CN101367059B - 超细盘式涡流水射流磨 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体物料粉碎装置。超细盘式涡流水射流磨，其特征在于它包括磨机粉碎部、磨机分级部、机座；所述的磨机粉碎部A包括排料管、中心排料管、料斗、机盖、布料腔体、粉碎机体、喷嘴，中心排料管的下端部穿过料斗、机盖与布料腔体的中心内圆座套上部固定连接；机盖的下端与布料腔体一起与粉碎机体的上端固定连接，布料腔***于机盖与粉碎机体之间；粉碎机体的底部固定连接在机座上；喷嘴沿圆环形粉碎室外圆切向均布嵌套在粉碎机体上，喷嘴分别与圆环形粉碎室、高压水环形流道相通；所述的磨机分级部包括旋流器中心管、旋流器，旋流器中心管的上端与磨机粉碎部的布料腔体的中心内圆座套下部固定连接，且旋流器中心管与中心排料管相通。本发明具有粉碎能量利用率高的特点。

Description

超细盘式涡流水射流磨

技术领域

本发明属于粉体工程领域，具体涉及固体物料粉碎装置。

背景技术

水射流技术是20世纪60年代逐渐发展起来的一项新技术，由起初的水射流开采，逐步发展到水射流清洗、切割等领域，到80年代中期，美国密苏里-罗拉(Missour-Rilla)大学岩石力学及***技术研究中心，首先利用高压水射流进行了木材、废纸制浆、城市固体垃圾处理，以及煤和矿物的粉碎试验，从而开始了高压水射流粉碎技术的研究，并日益引起人们的重视。高压水射流粉碎这一新技术正日益引起人们的重视，有观点认为，高压水射流粉碎与超声波粉碎和热粉碎技术，可能是21世纪粉碎工程中的一场革新性技术。

虽然水射流粉碎技术已展示了良好的应用前景，该技术的研究也从实验逐步转向工业开发应用。但是，目前国内外能应用于工业生产的水射流粉碎装置却屈指可数，使水射流粉碎技术的发展受到制约，其主要原因是已有的水射流粉碎装置在技术上还不成熟，以及水射流粉碎的粒度控制和新型高效水射流粉碎装置的开发相对滞后。

国内外现有水射流粉碎装置分为三种形式：直接水射流水流磨(Straight Water Jet)；前混合物料射流水流磨(DIA Jet)；后混合物料射流水流磨(Abrasive Entrained WaterJet)。其中：

①美国Missouri-Rilla大学研制的水射流双圆盘式粉碎机(直接水射流水流磨)，用于煤的粉碎。其工作原理为：上、下圆盘分别由电机驱动，并可独立调整圆盘的相对速度。当煤通过一个和顶部圆盘同轴安装的进料管给入两圆盘构成的破碎腔时，离心力将煤块朝外甩向旋转的圆盘表面，由电机驱动的旋转头上的喷嘴喷出的水射流直接射入两圆盘间的间隙，冲击两圆盘间受到机械破碎的煤。粉碎后小于粒度要求的煤颗粒通过起分级作用的缝隙射出，大颗粒则在粉碎腔内进一步粉碎。

②意大利卡利亚里大学DIMM实验室研制的旋转射流磨机(直接水射流水流磨)，用于煤的粉碎。其工作原理为：在破碎腔的环形壁和锥形中心形成的圆形漏孔上方有一套有两个喷嘴的喷枪在旋转。加入的物料落到锥形体下部进入破碎腔并迫使破碎后的物料通过漏孔，再与位于下面的冲击板进行再一次冲击粉碎。与此类似的另一种直接水射流磨煤装置是：水射流经旋转接头由喷嘴射向容器内的煤粒，容器为封闭式，煤粒在极短的时间内被水射流不断冲击，并在湍流和空化冲蚀效应作用下，煤粒得以粉碎。

上述①和②两种水射流粉碎装置，由于不同程度采用了电机驱动的旋转结构，使得粉碎装置过于复杂，以及带来磨损和高压水密封等问题，其水射流冲击强度有限，用于易于解理的煤的粉碎，也是水射流磨的初期结构。

③前混合物料射流水流磨，有德国AKW公司和丹麦朗尼公司(APVRASNNIEA/S)超细剥片水射流粉碎装置，其工作原理为：高压水分为二路，其中一路经节流阀进入高压储料罐底部的流态化室，使罐内物料局部流态化，同时获得流动初速度。另一路高压水进入混合室，并与来自流态化室的物料浆液充分混合，混合后的浆液被输送到喷嘴被加速，料液中的物料受到喷嘴壁的摩擦作用而部分地被剪切粉碎，并向靶体撞击进一步粉碎。

④超细均化器(前混合物料射流水流磨)，其工作原理为：通过高压装置加压使超细或剥片的颗粒浆料在流化床内处于高压之中并产生均匀化，当浆料到达细小的喷嘴时以每秒数百米的速度挤出，喷射在靶体上。由于颗粒浆料在挤出时的互相摩擦剪切，加之浆体挤出后压力突然降低所产生的空化冲蚀效应，以及颗粒浆料喷射在靶体所产生的强大冲击力，使得被超细剥片的颗粒沿晶层间解理或缺陷处爆裂，从而实现超细剥片的目的。

上述③和④两种超细剥片水射流粉碎装置(前混合物料射流水流磨)，虽然获得较高的能量效率，但结构复杂、造价高、不能连续作业，每次装料有限、生产率低，及喷嘴容易堵塞和磨损，故适用于粉碎低硬度，且原料粒度较小的物料。

⑤后混合物料水射流磨，其工作原理为：高压水经喷嘴转化为高速水射流，并在混合室中产生高真空，将进料装置中的颗粒物料吸入混合室并混入水射流中。在所谓准直管中，水射流破碎成大量水滴，形成平行流动段，不断与颗粒发生碰撞，使颗粒物料的速度充分提高，然后高速运动的颗粒与靶体碰撞导致粉碎。

⑥自振式水射流磨(后混合物料射流水流磨)，其工作原理为：将连续射流改变为压力脉动的冲击式射流，高压水经上喷嘴形成的高速水射流射入振荡腔，并将物料吸入。由于自振形成的涡环流，加剧了空化作用。在颗粒被吸进振荡腔的同时，也将空气带入了振荡腔促进空化。射流与物料混合后经下喷嘴进入放大器，形成了气、固、液三相的脉冲空化射流。从放大器喷出的物料颗粒在粉碎室中相互撞击，并在脉冲射流的水锤效应、空化作用的冲蚀效应和水楔效应的联合作用下，物料得以被粉碎。

上述⑤和⑥两种后混合式射流粉碎机结构较简单、操作放便、可以连续作业、处理量大，但也不同程度地存在着物料颗粒与高速水射流混合不充分，能量效率不高和分级与粒度控制等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能量利用率高的超细盘式涡流水射流磨。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：超细盘式涡流水射流磨，其特征在于它包括磨机粉碎部、磨机分级部、机座；

所述的磨机粉碎部A包括排料管、中心排料管、料斗、机盖、布料腔体、粉碎机体、喷嘴，中心排料管的上端部与排料管固定连接，中心排料管的下端部穿过料斗、机盖与布料腔体的中心内圆座套上部固定连接；料斗的下端与机盖的上端固定连接，机盖的下端与布料腔体一起与粉碎机体的上端固定连接，布料腔***于机盖与粉碎机体之间；粉碎机体的底部固定连接在机座上；

机盖的上端开有中心下料口，机盖与布料腔体之间构成锥形布料腔，锥形布料腔的上端与中心下料口相通，锥形布料腔的下端部与环形布料口相通；布料腔体与粉碎机体之间构成圆环形粉碎室、通道，圆环形粉碎室分别与环形布料口、通道相通，通道与中心孔相通；粉碎机体设有中心孔、高压水环形流道，高压水环形流道位于圆环形粉碎室的外侧，高压水环形流道与高压水进口接管相连通；

喷嘴沿圆环形粉碎室外圆切向均布嵌套在粉碎机体上，喷嘴分别与圆环形粉碎室、高压水环形流道相通；

所述的磨机分级部包括旋流器中心管、旋流器，旋流器中心管的上端与磨机粉碎部的布料腔体的中心内圆座套下部固定连接，且旋流器中心管与中心排料管相通，旋流器中心管的下端穿过中心孔***旋流器内，并延伸至旋流器圆柱段与圆锥段过渡处，旋流器中心管的外径小于中心孔的孔径；旋流器由圆柱段和圆锥段组成，圆锥段位于圆柱段的下部，旋流器的上端与粉碎机体固定连接，旋流器的上端与中心孔相通。

本发明的有益效果是(与现有的水射流粉碎装置相比)：

1、将喷射水射流的高速冲击粉碎和水楔拉伸粉碎作用，及与环形壁面的切向冲击摩擦粉碎作用复合用于固体物料的湿法超细粉碎，能量利用率高。

2、更有效地实现在湿法粉碎过程中，以冲击、拉伸及摩擦作用对固体物料的粉碎施力方式，使水射流磨粉碎效率得到显著提高。

3、将喷射涡流离心分级和旋流器离心分级有效用于湿法粉碎过程中的粒度控制，可连续控制粉碎产品的粒度，且十分便捷地实现对产品粒度的级配调整。

本发明适用于解理性较强的非金属矿物，如云母、高岭土、石墨、滑石等物料的湿法超细粉碎。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图(外部结构)；

图3是图1的俯视图(外部结构)；

图4是本发明磨机粉碎部A的结构示意图；

图5是图4沿E-E线的剖视图；

图6是图4沿F-F线的剖视图；

图7是本发明磨机分级部B的结构示意图；

图8是本发明粉碎机体8的结构示意图；

图9是图8的俯视图(内部结构)；

图10是本发明布料腔体6的结构示意图；

图11是图10的俯视图(外部结构)；

图12是本发明机盖5的结构示意图；

图13是图12的俯视图(外部结构)；

图中：A-磨机粉碎部；B-磨机分级部；C-机座；1-排料管；2-中心排料管；3-料斗；4-回料接管；5-机盖；6-布料腔体；7-喷嘴堵头；8-粉碎机体；9-旋流器中心管；10-旋流器；11-旋流器集料管；12-锥形布料腔；13-环形布料口；14-圆环形粉碎室；15-喷嘴；16-高压水进口接管；17-高压水环形流道；18-中心孔；19-中心内圆座套；20-通道；21-中心下料口。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，超细盘式涡流水射流磨，它包括磨机粉碎部A、磨机分级部B、机座C；

如图4、图5、图6所示，所述的磨机粉碎部A包括排料管1、中心排料管2、料斗3、回料接管4、机盖5、布料腔体6、粉碎机体8、喷嘴15，中心排料管2的上端部与排料管1固定连接(如螺纹连接)，中心排料管2的下端部穿过料斗3、机盖5与布料腔体6的中心内圆座套上部固定连接(如螺纹连接)；料斗3的下端与机盖5的上端固定连接(通过法兰以螺栓连接)，机盖5的下端与布料腔体6一起与粉碎机体8的上端固定连接(机盖5的下端法兰与布料腔体6的法兰一起以螺栓固定在粉碎机体8的上端面，形成上部为机盖5、中间为布料腔体6、下部为粉碎机体8的叠层结构)，布料腔体6位于机盖5与粉碎机体8之间；粉碎机体8的底部固定连接(如螺栓连接)在机座C上；

机盖5的上端开有中心下料口21，机盖5与布料腔体6之间构成锥形布料腔12，锥形布料腔12的上端与中心下料口21相通，锥形布料腔12的下端部与环形布料口13相通；布料腔体6与粉碎机体8之间构成圆环形粉碎室14、通道20，圆环形粉碎室14分别与环形布料口13、通道20相通，通道20与中心孔18相通；粉碎机体8设有中心孔18、高压水环形流道17，高压水环形流道17位于圆环形粉碎室14的外侧，高压水环形流道17与高压水进口接管16相连通(高压水进口接管16焊接在粉碎机体8上)；

喷嘴15沿圆环形粉碎室14外圆切向均布嵌套在粉碎机体8上，喷嘴15分别与圆环形粉碎室14、高压水环形流道17相通；喷嘴15的数量为6～18个，粉碎工作压力12～40MPa，喷嘴喉部截面直径d由喷嘴数量、粉碎工作压力和流量决定；喷嘴堵头7与粉碎机体8以螺纹连接；

如图8和图9所示，所述的圆环形粉碎室14的直径d1为喷嘴15喉部截面直径d的32～46倍，圆环形粉碎室14的中心圆直径D2为圆环形粉碎室14的直径d1的5～8倍，中心孔18的直径D1为圆环形粉碎室14的直径d1的2.5～3.5倍。

如图10和图11所示，所述的布料腔体6上的环形布料口13的中心圆直径与圆环形粉碎室14的中心圆直径D2相同，构成圆环形粉碎室14在布料腔体6上为1/4圆弧段，中心内圆座套19的直径D3为圆环形粉碎室14的直径d1的1.2～2倍，布料腔体6上部锥面与水平面夹角α为15°～20°。

如图12和图13所示，所述的机盖5构成锥形布料腔12的内锥面与水平面夹角β为17°～23°，机盖5上端的中心下料口21的直径D4为圆环形粉碎室14的直径d1的2～2.5倍，机盖5下部构成锥形布料腔12的布料口内圆直径D5为圆环形粉碎室14的直径d1的7～9倍。

如图1、图7所示，所述的磨机分级部B包括旋流器中心管9、旋流器10、旋流器集料管11，旋流器中心管9的上端与磨机粉碎部A的布料腔体6的中心内圆座套下部固定连接(如螺纹连接)，且旋流器中心管9与中心排料管2相通，旋流器中心管9的下端穿过中心孔18***旋流器10内，并延伸至旋流器10圆柱段与圆锥段过渡处，旋流器中心管9的外径小于中心孔18的孔径(即旋流器中心管9与中心孔18的内壁之间留有物料通道间隙)；旋流器10由圆柱段和圆锥段组成，圆锥段位于圆柱段的下部，旋流器10的上端与粉碎机体8固定连接(通过法兰以螺栓连接)，旋流器10的上端与中心孔18相通。

所述的旋流器10的底端与旋流器集料管11固定连接(如螺纹连接)，旋流器集料管11由管道与回料接管4相连通，回料接管4与料斗3的上部相连通，管道上设有输送泵。

超细盘式涡流水射流磨，将喷射水射流的高速冲击粉碎和水楔拉伸粉碎作用，及与环形壁面的切向冲击摩擦粉碎作用复合用于固体物料的湿法粉碎。当物料从料斗3给入锥形布料腔12时，物料沿环形布料口13进入圆环形粉碎室14，在切向布置的组合喷嘴产生的高速喷射涡流区内，物料因受水射流的直接冲击和物料被加速后的自冲击，以及物料沿切向对环形壁面的冲击摩擦而获得强化粉碎；经粉碎后的物料在涡流场分级作用下，较粗的物料被离心力抛回圆环形粉碎室继续粉碎，较细的物料沿切向由中心孔18进入旋流器内的分级室(圆柱段和与圆锥段的过渡处)，其中较粗的颗粒被向下运动的旋流器螺旋流场抛向分级室壁面，并沉降在下部圆锥段中通过外置输送泵返回料斗继续入磨粉碎，而较细的颗粒则在旋流器下端螺旋折返进入旋流器中心管9的底端，并沿中心排料管2作为产品排出。

Claims (6)

1.超细盘式涡流水射流磨，其特征在于它包括磨机粉碎部(A)、磨机分级部(B)、机座(C)；

所述的磨机粉碎部(A)包括排料管(1)、中心排料管(2)、料斗(3)、机盖(5)、布料腔体(6)、粉碎机体(8)、喷嘴(15)，中心排料管(2)的上端部与排料管(1)固定连接，中心排料管(2)的下端部穿过料斗(3)、机盖(5)与布料腔体(6)的中心内圆座套上部固定连接；料斗(3)的下端与机盖(5)的上端固定连接，机盖(5)的下端与布料腔体(6)一起与粉碎机体(8)的上端固定连接，布料腔体(6)位于机盖(5)与粉碎机体(8)之间；粉碎机体(8)的底部固定连接在机座(C)上；

机盖(5)的上端开有中心下料口(21)，机盖(5)与布料腔体(6)之间构成锥形布料腔(12)，锥形布料腔(12)的上端与中心下料口(21)相通，锥形布料腔(12)的下端部与环形布料口(13)相通；布料腔体(6)与粉碎机体(8)之间构成圆环形粉碎室(14)、通道(20)，圆环形粉碎室(14)分别与环形布料口(13)、通道(20)相通，通道(20)与中心孔(18)相通；粉碎机体(8)设有中心孔(18)、高压水环形流道(17)，高压水环形流道(17)位于圆环形粉碎室(14)的外侧，高压水环形流道(17)与高压水进口接管(16)相连通；

喷嘴(15)沿圆环形粉碎室(14)外圆切向均布嵌套在粉碎机体(8)上，喷嘴(15)分别与圆环形粉碎室(14)、高压水环形流道(17)相通；

所述的磨机分级部(B)包括旋流器中心管(9)、旋流器(10)，旋流器中心管(9)的上端与磨机粉碎部(A)的布料腔体(6)的中心内圆座套下部固定连接，且旋流器中心管(9)与中心排料管(2)相通，旋流器中心管(9)的下端穿过中心孔(18)***旋流器(10)内，并延伸至旋流器(10)圆柱段与圆锥段过渡处，旋流器中心管(9)的外径小于中心孔(18)的孔径；旋流器(10)由圆柱段和圆锥段组成，圆锥段位于圆柱段的下部，旋流器(10)的上端与粉碎机体(8)固定连接，旋流器(10)的上端与中心孔(18)相通。

2.根据权利要求1所述的超细盘式涡流水射流磨，其特征在于：所述的喷嘴(15)的数量为6～18个，工作压力12～40MPa。

3.根据权利要求1所述的超细盘式涡流水射流磨，其特征在于：所述的圆环形粉碎室(14)的直径为喷嘴(15)喉部截面直径的32～46倍，圆环形粉碎室(14)的中心圆直径D2为圆环形粉碎室(14)的直径d1的5～8倍，中心孔(18)的直径D1为圆环形粉碎室(14)的直径d1的2.5～3.5倍。

4.根据权利要求1所述的超细盘式涡流水射流磨，其特征在于：所述的布料腔体(6)上的环形布料口(13)的中心圆直径与圆环形粉碎室(14)的中心圆直径D2相同，中心内圆座套(19)的直径D3为圆环形粉碎室(14)的直径d1的1.2～2倍，布料腔体(6)上部锥面与水平面夹角α为15°～20°。

5.根据权利要求1所述的超细盘式涡流水射流磨，其特征在于：所述的机盖(5)构成锥形布料腔(12)的内锥面与水平面夹角β为17°～23°，机盖(5)上端的中心下料口(21)的直径D4为圆环形粉碎室(14)的直径d1的2～2.5倍，机盖(5)下部构成锥形布料腔(12)的布料口内圆直径D5为圆环形粉碎室(14)的直径d1的7～9倍。

6.根据权利要求1所述的超细盘式涡流水射流磨，其特征在于：所述的旋流器(10)的底端与旋流器集料管(11)固定连接，旋流器集料管(11)由管道与回料接管(4)相连通，回料接管(4)与料斗(3)的上部相连通，管道上设有输送泵。

Images