。
旋流式氣流粉碎方法的粉碎機制基于以下因素。當(dāng)驅(qū)動裝置在粉碎腔內(nèi)產(chǎn)生快速旋轉(zhuǎn)氣流后，物料在腔體內(nèi)被回旋加速。由于離心力的作用使料粒有向腔壁集中的趨勢，但氣體流線又要自然地充塞于料粒之間及料粒與腔壁之間如圖2中流線(33)、(34)，因而料粒密度會有一個適當(dāng)?shù)膹较蚍植?，靠腔壁處密集，靠中心處稀疏，在中心附近幾乎為零，形成了物料旋流的厚?D)。氣體流線在穿越料粒之間時，會發(fā)生繞流現(xiàn)象，隨著料粒的形狀和相對位置，繞流的彎曲程度有時會很大，如圖2中流線(35)繞流于料粒(43)、(44)、(45)之間。流線(33)、(34)是與流線(35)相鄰之流線，繞流于料粒(46)，這樣在料粒之間產(chǎn)生了明顯的壓力差。此外在料粒前方可能產(chǎn)生局部湍流，加大了該料粒對氣流的阻力。隨著繞流而出現(xiàn)的壓力、阻力不均勻，便誘發(fā)出子旋流流線的形成。圖3的流線(61)、(62)便是在某一瞬間可能生成的子旋流流線。從能量及角動量的觀點看，子旋流的存在也是可能的。子旋流中料粒的動能來自它形成之前的動能，子旋流的角動量來自整體之角動量。由于子旋流或稱渦流是一種相對穩(wěn)定的力學(xué)體系，因此子旋流一旦形成就可能得到加強和維持。料柱旋轉(zhuǎn)速度越大，料柱厚度(D)變小，料粒擠向腔壁，流線彎曲現(xiàn)象越厲害，產(chǎn)生子旋流的機會就越大，維持時間也將越長。隨著子旋流的生成，相鄰子旋流之間或子旋流與物料旋流之間就出現(xiàn)了流線速度方向相反的交界區(qū)。在這些交界區(qū)域內(nèi)，料粒之間可能發(fā)生近乎180度的對撞。這種對撞正是本發(fā)明方法的主要粉碎機制。
圖1是一實施例，粉碎腔體(11)的截面為圓形，當(dāng)料粒較大時，重力是重要的，這時腔體(11)取垂直向上是最佳的，但當(dāng)料粒甚小時，垂直向上并不是唯一可取的。若干個葉片(12)均勻分布在旋轉(zhuǎn)支架(13)上，支架(13)被驅(qū)動軸(14)所驅(qū)動而快速旋轉(zhuǎn)帶動葉片(12)以產(chǎn)生快速旋轉(zhuǎn)的氣流。設(shè)腔體(11)的上方為料流出口，并設(shè)置封閉的氣流循環(huán)系統(tǒng)回路，使料流有一個相對小的平均柱向速度，此時料柱內(nèi)氣流的平均運動軌跡為向上螺旋形，如果粉碎腔體(11)的直徑為1米，高度為1米，氣流驅(qū)動的轉(zhuǎn)速為每秒15轉(zhuǎn)，礦石的粒徑為幾個毫米以下量級，于是料粒之間有機會發(fā)生每秒50米以上速度的對撞。氣流轉(zhuǎn)速越大，對撞的機會越大，對撞的速度也越大，物料自粉碎的效率也越高。對物料粉碎度要求高或物料硬度較高的加工，可通過提高氣流的旋轉(zhuǎn)速度來實現(xiàn)。物料在旋轉(zhuǎn)氣流的拖動下，有向腔壁(11)集中的趨勢，但氣體流線又要自然地充塞于料粒與腔壁(11)之間，使物料與腔壁(11)的摩擦與碰撞的幾率幾乎為零，因此對物料的污染很小，以滿足加工高純度超細粉的需要。
權(quán)利要求
1.一種旋流式氣流粉碎方法，其特征是通過驅(qū)動裝置在粉碎腔體(11)內(nèi)產(chǎn)生一橫向快速的旋轉(zhuǎn)氣流，對物料實現(xiàn)回旋加速以形成一柱狀的物料旋流，在料柱內(nèi)會產(chǎn)生若干個料流的子旋流，相鄰子旋流之間，子旋流與物料旋流之間料粒產(chǎn)生相互對撞達到自粉碎。
2.按權(quán)利要求1所述的旋流式氣流粉碎方法，其特征是粉碎腔體(11)的橫截面為圓形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋流式氣流粉碎方法，特別適用于制作粉碎機械。實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵是通過驅(qū)動裝置在粉碎腔體(11)內(nèi)產(chǎn)生一橫向快速的旋轉(zhuǎn)氣流，對物料實現(xiàn)回旋加速以形成一柱狀的物料旋流。在料柱內(nèi)會產(chǎn)生若干個料流的子旋流，相鄰子旋流之間及子旋流與物料旋流之間的料粒會產(chǎn)生相互對撞達到自粉碎，實現(xiàn)物料的高純度超細粉加工。用本發(fā)明的方法制作的粉碎機械設(shè)備簡單，可用于化工、冶金、礦山、建材、醫(yī)藥、輕工、食品等行業(yè)。
文檔編號B02C19/00GK1093614SQ9310443
公開日1994年10月19日 申請日期1993年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月2日
發(fā)明者高國儒, 丘雪明 申請人:高國儒, 丘雪明