CN105195418A - 一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼 - Google Patents

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Abstract

一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼，属于粉体制备领域。本发明基于分级机内气流运动特性，对转笼叶片型线及安装角度进行设计。具体实施方法是：转笼叶片采用进行面为凹面的圆弧叶片；转笼叶片沿转笼周向均匀分布，垂直固定于上轮架和下轮架之间；转笼叶片沿非径向安装，转笼叶片入口安装角在40°～50°之间，转笼叶片出口安装角在80°～90°之间。该非径向圆弧叶片转笼，可保证气流在转笼叶片间通道的流线与转笼叶片型线重合，减小转笼叶片对气流及粉体的冲击，抑制转笼叶片间气流旋涡的形成，提高转笼叶片间流场的稳定性并改善分级性能，进而提高涡流空气分级机的细粉产率和分级精度。

Description

一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼
技术领域
本发明涉及一种用于涡流空气分级机进行干式物料分选时的转笼，属于粉体制备领域。
背景技术
超细粉体是制备结构功能材料的基础，广泛应用于精细陶瓷、优质耐火材料、精细化工及国防尖端技术领域，随着材料科学的发展及工程应用的需要，对超细粉体制备技术的要求不断提高。
利用涡流空气分级机进行物料分级，获得满足粒级要求的细微颗粒是目前干法粉体制备的主要环节之一。物料在涡流空气分级机导风叶片出口与转笼入口之间的环形区完成粗细颗粒的分离，细粉随气流进入转笼，流经转笼叶片间通道，由转笼中心上部的细粉出口流出。获得小粒级细粉产品的常用方法是提高转笼转速。但由此会引起转笼叶片间通道内流场速度梯度增加，气流反旋现象加剧，使部分细粉无法通过转笼，由反旋气流带回到环形区；转笼入口处气流与叶片存在较大冲角，造成转笼叶片对气流和粉体的冲击，不利于流场稳定及细粉通过转笼，降低分级精度和细粉收集率。作为细粉输送的必经通道，转笼叶片间流场特性是影响分级性能的关键因素之一。为改善转笼叶片间通道内流场分布，提高涡流空气分级机的分级性能，设计合理的转笼叶片叶型及安装角度是行之有效的方法。
发明内容
本发明提出一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼，它通过对转笼叶片叶型及安装角的设计，减小转笼叶片对气流及粉体的冲击，抑制转笼叶片间气流旋涡的形成，以达到改善转笼叶片间流场分布，提高分级性能的目的。
一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼，其特征在于：转笼叶片(16)采用进行面(10)为凹面的圆弧叶片，所述转笼叶片(16)沿转笼周向均匀分布，垂直固定于上轮架(14)和下轮架(15)之间；所述转笼叶片(16)沿非径向安装，转笼入口(11)处叶片切线与转笼圆周速度夹角，即转笼叶片入口安装角α 1在40°~50°之间，转笼出口(12)处叶片切线与转笼圆周速度夹角，即转笼叶片出口安装角α 2在80°~90°之间，以保证气流在转笼叶片间通道的流线与转笼叶片型线(13)重合，减小转笼叶片(16)对气流及粉体的冲击，提高流场稳定性和分级性能。
涡流空气分级结构如图1所示，气流由进风口(7)沿蜗壳(3)切向进入分级机形成旋转流场；物料由进料口(2)喂入，经撒料盘(9)分撒后甩入导风叶片(8)出口与转笼(6)入口之间的环形区，在旋转流场作用下完成粗细颗粒的分离；细颗粒随气流进入转笼(6)，流经转笼叶片间通道，由细粉出口(1)排出；粗颗粒则经锥形集料桶(4)收集后，由粗粉出口(5)排出。为提高转笼叶片间流场稳定性，保证细颗粒顺利通过，对转笼叶片间流场特性进行分析。
通过计算及模拟发现，转笼叶片(16)采用进行面(10)为凹面的圆弧叶片较进行面(10)为凸面的圆弧叶片及直叶片，可降低气流在转笼叶片间通道横截面上的速度梯度，抑制转笼叶片间气流旋涡的形成；同时，通过计算得出转笼入口(11)处气流相对速度角在40°~50°之间，转笼出口(12)处气流相对速度角在80°~90°之间，为避免转笼叶片(16)对气流及粉体造成冲击，应保证转笼叶片切线与气流相对速度方向重合，令转笼叶片安装角与气流进入转笼后的相对速度角相等。因此最佳转笼叶片入口安装角α 1在40°~50°之间，最佳转笼叶片出口安装角α 2在80°~90°之间。如图2所示，确定转笼叶片入口安装角α 1、转笼叶片出口安装角α 2、转笼入口即转笼外缘半径R 1、转笼出口即转笼外缘半径R 2以及转笼叶片(16)进行面(10)为凹面后，根据几何关系即可求出转笼叶片型线(13)半径R 0，以及圆弧叶片型线(13)圆心(M)与转笼中心(O)的距离L，最终得到非径向圆弧叶片转笼,如图3所示。
本发明的有益效果为：保证气流在转笼叶片间通道的流线与转笼叶片型线(13)重合，减小气流及粉体与转笼叶片(16)间的冲击；降低气流在转笼通道横截面上的速度梯度，抑制转笼叶片间气流旋涡的形成。为分级机提供有利的速度场，提高分级机的分级精度及细粉产率。
本发明适用于各种粉体的干法分级。
附图说明
图1为涡流空气分级机结构图。
图中：1-细粉出口2-进料口3-蜗壳4-锥形集料桶5-粗粉出口6-转笼7-进风口8-导风叶片9-撒料盘。
图2为非径向圆弧叶片转笼型线与安装角示意图。
图中：10-进行面11-转笼入口12-转笼出口13-转笼叶片型线。
图3为非径向圆弧叶片转笼。
图中：14-上轮架15-下轮架16-转笼叶片。
具体实施方式
本发明通过设计一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼，对转笼叶片叶型及安装角度进行设计。转笼叶片(16)采用进行面(10)为凹面的圆弧叶片，减小了气流在转笼叶片间通道横截面上的速度梯度，抑制转笼叶片间气流旋涡的形成；转笼入口(16)叶片切线与转笼圆周速度夹角，即转笼叶片入口安装角α 1在40°~50°之间，转笼出口(16)叶片切线与转笼圆周速度夹角，即转笼叶片出口安装角α 2在80°~90°之间，保证了气流在转笼叶片间通道的流线与转笼叶片型线(13)重合，减少转笼叶片(16)对气流及粉体的冲击，提高流场稳定性和分级性能。
本发明中，其他条件不变，分别采用传统径向直叶片转笼与本发明设计的非径向圆弧叶片转笼进行分级对比试验。实验结果表明采用本发明设计的非径向圆弧叶片转笼较传统径向直叶片转笼，分级粒径基本不变，分级精度最高提高40.7%，细粉产率最高提高17.6%。表明采用本发明中的非径向圆弧叶片转笼可改善流场稳定性，提高分级精度和细粉产率，达到较为理想的分级效果。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入发明权利要求的保护范围内。
本发明的一个实施案例：选用碳酸钙为待分级原料进行物料分级，其粒度组成如表1所示。
表1碳酸钙原料粒度分布表
粒度范围(μm) <1.8 1.8~6.4 6.4-16.6 16.6-25.4 25.4-38.8 38.8-53.5 53.5-73.6 >73.6
微分分布(%) 2.78 8.37 15.30 22.23 25.19 17.72 7.98 0.43
实验分别采用传统径向直叶片转笼与本发明设计的非径向圆弧叶片转笼，且非径向圆弧叶片的转笼叶片入口安装角α 1设为45°，转笼叶片出口安装角α 2设为85°。非径向圆弧叶片转笼结构下获得的分级产品较传统径向直叶片转笼的分级产品，粗粉中细颗粒（粒径在10μ-22μm之间）含量和细粉中粗颗粒（粒径在28μm-70μm之间）含量均减小。即改进后的非径向圆弧叶片转笼结构获得的细粉产品粒度分布变窄，粉体质量提高。同时采用非径圆弧叶片转笼较传统径向直叶片转笼，分级粒径基本不变，分级精度提高10.6%-40.7%，细粉产率提高12.5%-17.6%。因此说明本发明设计的非径向圆弧叶片转笼可提高涡流空气分级机内流场稳定性，提高分级机分级精度及细粉产率，有利于获得粒度分布窄的高质量细粉。

Claims (1)

1.一种涡流空气分级机非径向圆弧叶片转笼，其特征在于：转笼叶片(16)采用进行面(10)为凹面的圆弧叶片，转笼叶片(16)沿转笼周向均匀分布，垂直固定于上轮架(14)和下轮架(15)之间；转笼叶片(16)沿非径向安装，转笼入口(11)处叶片切线与转笼圆周速度夹角，即转笼叶片入口安装角α 1在40°～50°之间，转笼出口(12)处叶片切线与转笼圆周速度夹角，即转笼叶片出口安装角α 2在80°～90°之间，以保证气流在转笼叶片间通道的流线与转笼叶片型线(13)重合，减小转笼叶片(16)对气流及粉体的冲击，提高流场稳定性和分级性能。
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