机械湍流磨制造技术

本发明专利技术公开一种用物理方法制备物料超细、超微的机械湍流磨，其结构为磨机和分离器及分级机共同组成，即分级机的进料口和分离器出料口法兰联接，分级机细粉出料口通过管线与旋风收料器和布袋收料器联接，磨腔内的双负压叶轮与轴承传动轴联接，螺旋输料器和磨腔法兰盖板进料管连接，定子导流齿圈和磨腔内圈装配固定。本发明专利技术利用特殊设计的双负压叶轮在磨腔内产生的高度湍流场，使物料迅速有效的粉碎撞击、自磨、剪切，从而使物料得到有效的细化，被细化的物料部分达到纳米级。解决了目前机械设备难以解决的技术难题。磨机具有双负压、双涡流、高湍流技术特性，从而实现了粉碎节能，粉碎效率高，粉碎细度超微细和环保性能佳的技术目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粉体工程技术，其涉及一种对各种物料的超细粉碎和分级回收的机械装置。其技术应用领域非常广泛它不仅用于军工、航天等尖端领域，而且在不同的行业中广泛得以应用，如化工、电子、机械、冶金建材、塑料、橡胶、食品、医药、饲料、造纸、日化、能源、环保、非金属材料的超细加工等相关行业。
技术介绍
超微粉体技术被国内外科技界称为跨世纪的高新技术。随着科学技术的迅速发展，超细、超微粉体材料的研究应用，具有广阔的应用前景，对推动工业技术进步有着极其重要的作用。一般将10微米以细的粉体称为超细、1微米以细的粉体称为超微、0.1微米以细的粉体称为纳米材料。超细粉体的生产设备及技术目前主要有机械冲击式粉碎机和气流粉碎机及振动研磨机等。这些技术设备的共性，要达到超细材料的工业化生产还有一定的技术及工艺难度，普遍存在产量低、能耗高、环保性能差、粉体纯度较低等问题。气流粉碎机是目前世界上比较先进的超细设备，主要有如下几种类型1.扁平式气流粉碎机；2.循环式气流粉碎机；3.对喷式气流粉碎机；4.靶式气流粉碎机；5.流化床式气流粉碎机等。已列入“十五”《国家科技成果》重点推广项目的有北京航空航天大学的射流粉碎与分级设备(型号JFC 30)工作介质压缩空气，用气量15m3/min，功率170kW，进料粒度0.5mn，成品粒度2-8微米，产量小时30kg。还有中科院北京三环粉体高技术公司流化床气流磨，物料细度d50只能达到2-40微米为例。另据技术文献(超细粉碎分级技术)中国轻工业出版社出版2001文献报道；气流粉碎机存在的问题，一定程度上阻碍着该技术的推广应用。主要问题如下1、能耗大、生产效率低。2、产量较少，一般不超过100kg/h，大部分小于50kg/h。3、制备超微粉还比较困难。4、气流粉碎机结构复杂，价格昂贵。针对以上问题，气流粉碎技术从目前来看并不先进。机械冲击式粉碎机和振动介质研磨机是一种较传统的机械粉磨设备，机型种类比较多。其机理是利用机械能直接驱动介质运动来粉碎物料，粉碎效率也很低，且难达到粉体纯度要求，粉碎细度相比气流磨要差。例如振动介质研磨机有效粉碎功率约0.3％而约有98％的能量转化为热量而逸散。气流粉碎机是利用高达音速或亚音速的气流射能粉碎物料的。机械能转换为音速气流运动能，需要消耗大量的能量，其能耗有效功率比前者更大。超微粉体(亚微米及纳米级)是21世纪的基础材料，是当前高科技领域国际竞争的热点之一；目前有技术文献报道用化学方法可以生产，但采用化学方法生产出来的超微粉体，往往会改变材料本身的物理性能，达不到超微材料的使用效果，团聚问题很难解决，而且生产效率低，价格昂贵。
技术实现思路
针对目前超细、超微粉体材料研究应用的现状和存在的问题，本专利技术的目的旨在提供一种比现有技术更为新颖的粉磨设备，“超细、超微、干湿两用的机械湍流磨”。由于该磨机从粉磨机理上取得了重大突破，其具有双负压、双涡流、高湍流的技术特性。从而解决了至今为止各国粉碎行业专家孜孜以求渴望解决，但始终未能获得重大进展的粉碎节能、细度超微(亚微米)和环保性能要求佳的这一技术难题。机械湍流和现有比较先进的气流粉碎机相比同功率下产量是气流磨的10倍，能耗是气流的10％。而且在质和量上取得了预料不到的技术效果，其粉碎细度，中位粒经已突破了500nm以细、产量20kg/h，将为迈向物理法生产纳米材料提供了可行性途径。湍流磨是专利技术人利用湍流原理设计的双负压、双涡流的叶轮，在高速旋转时产生的高度湍流运动来粉碎物料的。高度湍流必须在高雷诺数(Re＞1.5×105)下发生。本专利技术湍流磨的雷诺数已达到Re＞6.6×105。湍流运动的特性是不规则性，即由大小不等涡体组成无规则的随机运动。它最本质的特性是“湍动”，即随机的脉动。它的速度场和压办场都是随机的。不仅对时间，而且对空间而言。湍流运动的另一重特性是扩散性。湍流中由于涡体相互混杂，引起流体内部运动量交换，动量大的质点将动量传给动量小的质点，动量小的质点又影响动量大的质点，结果扩散增加了动量、质量的传递率。当被粉碎物体处在湍流场中时，就构成了气固两相流，从机械装置(叶轮)获得的湍动能量，通过惯性作用由大旋涡逐级传递给小旋涡。在这一复杂的湍动过程中产生强烈的撞击、自磨、剪切作用力，从而使物料有效地被粉碎。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现一种超细、超微、干湿两用的机械湍流磨，磨机主要是由底座、变频电机、双负压叶轮、磨腔、料斗、回料管、螺旋输料器、分离器、定子导流齿圈、分级机、电气控制柜组成。磨机呈卧式型，与磨腔连接的进料管伸入下料管与环行体、中部机体连接的腔体中，并与分级腔体内叶轮轴连接的分级叶轮相对，叶轮轴、分离器、磨腔竖直，并处于同一中心线。细粉出口接旋风收料器I、II和布袋收料器。磨腔左右两侧由两个法兰盖板，其中左盖板的中心位置开有进料孔，右盖板的中心位置开有转动轴的安装孔，磨腔法兰盖板轴孔和轴承传动轴联接，螺旋输料器和磨腔法兰盖板进料管联接；双负压叶轮和轴承传动轴装配固定。双负压叶轮是用螺栓、螺母、弹垫、内六角螺栓将I、II型扇冲击板、左右抛弧形后倾叶片固定在叶盘的正反两面，抛弧形叶片靠叶盘外缘处的切线与叶盘基圆点的夹角40°-50°，叶片靠叶盘轴处呈斜面，其斜面与叶盘中心线的夹角为50°-60°。左右叶片和冲击板旋向相同，并且交叉对称分布。冲击板与I、II型齿板结为一体，齿板距叶盘外圆的半径各不等。定子导流齿圈和磨腔内圈装配固定，其齿数为50个以上，齿型呈圆弧形，角度为40-45°；分离器和磨腔的出料口装配联接。分离器内的撞击分离板和撞击板上方为锥体形，角度为60°，分离斜板焊接在粗粉包的两壁、粗粉回流斜板焊接在粗粉回流腔中，其回流斜板与联结板间夹角为40°-50°。本专利技术的优点及产生的有益效果是1、具有可观的节能效果。传统机械粉磨设备是利用机械能直接驱动介质运动来粉碎物料，粉碎效率低，能耗高。气流粉碎机是利用高达音速或亚音速的气流射能作用来粉碎物料的。机械能转换为音速气流运动能需要大量的能量，其能耗比前者更大。“湍流磨”节能机理和效果在于湍流中惯性作用趋向于将能量扩散到高波数的小旋涡范围，而粘性作用只在高波数范围内才强烈地存在，并由它消耗由惯性作用从大旋涡处输送来的能量。本湍流磨的雷诺数Re＝6.6×105，(高度湍流在高雷诺数Re＞1.5×105下发生)，确能产生高度湍流运动。雷诺数愈大，惯性作用愈强，它可将能量输送到更高波数范围，粘性作用被迫向更高波数范围上才能显现粘性力的作用。当雷诺数充分大时、耗损范围就位于离含能范围很高的波数上，这时含能范围完全不参与粘性耗损作用。“机械湍流磨”正是利用湍流运动中大雷诺数这一特性来节约粉碎能耗的。由于湍流磨的雷诺数高达Re＝6.6×105，由于这一雷诺数充分大，因此惯性作用占优势，使物料获得有效地粉碎，也就是说，由机械装置(叶轮)输送来的湍动能量能够充分地传送给物料，进行有效粉碎，无用功耗少。通过下面具体数据比照则可以看出机械湍流磨节能效果非常突出(1)采用气流粉碎机粉碎碳化硅d50-8.25μm，电耗900-1000kwh/t，而采用机械湍流磨d50＝5.2μm，电耗仅90kwh/t；(2)采用机械冲击式超细粉碎机，粉碎氧化铬绿d98＝40μm电耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械湍流磨，磨机主要是由底座（１１）、变频电机（１２）、轴承传动轴（１３）、双负压叶轮（１４）、磨腔（１５）、料斗（１７）、回料管（１８）、螺旋输料器（１９）、分离器（２０）、定子导流齿圈（２１）等组成，磨机呈卧式型，与磨腔（１５）连接的进料管（４）下料管（１）与环行体（６）、中部机体（５）相连接的腔体中，并与分级机腔体内叶轮轴（９）连接的分级叶轮（３）相对，叶轮轴（９）、分离器（２０）、磨腔（１５）竖直，坐落在底座（１１）上并处于同一中心线；分级机的细粉出口（２）接旋风收料器Ⅰ、Ⅱ和布袋收料器；其特征在于：磨腔（１５）通过法兰盖板轴孔与轴承传动轴（１３）联接，螺旋输料器（１９）和磨腔（１５）法兰盖板进料管联接；双负压叶轮（１４）和轴承传动轴（１３）装配在磨腔（１５）中，定子导流齿圈（２１）和磨腔（１５）内圈装配固定；分离器（２０）和磨腔（１５）的出料口联接板对接，回料管（１８）和磨机两侧粗粉回流口联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨富茂，刘星发，
申请(专利权)人：杨富茂，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]