本發(fā)明涉及粉體加工中脆性顆粒料層沖擊粉碎的方法與裝置，尤其涉及一種介質(zhì)球沖擊粉碎細顆粒料層的方法與裝置。

背景技術(shù)：

在陶瓷、水泥、礦物等粉體產(chǎn)品的制備中，通常借助球磨機、振動磨等裝置利用介質(zhì)球?qū)Υ嘈灶w粒的沖擊、研磨實現(xiàn)粉碎。但是粉體加工過程能量利用率低，能耗高。研究資料表明，球磨粉碎用于顆粒破碎的能量占總輸入能量的5%以下。振動磨的能量利用率略高，但對機械損耗較大，難以實現(xiàn)規(guī)?；?。資料表明用于粉磨作業(yè)的電耗大致為水泥綜合電耗的三分之二，陶瓷原料破碎機和球磨粉碎能耗占總能耗的49%左右。選礦作用中磨礦能耗也是高居不下。為適應(yīng)節(jié)能減排、綠色制造的發(fā)展趨勢，必須提高粉體加工的能量利用率。

球磨機通過筒體轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)部介質(zhì)沿著筒壁提升到一定高度，利用介質(zhì)球的拋落和瀉落運動實現(xiàn)對底部料層的沖擊和研磨粉碎，因其結(jié)構(gòu)簡單，易于大型化，而得到廣泛應(yīng)用。但受制于圓筒形狀，介質(zhì)球徑向分布位置不一，拋落和瀉落點的差異較大，導(dǎo)致介質(zhì)球?qū)α蠈拥臎_擊作用大小不等，存在大量微弱和無效的沖擊，無用能耗高。因粉碎的物料與介質(zhì)混合在一起，料層厚度也難以保證，且存在大量介質(zhì)球間的直接沖擊和摩擦，鋼耗大。

高壓輥磨機通過擠壓實現(xiàn)對料層顆粒的粉碎，但是由于作用面積大，顆粒粉碎后易粘結(jié)成料餅，難以得到粒徑較小的產(chǎn)品，顆粒破碎的粒度受限。球形介質(zhì)對料層顆粒的作用面積小，作用力集中于少數(shù)幾個顆粒，粉碎后形成不易粘結(jié)，可獲得較細的產(chǎn)品粒度。滿足水泥、陶瓷等細粒度粉碎的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有球磨粉碎的不足，提供一種具有穩(wěn)定料層厚度、精確介質(zhì)球徑和沖擊作用力的介質(zhì)球沖擊粉碎脆性細顆粒層的方法與裝置。

為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明的技術(shù)方案是：根據(jù)脆性細顆粒的粒徑，取料層數(shù)為3～6層，確定料層厚度，并取介質(zhì)球徑為20～30倍顆粒粒徑，利用料層排布系統(tǒng)完成該厚度料層排布，確定氣缸的沖擊行程；根據(jù)顆粒硬度和易磨性，確定氣缸沖擊力的大?。桓鶕?jù)氣缸往復(fù)頻率，確定料臺回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；根據(jù)產(chǎn)品粒度要求，設(shè)置篩分系統(tǒng)的負壓值。通過保持穩(wěn)定的料層狀態(tài)、精確的介質(zhì)球徑和沖擊力，提高單次介質(zhì)球沖擊料層的粉碎效率，并通過高頻沖擊和氣缸密排實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

這種氣動介質(zhì)球沖擊粉碎脆性細顆粒層的方法與裝置，包括：高頻往復(fù)式氣缸沖擊系統(tǒng)，包括氣源，壓力控制閥，速度控制閥，往復(fù)式氣缸，介質(zhì)球，上支撐座，所述的往復(fù)式氣缸與氣源通過管路連接，并通過壓力控制閥和速度控制閥控制氣缸的往復(fù)運動，所述的往復(fù)式氣缸安裝于上支撐座，所述的介質(zhì)球安裝于氣缸桿上；料臺回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)料臺，小齒輪，聯(lián)軸器，減速器，電動機，下支座；所述的電動機通過聯(lián)軸器與小齒輪連接，小齒輪與回轉(zhuǎn)料臺外緣輪齒嚙合帶動料臺轉(zhuǎn)動，所述的電機安裝于下支座；料層疏松與負壓篩分系統(tǒng)，包括梳齒式疏松板和負壓篩分機構(gòu)；所述的梳齒式疏松板和負壓機構(gòu)安裝于上支撐座，可調(diào)節(jié)其高度位置，布置在回轉(zhuǎn)料臺的2側(cè)；入料和料層排布系統(tǒng)，包括料斗和料層鋪設(shè)機構(gòu)，所述的料斗和料層鋪設(shè)機構(gòu)安裝于上支撐座，可調(diào)節(jié)其高度位置以控制料層層數(shù)，布置在回轉(zhuǎn)料臺的2側(cè)。

入料和料層排布系統(tǒng)的高度需要根據(jù)入料顆粒粒徑計算料層層數(shù)以確定高度，入料口開啟的大小會隨料層高度而自動開合。

高頻往復(fù)式氣缸沖擊系統(tǒng)的介質(zhì)球球徑要根據(jù)顆粒粒徑進行計算，取20～30倍顆粒粒徑，介質(zhì)球沖擊最低點處于回轉(zhuǎn)料臺上表面上方0～產(chǎn)品粒度/2的位置，確保最底層顆粒被沖擊破碎，既保證介質(zhì)球不與回轉(zhuǎn)料臺直接接觸，又防止介質(zhì)球和回轉(zhuǎn)料臺臺面的劇烈摩擦；所述往復(fù)式氣缸氣壓和速度大小根據(jù)顆粒層所需沖擊力大小確定。

料臺回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速必須根據(jù)往復(fù)式氣缸的沖擊頻率計算，避免介質(zhì)球重復(fù)沖擊料層同一位置，沖擊頻率越高轉(zhuǎn)速越快。

料層疏松板用于疏松受介質(zhì)沖擊粉碎而粘結(jié)在料臺的顆粒，利于粉碎顆粒的負壓篩分和料層重新排布。所述負壓篩分把疏松后的料層顆粒，利用負壓和重力平衡特性，將滿足目標粒度顆粒吸入產(chǎn)品收集箱，大粒度的顆粒落入料臺，實現(xiàn)目標粒度產(chǎn)品的篩分。

作為優(yōu)選：所述往復(fù)式氣缸的沖擊頻率不低于1Hz。

作為優(yōu)選：所述入料顆粒的粒徑處于0.1～2mm的范圍。

作為優(yōu)選：所述往復(fù)式氣缸按圓環(huán)呈圓周，按內(nèi)外圈排列。為避免每個圓周上前后氣缸重復(fù)沖擊料層同一位置，建議氣缸在該圈呈錯位排列。

作為優(yōu)選：所述的上支撐座能夠?qū)崿F(xiàn)上下升降，便于氣缸的安裝、介質(zhì)球更換和垂直高度的調(diào)整。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖（主視圖）；

圖2 是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖（俯視圖）；

圖3 是介質(zhì)球3與氣缸活塞桿的連接圖；

圖4 梳齒式疏松板的立面圖：具有前后兩個齒面；

圖5 梳齒式疏松板的齒面圖：前后兩個齒面的齒呈交叉狀。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，氣動介質(zhì)球沖擊粉碎脆性細顆粒層的裝置，包括高頻往復(fù)式氣缸沖擊系統(tǒng)（含氣源，壓力控制閥，速度控制閥，上支撐座1，往復(fù)式氣缸2，介質(zhì)球3、），料臺回轉(zhuǎn)系統(tǒng)（含回轉(zhuǎn)料臺4，回轉(zhuǎn)軸承5，下支座6，小齒輪7，聯(lián)軸器8，電動機9），料層疏松與負壓篩分系統(tǒng)（梳齒式疏松板10和負壓篩分機構(gòu)），入料和料層排布系統(tǒng)（含料斗和料層鋪設(shè)機構(gòu)11）。

實施時，根據(jù)顆粒的粒度和沖擊強度，確定料層厚度、介質(zhì)球徑和沖擊應(yīng)力；根據(jù)目標產(chǎn)品粒度設(shè)定負壓篩分系統(tǒng)的負壓值；根據(jù)沖擊氣缸特性確定沖擊頻率，并計算回轉(zhuǎn)料臺轉(zhuǎn)速。

沖擊粉碎前，需要更換沖擊介質(zhì)球，調(diào)整上支撐座位置，使氣缸行程處于料層沖擊破碎的合理范圍，調(diào)整梳齒式疏松板10的高度位置，調(diào)節(jié)壓力閥和速度控制閥，設(shè)定沖擊系統(tǒng)的頻率和沖擊力。根據(jù)料層厚度調(diào)整料層鋪設(shè)結(jié)構(gòu)的位置，啟動回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的電動機9，通過變頻調(diào)速確定回轉(zhuǎn)料臺轉(zhuǎn)速。通過入料和料層排布系統(tǒng)鋪設(shè)料層，確保料層厚度。開啟高頻往復(fù)式氣缸沖擊系統(tǒng)和負壓篩分系統(tǒng)，進行料層沖擊粉碎和顆粒的篩分。

料層顆粒在往復(fù)式氣缸高頻沖擊下產(chǎn)生粉碎，料臺的回轉(zhuǎn)保證介質(zhì)球沖擊料層的不同位置，使受沖擊料層狀態(tài)基本一致，梳齒式疏松板消除了底層粘結(jié)的粉碎顆粒，利于滿足要求的顆粒被及時篩分，同時保證了料層狀態(tài)的一致性。本發(fā)明裝置保持了破碎過程料層狀態(tài)穩(wěn)定性、沖擊作用的精確性，使料層沖擊粉碎的能量利用明顯提升，密排和高頻作用的氣缸增強了粉體加工的規(guī)模效應(yīng)，利于工業(yè)化應(yīng)用。