專利名稱：用于射流微粉磨機的改進射流噴嘴的制作方法
用于射流微粉磨機的改進射流噴嘴背景技術射流微粉磨機通常用于將易碎材料的顆粒粉碎降低到微米級。典型的 射流微粉磨機將易碎材料供入由例如壓縮空氣、氣體或者蒸汽之類的流體 通過噴嘴進入微粉機的噴射形成的渦流內。渦流夾帶易碎顆粒并將其加速 至高速度。隨后，微粉機內的顆粒互相碰撞產生更多更小的顆粒，理想尺 寸的顆粒最終移動至微粉機的中心，在那里它們通過渦流探測器排出。微粉機的效率由噴射氣體產生的氣流內完全地夾帶易碎材料的能力確 定。多年來，業(yè)界一直嘗試通過改變噴嘴設計以及通過將再循環(huán)設備并入 微粉機來提高顆粒的夾帶能力。然而這樣的努力帶來的成功是有限的，它 們經常依賴的復雜設計易于磨損并且增加了維護。有人試圖提高微粉機的效率從而導致開發(fā)和使用了現(xiàn)在標準的縮放噴 嘴?？s放噴嘴產生極高速度的氣流，通常可以達到超聲速。然而，由于氣 流在噴嘴內膨脹，在最終氣流內夾帶顆粒是困難的。因此，超聲速的益處 通常不能賦予易碎顆粒。當研磨二氧化鈦顆粒到色素大小時，高壓氣流通常用于產生微粉射流。由于考慮到與氣流產生有關的能量消耗，改善的夾帶效率能夠在Ti02色素 生產加工過程中帶來顯著的成本節(jié)省。例如，在Ti02微粉加工過程中，使 用的氣量通常相當大，大致在每噸顏料約0. 5至大于兩噸之間變化。由于射流磨機帶來的能量節(jié)省是顯著的，因此，希望能夠提供一種改 進的射流噴嘴，其增強了待研磨顆粒的夾帶。優(yōu)選地，這種改進不會對微 粉機帶來顯著的設計變化。此外，如果這種變化使得微粉機的改進操作能 被容易地改裝于現(xiàn)有單元，將是更有益的。如此處所述，本發(fā)明通過一種 改進的微粉射流噴嘴來滿足上述各需求。發(fā)明內容本發(fā)明提供一種用于微粉射流磨機的改進射流噴嘴。本發(fā)明的噴嘴包6括噴嘴本體，其具有從第一開口端部延伸至第二開口端部適用于形成氣態(tài) 射流的通道?？露鬟_效應誘導元件位于通道內。優(yōu)選地，柯恩達效應誘導 元件從通道的出口 (第二端部)向外延伸。在另 一實施例中，本發(fā)明提供一種用于微粉射流磨機的改進射流噴嘴。 該射流噴嘴具有噴嘴本體，該噴嘴本體具有通過噴嘴本體的長度的管道， 提供用于產生氣態(tài)射流的通道。形成氣態(tài)射流的噴嘴的出口點優(yōu)選具有槽 狀設計?？露鬟_效應誘導元件定位在通道內，并且優(yōu)選地從通道的出口點 向外延伸。優(yōu)選地，柯恩達效應誘導元件具有相應于通道的槽狀出口的構 造。因此，通道的槽狀出口以及柯恩達效應誘導元件限定出用于產生氣射 流的大致一致的間隙。此外，本發(fā)明提供一種用于微粉射流磨機的改進射流噴嘴。改進的噴 嘴包括噴嘴本體，該噴嘴本體包括具有通過射流噴嘴本體的長度的用于產 生氣態(tài)射流的通道。噴嘴的出口點具有槽狀設計，其由兩個較長的、實質 上向內的雙曲線側邊以及兩個相對的大致圓形端部來限定?？露鬟_效應誘 導元件可移除地定位在通道內并且優(yōu)選地從通道出口點向外延伸。優(yōu)選地， 可移除的柯恩達效應誘導元件具有相應于通道的槽狀出口的構造。因此， 通道的槽狀出口和柯恩達效應誘導元件限定了大致一致的間隙，氣流流過 該間隙形成射流。而其它的裝置可以用于將柯恩達效應誘導元件固定在噴 嘴內的合適位置上，優(yōu)選實施例利用中空定位螺桿，其具有延伸過螺桿的 長度的通道。在柯恩達效應誘導元件在射流噴嘴內的布置后，螺桿被插到 射流噴嘴的第一端部內，由此將柯恩達效應誘導元件固定在噴嘴內的合適 位置。


圖1示出了一種典型的微粉射流磨機。圖2示出了一種改進射流噴嘴的優(yōu)選實施例的透視圖，包括定位于射流噴嘴內的柯恩達效應誘導元件。圖3是圖2的改進射流噴嘴的分解視圖。圖4示出了柯恩達效應超出射流噴嘴的出口點的延伸部分以及表示了 氣態(tài)射流的速度。圖5示出了當使用現(xiàn)有技術的噴嘴時，圍繞著氣態(tài)射流的顆粒的偏轉。 圖6示出了當使用本發(fā)明的射流噴嘴時改善的顆粒夾帶能力。
具體實施方式
1910年，亨利 柯恩達首先觀察到一種現(xiàn)象，其中從噴嘴射出的自由 射流會將其自身附著到附近的表面。已知為柯恩達效應，該現(xiàn)象是自由流 動的氣流和壁之間形成低壓力的結果。在液態(tài)和氣態(tài)流體中都能觀察到柯 恩達效應。本發(fā)明利用柯恩達效應將薄層超聲波區(qū)域31從射流噴嘴10向外延伸。 如圖4所示，本發(fā)明將超聲波區(qū)域31從噴嘴10的出口點26向外延伸至少 一英寸。當用在二氧化鈦微粉化處理時，本發(fā)明提供了有效的磨碎區(qū)域， 該區(qū)域等于當前可用的完整錐形射流噴嘴。本發(fā)明的噴嘴提供了該等效的 磨碎區(qū)域，而降低了一半氣流需求。因此，本發(fā)明滿足業(yè)界的上述需求。本發(fā)明的優(yōu)選實施例將通過參考圖1-3尤其是圖2和圖3加以說明。 圖1示出了一種典型的微粉射流磨機5，其可以被改造使用本發(fā)明的改進的 射流噴嘴10。圖2和3示出了本發(fā)明的改進射流噴嘴10的細節(jié)。參考圖3，噴嘴IO 包括噴嘴本體14，該噴嘴本體具有貫穿其中的通道18。通道18具有第一 開口端部22和第二開口端部26，該第二開口端部此處也指出口點26或者 射流形成出口 26?？露鬟_效應誘導元件30位于通道18內并且優(yōu)選地從出 口點26向外延伸?？露鬟_效應誘導元件30從出口點26向外延伸足夠的距 離以便確保發(fā)生柯恩達效應。典型地，該距離在大約2.5 mm (0.1英寸) 和大約38. 1 mm (1.5英寸)之間。如圖2所示，柯恩達效應誘導元件30優(yōu)選具有與出口點26的構造一 致的構造。最后，在優(yōu)選實施例中，柯恩達效應誘導元件30優(yōu)選通過例如 定位螺桿34的保持件被可移除地固定在通道18內。定位螺桿34也具有延 伸通過螺桿34的管道或通道38。因此，當安裝在微粉機5內時，處于適于 形成希望的射流的壓力的壓縮氣體或者氣流初始地進入噴嘴10，通過穿過 螺桿34進入噴嘴本體14，并且在出口點26處排出。如上所述，可用于將 元件30可拆除地固定在通道18內的合適位置上的選擇包括使用元件30在通道18內的卡扣環(huán)連接、分度摩擦配合或者甚至是定位焊。由于柯恩達效應，當氣射流噴出噴嘴本體14時，將會被吸引并保持于 緊鄰柯恩達效應誘導元件30。由于誘導的柯恩達效應，最終射流的超聲波 區(qū)域31將比同樣壓力和溫度條件下不使用柯恩達效應誘導元件30情況下 的純粹射流從噴嘴10向外延伸更大的距離。如圖4所示，超聲波區(qū)域31被延伸超出出口點26至少一英寸。圖4 進一步通過灰度等級描繪了最終射流速度。如圖所示，甚至超聲波區(qū)域31 的下邊緣39也保持顯著的射流速度。典型地，在超聲波區(qū)域31的下邊緣 39處的射流速度將在大約1. 8馬赫至大約1. 9馬赫。相反，缺少柯恩達效 應誘導元件30的現(xiàn)有技術設備會在鄰近噴嘴10的區(qū)域中出現(xiàn)射流的快速 消散。 一般而言，不使用元件30的相應區(qū)域中的射流速度會通常為大約1 馬赫，并且需要大約2倍的氣流來獲得少于相等長度的區(qū)域。整個超聲波 區(qū)域31的改進速度在射流區(qū)域35中產生了增強的顆粒夾帶能力。從圖5與圖6的對比可以明顯看出超聲波區(qū)域31內顆粒的改進夾帶能 力。圖5和圖6示出了射流區(qū)域35對代表性的顆粒跟蹤線33和37的影響。 圖6中，顆粒跟蹤線33顯示出四個代表性的顆粒軌跡37被帶入超聲波區(qū) 域31而只有兩個顆粒軌跡33沒有進入超聲波區(qū)域31。相反地，圖5示出 了運行沒有柯恩達效應誘導元件30的射流。如圖5所示，四個顆粒軌跡33 沒有進入射流區(qū)域35，只有兩個顆粒軌跡37被射流區(qū)域35夾帶。因此， 如圖4和6所示，在噴嘴10內使用柯恩達效應誘導元件30增加了超聲波 區(qū)域31的效率，從而對于所希望程度的磨碎能夠相應降低氣流用量。在優(yōu)選實施例中，出口點26優(yōu)選具有改進的槽狀構造，其中相對的壁 44和46被彼此朝向擠壓，每個表示大致向內的雙曲線形狀，相對的較短端 48和50大致為圓形構造。為了獲得噴嘴10的最大效率，柯恩達效應誘導 元件30優(yōu)選具有與出口點26的構造一致的構造。典型地， 一致的構造從 出口點26延伸進入通道18大約十(10)倍到大約二十(20)倍于空氣通 道或者間隙52的寬度，該空氣通道或者間隙在柯恩達效應誘導元件30的 外表面和出口點26的內表面之間限定。因此，如果間隙52為大約0. 254 mm (約0. 01英寸)寬，那么一致的構造將延伸進入通道18大約2. 54 mm至 大約10. 16 mm (約0. 1英寸至約0. 2英寸)?？蛇x擇地， 一致的構造可以成30從端部36到凸緣54的整個長度或者一些中間距 離的特征。在可選實施例中，出口點26可以具有與圖l和2示出的不同構造。例 如，出口點26可以具有傳統(tǒng)的槽狀開口，其中側壁44、 46實質上與圓形 或者方形端部48、 50平行。優(yōu)選地，與出口點26結合使用的柯恩達效應 誘導元件30具有相應的構造。然而，本發(fā)明可以設想使用具有與出口點26 的構造不一致的構造的柯恩達效應誘導元件30。例如，柯恩達效應誘導元 件30可以具有卵形、橢圓形或者任何其它適于在排出噴嘴本體14的氣流 上誘導柯恩達效應的彎曲表面，而出口點26可以是標準的槽開口或者其它 構造，包括但不限于卵形、圓形、多槽和多葉構造。在優(yōu)選實施例中，柯恩達效應誘導元件30帶有凸緣54，其適于通過接 合唇狀物或者其它類似設備(未示出)將柯恩達效應誘導元件30保持在通 道18內?？露鬟_效應誘導元件30在通道18內定位后，定位螺柱34被螺 入噴嘴本體14內。盡管示出了噴嘴本體14內具有固定的位置，然而柯恩 達效應誘導元件30可以被可調整地固定在通道18內，從而允許對于操作 條件的變化對微粉機5的微調?？烧{整地將柯恩達效應誘導元件30固定在 通道18內的方法對本領域技術人員來說是熟知的，典型地使用螺線管或者 步進電機以類似于現(xiàn)代燃料噴射發(fā)動機內常用的怠速空氣控制閥的方式來 工作。除了圖6示出的益處之外，本發(fā)明還提供了更厚的超聲波區(qū)域。因此， 本發(fā)明通過將超聲波射流進一步延伸到進入微粉機5的顆粒層內而進一步 改善了顆粒的夾帶。此外，通過利用本發(fā)明，超聲波區(qū)域的穩(wěn)定性增強了 顆粒進入最終射流的回流。盡管為了本發(fā)明公開的目的而示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，然而本領 域技術人員可以從此處公開的說明書、附圖或者實踐的思考中容易地得到 本發(fā)明的其它實施例。因此，前述公開的內容使得可以在權利要求的范圍 內構造各種裝置。因此，前述說明書只是對本發(fā)明的示意性描述，所附的 權利要求指出了本發(fā)明的真正范圍和精神。
權利要求
1.一種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，有連接所述第一和第二端部的通道；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內并且從所述噴嘴的所述第二端部向外延伸。
2. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，有連接所述第一和 第二端部的通道；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內并且從所述噴嘴的所述第 二開口端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導元件具有幾何構造，該幾 何構造相應于所述噴嘴的所述第二開口端部的幾何構造。
3. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括-噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端部具有槽狀構造；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內，所述柯恩達效應誘導元 件從所述噴嘴通過所述第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導元件 具有實質上類似于所述第二開口端部的槽狀構造的構造。
4. 一種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端具有槽狀構造，該槽 狀構造由兩個較長的、實質上向內的雙曲線側邊以及相對的大致圓形端部 來限定；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內，所述柯恩達效應誘導元 件從所述噴嘴通過所述第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導元件 具有實質上類似于所述第二開口端部的槽狀構造的構造。
5. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端具有槽狀構造，該槽 狀構造由兩個較長的、實質上向內的雙曲線側邊以及相對的大致圓形端部 來限定；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內，所述柯恩達效應誘導元 件從所述噴嘴通過所述第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導元件 具有實質上類似于所述第二開口端部的槽狀構造的構造，所述柯恩達效應 誘導元件從所述第二開口端向外延伸大約2.5腿至大約38. 1 mm。
6. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端具有槽狀構造，該槽 狀構造由兩個較長的、實質上向內的雙曲線側邊以及相對的大致圓形端部 來限定；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內，其中所述柯恩達效應誘 導元件的外表面和所述槽狀開口的內表面限定出間隙，所述柯恩達效應誘 導元件從所述噴嘴通過所述第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導 元件具有實質上類似于所述第二開口端部的槽狀構造的構造，并且其中與 所述第二開口端部的構造一致的所述柯恩達效應誘導元件的部分延伸進入 所述通道從大約10倍于所述間隙至大約20倍于所述間隙范圍的距離。
7. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有帶有內螺紋的第一開口端部和具有槽狀開口的第二 開口端部，所述第一和第二端部由穿過所述噴嘴的通道連接；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內并且從所述噴嘴通過所述 第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導元件具有外部幾何構造，該 外部幾何構造實質上與所述噴嘴本體的所述第二端部的所述槽狀開口的內 部構造一致，并且其中所述柯恩達效應誘導元件的外表面和所述槽的內表面限定出空氣通道；以及，柯恩達效應誘導元件保持器，其定位在所述噴嘴的第一端部內，由此 將所述柯恩達效應誘導元件固定在所述通道內。
8. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有帶有內螺紋的第一開口端部和具有槽狀開口的第二 開口端部，所述第一和第二端部由穿過所述噴嘴的通道連接；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內并且從所述噴嘴通過所述 第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應誘導元件具有外部幾何構造，該 外部幾何構造實質上與所述噴嘴的所述第二端部的所述槽狀開口的內部構 造一致，并且其中所述柯恩達效應誘導元件的外表面和所述槽狀開口的內 表面限定出間隙；以及，柯恩達效應誘導元件保持器，其定位在所述噴嘴的第一端部內，其中 所述保持器具有穿過其中的通道，由此將所述柯恩達效應誘導元件固定在 所述通道內。
9. 一種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端部具有槽狀構造；柯恩達效應誘導元件，其可調整地定位在所述通道內，所述柯恩達效 應誘導元件從所述噴嘴通過所述第二端部向外延伸，其中所述柯恩達效應 誘導元件具有幾何構造，該幾何構造實質上類似于所述第二開口端部的槽 狀構造。
10. —種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端部具有槽狀構造；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內，其中所述柯恩達效應誘 導元件的外表面和所述槽狀開口的內表面限定出間隙；所述柯恩達效應誘導元件從所述噴嘴通過所述第二開口端部向外延伸大約2.5 mm至大約38. 1 mm，其中所述柯恩達效應誘導元件具有實質上類 似于所述第二開口端部的槽狀構造的構造，并且其中與所述第二開口端部 的構造一致的所述柯恩達效應誘導元件的部分延伸進入所述通道從大約10 倍于所述間隙至大約20倍于所述間隙范圍的距離。
11. 一種用于微粉射流磨機的射流噴嘴，包括:噴嘴本體，其具有第一開口端部和第二開口端部，所述第一和第二端 部由穿過所述噴嘴的通道連接，其中所述第二開口端具有槽狀構造，該槽 狀構造由兩個較長的、實質上向內的雙曲線側邊以及相對的大致圓形端部 來限定；柯恩達效應誘導元件，其定位在所述通道內，其中所述柯恩達效應誘 導元件的外表面和所述槽狀開口的內表面限定出間隙；所述柯恩達效應誘導元件從所述噴嘴通過所述第二開口端部向外延伸 大約2. 5 mm至大約38. 1 mm，其中所述柯恩達效應誘導元件具有實質上類 似于所述第二開口端部的槽狀構造的構造，并且其中與所述第二開口端部 的構造一致的所述柯恩達效應誘導元件的部分延伸進入所述通道從大約10 倍于所述間隙至大約20倍于所述間隙范圍的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進的噴嘴，其用于微粉射流磨機或者現(xiàn)有的射流磨機的改造。該改進的噴嘴結合了柯恩達效應誘導元件以便增強要在微粉射流磨機產生的渦流內磨碎的顆粒的夾帶能力。當射流磨機利用氣流產生射流時，利用改進的噴嘴可以通過提高射流磨機的效率而降低能量消耗。
文檔編號B05B1/14GK101631622SQ200680056641
公開日2010年1月20日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權日2006年12月14日
發(fā)明者C·A·娜塔莉, H·E·弗林, R·O·馬丁 申請人:特羅諾克斯有限公司