本发明涉及一种风力粉末分级机，适合于对具有强粘性的超细粉末，例如陶瓷粉末，进行分级。 一种已知的风力粉末分级机由一个涡轮状的可围绕一个大体上垂直的轴转动的分级转子组成，在转子上有些大致上呈放射状的通道，运行时，空气可沿着这些通道向内流动。这样，流向转子的粉末即被分开，较粗粉末向外流动到一个围绕转子的圆形通道上，而细粉末则由空气夹带着流向转子中心处。这样，由于转子转动所造成的并作用于粉末颗粒上的离心力和作用力与离心力相反的空气流运送颗粒的力的联合作用即可实现分级，因为向内的空气流的方向恰恰与离心力相反。我们把这样一种风力粉末分级机称之为“上述那种风力粉末分级机”。
利用一个涡轮状分级转子的上述那种风力粉末分级机一直用来分选诸如其粒径从几微米至100微米的陶瓷粉末等细粉末。但是，采用这种粉末分级机的公知结构，常常由于粉末粘结在分级机的壁面上而在其运行中出现各种问题。这类粉末粘结问题特别容易发生在较粗粉末的回收系统内。本发明源于对这类分级机地多次研究上，目的是克服已知空气涡轮式设备的各种问题。
因此，本发明提出一种上述那种风力粉末分级机，它装有一个从圆形通道的一个开口通至粗粉末沉降段的粗粉末排料管，其方向大约与上述部分相切，以及一个从粗粉末沉降段至圆形通道的一个粉末返回管，它仍以大约相切的方向与该通道相通。
在本发明的分级机中有一粗粉末排料管，它从圆形通道延至粗粉末沉降段，用来向粗粉末回收装置提供沉降的粗粉末。排料管就这样地从圆形通道中分出来，然后又籍一支管折回到该圆形通道上。排料管通过一支管折回到该圆形通道的原因如下。粗粉末回收装置一般是通过一个旋转阀或类似的装置进行运转的，其目的是造成气密作用，这种情况便使排料管中的空气呈正压并停滞流动。在这种条件下，粉末易于粘结在排料管的内壁表面上。因此，本发明的这种连接方式，即从粗粉末回收系统至圆形通道有一返回管，可防止空气流停滞，并由此有助于防止粉末粘结在粉末流经的管壁上。这样，就可大大减少上述那种分级机的各种问题，而且，也许再也没有必要采用诸如振动器或类似的驱动装置了，这类装置一般用来把粘结在管壁表面的粉粒振掉。
如上所述，返回管使夹带颗粒的空气得以循环，以此防止空气的滞流。这不仅在很大程度上可防止粉末颗粒粘结在排料管上，而且也使颗粒粘结在粉末返回管管壁上的可能性变得很小。在使用大型分级机的情况下，装有振动器的常用设备可用本发明的这种结构代替，两者也可配合使用。对于小型分级机来说，由于不便于安装一个震动器，因而本发明提出的这种结构就特别有用。
更可取的是装置了可向粗粉末排料管吹入方向自圆形通道向外的空气流的装置。此外，如果不采用这种吹气方式，也可安装向返回管内吹入方向指向圆形通道的空气流的装置。
从根据本发明设计的一台粉末分级机上所进行的许多次试验结果中，除了可防止由于粉末粘结而出现堵塞管道的现象之外，还可发现另一个大优点，即可使该粉末分级机提高细粉末回收率，下面将加以说明。
在粉末返回管上设计有吹入空气装置的情况下，返回到圆形通道的正压空气流将强烈作用于到达这粗粉末回收装置上的粗粉末流。这一空气流的夹带力和颗粒的重力之间的平衡可使大部分粗粉末颗粒落入斜槽中，而大部分细粉末颗粒则通过返回管流回到圆形通道中。这就可充分地将细粉末回收起来。细粉末回收百分比η的提高是由于这一事实：由于一部分粗粉末流回流而在圆形通道中重复循环流动，则来自圆形通道的空气流将通过分级转子的通道大致上沿径向向内流动，这样即可使仍然夹带于粗粉粒气流中的细粉粒再一次被分级并收集起来，换句话说，已进行过一次分选的粗粉末仍部分地通过圆形通道进行再循环，因此即可被再次分选。这种再次分选的做法可使细粉末的回收率增加。
另外，由于吹入了空气流，因而减少了粉末粘结在管道内壁上的可能性。粉末粘结问题不仅取决于粉末颗粒的性质，而且在很大程度上取决于管道中空气流的局部停滞。但是，吹入空气的装置可使粉末流动舒畅，从而减少粉末粘结的可能性。
可以向管道中吹入空气流或喷射空气流，以便在粉末最容易发生粘结的部位冲击管道的管壁表面。具体的空气吹入装置将因分级机的尺寸、分选颗粒的种类、分选的颗粒粒径等因素而异。但是，一般说来，对于在无空气吹入条件下，原内部压力为0.2-0.3公斤/厘米2的管道来说，空气吹入的压力应在1～5公斤/厘米2左右（表压力），或者最好在2.5或3.5公斤/厘米2左右（表压力）。此外，为了既能防止粉末粘结又加速粉末循环，最好把吹入空气的压力尽量提高。已发现，按本发明设计的风力粉末分级机能够有效地分选粘性高的粉末，而这对于公知的上述那种普通种类风力粉末分级机来说则是难以做到的。本发明在此处所用的“粘性高的粉末”一词系指，例如超细陶瓷粉末，由50%以上的粒径小于1微米的颗粒组成的带电荷钻矾土，或者诸如颜料等团粒粉末，或者类似粉末。
现在仅以举例的方式详细说明本发明的某些具体实施方案，同时提及所附各图，其中：
图1为垂直断面图，所示为一种已知的普通粉末分级机的设计方案的结构;
图2为该已知分级机的断面图，取自图1所示A-A线。
图3（a）为部分断面平面图，示出为根据本发明提出的一种粉末分级机及粗粉末回收系统;
图3（b）示出图3（a）所示分级机的一种改型，其中，向粉末返回管吹入空气。
图4（a）所示为取自图3（b）上B-B线的断面图;
图4（b）为图3（b）所示实施方案所用的刮极平面图;
图5（a）和5（b）表明分选之前与分选之后的粒径分布情况，图5（a）表明不吹入空气的一台分级机的分选结果;图5（b）则表明根据本发明提出的有空气吹入的一台分级机所得结果。
图1和图2示出了一种已知型式的涡轮状风力粉末分级机。该分级机有一个组合式的分级转子〔4〕和平衡转子〔5〕，它们一起由轴承〔18〕支撑的竖轴带动而旋转，而转子置于上壳〔1〕和下壳〔2〕之间。在分级转子〔4〕的圆周部位有一个放射状通道分级室C。分级室C中装有许多分级叶片〔6〕和〔7〕，它们呈放射状，有内外两排。构成了许多放射状的隔室。分级室C的外圆周开口通向上壳〔1〕中的圆型通道〔8〕。另外，还有一个环状开口〔9〕，它通向分级室C的上侧。在上壳〔1〕顶端的中部是一个粉末注入口〔10〕，在其下方的转子〔4〕上有一个流向转向件〔19〕，它可使注入到注入口〔10〕中的粉末向转子外侧流去，即向该转子的更大外径部位流动，并通过装于转子〔4〕上的放射状分散叶片〔11〕的作用进入分级室C。装有与上壳〔1〕内壁相对的分散叶片〔11〕的分级转子〔4〕的这种结构可使粉末旋转并借助于分散叶片〔11〕实现初步分散。然后，被初步分散的粉末将在上壳〔1〕的内壁与分级转子〔4〕外缘放射状的上表面之间的空隙〔12〕间第二次再分散从而呈一种均匀的细分状态。
分级转子〔4〕的通道式分级室C的内部在转子〔4〕内向下弯转，然后通过在平衡转子〔5〕中形成的一个通向平衡转子周缘一个孔口的导向通道〔13〕与蜗壳件〔14〕相连。蜗壳件〔14〕与一个旋流器、大漏斗，或者类似部件的集料器相接，这种结构可产生负压（低于大气压）状态，并借助于平衡转子的作用或者通过一个鼓风机或类似部件（未示出）使空气流动。
此外，分级机还有一个空气进入孔〔5〕，其位置在上壳〔1〕和下壳〔2〕之间，空气通过此孔进入圆形通道〔8〕，通过进入孔〔15〕进入到分级机的空气由于上壳〔1〕有一个底端凸缘〔16〕和分级转子〔4〕上的放射状辅助叶片〔17〕而被迫只流向圆形通道〔8〕的内部。
当轴〔3〕以预定速度旋转而向分级机连续注入粉料时，注入的粉料要受到分散叶片〔11〕初步分散的作用，初步分散的粉料再经过第二次分散，并通过通道〔9〕进入分级室C。在分级室C内，由于转子分级叶片〔6〕和〔7〕在转动时所形成的离心力以及由导向通道〔13〕的抽吸作用所形成的气流两者都作用于粉末，但两个作用力的方向是相反的。离心力使得具有较大粒径的粗粉末向外流动到位于转子〔4〕外侧的圆形通道〔8〕中。与此同时，由于离心力对于具有较小粒径的细粉末作用较小，因此气流通过通道〔13〕把细粉末带入到蜗壳件〔14〕中。这样，粉料即可被连续分级，细粉末从蜗壳〔14〕中送入到一个袋形滤器状的集料器或类似部件中，粗粉末则籍离心力流出到圆形通道〔8〕中，再通过位于圆形通道〔8〕外侧圆周壁上的排料口〔20〕送入一个粗粉末回收系统。可在壳体的外侧壁排料口〔20〕处沿向外或相切方向安装一个管道（未示出）直通回收装置。
下述发明最佳实施方案的分级机的结构大体上与图1和图2中所示以及上述的先有技术分级机相同。因此，在下述说明中略去了关于本发明实施方案的分级机体结构的细节说明。
图3（a）、3（b）、4（a）和4（b）示出根据本发明设计的粗粉末回收系统与分级机体相结合的结构。排料孔〔20〕装在位于分级机壳体内的圆形通道〔8〕外侧壁的一个适当部位。从圆形通道〔8〕的排料孔〔20〕处按粗粉末排料方向大约相切地伸出一排料管〔21〕，并延伸至粗粉末回收装置〔27〕上方的一个斜槽处。在下面的说明中，该斜槽将以标号〔23〕表示，而其上方的一个开口则称之谓粗粉末降落段或沉积段〔22〕，粗粉末在此处沉积并分离。
粗粉末沉积段〔22〕通过一返回管〔24〕与圆形通道〔8〕相通。管〔24〕大体上与通道〔8〕相切，它与排料管〔21〕连通，两管间呈一锐角。标号25代表一个部分返回孔，返回管〔24〕在此与圆形通道〔8〕的外壁相接并相通。竖管〔26〕与斜槽〔23〕及粗粉末沉积〔22〕下面的孔口连接并通至位于斜槽〔23〕下面的粗粉末回收装置〔27〕。在这一具体的实施方案中，粗粉末沉积段〔22〕和竖管〔26〕大体上形成一个管道。因此，该管的上部分既与排料管〔21〕接通，又与返回管〔24〕接通。
为了对高粘性超细陶瓷粉末或类似粉末进行分级操作，图3（b）所示的改型是有利的。这里，设置有一个空气吹入管〔28〕，它可把气流吹至排料孔〔20〕附近，其方向是大约沿着来自圆形通道〔8〕的粗粉末流动的方向。同时，最好在返回管〔24〕部位也装上另一空气吹管〔29〕，其目的是把来自位于斜槽〔23〕上方的粗粉末沉积段〔22〕的气流送向圆形通道〔8〕。
另外，包括粗粉末沉积段〔22〕和竖管〔26〕的管子装有刮板〔30〕，以刮掉可能粘结在管道部分壁表面上的任何粉末。刮板〔30〕由一细长的金属框构成，其宽度稍小于管直径。刮板框体悬挂在轴〔31〕上，轴〔31〕则由位于分级机上方的电动机〔32〕驱动。
上述结构的并在图3（a）中示出的分级机的操作如下。在该分级机壳体内，向其供应的粉料由分级转子〔4〕以图1和图2所介绍的方式加以分级。所供粉料的粗粉末部分一般流向圆形通道〔8〕，而细粉末部分一般流向分级转子〔4〕内部。细粉末通过导向通道〔13〕流入蜗壳件〔14〕中，然后由一适当的收集装置收集起来。流向圆形通道〔8〕的粗粉末在转动的分级转子〔4〕（按箭头所示方向）周围循环流动，然后流出排料孔〔20〕，进入排料管〔21〕。
在分级机运转时，图3（a）所示的本发明的基本结构可使粗粉末在离心力的作用下从分级转子〔4〕中流出，进入通道〔8〕，在那里，空气涡流可使粗粉末流入排料管〔21〕，而后，粗粉末在排料管〔21〕外端沉积。流出的粗粉末通过粗粉末沉积部分〔22〕降下，由粗粉末回收装置回收。但是，仍有一部分粗粉末通过〔24〕流到圆形通道〔8〕中而继续循环。因此，这种结构防止了气流在排料管〔21〕中停滞，并能有效地防止粗粉末粘结在导管壁面上。
与所述管道下面的回收装置相连接的粗粉末沉积段〔22〕创造了一种气密条件。但是，由于粗粉末沉积段〔22〕是从排料管〔21〕处向下伸出的，所以并未造成气流的严重停滞。因此，本实施方案的结构可在很大程度上减少粗粉末粘结在壁面上的可能性。
在利用图3（b）所示分级机对一种高粘度超细陶瓷粉末或类似粉料进行分级操作的情况下，空气从空气吹入管〔28〕与沿该管流动的粗粉末一起吹入管〔21〕。这样，在排料管〔21〕内的气流由于有向内吹入的外加空气而加速，从而有利于粗粉末流入粗粉末沉积段〔22〕。在这种具体的实施方案中，空气吹入管〔28〕的方向有些倾斜，如图3（b）所示，这是为了使气流冲击该管的内壁面，从而有效地防止粉末粘结在该管内壁面上。应该提及的是，如果不那么做，粉末仍有粘结该壁面上的可能性。然后，根据气流的运载力和重力的沉降作用之间的平衡，到达粗粉末沉积段〔22〕的大颗粒粗粉末就经过斜槽〔23〕而沉降到位于粗粉末回收装置上方的竖管〔26〕之中。与此同时，在粗粉末中夹带的较小颗粒则不容易在重力下沉降，而且，由于空气从通向粗粉末沉积段〔22〕的空气吹入管〔29〕吹入返回管〔24〕，因此由此而产生的气流就能把较小的颗粒带回到返回管〔24〕中，由此而再回流到圆形通道〔8〕中。流到圆形通道〔8〕的粉末随着分级转子〔4〕的转动而围绕圆形通道循环，以便再经过一次分级作用。
以此方式，小于预定粒径的细颗粒就将通过分级转子〔4〕的各通道而被收集细粉末的装置回收。当然，上述的粉末流动情况在粉末分级机中不断反复进行，以把所供粉料的粗、细粉末彼此分开。
发明者进行的多次试验结果表明，由于分级机粗粉末回收机构使用了导管（由排料管和粗粉末沉积段联合组成），粉末粘结壁面的问题大大减少了。特别是在使用本发明提出的小型粉末分级机对粒径为数微米的细粉末进行分级的情况下，可以进行长时期的连续作业而无须为导管装入振动装置。这一基本结构的另一优点是可对某些细粉末部分进行再分级并从粗粉末流中分离出来。更具体地说，在采用本实施方案的情况下，如前所述，粗粉末由于重力沉降作用从排料管〔21〕流入粗粉末沉积段〔22〕中。因此，较小重量的颗粒（即微细颗粒，对此气流夹带粉末颗粒具有更大的作用）将由在排料管〔21〕中流动的空气带走而不在斜槽〔23〕处落下，并由此处送回到圆形通道〔8〕中。这样，通过斜槽〔23〕和粗粉末沉积段〔22〕由回收装置回收的粉末将含有较少量的细粉末。
如图3（b）所示的利用空气吹入管〔28〕和〔29〕将空气吹入各管道的这种结构，不仅提高了粉末运载力以促使细粉末更加顺利地循环，而且有效地防止了粉末粘结在各管道的壁面上。换句话说，吹入返回管〔24〕中的空气主要用来加快粉末的循环，而吹入排料管〔21〕的空气则主要用于防止粉末的粘结。
通过实验证实，向返回管〔24〕吹入空气的方式可以大大地提高细粉末回收率η。此外，由于本实施方案提出的结构可把空气吹入排料管和返回管中，因此本实施方案能够分选用普通粉末分级机难以分选的高粘度粉末。因此，对诸如超细陶瓷粉末、带电荷粉末、经过化学工艺得到的颜料等团粒粉料及类似粉料都可进行分级。
图5（a）和5（b）示出了利用前述分级机进行的关于铝矾土粉料-其中至少有70%的颗粒尺寸小于1微米-分级试验的结果。图5（a）所示为没有向导管吹入空气的情况下，图5（b）所示为向导管中吹入空气的情况下，分级机的工作情况。在后一种情况下，通过空气吹入管〔28〕和〔29〕吹入的空气压力为3.0公斤/厘米2（表压力）。在这些图中，曲线（Ⅰ）表示粉料的粒径分布;曲线（Ⅱ）和（Ⅳ）表示分别在两种情况下回收的细粉的粒径分布;曲线（Ⅲ）和（Ⅴ）则表示回收的粗粉末的粒径分布。在图5（a）所示的情况下，细粉末的回收率为25%，而在图5（b）所示的情况下则为65%。从所示试验结果可以清楚地看出，对于回收的细粉末和回收的粗粉末来说，粒径分布大约相同。在空气吹入的情况下，粒径小于1微米的细粉末的回收率η为65%，由此表明，比在无空气吹入情况下的约40%回收率有大幅度的提高。通过试验还证实，对上述粉料的分级作业可在8小时内利用空气吹入方式连续进行。
本发明当然可以同样用于粒径超过数微米粉料的分级机情况。
空气吹入的方法可能只用于粗粉末排料管或者只用于粗粉末返回管，而不能同时用于两个管道。此外，只要能达到吹入空气的预期效果，也就是说，气流仍可运载粉末和防止粘结，则空气吹入装置的位置和方向就可按需要改变。例如，空气吹入的方向可以以某个角度与管线倾斜。此外，在上述这一具体的实施方案中，考虑到有气流吹入，故把粉末返回管〔21〕的直径设计得大于排料管〔24〕;但是，返回管不必有较大的直径。
正如可以理解的那样，本发明粉末分级机的上述实施方案大大地减少了普通分级机粗粉末回收系统的问题，而且通过加快粗粉末向分级室的再循环而大大地提高了细粉末回收率。本发明各种实施方案的另一个重大优点是它们能够对现有粉末分级机难以处理的高粘度粉料进行分级。