專利名稱:對偏硬的、彈性的和/或熱塑性的材料進(jìn)行精細(xì)和/或低溫粉碎與表面處理的氣流粉碎機(jī)的制作方法
本發(fā)明的對象是一種節(jié)能的內(nèi)篩分式氣流粉碎機(jī)，它具有一個(gè)適合于對各種碳化物、硅酸鹽、氧化物、礦石、顏料或碎屑材料進(jìn)行精細(xì)研磨以及對這些同樣材料進(jìn)行表面處理和/或進(jìn)行低溫研磨的預(yù)研磨腔。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，氣流粉碎機(jī)可追溯到五種基本類型。第一種類型的工作特征是用噴嘴使材料加速到高速，朝所謂的砧座沖擊，產(chǎn)生研磨。這種裝置可產(chǎn)生足夠的研磨效果，然而，由于特有的高能量消耗，它的運(yùn)行是不經(jīng)濟(jì)的，且襯套呈現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，由此大大污染研磨而成的產(chǎn)品。
為了消除這種污染效應(yīng)，實(shí)際上經(jīng)常使用與待研磨材料相同的材料制成的襯套。現(xiàn)在使用的這類最出名的型式是備有分選機(jī)、陶瓷襯套和砧座的渦流系統(tǒng)(Vortex system)氣流粉碎機(jī)。另一類廣泛使用的氣流粉碎機(jī)被稱為超微粉碎機(jī)(Majec mill)。這里，粉碎作用是由兩個(gè)彼此對面的噴口所產(chǎn)生的加速度致使粒料相互沖擊而形成的自生研磨效應(yīng)所產(chǎn)生的。然而，其運(yùn)行呈現(xiàn)能量損失，因此粉碎作用效率很低。該噴嘴能運(yùn)送較少量粒料，在相對的空氣噴射效應(yīng)上也產(chǎn)生渦流，因而大大減少粒料碰撞的數(shù)目。這種類型的眾所周知的實(shí)例是聯(lián)邦德國D E254369102和聯(lián)邦德國DE252347102。
第三種所謂微型粉碎機(jī)型(Micrxizor type)氣流粉碎機(jī)是一種一直最廣泛使用的粉碎機(jī)。其運(yùn)行的本質(zhì)在于由于氣體從鐵餅狀研磨腔周圍的噴射管向外噴出的作用，在鐵餅狀研磨腔內(nèi)產(chǎn)生研磨。氣流首先接觸研磨面積外側(cè)1/3或一半處的圓。待研磨的材料在與圓切線交叉的垂直平面內(nèi)進(jìn)入研磨空間，但是，與通過研磨空間頂?shù)拇怪本€成60°角。
按照這些設(shè)計(jì)者的理論，顆粒度大于預(yù)定量值的粒料是沿著相切圓環(huán)流的，作為研磨成品的較小的粒料從該裝置中通過阻塞擋料圈排出，較粗的粒料在從周圍噴嘴噴出的氣體的作用下，相互碰撞和持續(xù)環(huán)流，直到粒料顆粒度小于要求的值。在實(shí)際工作條件下，該裝置的運(yùn)行并不符合上述理論操作的條件，然而，這種類型是現(xiàn)在廣泛使用的效率最好的機(jī)器。有幾個(gè)專利發(fā)明涉及前者的發(fā)展，例如美國US185856，SF33960，聯(lián)邦德國DE32017781 C1。這些技術(shù)上的解決方法代表了雙氣流粉碎機(jī)、砧座型粉碎機(jī)和微型粉碎機(jī)的結(jié)合，在那里粗粒料的產(chǎn)物重新饋入研磨空間，或者試圖使用砧座型預(yù)研磨機(jī)，以改進(jìn)研磨細(xì)度，但幾乎沒有取得成功。因此，至今在工業(yè)上最常使用的是那種備有某種襯套的未經(jīng)改變的基本類型。
至于第四種類型的氣流粉碎機(jī)，其目的在于借助一種方法，增加粉碎機(jī)的輸出，該方法不致縮短粒子自由運(yùn)動的路徑。
為了有利于此目的，增加了研磨空間的容量和噴嘴的數(shù)量，就粉碎機(jī)的單位容量來說，相對地增加了粉碎機(jī)的輸出，然而能量利用效率下降了，磨損也增加了。這種類型的粉碎機(jī)稱為氣流分篩粉碎機(jī)(Jet-O-Mizer)或者稱作還原式粉碎機(jī)(Reductionizer)。針對降低磨損作用，市場上出現(xiàn)了雙沖擊粉碎機(jī)(Double-lmpact-Mill)的設(shè)計(jì)。在一些場合，在粉碎機(jī)頂部的回行分部，已應(yīng)用了一個(gè)所謂的改變方向的大小分檔器(directional-chang-sizer)和更多的研磨噴嘴。但使用這些類型的粉碎機(jī)，尚未成功地得到大小為1微米的粒料。
流化床氣流粉碎機(jī)屬于第五種類型，例如聯(lián)邦德國DE3140294 C2，其中使用四個(gè)大直徑的噴嘴，與以前的彼此對置并位于大容器底部的噴嘴相比，粒子碰撞的頻率和由此獲得的研磨效率都增加了。噴嘴的運(yùn)行使容器內(nèi)的全部材料達(dá)到流體化，致使已研磨的精細(xì)粒料先通過容器頂部的轉(zhuǎn)動大小分檔器導(dǎo)出。其間，較粗的粒子沿容器壁滑落下來，以便重新研磨。
該裝置呈現(xiàn)良好的研磨和篩分效率，然而，它不適合低于10微米的精細(xì)研磨，部分原因是由于粒子通過短的路徑(高的密度)，后者的沖擊能量是小的，另外，部分原因是因?yàn)榇笮》謾n器轉(zhuǎn)動部份的轉(zhuǎn)速，也就是成品的細(xì)度，不能提高到超過一定的限度。這種設(shè)計(jì)的另一個(gè)缺點(diǎn)在于大小分檔器的旋轉(zhuǎn)部分出現(xiàn)高的磨損，由于研磨空間的高的超壓，裝入的材料僅能用有關(guān)的閘門閥系統(tǒng)才能帶出。根據(jù)至今所接受的各類型的知識，能夠確認(rèn)，如果粒子具有高的能量和有高的沖擊幾率，則有利于噴氣裝置的效率。增加固體粒子的數(shù)目，由此可增加沖擊的幾率，然而，加速粒子所需要的自由通路長度縮短，為此，沖擊能量也減小，因此有一個(gè)折衷方案，它成了旨在運(yùn)行的噴氣裝置的基本問題要么增加自由路徑的長度，使研磨的產(chǎn)品更精細(xì)，然而，降低了粉碎機(jī)的性能;要么增加導(dǎo)致較粗產(chǎn)品的沖擊數(shù)目，然而，改進(jìn)了粉碎機(jī)的研磨效率的運(yùn)行性能。
本發(fā)明的目的在于發(fā)展一種氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，能用于精細(xì)研磨非常硬的或彈性的或熱塑性的材料至小于10微米，粉碎機(jī)是節(jié)能的，它不包含任何可動部件，因此呈現(xiàn)高的耐磨性。它的特點(diǎn)是有一個(gè)內(nèi)部的大小分檔器，以此作為粉碎機(jī)的整體部分之一。它的分篩性能是非常明顯的，該裝置并不消耗粉碎作用所需能量的主要部分。
本發(fā)明基于下列作用
由于采用預(yù)研磨，充分增加噴嘴的數(shù)目和使它們的排列適當(dāng)，把較粗的碎?；亓鞯筋A(yù)研磨腔內(nèi)，因此研磨效率能大大地提高。
由于選定了足夠數(shù)目的周圍的噴嘴，因此所有這些噴嘴都能用來完成同樣的研磨工作，由于去消可動部件，所以如果材料在水平平面以切線方向送入，能夠達(dá)到一個(gè)最小的磨損，甚至這可導(dǎo)致容易地更換預(yù)研磨腔的零件，由于使用許多作為匯合噴氣主噴嘴的輔助噴嘴，從而誘導(dǎo)材料從腔壁轉(zhuǎn)向，因此能使預(yù)研磨腔的磨損大大減小，由于新的仿形襯套部件的發(fā)展和采用可調(diào)節(jié)葉片角度的葉片欄板，所以能得到很強(qiáng)烈的內(nèi)部分篩(磨粒范圍為0.1～100微米)，可以利用研磨后剩余的能量，而不必輸入任何外部能量，由于采用噴嘴的足夠的軸向調(diào)節(jié)，因此可在供料小孔內(nèi)形成真空，能夠供料和重新供給被研磨過的材料，以及供給進(jìn)行表面處理的材料和/或致冷劑進(jìn)入系統(tǒng)。以這種方式，本裝置也適合于研磨熱敏性和彈性材料的表面處理，由于在研磨空間中調(diào)節(jié)周圍噴嘴的角度(引導(dǎo)材料從腔壁返回)，所以減少了腔壁上所受的沖擊次數(shù)，因此材料的運(yùn)動能得到最佳的調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明，就氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)來說，材料供給發(fā)生在研磨空間非切線方向的水平面內(nèi)，因此除了良好的研磨效率之外，還能夠減少研磨空間的磨損(微型粉碎機(jī)型就存在這種研磨空間的磨損)。由于使用預(yù)研磨腔所供給的材料的較小的粒子能大大提高研磨效率。周圍噴嘴的數(shù)目和位置的選定應(yīng)有利于使每一個(gè)噴嘴完成相同的研磨工作;應(yīng)便利加料從每個(gè)第二噴嘴出來后進(jìn)入研磨空間。
例如，如果使用六個(gè)周圍噴嘴和三個(gè)成切線放置的噴射管，則根據(jù)所作試驗(yàn)的結(jié)果，研磨性能可提高到三倍。
為了進(jìn)一步提高研磨效率，來自研磨空間的較粗的粒料，可借助加料通道產(chǎn)生的真空作用，通過通道回到預(yù)處理空間。材料加料噴嘴(注入通道)是與預(yù)研磨腔連接的，后者備有耐磨的襯套，那里二個(gè)或多個(gè)噴嘴相互調(diào)節(jié)到90°-180°的夾角，和/或在平面上移動，因此這些噴咀能夠匯合噴射材料。在操作二個(gè)以上的匯合噴嘴的場合，二個(gè)噴咀起著提供材料的作用，其余噴咀可通過粒子對腔壁所產(chǎn)生的沖擊的幾率而降低磨損。
依照本發(fā)明，噴嘴的安排恰好導(dǎo)致產(chǎn)生渦流，即，增加粒子沖擊的數(shù)目，結(jié)果是在預(yù)研磨腔內(nèi)有非常好的研磨作用。注入噴嘴也適于把要進(jìn)行表面研磨處理的新鮮材料和/或致冷劑引入所需顆粒研磨技術(shù)相對應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)，即，使它們進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，在供料小孔內(nèi)會產(chǎn)生真空，從而使致冷劑和任何試劑被吸入。采用系統(tǒng)中呈現(xiàn)最大壓力的，與注入噴嘴同軸的注入管道可使預(yù)研磨材料進(jìn)入研磨空間，并適宜于加速預(yù)研磨材料到足夠的速度(聲速的幾培)而可以不顧匯合噴嘴所產(chǎn)生的渦流，都可以使它們到達(dá)研磨空間。
調(diào)研粉碎效率與壓力之間的關(guān)系，已得到如下結(jié)果，壓力增至9巴，效率稍有改進(jìn)，在9-15巴壓力范圍內(nèi)，效率迅速增加，最后隨材料不同在15-25巴壓力范圍內(nèi)，發(fā)生嚴(yán)重凝聚，粉碎效率降低。
本發(fā)明中一種可能設(shè)計(jì)的氣流粉碎機(jī)，在切線方向有四個(gè)噴嘴接到預(yù)研磨腔，產(chǎn)生的氣流與主研磨空間垂直，氣體噴射通過與較小半徑的圓周的接觸而產(chǎn)生渦流。根據(jù)這種解決辦法，二個(gè)相近的水平噴嘴一起噴射待研磨的材料，而另外二個(gè)相近的垂直噴嘴則將氣體或空氣導(dǎo)入該系統(tǒng)。后者可能被連接到盛有試劑或致冷劑的容器。注入管在三個(gè)點(diǎn)上成切線地連接到研磨空間，在那兒均稱地安置了六個(gè)可以繞它們垂直軸旋轉(zhuǎn)的周圍噴嘴。研磨腔借助于材料循環(huán)管，將其中的粗料送回去。內(nèi)部大小分檔器設(shè)計(jì)成以研磨空間的軸為對稱，前者由旋轉(zhuǎn)雙曲面的表面和葉片的可調(diào)欄板組成，葉片和磨料出口邊緣同軸。
本發(fā)明中另一種可能設(shè)計(jì)的氣流粉碎機(jī)的預(yù)研磨腔發(fā)展模式與前述不同。根據(jù)這種解決辦法，在垂直的圓柱形預(yù)磨腔里，有二個(gè)調(diào)節(jié)在150°-180°范圍內(nèi)的匯集噴射噴嘴，另一個(gè)注入噴嘴放在吹管的軸上，這三個(gè)都可以各自與裝料漏斗相連接。
氣流粉碎機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)中的任一種，所待研磨的材料都以所需的數(shù)量，從貯存罐借助重力流到進(jìn)料盤或盤式進(jìn)料器上，后者偏心振蕩。均勻的材料從盤式進(jìn)料器流進(jìn)沿盤邊安置的進(jìn)料漏斗。根據(jù)如下附圖，結(jié)合做過的實(shí)施例來觀察本發(fā)明圖1表示本發(fā)明的氣流粉碎機(jī)的可能結(jié)構(gòu)模式的橫截面。
圖2表示沿圖1所示的1-1線的剖面圖。
圖3表示另一個(gè)可能結(jié)構(gòu)的截面。
圖4表示本發(fā)明的氣流粉碎機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)的軸向截面。
按實(shí)例所示的可能的結(jié)構(gòu)之一，如圖1和圖2可見，三個(gè)預(yù)研磨腔[1]與研磨空間[2]連接。放在噴嘴外殼[6]內(nèi)的匯集噴嘴[7]和注入噴嘴[8]借助進(jìn)料管[9]與預(yù)研磨空間[5]連接，預(yù)研磨空間[5]裝有耐磨襯套，后者由萊浮成型(Laval-profiles)實(shí)現(xiàn)。預(yù)磨器以吹管[3]和回料管[4]與研磨空間連接。周圍研磨噴嘴[10]勻稱地裝在研磨空間中，研磨空間可以通過轉(zhuǎn)動角度定位器[11]在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。在研磨空間[2]內(nèi)有一耐磨襯套[12]和一與角度有關(guān)的葉片可調(diào)欄板[13]。為調(diào)節(jié)葉片的角度，提供了齒輪緣[15]和短管[14]。從圖可見，出料管[17]是與氣流粉碎機(jī)的外殼[16]同軸的。本裝置上也裝有材料供給管[18]和空氣進(jìn)氣管[19]。
圖3表示另一個(gè)結(jié)構(gòu)的可能模式。在此情況，預(yù)研磨腔是一個(gè)比較簡單的設(shè)計(jì);放在噴嘴外殼[6]內(nèi)的匯集噴嘴[7]的軸相互間成150°-180°角設(shè)置，最好成150°角，分別有三個(gè)吹管。匯集噴嘴設(shè)置的角度應(yīng)根據(jù)預(yù)研磨空間的半徑而選擇，預(yù)研磨材料的速度部件面對研磨空間。研磨外殼[2]、周圍噴嘴[10]和葉片可調(diào)欄板[13]以及材料的供給情況是與上述這些情況相同的。給出了以圖4為基礎(chǔ)的材料供給系統(tǒng)。材料貯存漏斗[20]裝置了可調(diào)節(jié)的通氣縫[21]。來自漏斗的材料流至盤式進(jìn)料器[23]上，受偏心操作裝置[22]振動，均勻地散布材料并把相同的材料分配給進(jìn)料漏斗[24]，后者被連接到材料供給管[18]。
本發(fā)明的氣流粉碎機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)在于此情況，與迄今已知的裝置相比，它能夠生產(chǎn)粒度大于10微米的粒料，此外，還能對熱塑性材料進(jìn)行低溫研磨，而且在特定情況下，還可在研磨的同時(shí)，提供表面處理材料。該裝置的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于極好地利用能量，新穎造型的內(nèi)部大小分檔器有相當(dāng)?shù)挠绊?。與一般的相同裝置相比，研磨能量的利用效率增加到一倍半。實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)在于該裝置不包括任何容易嚴(yán)重磨損的可動部件，僅有一個(gè)結(jié)構(gòu)部件-預(yù)研磨器襯套，最容易產(chǎn)生最大的磨損，可以很便宜地予以替換。
權(quán)利要求
1.可進(jìn)行精細(xì)研磨、表面處理和/或冷研磨的氣流粉碎機(jī)，該裝置設(shè)有預(yù)研磨腔，由吹管連接到預(yù)研磨腔的圓環(huán)形研磨空間，研磨空間周圍的噴嘴，位于它的軸心上的磨料出料管，以及內(nèi)部的大小分檔器，其特征在于預(yù)研磨腔[1]最好與帶有三個(gè)或更多的切線方向吹管[3]和材料回管[4]的研磨空間連接，研磨空間[2]的周圍噴嘴[10]是沿一圓周勻稱分布的，而周圍噴嘴[10]的數(shù)目最好是注入噴嘴[8]的兩倍。
2.如權(quán)利要求
1所述的氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于研磨空間[2]內(nèi)有一葉片欄板[13]，后者是可更換的，以及/或者在操作時(shí)葉片的角度可以調(diào)節(jié)的，研磨空間的表面為在其底部是沿圓弧線上升的，而在其頂部呈現(xiàn)雙曲面的形狀。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于三個(gè)或更多的匯集噴嘴[7]最好相互間成90°～180°角設(shè)置在噴嘴外殼[6]內(nèi)，設(shè)置在吹管[3]軸上的注入噴嘴[8]被連接到預(yù)研磨腔[1]，而所有的噴嘴都進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求
1至3中任一個(gè)所述的氣流研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于裝置的周圍研磨噴嘴[10]是可更換的并且在水平面內(nèi)可轉(zhuǎn)動的。
5.如權(quán)利要求
1至4中任一個(gè)所述的氣流研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于在研磨空間和預(yù)研磨空間有非常硬的可更換的襯套[5]和[12]，襯套最好用燒結(jié)的金剛砂或各種碳化物或特硬淬火鋼制成。
6.如權(quán)利要求
1至5中任一個(gè)所述的氣流研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于用可調(diào)節(jié)的通氣縫[21]完成與材料貯存漏斗[20]連接，盤式進(jìn)料器[23]最好分隔成9個(gè)分隔部分，由一個(gè)偏心的操作裝置[22]振動，通過進(jìn)料漏斗[24]。
7.如權(quán)利要求
1至6中任一個(gè)所述的氣流研磨機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于預(yù)研磨腔的水平噴嘴[7]和[8]與材料供給管[18]連接，然而，垂直噴嘴[8a]連到致冷劑和/或表面處理材料的貯存容器。
專利摘要
本發(fā)明是一種具有預(yù)研磨腔和內(nèi)部大小分檔器的氣流研磨機(jī)，適合于進(jìn)行精細(xì)研磨(低于10微米)，此外適合于低溫研磨，以及在給定情況，最好在研磨硬的，彈性的或熱塑性材料期間，作表面處理。
文檔編號B02C19/06GK86104423SQ86104423
公開日1988年1月6日 申請日期1986年6月27日
發(fā)明者佐爾特克席埃格 申請人:匈牙利鋁工業(yè)托拉斯導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan