圓盤式氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、江南大學(xué)自考助學(xué)畢業(yè)生論文（設(shè)計(jì)）專業(yè)：機(jī)械電子工程姓名：岳*題目：圓盤式氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)日期：2009 年 5 月 11 日ii第一章概述,1 r/ u 人，一，3第二章粉碎及其意義 ,7第三章粉碎設(shè)備 ,11第四章氣流粉碎原理，機(jī)型和意義 ,20第五章扁平氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu) ,34第六章扁平氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 ,35（1）噴嘴的設(shè)計(jì)（2）加料器的設(shè)計(jì)（3）流量的計(jì)算（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄3第一章 概述許多材料加工成超微狀態(tài)，會(huì)得到許多非微粒產(chǎn)品無(wú)法得到 的特殊功能；如提高其在化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)速率，改善其著色率、 遮蓋力、色度，增強(qiáng)其分散、流變性、補(bǔ)強(qiáng)性等。因此，超微產(chǎn) 品已廣泛的用于化工、醫(yī)

2、藥、涂樹、農(nóng)藥、染料、電子等行業(yè)中， 成為這些行業(yè)高性能高技術(shù)產(chǎn)品不可缺少的材料。但國(guó)內(nèi)對(duì)于對(duì)撞式氣流粉碎機(jī)的研究還不多，對(duì)這方面缺乏 一定的基礎(chǔ)。目前我國(guó)的超細(xì)粉碎設(shè)備， 基本上己與世界上定型機(jī)種處在同 一水平線上，國(guó)際上成熟的機(jī)種，我國(guó)都能生產(chǎn)，如氣流磨、攪 拌磨、塔式磨、振動(dòng)磨、各類機(jī)械式高速?zèng)_擊磨等。但是由于我 國(guó)在粉體技術(shù)的研究方面較世界先進(jìn)國(guó)家起步晚，故設(shè)備研制也 晚，基礎(chǔ)差，起點(diǎn)低，引進(jìn)消化后所生產(chǎn)的各類設(shè)備，質(zhì)量難免 良萎不齊，有些只是在低水平上重復(fù)，甚至有些概念含混不清。 企業(yè)自行起名，自行命名設(shè)備代號(hào)，導(dǎo)致一些廠商的產(chǎn)品廣告及 設(shè)備說(shuō)明書，不但外行看不懂，內(nèi)行也不明白，國(guó)超

3、細(xì)粉碎設(shè)備 的一大突出問(wèn)題?；谝陨锨闆r不僅可以看到超微粉碎的重要作用，也可以看 到我國(guó)超微粉碎的薄弱之處。本畢業(yè)設(shè)計(jì)也是有著一定的現(xiàn)實(shí)意 義和教學(xué)研究意義。粉碎過(guò)程是將大顆粒變成小顆粒的過(guò)程。固體物料的粉碎是 用物理的方法克服物料內(nèi)部的結(jié)合力使物料破碎達(dá)到一定粒的過(guò)根據(jù)原料和成品顆粒的大小或粒度而言粉碎一般為四大類:粗粉碎，細(xì)粉碎，微粉碎，超微粉碎其粒度分布如表：粉碎類型原料粒度成品粒度粗粉碎10-100mm5-10mm細(xì)粉碎5-50mm0.1-5mm微粉碎5-10mm100卩 m超微粉碎0.5-5mmIcJn: dr目前工業(yè)上應(yīng)用的氣流粉碎機(jī)可分為如下幾種類型：1) 扁平式氣流磨2) 循環(huán)

4、管式氣流磨3) 靶式氣流磨4) 對(duì)噴式氣流磨5) 流化床對(duì)噴式氣流磨(1) 扁平式氣流磨后面作詳細(xì)介紹(2) 循環(huán)管式氣流磨圖4-54所示Jet-0-Mizer型氣流磨是最常用的一種循環(huán)式氣流磨。原料由汾丘里噴嘴1加入粉碎區(qū)3,氣流經(jīng)一組噴嘴2 噴入不等徑變曲率的跑道形循環(huán)室粉碎室，并加速顆粒使之相互沖擊、碰撞摩擦而粉碎。同時(shí)旋流還帶動(dòng)被粉碎 的顆粒沿上行管向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入分級(jí)區(qū)，在分級(jí)區(qū)離心力場(chǎng)的作用下，使密集的料流分流，細(xì)粒在內(nèi)層經(jīng)百葉窗式慣性分級(jí)器 4分機(jī)后排出即為產(chǎn)品，粗離在外層沿下行慣返回繼續(xù)循環(huán)粉碎。循環(huán)管的特殊形狀具有加速顆粒運(yùn)動(dòng)和加大離心立場(chǎng)的功能，以提咼粉碎和分級(jí)效果。Jet-o

5、- Mizer型氣流磨的粉碎粒度可達(dá) 3-0.2 ,廣泛的應(yīng)用 與填料、顏料、金屬、化妝品、醫(yī)藥藥品、食品、磨料以及具 有熱敏性、爆炸性的化學(xué)品等的超細(xì)粉碎。(3) 靶式氣流磨扁平式氣流磨和循環(huán)管式氣流磨對(duì)脆性物料粉碎有效，但對(duì) 韌性物料粉碎效果不理想，甚至難以粉碎，而采用低溫粉碎誠(chéng) 然有效，但其成本高，材質(zhì)有特殊要求，密封要求也很嚴(yán)格。若采 用靶式氣流磨則有明顯效果。它是利用高速氣流夾帶物料沖擊在各種形狀的靶板上進(jìn) 行粉碎的設(shè)備。除了物料與靶板發(fā)生強(qiáng)烈沖擊碰撞外，還發(fā)生 物料與粉碎室壁間多次的回彈粉碎，因此，粉碎力特別強(qiáng)大， 尤其適用于粉碎高分子聚合物、低觸點(diǎn)熱敏性物料，以及纖維 狀物料?？?/p>

6、以更根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品粒度的要求選擇不同形狀 的靶板。靶板是易損件，必須采用鋼玉或碳化鎢之類耐磨材質(zhì) 制成。（4）對(duì)噴式氣流磨 對(duì)噴式氣流磨利用物料在一對(duì)噴嘴的超音速氣流中相撞而粉 碎的設(shè)備。由于物料的高速直接對(duì)撞，沖擊強(qiáng)度大，能量利用 率高，可用于粉碎莫氏硬度 9.5 級(jí)以下硬質(zhì)、脆性、韌性的各 種物料，產(chǎn)品粒度可達(dá) -200 目至亞微米。 同時(shí)，它還克服了靶 式、循環(huán)式氣流磨靶板與磨體易損的弱點(diǎn)， 減少對(duì)產(chǎn)品的污染， 延長(zhǎng)了使用壽命，是一種比較理想和先進(jìn)的氣流磨。圖 4-55 是馬亞克型氣流磨示意圖。（5）流化床對(duì)噴式氣流磨如圖 4-56 所示，喂入磨內(nèi)的物料利用二維或三維設(shè)置的數(shù)個(gè) 噴嘴

7、（ 3-7 ）噴匯的氣流沖擊能，及其氣流膨脹呈流化狀懸浮 翻騰而產(chǎn)生的碰撞、摩擦進(jìn)行粉碎，并在負(fù)壓氣流帶動(dòng)下通過(guò) 頂部設(shè)置的渦輪式分級(jí)裝置， 細(xì)粉排出機(jī)外由旋風(fēng)離器及袋式 收塵器捕集，粗粉受重力沉降返回粉碎區(qū)繼續(xù)粉碎。顯然，這 一流化床對(duì)噴式氣流磨是在對(duì)噴式氣流磨的基礎(chǔ)上開發(fā)的新 產(chǎn)品，它是 90 年代最新性的超細(xì)粉碎設(shè)備。特點(diǎn)：產(chǎn)品細(xì)度高達(dá) d97=3-10 ，粒度分布窄且過(guò)大顆粒；粉 末效率高，能耗低，比其它類型氣流磨節(jié)能 50；采用 AlO3、 SiC或Pu （佩）作易磨損件磨耗低，產(chǎn)品受污染少，可加工無(wú) 鐵質(zhì)污染粉體產(chǎn)品和莫式硬度 10 級(jí)的物料；結(jié)構(gòu)緊湊、噪音 小、操作自動(dòng)化，但成本

8、高。扁平氣流粉碎機(jī)原理 扁平式氣流粉碎機(jī)如圖 4-3 所示。高壓氣體工質(zhì)經(jīng)入口 5 進(jìn)入 工質(zhì)分配室 1 中。分配室 1 與粉碎-分級(jí)室 2 之間，用若干個(gè) 噴嘴 3 相連通。工質(zhì)在自身壓強(qiáng)下，強(qiáng)行通過(guò)噴嘴產(chǎn)生高達(dá)每 秒幾百米乃至上千米的氣流速度。 這種由高壓工質(zhì)通過(guò)噴嘴產(chǎn) 生的高速?gòu)?qiáng)勁有力的氣流，稱為噴氣流。待粉碎的物料經(jīng)過(guò)文 丘力噴射式加料器 4，進(jìn)入與粉碎 -分級(jí)室 2 的粉碎區(qū)， 在高速 噴氣流作用下發(fā)生粉碎。 由于噴嘴與粉碎室 2 的響應(yīng)半徑成一 銳角a,所以氣流夾帶著被粉碎的顆粒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，把粉碎合 格的顆粒推到粉碎 -分級(jí)室中心處， 進(jìn)入成品收集器 7。這種收 集器實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)

9、旋風(fēng)分離器， 與普通的旋風(fēng)分離器不同之 處，僅在于夾帶顆粒的氣流，由其上口進(jìn)入。物料顆粒沿成品 收集器 7 的內(nèi)壁，螺旋形的下降到貯斗 8中，而廢工質(zhì)氣流， 夾帶著大約 515%的細(xì)顆粒，經(jīng)排出管 6 排出，作進(jìn)一步捕集 回收。扁平狀的粉碎 -分級(jí)室中所發(fā)生的流體流動(dòng)過(guò)程， 可用圖 4-42扁平式氣流粉碎機(jī)1-Jft碎室側(cè)壁吃-覷壁襯里用 上盈村里下蓋襯里詁，遼一壓板專 右一廈工廣排出管訂一進(jìn)料管曲一氓合擴(kuò)敬膏汕一振動(dòng)器支架iW料斗； 11加料噴?12上蓋訂一墊片；14工屢人叮訂 一下蓋阻管-17-Jffi品收集器$19-粉碎并級(jí)室皿0工質(zhì)噴嘴亡1 一質(zhì)分配室；23弓形孌第裝置熄3螺紋塞子闔上

10、購(gòu)種粉柱-分級(jí)室腔型說(shuō)明。噴氣流6以極高的速度進(jìn)入粉碎區(qū)后，把周圍的物料顆 粒吸入其中，并使顆粒加速到一定的速度和距離。具有一定的 顆?；ハ鄾_擊碰撞，從而達(dá)到粉碎的目的。由于各噴嘴的傾角 a都是相等的，所以各噴氣流的軸線，都切于一個(gè)假想的圓周， 這個(gè)圓周稱為分級(jí)圓，如圖4-4中的7。整個(gè)粉碎-分級(jí)室被分 級(jí)圓分成兩部分：一部分為主要發(fā)生顆粒沖擊粉碎的粉碎區(qū) 2； 另一部分為主要發(fā)生顆粒分級(jí)的分級(jí)室 3。由于噴嘴傾角aFR時(shí)顆粒向外運(yùn)動(dòng)成為粗粉，當(dāng)FrvFR時(shí)顆粒向內(nèi)運(yùn)動(dòng)成為細(xì)粉，F(xiàn)R=Fr時(shí)的半徑成為分級(jí)半徑de。2. 分級(jí)器結(jié)構(gòu)分級(jí)其主要包括分級(jí)室，分級(jí)葉輪，傳動(dòng)部分，電動(dòng)機(jī)。3. 工作原理

11、參見分級(jí)器簡(jiǎn)圖，電動(dòng)機(jī)是可調(diào)變速電動(dòng)機(jī)，在電動(dòng)機(jī) 一定的轉(zhuǎn)速下，但動(dòng)也輪在分級(jí)室內(nèi)，做軸向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從 進(jìn)料口進(jìn)入的粉碎后的物料一同回轉(zhuǎn)。 滿足顆粒要求得物料 會(huì)運(yùn)動(dòng)之中間經(jīng)出料口，進(jìn)入收集裝置。為達(dá)到粒度要求的 顆粒將運(yùn)動(dòng)至葉輪外部落至分級(jí)漆底部進(jìn)行粗料的返回處本分級(jí)機(jī)，被分級(jí)粉體的某一粒級(jí)所受的向心力與轉(zhuǎn)速 作用的離心力達(dá)到平衡時(shí)這就是理論上所謂的臨界分級(jí)點(diǎn)。 而分級(jí)粒徑的大小，即最終獲得細(xì)粉粒徑的大小，取決于臨 界分級(jí)點(diǎn)的控制。4 分級(jí)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)線關(guān)于分級(jí)器的資料很多， 可選用的分級(jí)器類型眾多， 但為了使這個(gè)粉碎設(shè)備更具有整體性，本設(shè)計(jì)中自行設(shè)計(jì)分級(jí) 器，從而使整個(gè)設(shè)備更加協(xié)調(diào)，適用。分

12、級(jí)器的結(jié)構(gòu)中葉輪部分采用水平軸向， 垂直切向進(jìn)料， 軸向出料。 關(guān)于粗料收集部分， 粗料收集可以直接返回進(jìn)料器， 也可以先收集儲(chǔ)存后在進(jìn)入加料器。本設(shè)計(jì)中采用后者，該設(shè) 備在加工成型后將用于試驗(yàn)，先收集后可對(duì)粗料的質(zhì)量，粒度 進(jìn)行分析，更有利于對(duì)氣流粉碎的進(jìn)一步研究。粗料收集器，在設(shè)計(jì)中將其連接在分級(jí)器下部，結(jié)構(gòu)參 見圖紙。分級(jí)器和粗料收集器具體尺寸參見圖紙。第五章扁平氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)典型的扁平式氣流粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。上蓋12和下蓋15用數(shù)個(gè)弓形夾緊裝置22,禁固在粉碎室在側(cè)壁1上，通 過(guò)墊片13，形成一個(gè)密閉空間19，這就是粉碎-分級(jí)室。使用 弓形夾緊裝置的目的，是為了使上蓋成為快

13、開式的，由利于氣 流粉碎機(jī)的換料清理、消除堵塞和清除結(jié)疤等操作。35第六章扁平式氣流粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、加料器的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：P（表壓）=4kgf/cm 2=0.4Mpa 即 P仁0.5MpaP2=0.1Mpa 2=5mm根據(jù)一元穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程m1=m2=二AC2式中：ml m2截面1、2的質(zhì)量V2V2流量kg/sA1 A2截面1、2的面積m2C1 C2截面1、2處工質(zhì)的速度m/sV1 V2截面1、2處工質(zhì)的比容nVkg截面1處P1V 仁RT其中 P1=0.5Mpa=5X 105PaR=287.1T=293KV1=RT =(287.1 x293) - 5X 105=0.168卅/kg截面

14、2處Pc為臨界壓力對(duì)于空氣K=1.4 B =0.5285Pc=0.528P 1= 2.64 x 10 Pa由于 P2Pc, 這時(shí)噴管出口截面上氣流的壓力只能是臨界壓力 Pc,出口處流速為臨界流速 Cc, 即為音速。C2=Cc=2KRT1-(Pc/P1) (K-1)/K /K-1 =2KRT/K+1=2 X 1.4 X 287.1 X 293+ (1.4+1) =313.3 m/s1/kV2=V1(P1/Pc)1/k=0.168 X (5 X 105/2.64 X105)1 “4=0.419 m 3/kg所以 加料器的空氣質(zhì)量流量為m 加=A2C2/V22=n d C2/4V2=3.14 X (0.005) 2X 313.3 -4-0.419=0.01467 kg/s37參考文獻(xiàn)1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) , 上, 中, 下化學(xué)工業(yè)出版社2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)吳宗澤主編高等教育出版社3 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)版社朱龍英主編機(jī)械工業(yè)出4 工程熱力學(xué)版社沈維道等主編化學(xué)工業(yè)出5 機(jī)械制圖業(yè)出版社葛常清等編著中國(guó)建材工6 超微氣流粉碎版社楊宗志編著化學(xué)工業(yè)出39