超细分级磨工作原理及机理分析

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1、超细分级磨工作原理及机理分析文 / 王玺李翔段邓通【摘要】针对市场对非金属矿物材料 的需求，介绍了一种集矿物超细粉碎分级于 一体的设备超细分级磨。通过介绍超细 分级磨的工作原理，对其粉碎机理及分级机 理进行理论分析。 【关键词】分级磨 粉碎机理 分级机理 前言 制造科学、 材料科学、 信息科学和生命科 学是当代科学技术的四大支柱，材料又因是 人类社会生活和所有科学技术的物质基础尤 显重要。非金属矿在国民经济中已占有重要 的地位。超细粉体的制备总的来说涉及二方 面内容即超细粉碎和超细分级。对于企业而 言， 为制取超细粉体， 超细粉碎设备和超细分 级设备是配套使用的。为了及时将符合要求 的产品进行

2、分级， 防止产品过度粉碎， 提高粉 碎效率和降低能耗，我们在已有的科研成果 和技术条件的基础上， 查阅了有关文献， 消化 吸收了国外的先进技术，研制出一种新型的 超细分级磨， 该设备不仅具有结构紧凑， 占地 面积小， 破碎比大， 流程短， 能耗低等优点， 而 且具有矿物超细粉碎和分级的双重功能。 1.超细分级磨工作原理 工作时， 物料由入料口进入粉碎室内。物 料在转子叶片的高速 冲击下发生激烈的冲 击、 碰撞、 摩擦、 剪切而被粉碎， 并在高速旋转 的气流场中加剧这一过程。物料在机械和气 流的双重作用下迅速粉碎，并随上升气流进 入分级室进行分级。不合格的粗粉被甩出后 回到粉碎室进行重新粉碎。

3、粉碎后的物料在负压的作用下随一次风气流 的运动进入选粉室, 在二次风的剪切作用下将团聚 的物料吹散有利于物料的分选。 分级区内电机带动 转子高速旋转在转子和壳体之间形成一个强制涡 流场,当颗粒进入涡流场时主要受到离心力、 气体曳 力和颗粒自身的重力的作用。 细颗粒在涡流场中所 受到的气体曳力大于所受到的离心力, 所以在气体 曳力的作用下细颗粒随气流进入转子, 随即在气流 的带动下作为成品从细粉出料口排出, 在收尘器的 作用下作为成品被收集。 粗颗粒在涡流场中所受到 的离心力大于气体曳力, 所以粗颗粒在离心力的作 用下被抛向了壳体内壁, 粗颗粒沿着壳体内壁向下 运动返回粉碎室继续粉碎。凸起形撞击

4、环 用于粉碎较脆的物料， 相 比较而言， 此种结构适于产量较大的情况， 粉 碎等到的产品较锯齿形粗。 耳廓形撞击环 用于粉碎脆性物料， 由于 耳廓形的特殊齿形在粉碎过和程中，产生的 高速气流在转子与耳廓的间隙处形成涡流， 使物料颗粒间产生剧烈的碰撞、 摩擦、 剪切、 挤压，粉碎效果显著提高，因此产品细度较 细。相对其它齿形而言，耳廓形在加工上较 难。 2.2 超细分级磨分级机理 整个系统负压运行，由尾部风机进行风 力输送。由于风机的抽吸作用在转子中心形 成负压， 在负压的作用下， 气体从进风口进入 分级室， 逐渐上升经过转子中心， 最后从出口 排出。颗粒随上升气流进入上部分级室的涡 流场后，

5、主要受到自身重力 G、 惯性离心力 F、 气体曳力 R、附加质量力 Fa 和波阻力 Fw 的 作用， 在上述各种力中， 附加质量力 Fa 和波 阻力 Fw 的数量级都很小， 在分析颗粒的运动 时可以忽略不计。颗粒的分离机理是基于颗 粒在流场运动中大小不同的颗粒具有不同的 惯性和所受气流的作用力不同，其分析示意 图如图 3 所示。在分级区的离心分级场中， 颗 粒主要受两个力的作用：颗粒在分级面附近 因气流的携带而高速旋转所产生的惯性离心 力 F 和气体曳力 R， 颗粒的分级主要就是在这 两个力的作用下完成的。 当 FR 时颗粒做离 心运动，与边壁碰撞后失去动能后落入下部 的粉碎室再进行粉碎， 当

6、 FR 时颗粒在气流 的带动下向转子中心运动并最终作为成品输 出； 当 F=R 时颗粒在径向受力达到平衡， 加速 度为零， 颗粒做圆周运动， 在重力的作用下回 落到粉碎室下部进行再一次的粉碎。实际工 作中，只需适当通过调节转子的转速 n 和进 口风量 Q 来获得不同粒径的粉体。粉体的运动轨迹如图 1 所示，物料经过 粉磨后沿轨迹 1 随上升气流向上运动，进入 分级室， 在涡流场内， 细颗粒受到的气体曳力 大于其它力，所以细颗粒沿轨迹 3 随气流进 入转子中心区域，随着气流一起从细粉出口 排出， 并作为成品收集起来。粗颗粒在涡流场 内由于受的离心力比较大，其沿轨迹 2 被抛 向壳壁, 在重力的作

7、用下沿壳壁沉降下来， 最 后落入粉碎室继续粉碎。可见粉体的分级粒 径主要取决于涡流场的强弱和场内气体曳力 的大小， 涡流场是由转子的旋转形成的， 故可 通过调节转子的转速和进口风量来获得精确 的分级粒径。 2 .超细分级磨理论分析 在国外， 分级磨(德文 Sichtermhie;英文， ClassifierMills)指的是涡轮式气流分级机和机 械转盘冲击式粉碎机组成的破碎设备1。分 级磨作用机理是：利用围绕水平或垂直轴高 速旋转转子上的冲击元件 （叶片、 刀片、 锤头、 棒等 ） 对物料施以激烈的冲击， 实现元件与物 料、 物料与固定体 （筒体内衬） 以及物料与物 料之间产生强烈的冲击碰撞。

8、同时， 机械冲击 式超细分级磨机中具有物料与元件及固定体 的剪切效应、研磨效应以及元件在高速运动 过程中与固定体之间产生的涡动气流粉碎效 应， 从而对物料以强大力量进行粉碎。 2.1 超细分级磨粉碎机理 粉碎室为超细分级磨的核心部分，主要 包括磨机转盘和撞击环。磨机转盘采用高速 冲击型转子叶片，物料在强离心场中获得很 大的动力加速度， 在冲击力、 碰撞力、 剪切力 和摩擦力等多种粉碎机理的联合作用下， 粉 碎效率较高。为了提高粉碎效率在筒体内增 加撞击环。撞击环的作用是物料颗粒首先受 到转子叶片的冲击粉碎加速后，在撞击环的 作用下， 使物料再次受到粉碎。因些撞击环的 结构形式将对粉碎效果有显著

9、的影响。其结 构示意图如图 2 所示2：锯齿形撞击环 用于粉碎较细的物料， 因 为锯齿形撞击环的特殊齿形，高速旋转的转 盘与锯齿空隙产生剪切作用，使物料受到多 次撞击而粉碎， 因而粉碎物料较细。此种结构 在粉碎物料时， 有一定的粉碎旋转阻力， 因此 影响产量， 同时撞击环易磨损。同时， 电机负 荷增大， 能耗增加。3.超细分级磨结构特征 3.1 主要结构和性能特点 l)采用高速冲击型转子， 物料在强离心场 中获得很大的动力加速度，在冲击力、碰撞 力、剪切力和摩擦力等多种粉碎机理的联合 作用下， 粉碎效率较高。 下转第 228 页2009.7CHINA EQUIP MENT179(电气接线图)T

10、ECHNOLOGY科技纵横浅析自动加碱装置在洗瓶机中应用文 / 陈斌【摘要】自动添加碱液装置能够代替 人工操作，能够解决了多年来困扰着洗瓶机 人工添加碱难题，在啤酒包装生产线得到广 泛应用。 【关键词】自动添加碱液装置 1.概述： 随着啤酒、 饮料业的迅速发展， 包装生产 线自动化程度要求越来越高。自动化控制技 术在啤酒厂中得到广泛应用，如洗瓶机自动 添加碱液技术已经代替人工操作。碱液属于 腐蚀性化学品， 人工向洗瓶机添加碱液时， 必 要带手套、眼镜等工具，也要求工人操作规 范、 精神高度集中， 否则容易出现烧伤皮肤， 另外， 人工检测碱液浓度也比较麻烦， 要从洗 瓶机箱体里抽取样本，由专用仪

11、器显示浓度 值， 然后判断是否要添加碱液。自动添加碱液 装置能够代替人工操作，杜绝人工受碱液烧 伤事件发生，既能提高生产效率和生产安全 系数， 也能减少了劳动力。自动添加碱液装置 使用已得到啤酒、 饮料行业认可， 成为洗瓶机 必要配置。 2.结构及功能： 电磁式电导仪是自动添加碱液装置核心 元件，由它控制角座阀的开与关来进行添加 碱液。分体式电气接线如下图； 接线端子 1 与 2 为供电电源、接线端子 7 与 8 为开关量输 出、 接线端子 11 与 12 为逻辑输入。电磁式电 导仪由控制单元与传感器探头组成，控制单 元带显示屏幕和操作键。电磁式电导仪采用 电磁原理的电导率测量过程，能确保高离

12、子 浓度环境下的连续测量，而无需经常性的维 护和保养。从根本上避免了电极表面的离子 沉积和覆盖。传感器探头内部分发射和接收 线圈两部分，在发射线圈上加载正弦交流电 可以产生交变磁场，接收圈上就会产生一个感应电流， 测量此电流强度， 并通过电流和介 质导电率间的比例关 系就可以确认导电率 值。度配置浓， 又浪费碱液， 增加成本， 生产过程 中能够保证碱液浓度配置到理想值，由人工 来操作难度比较大，自动添加碱液装置能够 替代人工来完成任务。 4.优点描述： 4.1 结构简单、 体积小、 安装方便。 4.2 容易掌握操作， 使用方便 、 有设定密 码功能防止非授权者错误操作。 4.3 灵敏度高， 能

13、够快捷控制角座阀开与 关保证洗瓶机碱液浓度为最佳值。 4.4 直观、 LCD 显示屏度幕上显示浓度。 5.结束语： 自动添加碱液装置代替人工操作是洗瓶 机技术上一次突破，解决了多年来困扰着洗 瓶机人工添加碱难题，避免了因添加碱液发 生事故。自动添加碱液装置不仅在洗瓶机上 使用， CIP 清洗系统也推广使用。这使啤酒包 装生产线自动化程度提高了一个档次，也提 高了整条生产线效率。自动添加碱液装置技 术不仅在啤酒包装生产线广泛应用，在制药 行业、 奶制品行业、 饮料行业也受到欢迎。 参考文献： 1 电磁式电导率使用说明书 （作者单位： 广东轻工业机械有限公司 ）3.工作状况： 电磁式电导仪工作之前

14、先设定好参数， 预定值在操作键设定，通电后电磁式电导仪 开始工作，碱液浓度由传感器探针分发射和 接收线圈两部分共同完成产生一个感应电流 反馈给控制单元处理，跟预定值进行比较来 控制开关量输出 K1，再通过 K1 控制角座阀 （角座阀装在浓碱灌与洗瓶机连接管道中） 工 作进行自动添加碱液。传感器探针检测浓度 及设定浓度都在 LCD 显示屏幕上显示， 便于 生产过程中记录数据。借助仪器面板上的简 易按键和 LCD 显示窗， 就可以进行现场的参 数设定和功能操作。根据玻璃瓶卫生程度在 线可以调整参数来控制洗瓶机碱液浓度， 准 确配置碱液浓度，能够保证玻璃瓶清洗得干 净， 大大提高了合格率。能够保持输

15、瓶带上贮 存的瓶数量满足酒机需要，提高整条生产线 的效率。玻璃瓶合格率主要跟碱浓度配置有 关， 碱浓度配置太稀， 玻璃瓶洗不干净， 碱浓（上接第 179 页 ） 2)该机下部为超细粉碎机， 上部为涡轮式 高精度分级机，能同时完成物料的超细粉碎 和微细粉分级两道工序。采用粉碎和分级溶 为一体的竖形结构， 整机呈立式布置， 占地面 积小， 结构紧凑， 形成闭路循环。 3) 该机在负压状态下工作，具有冷却功 能， 粉碎温升低， 特别适合热敏性物料的粉碎 加工， 产品粒度均匀。4) 机内采用两段分级机构，避免了过粉 碎， 节省了能量， 提高了粉碎能力， 减少了粉 碎负荷， 使系统运转稳定， 产品粒度均

16、匀。 3.2 主要参数的影响情况 在实际生产中，影响超细分级磨效果的 因素比较多， 主要有结构参数： 转子高度、 转 子直径大小、 转子叶片的数量； 外部参数： 气体密度、 粉煤灰颗粒密度、 进风口风量、 分级 机内的风压、 喂料量和转子转速。在实际中设 进风口风量、转子转速和喂料量为可变参数 进行调节。 4.总结4.1 采用下出料口减少了主轴的长度,降 低了成本,也使安装更加方便。 4.2 该设备粉碎主机和分级机相对独立， 所以能较易控制产品的粒度。在粉碎机制上 综合利用了机械冲击和气流粉碎的联合作用 特点其粉碎效率是十分显著的。 4.3 目前市场上对超细产品的需求很大， 供不应求，因此下一步我们将着重研究在保 证超细分级磨产品粒度的前提下提高其生产 效率的问题。 参考文献：1 冯平仓， 级磨原理及其应用J非金 属矿, 1999,(05) , 45