專利名稱：超音速超微粉碎機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種粉碎金屬、礦石、陶瓷等原料的粉碎機(jī)。特別涉及一種超微粉碎機(jī)。
本實(shí)用新型是利用航天器——風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)，即一定壓力的氣流流經(jīng)特制的噴管后產(chǎn)生超音速氣流的原理。
日本國特許廳昭61－27104(1986年6月24日)公開了一種氣流粉碎機(jī)，該粉碎機(jī)沒有穩(wěn)定段。噴管型面為簡單的直線型，靶頭設(shè)計(jì)成方形，靶室出口設(shè)計(jì)成直線。不僅效率低、能耗大；同時不能最有效地粉碎物料。
本實(shí)用新型的任務(wù)是為靜電復(fù)印機(jī)提供合格的碳粉，設(shè)計(jì)一種超音速超微粉碎機(jī)，以達(dá)到提高粉碎效率、粉碎粒徑小而均勻的目的。
本粉碎機(jī)是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的。
一種主要由料斗、穩(wěn)定段、噴管和靶室組成的超音速超微粉碎機(jī)，噴管是內(nèi)型面為曲面的超音速噴管，料斗固定在噴管外壁上，穩(wěn)定段的一端與噴管的一端按軸線固接。噴管的另一端與靶室的一端按軸線固接，其特征在于噴管內(nèi)型面法線方向開有孔，所述孔與料斗相通。料斗的端蓋上裝有粗料和原料進(jìn)口，在料斗端蓋的一方的軸對稱線處依次裝有篩板和旋塞閥，所述靶室為園形截面，且靶室入口與噴管內(nèi)型面軸線方向開孔對接，所述靶室裝有可在靶室對稱線上移動的錐形靶頭，所述靶室裝有園錐形斜置收斂出口，所述粉碎機(jī)噴管前有一穩(wěn)定段，噴管和穩(wěn)定段按軸線固接。
以下對本粉碎機(jī)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
1.本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有穩(wěn)定段，保證供給噴管的空氣流流量、壓力恒定，噴管出口具有穩(wěn)定的超音速氣流。穩(wěn)定段的直徑根據(jù)流量相等的原理來設(shè)計(jì)，而穩(wěn)定段的流速應(yīng)取M數(shù)小于0.01來進(jìn)行計(jì)算。穩(wěn)定段的長度一般取穩(wěn)定段直徑的1.5倍。穩(wěn)定段與噴管用法蘭盤連接，并用密封圈密封。
2.本實(shí)用新型的噴管是超音速噴管，氣流具有較高的速壓(動壓q＝1／2ρV2)，提高了粉碎機(jī)的粉碎效率。
3.本實(shí)用新型料斗口中有一篩板，它的作用是承受料斗中物料的重壓，防止物料在料斗與噴管在下料通道中“搭橋”。物料由于料斗與噴管壁面之間存在壓力差而自動進(jìn)料。料斗與噴管用發(fā)蘭盤連接。并用密封圈密封。本實(shí)用新型料斗中有一旋塞閥，用以控制進(jìn)料量。
4.本實(shí)用新型靶室中的靶頭采用圓錐形靶頭，其作用是保證從噴管出來的超音速氣流撞擊靶頭時，也是超音速氣流。靶頭的錐角按粉碎物料的硬度來決定。一般情況下，半錐角在20°～90°之間選擇。
靶室與噴管用法蘭盤連接，并用密封圈密封。
靶室斜置管道設(shè)計(jì)成帶錐度的，主要是為了提高設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，使噴管出口有穩(wěn)定的超音速氣流，而不受其后分級設(shè)備的影響。
斜置管道軸線與靶室軸線45°夾角，錐度一般在15～115之間選取，這主要決定于噴管出口速度的高低或流量的大小。
5.本實(shí)用新型的噴管采用解析方法設(shè)計(jì)，這樣就降低了噴管中超音速流在加速過程中的壓力損失，從而降低了能耗。
噴管在噴管段中取滑配合，外柱段與噴管之間嚴(yán)格密封。
噴管型面的計(jì)算噴管型面主要由三部分組成，即收斂段、擴(kuò)張段和過渡段。其型面計(jì)算是用解析方法，計(jì)算出的基本曲線還要進(jìn)行附面層，質(zhì)量添加影響的修正，并用恒滯差法處理懸浮粒子流。
附圖3中AB段為收斂段，是用經(jīng)驗(yàn)公式設(shè)計(jì)的。公式為1/(A2) － 1/(A12) ＝( 1/(A22) － 1/(A12) )( (X)/(L) － 1/(2π) Sin (2πX)/(L) )A為截面積，腳注1、2為收斂段進(jìn)出口面積，L為長度；BC段為擴(kuò)張段，按下式計(jì)算(曲線半徑)
D為噴管出口直徑，α為流向半錐角；DE段為過渡段，計(jì)算公式為
其中F(θ)=[Sin2θ+2(Cosθ-Cosα)(M2-1Sinθ+Cosθ)]]]>θ為流動角；最后將收斂段橫座標(biāo)R′及Y值進(jìn)行附面層位移厚度及質(zhì)量添加影響的修正。修正系數(shù)前者在0.006～0.018之間，后者在(視其添加量的多少)0.10～0.50之間選取。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)新穎，造價低，粉碎范圍廣、質(zhì)量好、效率高。
本超音速超微粉碎機(jī)是利用氣流動能來作功的機(jī)械。經(jīng)干燥的壓縮空氣，通過特制的噴管絕熱膨脹，建立超音速氣流，靜溫急劇下降。與此同時，由于超音速氣流的負(fù)壓引射作用，將需粉碎的材料在料斗吸入氣流加速段時，隨氣流進(jìn)行加速，這時材料在加速過程中互相沖撞粉碎，并以極高的速度撞向靶頭，使其瞬間進(jìn)一步粉碎。低溫粉碎后的粉末混合流經(jīng)斜置管道送分級機(jī)，在分級機(jī)中，由于氣流的離心作用，合格粒度的粉末制品取出，較粗粒度的材料再入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于利用超音速氣流加速被粉碎物質(zhì)的粉碎，所粉碎的物質(zhì)范圍廣，并可粉碎莫氏硬度為9.36的碳化硼，都可得到粒徑小而均勻的超微細(xì)粉。而且本粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)合理，造價低廉。
附


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。其中①靶室②靶頭③噴管④旋塞閥⑤料斗⑥粗料口⑦電機(jī)⑧原料進(jìn)口⑨篩板⑩穩(wěn)定段附圖2為本實(shí)用新型工藝流程圖，其中①粉碎機(jī)②分級機(jī)③旋風(fēng)④袋式除塵器⑤風(fēng)機(jī)附圖3為本實(shí)用新型噴管示意圖。
以下結(jié)合附圖描述實(shí)施例。
本實(shí)用新型由以下幾個部分組成(見附
圖1)1.穩(wěn)定段⑩經(jīng)處理的干燥空氣由管路進(jìn)入穩(wěn)定段⑩，高壓氣流在此減慢流速。穩(wěn)定段⑩的直徑與當(dāng)?shù)貧饬鞯牧魉俸蛧姽堍酆淼乐睆矫芮邢嚓P(guān)，穩(wěn)定段⑩的長度取決于穩(wěn)定段⑩的直徑。其擴(kuò)張部分的擴(kuò)張角不宜過大，以減小不必要的氣流損失。穩(wěn)定段⑩在粉碎機(jī)中的作用主要是恢復(fù)氣流的勢能。
2.噴管③這一部分是粉碎機(jī)的核心部分，噴管③收縮段采用精確解析法設(shè)計(jì)。這種用途的噴管③。不同于風(fēng)洞試驗(yàn)用的噴管，來流中帶有需粉碎的材料粒子。因此我們用恒滯差法處理了浮懸粒子流，還考慮了附面層和質(zhì)量添加的修正。整個噴管③內(nèi)型面設(shè)計(jì)成曲面。這樣有利于建立理想的超音速流場，同時可避免能量損失。
3.靶室①靶室①是混合粒子流加速、破碎的區(qū)段，這部分是依據(jù)超音速射流原理設(shè)計(jì)的。超音速射流出噴管③后，不是繼續(xù)擴(kuò)張加速，而是超音速區(qū)截面逐漸減小的圓臺區(qū)，這一區(qū)域的長度，也就決定了靶頭②所處位置。這里還應(yīng)說明一點(diǎn)的是對不同材料。靶頭②所處位置有一最佳值，使用中應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。靶室①設(shè)計(jì)成園柱形，靶頭②設(shè)計(jì)成園錐形。
為了設(shè)計(jì)成超音速射流的流動情況，圓臺形超音速區(qū)的邊界應(yīng)是一個自由流邊界。因此，靶室①的直徑與噴管③之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。
超音速氣流帶著粒子撞擊靶頭②后，混合流以一定的角度，經(jīng)一段收縮斜置管道送入氣旋式微粉分級機(jī)進(jìn)行分級。
4.料斗⑤料斗⑤是暫時盛料及送料的容器，上端頂蓋有兩個進(jìn)料口，一個是原料進(jìn)口⑧，一個是分級機(jī)分級后的粗料進(jìn)口，送料采用負(fù)壓自動送料。需在噴管③進(jìn)料口形成負(fù)壓。下端開口與噴管③內(nèi)型面法線方向開孔對接。
為了防止較細(xì)粉在料斗⑤中“搭棚”，用攪拌桿進(jìn)行攪拌。為了防止原料中有不純大粒徑物質(zhì)堵塞通道。料斗中有一篩板⑨，可阻止大粒徑物質(zhì)落下。
本實(shí)用新型實(shí)施效果良好，其調(diào)試結(jié)果如下靶室空載流場速度M＝3.291～3.625適用氣源壓力 7.5～12公斤／平方厘米處置量(用重質(zhì)碳酸鈣作標(biāo)準(zhǔn)料檢驗(yàn))50～70公斤／小時(小規(guī)模生產(chǎn)用機(jī))0.5～5公斤／小時(實(shí)驗(yàn)室用機(jī))粉碎硬度(莫氏)小于9.36(碳化硼的硬度9.36)。
本實(shí)用新型樣機(jī)由我們自行生產(chǎn)。使用結(jié)果很好，達(dá)到、甚至超過了設(shè)計(jì)指標(biāo)。已成功地為“施樂”、“夏普”、“三洋”等三種復(fù)印機(jī)提供了所需消耗材料，均達(dá)到了使用要求。我們還粉碎了重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、云母、氧化鐵紅、石墨、焦碳等五十多種物料，粉碎效果均很理想，平均粒徑一般達(dá)10μ以內(nèi)。有些物料平均粒徑達(dá)0.67μ。粉碎效果很好，用途很廣。
實(shí)際使用中測試結(jié)果如下表1<p>表權(quán)利要求一種主要由料斗、穩(wěn)定段、噴管和靶室組成的超音速超微粉碎機(jī)，料斗固定在噴管的外壁上，穩(wěn)定段的一端與噴管的一端按軸線固接，噴管的另一端與靶室的一端按軸線固接，其特征在于噴管是內(nèi)型面為曲面的超音速噴管，噴管內(nèi)型面法線方向開有孔，所述孔與料斗相通，料斗的端蓋上裝有粗料和原料的進(jìn)口，在料斗端蓋的一方的軸對稱線處依次裝有篩板和旋塞閥，所述靶室為園形截面，靶室入口與噴管內(nèi)型面軸線方向開孔對接，所述靶室一端裝有可在靶室對稱線上移動的靶頭，所述靶室裝有園錐形斜置收斂出口，所述粉碎機(jī)噴管前有一穩(wěn)定段，噴管和穩(wěn)定段按軸線固接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及將空氣動力實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于粉碎機(jī)的超音速超微粉碎機(jī)。它是由穩(wěn)定段、噴管、靶室、料斗、管路等部分組成。噴管設(shè)計(jì)成曲面型面。需粉碎的原材料隨流經(jīng)噴管而產(chǎn)生的超音速氣流加速運(yùn)動。在低溫下，在運(yùn)動中相互撞擊粉碎。并以極高的速度撞向靶頭。使其在瞬間進(jìn)一步粉碎。提高了粉碎效率和粉碎質(zhì)量，粉碎平均粒徑可在10μ以下。用途廣泛。
文檔編號B02C19/00GK2045673SQ872051
公開日1989年10月11日 申請日期1987年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月15日
發(fā)明者蔣新民 申請人:中國氣動力研究與發(fā)展中心高速氣動力研究所