喷射式粉碎机 本发明涉及一种水平旋流型喷射式粉碎机。
近年来已开发出各种喷射式粉碎机,该粉碎机用于制造农药、调色涂料等不耐热粉体或陶瓷粉体等多种领域,利用高速喷射使粉体彼此碰撞进行微粉碎。
例如,日本专利公告第16981/1988号公报(以下称为A号公报)揭示了超音速喷射粉碎机,该粉碎机中,在面对高压气体喷射用主喷嘴出口的碰撞板与喷嘴出口之间,形成碰撞空间,使圆形分离室的外周的一部分面临该碰撞空间,用朝圆形分离室外周切线方向延伸的旁通路,使该圆形分离室与原料供给通路(该原料供给通路与上述主喷嘴的中途连通)的出口侧连通,在圆形分离室的中央部连接着微粉体排出路。另外,在日本专利公开第50554/1982号公报、专利公开第50555/1982号公报、专利公开第50556/1982号公报、专利公开第290560/1992号公报、专利公开第184966/1993号公报、专利公开第275731/1995号公报、专利公开第152742/1996号公报、专利公开第155324/1996号公报、专利公开第182937/1996号公报、专利公开第254855/1996号公报、专利公开第323234/1996号公报、实用新型公告第52110/1991号公报、实用新型公告第53715/1995号公报、实用新型公告第8036/1995号公报、实用新型公开第19836/1994号公报中也揭示了同样的构造。
日本专利公告第17501/1988号公报(以下称为B号公报)揭示的喷射式粉碎机中,在一端形成固气混合室,在该固气混合室相邻地开设原料供给口和喷射高压气体的碎料供给喷嘴,在另一端形成旋转粉碎室,该旋转粉碎室设有碰撞板并配设着喷射高压气体的粉碎喷嘴。用朝向上述碰撞板的加速管将固气混合室与旋转粉碎室的一端连通,在该加速管外周通过整流区形成与旋转粉碎室连通的分级室,在该分级室设置围绕加速管的环状分级板,使其内侧与排出孔连通,使其外侧与固气混合室连通。
日本专利公告第9057/1989号公报(以下称为C号公报)揭示的喷射式粉碎机中,对B号公报的喷射式粉碎机作了改进,在碰撞板上备有突起(中心柱),该突起的中心部朝着加速管出口中心最突出。
日本专利公开第254427/1994号公报(以下称为D号公报)揭示地喷射式粉碎机中,备有将高压气体向旋转粉碎室内喷射而形成旋流的若干个喷嘴和朝着各粉碎喷嘴的喷射口设置的碰撞部件,碰撞部件是扁平的碰撞板,该碰撞板的沿着旋流方向的下手侧端和上手侧端的形状,形成为薄的刃状,其碰撞面倾斜,其倾斜范围是在旋流的流动方向与相向的粉碎喷嘴中心线之间所成角度α为30至60度的范围内,固定地配设着可调节角度的安装机构。
日本专利公开第111459/1990号公报(以下称为E号公报)揭示的喷射式粉碎机中,加速管的扩开角度是7°~9°。另外,在实用新型公告第25227/1995号公报中也揭示了同样的构造。
现有的喷射式粉碎机中,设置了碎料的供给喷嘴和喷射高压气体的喷射喷嘴,将喷射喷嘴配置在等分旋转粉碎室圆周的位置,将碎料的供给喷嘴在等分配置着的喷射喷嘴之间配设一个,喷嘴的总数为奇数。
但是,上述现有的喷射式粉碎机存在以下问题。
A号公报等记载的喷射式粉碎机,当使碎料、例如硬度高的化学合成陶瓷碎料随着高压气体喷射流碰撞固定壁时,被碰撞的部分磨耗而形成凹坑,在短时间内固定壁磨损,缺乏耐久性。
B号公报记载的喷射式粉碎机,存在着与A号公报同样的问题,并且,由于将原料供给旋转气流的中央部(减压部),所以,被粉碎的微粉体残留在中央,分级效率低,存在着粒度分布广的问题。
C号公报记载的喷射式粉碎机,碎料的供给和微粉体的排出都在旋转粉碎室上部进行,所以,形成粉碎喷嘴的旋流的正常流动紊乱。该紊乱的旋流加大了压力损失,结果使旋流的速度降低,粉碎能力欠佳。
D号公报记载的喷射式粉碎机,利用设在旋转粉碎室的四个碰撞板的碰撞作用,其粉碎效率高,但是,由于碰撞板的存在,使高速喷射的旋流的速度降低,粉体的形状呈方形,粒径分布的调节困难。
另外,碎料供给喷嘴和喷射喷嘴配设数为奇数的现有喷射式粉碎机,用偶数的粉碎喷嘴形成了旋流后,用一个碎料供给喷嘴将固气混相流推入旋转粉碎室内,所以,后被推入的该混相流容易产生旋流的偏析,并且,必须分别设定碎料供给喷嘴和喷射喷嘴的高压气体量,其运转控制烦杂,操作性欠佳,同时,由于喷嘴数为奇数,容易产生偏析,粉碎效率和分级效率欠佳。
另外,各喷射喷嘴分别只有一个喷射口,所以,由于将旋流的流线作为一条线进行二元解析地制作旋转粉碎室,所以,在旋转粉碎室的上方部(顶内衬)和下方部(底内衬)处流速降低,大粒子在旋转粉碎室内滞留时间长,从而使上方部和下方部内衬的磨耗加剧。
另外,由于微粉体粒度的调节是仅靠喷射流的压力或风量变更进行的,所以,由于碎料的特性,容易产生旋流的偏析以及微粉体对旋转粉碎室器壁等的压接,使旋转粉碎室的环形内衬、顶内衬、底内衬部的磨耗加剧,不能稳定地连续生产。
本发明是为了解决上述问题,提供一种喷射式粉碎机,本发明的粉碎机,不会引起偏析的产生,可得到高的粉碎效率和分级率,能以极高效率得到粒径分布窄的微粉,同时,可使旋转粉碎室的混相流的流速分布均匀,降低碎料对旋转粉碎室内壁面的碰撞度,提高碎料之间的碰撞度,减少壁面的磨耗,极力减少微粉的压接,缩短在该旋转室内的滞留时间,显著提高粉碎能力,可进行长时间的连续处理。
本发明的喷射粉碎机,是水平旋流型喷射式粉碎机,其中,备有中空圆盘状的旋转粉碎室、m个粉碎喷嘴、n个文丘里喷嘴(m+n=a,a是整数,m>n)、形成在文丘里喷嘴上流的固气混合室、与上述固气混合室连设的碎料供给部、与文丘里喷嘴同轴地配设在上述固气混合室的推入喷嘴、配设在上述旋转粉碎室中心部的上部用于排出微粉体的出口;上述m个粉碎喷嘴配设在上述旋转粉碎室的侧壁,其喷射口倾斜于周壁,用于喷射高压气体形成旋流;上述n个文丘里喷嘴配设在旋转粉碎室的侧壁,将碎料随着高压气体导入;上述固气混合室的文丘里喷嘴导入部与上述推入喷嘴排出侧的距离l,用l=(D/d)×k表示,并且k值为k=7~12,最好k=8~10(D是文丘里喷嘴导入部的直径,d是推入喷嘴排出侧的直径)。
这样,由于固气混合室的文丘里喷嘴导入部与推入喷嘴排出侧的距离l,用l=(D/d)×k表示,并且k值为k=7~12,最好k=8~10(D是文丘里喷嘴导入部的直径,d是推入喷嘴排出侧的直径),所以,文丘里喷嘴和粉碎喷嘴同时以相同的空气压力开始动作,同时,无论碎料是何种类,都可以顺利地进行碎料的吸入,可连续运转。
这里,文丘里喷嘴与推入喷嘴的距离l,是文丘里喷嘴的导入部入口与推入喷嘴前端部的距离,用(D/d)×k=l,并且k=7~12,最好k=8~10的关系表示,根据喷射式粉碎机的解析和实验结果,如果k值小于8,则碎料的吹入力有减小的倾向,如果k值大于10,则来自推入喷嘴的高速喷射流完全从文丘里喷嘴跑掉,有产生压力损失的倾向,所以都是不理想的。
旋转粉碎室、粉碎喷嘴、推入喷嘴和文丘里喷嘴的材质,可采用铁、铝、铜、钛等金属或合金或含陶瓷的复合材料等,从耐磨性考虑,最好采用硬质合金。
高压气体可根据碎料种类和粉碎条件,采用空气或氮气、氩气等惰性气体。
本发明的喷射式粉碎机,上述文丘里喷嘴,在喉部与文丘里喷嘴导入部之间备有负压发生部。
这样,除了具有上述作用外,由于在文丘里喷嘴的喉部与文丘里喷嘴导入部(上流侧)之间备有负压发生部,所以,碎料借助来自推入喷嘴的高速喷射流,以不泄漏到文丘里喷嘴的方式被吸入,高速且稳定地供给旋转粉碎室。
负压发生部形成在文丘里喷嘴的喉部与导入部之间。喉部的入口(负压发生部的后部)的倾斜角度θ1和喉部的出口的倾斜角度θ2,相对于文丘里喷嘴的轴线,为0.5°≤θ1≤θ2,最好为0.7°≤θ1≤θ2。另外,θ2为2.5°~6°,最好为3°~5°。
如果θ1小于0.7°,则负压发生量减小,产生吸入不足的倾向。如果θ2大于5°,则同样地负压发生量减小,产生吸入不足的倾向,所以是不理想的。
如果θ2小于3°,则导入部入口处产生压力损失,负压发生部不发挥作用,有使粉碎能力降低的倾向。另外,如果大于5°,则有使固气混相流的流速降低、粉碎能力降低的倾向,因此也不理想。
负压发生部的长度g为文丘里喷嘴导入部的直径D的2~4.2倍,最好为2.2~3.8倍。喉部的长度h为喉部入口口径e的2.25~5倍,最好为3~4倍。
如果负压发生部的长度g小于文丘里喷嘴导入部直径D的2.2倍,则在导入部产生旋流,吸入负压有减小的倾向。如果大于3.8倍,则容易产生负压发生部的压接,还是不理想。
喉部的长度h如果小于喉部入口口径e的3倍,则受排出部的影响,负压有减小的倾向,如果大于4倍,则容易产生喉部的压接,仍然不理想。
本发明的喷射式粉碎机,除上述之外,上述粉碎喷嘴和文丘里喷嘴的总数m+n是偶数,并且5≤m≤15,1≤n≤5,最好是5≤m≤14,1≤n≤2。
这样,除了如上所述的作用外,由于在旋转粉碎室的周壁,各喷嘴不象已往那样偏置地以等间隔配置,所以,可以使由粉碎喷嘴和文丘里喷嘴构成的系统喷射的压力同步,取得平衡,从而防止旋流的偏析,运转操作容易,降低碎料与壁面的碰撞度,提高粒子之间的碰撞度,显著抑制旋转粉碎室内衬部的磨耗。另外,由于防止碎料在旋转粉碎室内偏析,所以,可提高粉碎效率和分级率。
如果粉碎喷嘴的个数少于五个,则旋流的形态和速度的控制性欠佳,如果多于十四个,则喷射式粉碎机的构造复杂,固气混相流的控制困难。
本发明的喷射式粉碎机,上述每个粉碎喷嘴备有上下p层(2≤p≤5)和/或左右q排(1≤q≤5)的喷射部。
这样,除了具有上述作用外,还可以三维地控制旋转粉碎室内的粉碎区和分级区的旋流,同时,粒子的形状成为圆形,缩窄粒径分布,可自由地控制粒径分布范围。
由于各粉碎喷嘴具有多层和/或多排喷射部,可将旋转粉碎室内的流线作为多层三维地得到,减小粉碎机内高度方向的速度差,缩短粒子在粉碎机内的滞留时间,提高粉碎能力。
这里,粉碎喷嘴的喷射部的层数(p)为2≤p≤5,最好是p=3。层数p少于2时,旋转粉碎室内上下方向旋流的流速有比中央部低的倾向,如果p多于4,或者喷射部的排数(q)超过五排,则旋流不容易平衡,而且不容易三维地控制旋流。
本发明的喷射式粉碎机,上述喷射部的、上述各排和/或各层的喷射口口径和/或喷射部的喷射角度,其中一个以上不同。
这样,除了具有上述作用外,由于粉碎喷嘴各层的各喷射部的喷射口口径有一个以上不同,所以,可控制水平面和高度的三维的粉碎旋流的形态和速度。通过三维地控制固气混相旋流,可根据各物性不同的各种碎料,形成最适当的旋流,所以,可进行粒度调节和防止微粉压接,同时没有偏析,防止内衬部的磨耗。
另外,由于粉碎喷嘴的各排喷射角度有一个以上不同,所以,提高旋流中碎料之间的碰撞度,同时,可根据各物性不同的各种碎料,形成最适当的旋流。
粉碎喷嘴的各排及各层喷射口的口径和喷射角度,通过在上流侧用塞子等塞住,可改变为与碎料相应的喷射口径和喷射角度,所以,对于陶瓷等比重较大的碎料,加大下侧喷射口的口径,增加风量;对于电极用的焦炭、碳、调色涂料等比重较小的碎料,则加大上侧喷射口的口径,这样,可提高碎料的碰撞频度,在短时间内得到粒度分布窄的微粉体。
由于只改变粉碎喷嘴,就可以改变各排的喷射角度,所以,对于每种物性不同的碎料,可控制旋转粉碎机内的旋流,形成适合于各种碎料的旋流。
通过改变粉碎喷嘴,可将粉碎喷嘴和各排喷射部的喷射角度,调节在20°~80°的范围,就可以调节旋流中的碎料之间的碰撞度。设推入喷嘴的风量为qP,一个粉碎喷嘴的风量为qG,则各排喷射口的口径满足0.3qG≤qP≤2.1qG。如果qp小于0.3qG,则文丘里喷嘴的负压发生量小,碎料的吸入减弱;如果qP大于2.1qG,则喷射式粉碎机内的旋流产生紊乱。
如果粉碎喷嘴的各排喷射部的喷射角度小于20°,则粉碎旋流的速度降低,碎料在旋转粉碎室的偏析、粉碎效率降低。如果大于80°,则旋转粉碎室的环形内衬的磨耗加大。
另外,为了使粉碎喷嘴具有普遍性,各排喷射部的喷射角度,组合了22.5°(容易偏析的碎料和不容易分散的碎料)、45°(硬度大、容易磨损内衬部的碎料)、67.5°(具有压接性的碎料)三种喷射角度,这样,从比重大的碎料到比重小的碎料,都可以有效地进行破碎。
本发明的喷射式粉碎机,上述粉碎喷嘴的上述喷射部,具有形成在上流侧的塞子插孔。
这样,除了具有上述作用外,只要把塞子插入插孔内,就可得到与碎料相应的最适当的粉碎条件。
这里,插入插孔的塞子,可采用金属制或合成树脂制塞子。
本发明的喷射式粉碎机,备有配设在旋转粉碎室下面中央的中心柱,该中心柱的顶点和上述出口的下端面,位于旋转粉碎室高度方向的中心线上。
这样,除了具有上述作用外,通过将旋转粉碎室的上面中心柱和旋转粉碎室的下面出口形成在旋转粉碎室的中心线上,可以将旋转粉碎室内明确地划分为分级区和粉碎区,预定尺寸的微粉并且粒径分布窄的微粉从旋转粉碎室上部的出口排出,同时,粗粉借助高速喷射流的离心力飞散到外周,提高高速喷射流中原料的相互碰撞度。
出口和中心柱的材质,可采用铁、铝、铜、钛等金属或合金,或者含陶瓷的复合材料等。从耐磨性方面考虑,最好采用硬质合金。
图1是本发明实施形态1之喷射式粉碎机的要部截面图。
图2是图1中的Ⅰ-Ⅰ线截面图。
图3是本发明实施形态1之喷射式粉碎机的固气混合室的要部截面图。
图4是本发明实施形态1之喷射式粉碎机的文丘里喷嘴的要部截面图。
图5是本发明实施形态2之喷射式粉碎机的要部截面图。
图6是图5中的Ⅱ-Ⅱ线要部截面图。
图7(a)是本发明实施形态2中的粉碎喷嘴的背面透视图。图7(b)是粉碎喷嘴的仰视图。图7(c)是图7(b)中的Ⅲ-Ⅲ线的要部截面图。
图8(a)、图8(b)、图8(c)、图8(d)、图8(e)、图8(f)、图8(g)是表示本发明的复合喷射喷嘴的一排喷射口的口径与旋流关系的模式图。
图9(a)是本发明实施形态2中组装粉碎喷嘴的本体要部截面图。图9(b)是组装粉碎喷嘴的本体仰视图。图9(c)是组装粉碎喷嘴的本体主视图。图9(d)是组装粉碎喷嘴的插接式喷射部的要部截面图。
图10是表示本发明实施例2与比较例2的粉碎后微粉体的粒径与粒径累计%的关系的图。
图11是表示本发明实施例3之高速喷射流的压力为7.5kgf/cm2时,微粉体的粒径分布%的依赖关系图。
图12是表示本发明实施例3之高速喷射流的压力为4.5kgf/cm2时,微粉体的粒径分布%的依赖关系图。
下面,参照附图说明本发明的实施形态。
(实施形态1)
用以下附图说明本发明实施形态1之喷射粉碎机。
图1中,1是实施形态1中的喷射式粉碎机。2是中空圆盘状的旋转粉碎室。3是以等间隔配设在旋转粉碎室2的七个粉碎喷嘴。4是配设在旋转粉碎室2的一个文丘里喷嘴。5是通过固气混合室8与文丘里喷嘴4同轴地配设在文丘里喷嘴上流侧的推入喷嘴。6是本体箱。7是旋转粉碎室2的环形内衬。8是固气混合室。9、10是配设在旋转粉碎室2上下的顶内衬和底内衬。11是可装卸地配设在底内衬10中央部的、上部略呈圆锥形的中央柱。12是与中央柱11同轴并可装卸地配设在顶内衬9上的出口。13是与固气混合室8连设着的碎料导入口。14是用套管14a形成的微粉体排出口。14a是套管。15是高压端管。15a是将高压气体从高压端管15送到粉碎喷嘴3或推入喷嘴5的高压气体管。16是调节高压气体管15a的压力的压力调节阀。
图2中,α是文丘里喷嘴的喷射角度,γ是粉碎喷嘴的喷射部的喷射角度。α为20°~70°,最好为30°~50°。如果小于30°,则在混相流的吸入中产生阻力,使旋流紊乱。如果大于50°,则在内衬部容易产生压接和磨耗,所以,均不是理想的。γ值因粉碎喷嘴的个数和碎料的种类而异。
图3中,D是文丘里喷嘴4上流侧的开口部的入口径,d是推入喷嘴5的出口径,l是文丘里喷嘴4的导入部与推入喷嘴5的排出侧的距离。
推入喷嘴5的位置这样决定:使固气混合室8的文丘里喷嘴4的导入部与推入喷嘴5的排出侧端部的距离l,满足公式l=(D/d)×k。式中,k值是根据解析和实验得出的值,采用k=7~12,最好采用k=8~10。
图4中,θ1是喉部Z3的入口(负压发生部Z2的后部)相对于文丘里喷嘴轴线的倾斜角度,θ2是文丘里喷嘴的喉部Z3的出口的倾斜角度,θ3是文丘里喷嘴的导入部Z1的倾斜角度,Z1是文丘里喷嘴上流侧的扩开的固气混相流的导入部,Z2是从导入部端部相对于轴线缓缓倾斜形成的负压发生部,Z3是略平行于轴线地形成的喉部,Z4是从喉部Z3的后部扩开的排出部,e是喉部Z3的入口口径,h是喉部Z3的长度,g是负压发生部Z2的长度。
喉部Z3的入口(负压发生部的后部)的倾斜角度θ1和喉部Z3的出口倾斜角度θ2,相对于文丘里喷嘴的轴线为0.5°≤θ1≤θ2,最好为0.7°≤θ1≤θ2。另外,θ2为2.5°~6°,最好为3°~5°。负压发生部Z2的长度g为文丘里喷嘴导入部的口径D的2~4.2倍,最好为2.2~3.8倍。喉部Z3的长度h为喉部Z3的入口口径e的2.25~5倍,最好为3~4倍。
下面说明上述构造的实施形态1之喷射式粉碎机的动作。
只要打开一个压力调节阀16,高压气体以相同压力被供给粉碎喷嘴3和推入喷嘴5。碎料从碎料导入口13供给,借助推入喷嘴5喷射的高速喷射流,在固气混合室8中使碎料与空气混合。由于文丘里喷嘴4与推入喷嘴5的距离l满足(D/d)×k=l,k=7~12,最好k=8~10,旋转粉碎室5和文丘里喷嘴4的出口没有压力损失,所以,从文丘里喷嘴4来的混相流从文丘里喷嘴4被稳定且高速度地导入旋转粉碎室2。借助从粉碎喷嘴3喷出的高速喷射流,旋转粉碎室2产生旋流,在旋转粉碎室2的外周侧形成粉碎区,在旋转粉碎室2的中央侧形成分级区。借助高速喷射流和旋流,碎料相互碰撞,进行碎料的微粉碎。在分级区分级后的微粉从旋转粉碎室的出口12通过微粉体排出口14排出,同时粗粉借助旋转产生的离心力旋转到外周,粗粉彼此碰撞,进行反复破碎。
在文丘里喷嘴的负压发生部的作用下,从导入部导入的固气混相流被加速,喷射到旋转粉碎室内。另外,由于将推入喷嘴与文丘里喷嘴的导入部保持预定距离,并且由于备有负压发生部,所以可不损失推入喷嘴的风量和风压地将该混相流喷射到旋转粉碎室内,所以,不破坏旋流的平衡,可得到被控制的旋流。
根据上述实施形态1的喷射粉碎机,可实现文丘里喷嘴的顺利的固气混合流,结果,不产生偏析,提高粉碎效率和分级率,以极高的效率得到粒径分布窄的微粉,同时,可使旋转粉碎室的混相流的流速均匀,缩短碎料在旋转粉碎室内的滞留时间,显著提高粉碎能力。
(实施形态2)
用以下附图说明本发明实施形态2之喷射式粉碎机。
与实施形态1相同的部分,注以相同标记,其说明从略。
图5中,30是实施形态2之喷射式粉碎机。31是复合喷射喷嘴,其喷射部为上下三层、左右三排共九个,七个复合喷射喷嘴31以等间隔配设在旋转粉碎室2上。32、33、34是分别形成在复合喷射喷嘴31的上中下三层上的喷射部。35、36是中心柱和出口。
图6中,37是喷射角度β为67.5°的第一排粉碎喷嘴的喷射口。38是喷射角度γ为45°的第二排粉碎喷嘴的喷射口。39是喷射角度δ为22.5°的第三排粉碎喷嘴的喷射口。α是文丘里喷嘴的喷射角度。
图7中,40是复合喷射喷嘴31的喷射部。41是在朝复合喷射喷嘴31的喷射部40的基部扩开形成的、根据碎料的种类或处理条件插入塞子42用的插孔。42是塞子。
下面说明上述构造的实施形态2之喷射式粉碎机的动作。
在旋转粉碎室2的环状内衬7上,在预定位置和角度设置七个复合粉碎喷嘴31,在一个复合粉碎喷嘴31上,共形成三排、三层共九个喷射口。上层的喷射部32,控制喷射式粉碎机30高度方向的上层;中层的喷射部33,控制喷射式粉碎机30高度方向的中层;下层的喷射部34控制喷射式粉碎机高度方向下层。这样,可三维地控制粉碎旋流的形态和速度。通过把复合粉碎喷嘴31的第一排喷射口37的喷射角度β调节在50°~80°的范围,可控制碎料与旋转粉碎室的环形内衬7的碰撞度。通过把复合粉碎喷嘴31的第二排喷射口38的喷射角度γ调节在30°~60°的范围,可控制旋流中碎料的相互碰撞度。通过把复合粉碎喷嘴31的第三排喷射口39的喷射角度δ调节在20°~50°的范围,可控制碎料在喷射式粉碎机内的停留时间。借助从复合粉碎喷嘴31的各喷射口喷出的高速喷射流,在旋转粉碎室2产生旋流,在旋转粉碎室2的内周侧形成粉碎区,在旋转粉碎室2的中央侧形成分级区。高速喷射流和旋流使原料相互碰撞,进行碎料的粉碎。在分级区分级后的微粉,从旋转粉碎室的出口36通过微粉体排出口14a排出,同时粗粉借助旋转产生的离心力,旋转到外周,碎料相互碰撞,进行反复破碎。
另外,通过把塞子42插到插孔40内,可控制喷射部的喷射角度和喷射口数,形成适合于各种粉体的旋流。
下面,用模式图说明将粉碎喷嘴的喷射部作成为一排、并改变各喷射部的喷射口口径时的旋流状况。
图8(a)、图8(b)、图8(c)、图8(d)、图8(e)、图8(f)、图8(g)表示复合喷射喷嘴的一排喷射口的口径与旋流关系的模式图。
图8(a)、图8(b)、图8(c)、图8(d)、图8(e)、图8(f)、图8(g)中,于各层改变代替粉碎喷嘴31的一排喷射口的口径,可得到与碎料相应的旋流。
图8(a)情形是可在全层形成均匀的旋流,所以,可高效率地粉碎各种碎料。
图8(b)情形是可在上层得到多量的风量,所以,适合于调色涂料或碳等比重小的碎料。
图8(c)情形是可在下层得到多量的风量,所以,适合于精细陶瓷等比重较大的碎料。
图8(d)情形适合于数种比重不同的粉体混合成的碎料。
图8(e)情形适合于用小动力进行各种粉体粉碎。
图8(f)情形适合于比重大尤其是分散性差的粉体的碎料。
图8(g)情形适合于比重小、容易破坏的粉体的碎料。
这里,口径比是指,设小口径为a、中口径为b、大口径为c,则根据实验大中小口径比为a∶b∶c=a∶1.5~3a∶3a~6a。
下面,参照附图说明实施形态2的变形例。
图9(a)是本发明实施形态2中组装粉碎喷嘴的本体要部截面图。图9(b)是组装粉碎喷嘴的本体仰视图。图9(c)是组装粉碎喷嘴的本体主视图。图9(d)是组装粉碎喷嘴的插接式喷射部的要部截面图。
图9中,50是本发明实施形态2的变形例中的组装粉碎喷嘴,该组装粉碎喷嘴备有各排以不同的角度贯穿本体轴方向各排的插接式喷射部的插入孔。51是组装粉碎喷嘴的本体。52、53、54分别是供第一排、第二排、第三排的插接式喷射部插入用的方形插入孔。为了将组装粉碎喷嘴50插接在旋转粉碎室内时得到预定的喷射角度(ex.22.5°、67.5°),插入孔52、54相对于本体51的轴方向倾斜穿设。52a、53a、54a分别是插接在各排插入孔52、53、54内的插接式喷射部。42是塞子,必要时插入形成在插入孔52、53、54上流侧的塞子插孔内。
下面说明上述构造的实施形态2变形例中组装粉碎喷嘴的动作。
组装粉碎喷嘴50的各排52、53、54和/或各层32、33、34的喷射口口径和/或喷射角度,根据碎料种类和粉碎条件,只要选择最适宜的插接式喷射部52a、53a、54a插接便可得到。这样,可得到与碎料相应的最适宜的旋流。
由于插入孔形成为方形,所以,即使高压气体导入时喷射部也不会错位,可保持预定位置和角度。
另外,为了得到预定的喷射角度,使插入孔52、54相对于本体51的轴方向倾斜穿设,但也可使插入孔52、54相对于本体51的轴方向平行穿设,而使插接式喷射部52a、54a的喷射孔相对于本体51的轴方向倾斜预定角度。
根据上述构造的实施形态2的水平旋转型喷射式粉碎机,除了具有实施形态1的作用外,通过调节文丘里喷嘴的喷射角度α、复合粉碎喷嘴的喷射部的喷射角度β、γ、δ,在一个复合粉碎喷嘴上设置一排以上和一层以上的喷射口,可三维地控制旋转粉碎室内的粉碎区和分级区的旋流,同时进行粒度调节和防止微粉的压接,消除旋转粉碎室内的碎料的偏析,将环部和顶、底的内衬部的磨耗抑制到最小,提高粉碎效率,使粒子形状成为圆形,缩窄粒径分布,同时可自由地控制粒径分布范围。
上面的说明中,在旋转粉碎室2周围的八等分的位置,除了文丘里喷嘴外,分别以预定角度设置了七个粉碎喷嘴。但是,也可以用其它的等分数,构成同样的实施例。
另外,上面的说明中,排数是三排,但也可以用一排或若干排。
〔实施例〕
下面,具体说明本发明的实施例。
(实施例1)
使用实施形态1中的喷射式粉碎机,进行V2O5催化剂的粉碎试验。
(1)喷射式粉碎机的尺寸和构造:
旋转粉碎室的内径是400mm,高度是70mm。
采用七个粉碎喷嘴,每个喷嘴一个喷射口,口径为3.4mm,采用一个文丘里喷嘴,七个粉碎喷嘴和一个文丘里喷嘴配设在八等分旋转粉碎室周壁的位置。
(2)碎料:
V2O5催化剂、X50=15μm。
(3)粉碎条件:
推入喷嘴和粉碎喷嘴的空压为7kgf/cm2;碎料导入量为60kg/hr;连续运转72hr。
用以上条件进行V2O5催化剂的粉碎试验。运转结束后,分解喷射式粉碎机,测定旋转粉碎室内环状内衬的V2O5催化剂压接层。结果是,最大压接层厚度为3.7mm。
(比较例1)
比较例1是用现有的喷射式粉碎机,进行V2O5催化剂的粉碎试验。
(1)喷射式粉碎机的尺寸和构造:
旋转粉碎室采用与实施例1相同的大小。粉碎喷嘴和文丘里喷嘴与实施例1中的相同。八个粉碎喷嘴配设在旋转粉碎室的八等分位置上,一个文丘里喷嘴配设在二个粉碎喷嘴之间。
(2)碎料:
与实施例1中相同。
(3)粉碎条件:
与实施例1相同。
运转结束后,分解喷射式粉碎机,测定旋转粉碎室内环状内衬的V2O5催化剂压接层。结果,最大压接层厚度为12mm。
从实施例1和比较例1的最大压接层厚度值可知,实施例1的喷射式粉碎机与现有的相比,运转72小时后,在喷射式粉碎机内的环状内衬上的V2O5催化剂最大压接层厚度仅为比较例1的31%。
根据上述实施形态1的实施例1,借助旋转粉碎室内的高速喷射流,使碎料相互碰撞,提高粉碎效率。另外,粒子的形状全部形成为圆形。因此,可得到高质量的微粉体。
(实施例2)
使用实施形态2中的喷射式粉碎机,进行V2O5催化剂的粉碎试验。
(1)喷射式粉碎机的尺寸和构造:
旋转粉碎室与实施例1中的相同。
采用七个复合粉碎喷嘴,一排三个喷射口,口径为2.0mm。采用一个文丘里喷嘴,粉碎喷嘴和文丘里喷嘴配设在八等分旋转粉碎室周壁的位置。
(2)碎料和(3)粉碎条件均与实施例1中相同。
评价是用激光粒子分布计对粉碎后微粒体测定其粒子分布和粒径。结果如图10所示。图10表示粉碎后的微粉体的粒径与粒径累计%的关系。
(比较例2)
比较例2采用比较例1的喷射式粉碎机,在与实施例2相同的条件下进行。用与实施例2同一条件进行评价。其结果如图10所示。
从图10可知,实施例2的粉碎后微粉体的最大粒径为6.0μm,而比较例2中为32.0μm。粒度分布范围是,实施例2缩窄为比较例2的18%。实施例2中,借助旋转粉碎室内的高速喷射流,使碎料相互碰撞,提高粉碎效率,同时消除旋转粉碎室内的碎料偏析,提高粉碎效率,缩窄粒径分布,提高微粉体精度,并可调节粒径分布范围。
另外,实施例2的粒径X50为1.82μm,而比较例2的粒径X50为3.82μm。实施例2的粒径X50仅为比较例2的粒径X50的47%,所以,实施例2的粒径分布显著缩窄。
实验结束后,分解实施例2的喷射式粉碎机,确认旋转粉碎室的内部,未见微粉的压接现象。而比较例2中,可看见与比较例1同样的压接。从这里可知,在实施例2中不产生偏析,旋流平衡地被控制。
(实施例3)
采用实施形态2中的喷射式粉碎机,确认碎料的粒径分布与高速喷射流压力的关系。
(1)高速喷射流的压力为7.5kgf/cm2(a)、4.5kgf/cm2(b)进行。
(2)碎料和导入量:
采用环氧树脂(X50=50μm),各导入量为10kg/hr。
采用与实施例2同样的方法,对粉碎后的微粉体测定其分布范围和粒度分布。其结果如图11、图12所示。图11表示高速喷射流的压力为7.5kgf/cm2时,微粉体的粒径与分布%的关系。图12表示高速喷射流的压力为4.5kgf/cm2时,微粉体的粒径与分布%的关系。
从图11、图12可见,图11的微粉体的粒度分布是,粒径在2.5μm~23.3μm的范围内,而图12中是在7.0μm~35.0μm的范围内。另外,粒径分布曲线几乎不变。
从这里可知,只要改变高速喷射流的压力,就可以用狭窄的粒径分布,自由地使粒度大小变化。
上述本发明的喷射式粉碎机,具有以下效果。
(1)由于固气混合室的文丘里喷嘴导入部与推入喷嘴排出侧的距离l,用式l=(D/d)×k表示,k值为k=7~12,最好为k=8~10(D是文丘里喷嘴导入部的直径,d是推入喷嘴排出侧的直径),所以,文丘里喷嘴和粉碎喷嘴同时以同一空气压力开始动作,无论何种碎料都可以顺利地吸入,可连续运转。
(2)由于在文丘里喷嘴的喉部与文丘里喷嘴导入部(上流侧)之间备有负压发生部,所以,碎料借助来自推入喷嘴的高速喷射流,不泄漏到文丘里喷嘴地被吸入,高速且稳定地供给旋转粉碎室。
(3)由于在旋转粉碎室的周壁,各喷嘴不象已往那样偏置地以等间隔配置,所以,可以使由粉碎喷嘴和文丘里喷嘴构成的系统喷射的压力同步,取得平衡,从而防止旋流的偏析,运转操作容易,降低碎料与壁面的碰撞度,提高粒子之间的碰撞度,显著抑制旋转粉碎室内衬部的磨耗。另外,由于防止碎料在旋转粉碎室内偏析,所以,可提高粉碎效率和分级率。
(4)可以三维地控制旋转粉碎室内的粉碎区和分级区的旋流,同时,粒子的形状成为圆形,缩窄粒径分布,可自由地控制粒径分布范围。
(5)由于各粉碎喷嘴具有多层多排喷射部,可将旋转粉碎室内的流线作为多层三维地得到,减小粉碎机内高度方向的速度差,缩短粒子在粉碎机内的滞留时间,提高粉碎能力。
(6)由于粉碎喷嘴各排的各喷射部的喷射角度各不相同,所以,可控制水平面和高度的三维的粉碎旋流的形态和速度。通过三维地控制固气混相旋流,可根据各物性不同的各种碎料,形成最适当的旋流,所以,可进行粒度调节和防止微粉压接,同时没有偏析,防止内衬部的磨耗。
(7)由于粉碎喷嘴的各排喷射口的口径和/或喷射角度有一个以上不同,所以,提高旋流中碎料之间的碰撞度,同时,可根据各物性不同的各种碎料,形成最适当的旋流。
(8)由于可改变粉碎喷嘴各排喷射口的口径,所以,对于陶瓷等比重大的碎料,加大下侧喷射口的口径,增加风量;对于电极用的焦炭、碳、调色涂料等比重较小的碎料,则加大上侧喷射口的口径,这样,可提高碎料的碰撞频度,在短时间内得到粒度分布窄的微粉体。
(9)由于只要改变粉碎喷嘴,就可以改变各排的喷射角度,所以,对于每种物性不同的碎料,可控制旋转粉碎机内的旋流,形成适合于各种碎料的旋流。
(10)只要把塞子插入插孔内,就可得到与碎料相应的最适当的粉碎条件。
(11)通过将旋转粉碎室的下面中心柱和旋转粉碎室的上面出口形成在旋转粉碎室的中心线上,可以将旋转粉碎室内明确地划分为分级区和粉碎区,预定尺寸的微粉并且粒径分布窄的微粉从旋转粉碎室上部的出口排出,同时,粗粉借助高速喷射流的离心力飞散到外周,提高高速喷射流中碎料的相互碰撞度。