CN215744068U - 一种基于半成品粗细分离的选粉机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于半成品粗细分离的选粉机;包括壳体,壳体由上壳体和中壳体以及下壳体构成,在中壳体的侧壁设有切向进风口,在上壳体中部外圈设有导流叶片,内接笼型转子,在笼形转子上方设有出风口,在出风口的上方设有驱动装置,在壳体内设有动态选粉回料排料斗和锥形导流装置;在上述导流装置的底部增设挡料锥;在下壳体的侧壁设有切向进入的二次补风口,在二次补风口上方设有吹洗风环。本实用新型增加了静态选粉区,通过调整壳体、导流装置结构,从而控制静态选粉区的结构,形成梯度截面风速,使半成品中的粗颗粒根据目标粒径分离出来,同时,在静态选粉区设置二次风补风口和吹洗风环,对落入集料锥的物料再次进行吹洗,进一步提高选粉机效率,降低粉磨***能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于粉磨技术领域,特别是涉及一种基于半成品粗细分离的选粉机。
背景技术
选粉机是一种依靠空气介质对物料进行分选的设备,是粉磨***的重要组成部分,其性能好坏直接影响整个***的技术经济指标。现有的动态选粉机,多以不同叶片结构型式构成笼型转子为核心部件,笼型转子高速旋转产生旋转气流,形成动态选粉区。待选颗粒进入动态选粉区后,主要在离心力、气流拉曳力和自身重力的平衡作用下,粗颗粒落入排料斗形成回料,细颗粒向笼型转子中心运动,通过气流出口排出形成成品。循环负荷是指选粉机回料量与成品量的比值,当选粉机效率低时,循环负荷增大。
半成品指已经通过前期分选脱去了大颗粒的物料,传统的半成品分选就是直接把这部分半成品随气流带入动态选粉机进行粗细分离,这个过程存在以下不足:带入动态选分区的半成品中,仍然含有一定量的粗颗粒,动态选粉机选出来的成品中有不同程度的跑粗现象;半成品料量大,选粉浓度高,选粉效率相对越低,循环负荷增加。
为此申请人设计开发解决上述问题的基于半成品粗细分离的选粉机,一是为动态选粉机作一次预分选,这样喂给动选的物料细度就会更细,动态选粉机选出来的成品也会更细,二是降低喂给动选的物料总量,在风量一定的条件下,选粉浓度就会越小,选粉效率越高,循环负荷降低,选粉机能效得到显著提高。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题,本实用新型提供了一种基于半成品粗细分离的选粉机,在传统动态选粉机基础上,增加了静态选粉区,通过调整壳体、导流装置及挡料锥结构,从而控制静态选粉区的结构,形成梯度截面风速,使半成品中的粗颗粒根据目标粒径分离出来,同时,在静态选粉区设置二次风补风口和吹洗风环,对落入集料锥的物料再次进行吹洗,进一步提高静态选粉区的选粉效率,从而提高动态选粉机效率,降低粉磨***能耗。
本实用新型是这样实现的,一种基于半成品粗细分离的选粉机;包括壳体,所述壳体由上壳体和中壳体以及下壳体构成,所述下壳体底部安装粗粉出料口,在中壳体的侧壁沿切向方向设有进风口,在上壳体中部外圈设有导流叶片,内接笼型转子,在笼形转子上方设有出风口,所述笼型转子处形成动态选粉区;在出风口的上方设有驱动笼形转子转动的驱动装置,在壳体内导流叶片的下方设有动态选粉回料排料斗,其特征在于,在笼形转子的下方动态选粉回料排料斗的外侧套装锥形导流装置,所述导流装置的下端延伸至下壳体,所述导流装置的下端面位于动态选粉回料排料斗的排料口上方;上述的导流装置与壳体之间形成静态选粉区;在下壳体的侧壁设有切向进入的二次补风口;
上述技术方案优选的,在上述导流装置的底部,根据导流装置角度,可增设挡料锥;所述导流装置和挡料锥之间形成的下腰面低于进风口底部平面,挡料锥的下端面位于下壳体垂直高度的中间偏上位置,所述的二次补风口位于挡料锥的下方;在挡料锥底部与下壳体之间的区域设置吹洗风环,所述吹洗风环位于二次补风口上方。
上述技术方案优选的,在上述导流装置的底部不设挡料锥时,所述的二次补风口位于下壳体垂直高度的中间位置,在导流装置底部与下壳体之间的区域设置吹洗风环,所述吹洗风环在二次补风口上方。
所述吹洗风环包括吹洗风环内圈和风环外圈,以及倾斜设置在风环内圈和风环外圈之间的数个风环导风打散板。
上述技术方案优选的,所述风环导风打散板倾斜角度θ2=20~60°;所述风环导风打散板相邻两块重叠水平投影长度与单块打散板水平投影长度的比值S1:S2=0.25~0.5。
上述技术方案优选的,所述导流装置与水平线夹角α=45~80°。
上述技术方案优选的,所述二次补风口切入点径向夹角θ1=45~60°;所述二次补风口沿圆周方向设有2~8个。
上述技术方案优选的,所述下腰面与壳体间截面风速V3=4~6m/s。
上述技术方案优选的,在静态选粉区和动态选粉区过渡的区域增加一个缩径结构。
上述技术方案优选的,扩大静态选粉区对应进风口的中壳体柱段直径,降低静态选粉区的气流拉曳力Fd,使更多粗颗粒沉积下来。
本实用新型具有的优点和技术效果:1)在动态选粉区前增加了静态选粉区,使物料在进入动态选粉区前便经过一次预分选;2)由锥形导流装置和壳体构成的静态选粉区,通过调整壳体、导流装置及挡料锥结构,从而控制静态选粉区的结构,形成梯度截面风速,从而达到半成品颗粒的粗细分离;3)可增设的挡料锥,将静态选粉区与下部的排料区域分隔开,避免了进入排料区域的粗颗粒受到静态选粉区气流的影响再次向上折返;4)二次补风口和吹洗风环对排料区的颗粒进行再次吹洗,提高分选清晰度;5)扩大进口区域的壳体直径,提高静态选分区的收尘效率;6)静态选粉区和动态选粉区过渡的区域增加一个缩口设计,增加静态选粉区的旋流度。
附图说明
图1是本实用新型实施例1结构示意图;
图2是本实用新型实施例1结构参数图;
图3是图2的A-A剖视图;
图4是图2的A-A剖视图;
图5是图1的B-B剖视图;
图6是图5的C-C剖视图;
图7是本实用新型实施例2结构示意图;
图8是本实用新型实施例3结构示意图;
图9是本实用新型实施例4结构示意图;
图10为实施例1CFD计算速度场结构示意图;
图11为实施例1CFD计算七种颗粒在设备内的分布示意图;
图12为实施例2CFD计算速度场结构示意图;
图13为实施例2CFD计算七种颗粒在设备内的分布示意图;
图14为实施例3CFD计算速度场结构示意图;
图15为实施例3CFD计算七种颗粒在设备内的分布示意图;
图16为实施例4CFD计算速度场结构示意图;
图17为实施例4CFD计算七种颗粒在设备内的分布示意图;
图中,1a、上壳体;1b、中壳体;1c、下壳体(集料锥)、2、驱动装置;3、传动轴;4、导流叶片;5、笼形转子;6、动态选粉回料排料斗;7、导流装置;8、进风口;9、出风口;10、粗粉出料口;11、静态选粉区;12、动态选粉区;13、二次补风口;14、挡料锥;15、吹洗风环;15-1、风环导风打散板;15-2、风环内圈;15-3、风环外圈;16、缩径结构。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
请参阅图1至图6,一种基于半成品粗细分离的选粉机,包括选粉机壳体,分为上壳体1a,中壳体1b和下壳体(集料锥)1c;下壳体底部接粗粉出料口10;进风口8切向进入中壳体1b,所述进风口8可以是单进风也可以是双进风型式,所述进风口上表面对应壳体与导流装置之间的截面风速V2=6~8m/s;上壳体1a中部设有导流叶片4,内接笼型转子5,所述导流叶片与笼型转子间形成动态选粉区12;出风口9位于选粉机上部;笼型转子由安装在选粉机出风口9上部的驱动装置2带动传动轴3一起转动;导流叶片4下部接动态选粉回料排料斗6,导流装置7安装在动态选粉回料排料斗6外侧,与排料斗6同位于导流叶片4下部,所述导流装置7与水平线夹角α=45~80°;所述导流装置上端与壳体间截面风速(入动选垂直风速)V1=7~10m/s;上述的导流装置与壳体之间形成静态选粉区11;在下壳体的侧壁设有切向进入的二次补风口13,上述技术方案优选的,所述二次补风口13切入点径向夹角θ1=45~60°;所述二次补风口13沿圆周方向设有2~8个。
本实用新型在动态选粉机前段工艺增加了静态选粉区11,静态选粉区由锥形导流装置7和壳体1b之间的空间构成。半成品物料由气流携带经进风口8切向进入选粉机的静态选粉区域。进入静态选粉区的气流具有切向的初速度,物料颗粒随气流做圆周运动,此时颗粒主要受到重力G、离心力Fc、气流拉曳力Fd的综合作用做沉降运动和离心运动。
通过控制导流装置的角度以及改变壳体结构来控制静态分选区的梯度截面风速,不同风速对应的气流拉曳力Fd不同,物料按下述条件产生粗细分级:
1)对于Fd<G+Fc合力的颗粒来说,其在综合合力作用下做螺旋沉降运动。随着颗粒高度的降低,其受到的气流拉曳力Fd随之减小,这使得这部分颗粒的向下加速度不断增加,加速了其沉降的过程。斜向上的二次补风口13会对这部分下沉的颗粒再次进行分选,细颗粒上升,粗颗粒最终沉降至底部经粗粉出料口10排出。
2)对于Fd≥G+Fc合力的颗粒来说,其在综合合力作用下做螺旋上升运动。随着颗粒的高度提升,其受到的气流拉曳力Fd随之增加,使得这部分颗粒向上的加速度不断增加,加速了其上升的过程。这部分颗粒向上进入到导流叶片4和笼形转子5之间的动态选粉区内,较粗颗粒受离心力作用与边壁的导流叶片4碰撞后在重力作用下经动态选粉回料排料斗6向下排出,细颗粒在径向气流拉曳力作用下进入笼形转子5内部,最后经出风口9排出。
本实施例区别于传统动态选粉机主要具有以下优点:1)在动态选粉区前增加了静态选粉区,使物料在进入动态选粉区前便经过一次预分选;2)由锥形导流装置和壳体构成的静态选粉区,形成梯度截面风速,从而达到半成品颗粒的粗细分离,提高下段动态选粉工艺的选粉效率;3)二次补风口对排料区的颗粒进行再次吹洗,提高分选清晰度。
实施例1,一种基于半成品粗细分离的选粉机,在上述选粉机的基础上在导流装置7下部安装有挡料锥14;所述导流装置7下端延伸到下壳体(集料锥)1c区域,所述导流装置7和挡料锥14之间形成的下腰面低于进风口8底部平面;所述挡料锥14的下端面位于在下壳体1c垂直高度的中间偏上位置;二次补风口13安装在下壳体(集料锥)1c区域,所述二次补风口13在挡料锥14下方;在挡料锥14底部与下壳体1c之间的区域设置吹洗风环15,所述吹洗风环包括吹洗风环内圈和风环外圈,以及倾斜设置在风环内圈和风环外圈之间的数个风环导风打散板15-1;所述吹洗风环15位于二次补风口13上方。本实施例通过增加的挡料锥将静态选粉区与下部的排料区域分隔开,避免了进入排料区域的粗颗粒受到静态选粉区气流的影响再次向上折返,同时下沉的颗粒碰撞到挡料锥上表面折返向上,增加再次分选的概率。斜向上的二次补风口移至挡料锥下方,将进入排料区的颗粒进行再次分选,提高分选清晰度。
上述技术方案优选的,所述导流装置7和挡料锥14之间形成的下腰面与进风口8底部距离H2=0~500mm,下腰面与壳体间截面风速V3=4~6m/s。
上述技术方案优选的,所述风环导风打散板15-1间隙风速设计为V4=3~5m/s;所述风环导风打散板15-1倾斜角度θ2=20~60°;所述风环导风打散板15-1相邻两块重叠水平投影长度与单块打散板水平投影长度的比值S1:S2=0.25~0.5。
上述技术方案优选的,所述吹洗风环内圈15-2锥角θ3不大于外圈15-3锥角β(下壳体1c锥角),作为优选θ3=(0.7±0.2)β。
实施例1所述的半成品粗细分离的选粉机的设计方法,设定如下工艺结构参数:选粉机设计能力T(t/h),不同物料适宜选粉浓度C(g/m3),选粉机风量Q(m3/h),转子直径Dr(mm),转子高度Hr(mm),转子径向风速Vr(m/s),转子高径比ζ1,导流叶片外端直径Dv(mm),入动选垂直风速V1(m/s),进风口上表面对应壳体与导流装置之间的截面风速V2(m/s),进风口风速Vin(m/s),二次补风口风速Vs(m/s),导流叶片底部对应壳体直径D1(mm),进风口高度H3(mm),进风口宽度B3(mm),进风口高宽比ζ2,进风口上表面对应壳体柱段直径D2(mm),进风口上表面对应导流装置的上部直径D2in(mm),导流锥下部直径D3in(mm),集料锥与水平线夹角β(°),下壳体风速V3(m/s),下壳体直径D3(mm),动态选粉回料排料斗与水平线夹角η(°),排料斗柱段直径D5(mm),出料口直径D6(mm),出料口料量Td(t/h),出料口料速Vp(m/s),物料容重ρ(t/m3),物料孔隙率ε,排料斗与出料口距离H1(mm),二次补风口直径D4(mm),二次补风口个数N1,二次补风方向角θ1(°),二次补风口距离吹洗风环H4(mm),挡料锥与下壳体水平间隙d1(mm),挡料锥与水平线夹角δ(°),导流装置上端与进风口上端距离h(mm),导流装置高度H(mm),导流装置底部直径D3in(mm),吹洗风环高度H5(mm),风环导风打散板个数N2,风环导风打散板间距d2(mm),风环导风打散板长度d3(mm),风环导风打散板倾斜角度θ2(°),吹洗风环内圈锥角θ3(°),相邻风环导风打散板重叠水平投影长度S1(mm),风环导风打散板水平投影长度S2(mm)。
设计方法具体包括如下步骤:
1)计算选粉机风量Q(m3/h):
Q=T/C×106;
2)计算转子直径Dr(mm):
其中,ζ1=Hr/Dr=0.4~0.6;Vr=2~5m/s;
3)计算导流叶片外端直径Dv=Dr+(200~400)mm;
4)计算导流叶片底部对应壳体直径D1(mm):
其中,根据不同物料情况,取V1=7~10m/s;
5)取导流装置上端与进风口上端距离h=200~500mm;
6)取导流装置与水平线夹角α=45~80°;
7)计算进风口上表面对应导流装置的圆周截面直径D2in(mm):
D2in=Dv-2h/tanα
8)计算进风口上表面对应壳体柱段直径D2(mm):
其中,根据不同物料情况,取V2=6~8m/s;
9)取进风口长宽比ζ2=H3/B3=1.0~1.5;
10)计算进风口高度H3(mm):
其中,取Vin=10~20m/s;
11)取下壳体集料锥角度β=45~80°;
12)计算出料口料量Td=(0.5~1.5)T(t/h);
13)计算出料口直径D6(mm):
其中,取Vp=0.5~3.5m/s,ε=0.5~1.0;
14)取动态选粉回料排料斗与出料口距离H1=300~500mm;
15)取动态选粉回料排料斗柱段直径D5=D6-(200~300)mm;动态选粉回料排料斗与水平线夹角η=35~70°;
16)取导流装置下端与进风口底部距离H2=0~500mm;
17)计算导流装置高度H=h+H3+H2(mm);
18)计算导流装置底部直径D3in(mm):
D3in=DV-2H/tanα;
19)计算下壳体直径D3(mm):
其中V3=4~6m/s;
20)取挡料锥与下壳体水平间隙d1=200~300mm;
21)取挡料锥与水平线夹角δ=35~70°;
22)计算吹洗风环高度H5=(0.5~1.0)d1(mm);
23)取风环导风打散板倾斜角度θ2=20~60°;
24)吹洗风环内圈锥角θ3=(0.7±0.2)β;
25)计算风环导风打散板长度d3=H5/sinθ2(mm);
26)计算风环导风打散板间距d2(mm):
d2=(1-S1/S2)H5cosθ2;
其中,S1/S2=0.25~0.5;
27)取二次补风口风量Q2=(10~30%)Q(m3/h);
28)计算风环导风打散板个数N2:
其中,V4=3~5m/s;
29)计算二次补风口直径D4(mm):
其中,取Vs=15~18m/s,N1=(2~8)整数;
30)取二次补风口距离吹洗风环H4=D4+(0~500)mm。
实施例2,请参阅图7,一种基于半成品粗细分离的选粉机,与实施例1不同之处在于:不设挡料锥14,所述导流装置7下端接近动态选粉回料排料斗6出料口;所述导流装置7下端位于在下壳体1c垂直高度的中间偏下位置;所述的二次补风口13位于下壳体1c垂直高度的中间位置且高于导流装置7下端;在导流装置7底部与下壳体1c之间的区域设置吹洗风环15,所述吹洗风环15在二次补风口13上方,所述吹洗风环内圈15-2锥角θ3不大于外圈15-3锥角β(下壳体1c锥角),作为优选θ3=(0.7±0.2)β。
本实施例延长了静态选粉过程中旋流收尘的时间,充分打散下沉颗粒,二次补风和吹洗风环及时将夹带在下沉颗粒中的目标颗粒吹洗出来,提高静态选粉的分离清晰度。
实施例3,请参阅图8,一种基于半成品粗细分离的选粉机,是实施例1的一种特殊结构,与实施例1不同之处在于:进一步扩大进风口8对应的中壳体1b柱段直径D2,其优点在于从静态选粉初始时间段严格控制提升到动态选粉区的目标颗粒,增加静态粗细分级效率,从而提高动态选粉效率。
实施例4,请参阅图9,一种基于半成品粗细分离的选粉机,在实施例1的基础上,在静态选粉区11和动态选粉区12过渡的区域增加一个缩径结构16;所述缩径结构16低于导流装置7上端且高于进风口8上端面;所述缩径结构16与壳体间截面风速V4=9~12m/s。
本实施例延缓了物料进入静态选粉区后的向上运动,增加静态选粉区的旋流度,从而提高静态粗细分级效率;同时缩径锥面向下撞击随气流上升的旋转物料,使得大颗粒物料动能损失,在重力作用下沿中壳体1b内壁下降,细颗粒继续随加速气流向上进入动态选粉机,从而提高静态粗细分离清晰度。
为从原理上验证本实用新型核心技术要点,根据设计方法分别构建实施例1~实施例4静态选粉区的计算模型,采用CFD理论计算的方法数值求解相同工况条件下不同方案模型对半成品颗粒的选出效率,计算边界条件及计算结果如下:
表1计算边界条件
注:二次补风口根据设备负压通过程序自动计算补风量。实施例1补风口直径取500mm;其余方案取300mm。
表2五个方案模型CFD计算结果
参数 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
颗粒粒径 | 选岀效率/% | 选岀效率/% | 选岀效率/% | 选岀效率/% |
10um | 99.9 | 99.1 | 99.7 | 99.8 |
30um | 95.6 | 98.0 | 99.9 | 99.7 |
45um | 87.2 | 99.3 | 99.7 | 99.9 |
80um | 68.9 | 98.9 | 81.9 | 82.9 |
0.2mm | 16.1 | 20.3 | 38.7 | 32.9 |
0.5mm | 0.2 | 0.7 | 0.1 | 4.8 |
1.5mm | 2.0 | 4.2 | 1.6 | 2.3 |
注:选出效率指各粒径颗粒出静叶片后的质量流与其进料口质量流的比值
表2计算结果表明,四个方案模型对半成品颗粒中的七种特征粒径颗粒有不同程度的粗细分级作用。实施例1中只有16%的0.2mm颗粒进入静叶片,参与后续的动态选粉过程,实施例2中,只有约20%的0.2mm颗粒进入静叶片,实施例3中只有38.7%的0.2mm颗粒进入静叶片;实施例4中只有32.9%的0.2mm颗粒进入静叶片参与后续的动态选粉过程;也就说0.5mm以上颗粒基本不参与后续动态选粉过程;80um以下颗粒几乎全进入动态选粉区。从实施例一到实施例一四,0.5mm以上粗颗粒,在动态选粉区之前的静态分选区域,从进风口切向进入后,大部分落入下壳体(集料锥)1c内,从图10~图17速度矢量图、七种颗粒在设备内的分布可以清晰得到印证。
0.5mm以上粗颗粒,基本不参与动态分选,动态选粉浓度降低50%以上,80um以下颗粒选粉效率提高20~25%。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于半成品粗细分离的选粉机,包括壳体,所述壳体由上壳体和中壳体以及下壳体构成,所述下壳体底部安装粗粉出料口,在中壳体的侧壁沿切向方向设有进风口,在上壳体中部外圈设有导流叶片,内接笼型转子,在笼形转子上方设有出风口,所述笼型转子处形成动态选粉区;在出风口的上方设有驱动笼形转子转动的驱动装置,在壳体内导流叶片的下方设有动态选粉回料排料斗,其特征在于,在笼形转子的下方动态选粉回料排料斗的外侧套装锥形导流装置,所述导流装置的下端延伸至下壳体,所述导流装置的下端面位于动态选粉回料排料斗的排料口上方;上述的导流装置与壳体之间形成静态选粉区;在下壳体的侧壁设有切向进入的二次补风口。
2.根据权利要求1所述的基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:在上述导流装置的底部,根据导流装置角度,安装有挡料锥;所述导流装置和挡料锥之间形成的下腰面低于进风口底部平面,挡料锥的下端面位于下壳体垂直高度的中间偏上位置,所述的二次补风口位于挡料锥的下方;在挡料锥底部与下壳体之间的区域设置吹洗风环,所述吹洗风环位于二次补风口上方。
3.根据权利要求1所述的基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:在上述导流装置的底部不设挡料锥时,所述的二次补风口位于下壳体垂直高度的中间位置且高于导流装置下端,在导流装置底部与下壳体之间的区域设置吹洗风环,所述吹洗风环在二次补风口上方。
4.根据权利要求2或3所述的基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:所述吹洗风环包括吹洗风环内圈和风环外圈,以及倾斜设置在风环内圈和风环外圈之间的数个风环导风打散板。
5.根据权利要求4所述基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:所述风环导风打散板倾斜角度θ2=20~60°;所述风环导风打散板相邻两块重叠水平投影长度与单块打散板水平投影长度的比值S1:S2=0.25~0.5。
6.根据权利要求1所述基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:所述导流装置与水平线夹角α=45~80°。
7.根据权利要求1所述基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:所述二次补风口切入点径向夹角θ1=45~60°;所述二次补风口沿圆周方向设有2~8个。
8.根据权利要求2所述基于半成品粗细分离的选粉机,其特征在于:在静态选粉区和动态选粉区过渡的区域增加一个缩径结构。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115364991A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-22 | 广东众大智能科技有限公司 | 一种磨粉机内风向导流结构 |
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2021
- 2021-07-20 CN CN202121669071.2U patent/CN215744068U/zh active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115364991A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-11-22 | 广东众大智能科技有限公司 | 一种磨粉机内风向导流结构 |
CN115364991B (zh) * | 2022-08-31 | 2023-08-29 | 广东众大智能科技有限公司 | 一种磨粉机内风向导流结构 |
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GR01 | Patent grant | ||
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