一种超细粉体加工装置

摘要

本发明公开了一种超细粉体加工装置，包括气流粉碎机构、涡轮分级机构、螺旋喂料机、自动装袋机、自动控制器、袋式收尘器、集成平台、引风机和气路控制器；气流粉碎机构通过与涡轮分级机构连接，气流粉碎机构位于涡轮分级机构下方；螺旋喂料机的进料口与气流粉碎机构中的进料锥管相连，袋式收尘器通过管道与涡轮分级机构相连；自动装袋机位于袋式收尘器的下方，引风机与袋式收尘器连接；本发明的物料实现全封闭加工无粉尘产生，超细粉体加工装置采用PLC控制系统，使生产过程智能化，可以根据工厂生产需要对粉碎、分级装置等参数进行调整，从而实现不同原料的粉碎需要，加工装置建立在一个机架上，可根据工厂生产要求对其位置进行调整。

权利要求

1.一种超细粉体加工装置，其特征在于，包括气流粉碎机构、涡轮分级机构、螺旋喂料机、自动装袋机、自动控制器、袋式收尘器、集成平台、引风机和气路控制器；气流粉碎机构与涡轮分级机构连接，气流粉碎机构位于涡轮分级机构下方；螺旋喂料机的进料口与气流粉碎机构中的进料锥管相连，袋式收尘器通过管道与涡轮分级机构相连；自动装袋机位于袋式收尘器的下方，引风机与袋式收尘器连接；

所述气流粉碎机构为封闭筒体，筒体上设有拉伐尔喷嘴、环形管、进料锥管、压力传感器和料位计；拉伐尔喷嘴将进气口的气体压力能转化为气体的动能，环形管与气路控制器连接，起到稳压与减振的作用；压力传感器与料位计都设置在气流粉碎机构外部，并分别与自动控制器信号连接，压力传感器用来获得工作时气流粉碎机构内的压力，料位计伸入筒体内，位于筒体的上部，料位计获得气流粉碎机构内的物料量信息，并将信号实时送入自动控制器；

速度传感器位于涡轮分级机构内的测速盘上，与自动控制器信号连接，用来测量涡轮分级机构的转速，并实时把转速信号传送到自动控制器中；涡轮分级机构的变频器通过电机、皮带传动机构调节涡轮分级机构的叶片转速，变频器与自动控制器连接，控制分级机构的叶片转速；

所述气路控制器的截止阀通过管道依次与压力表和压力控制器连接，压力控制器通过管道分别与二位三通电磁换向阀之一、气动薄膜调节阀、二位三通电磁换向阀之二、气动元件三联件和单向阀连接；二位三通电磁换向阀之一通过第一直动减压阀与气动薄膜调节阀连接，气动薄膜调节阀通过第二直动减压阀与气流粉碎机构的环形管连接；空压机与截止阀连接，截止阀是用来控制气路的通断；

二位三通电磁换向阀之二分别与第一过滤减压阀和第二过滤减压阀连接；第二过滤减压阀通过压力控制阀与涡轮分级机连接，用来控制进入涡轮分级机构的气体压力；第一过滤减压阀通过压力控制器与环形管连接；环形管与拉伐尔喷嘴相连，用来控制进入拉伐尔喷嘴的气流压力，使进入到拉伐尔喷嘴内的气流压力相等；

气动元件三联件分别与二位四通电磁阀之一和二位四通电磁阀之二连接，二位四通电磁阀之一通过第一QZ-5型气动执行器与第二双夹蝶阀连接，第二双夹蝶阀与进料锥管连接；二位四通电磁阀之二通过第二QZ-5型气动执行器与第一双夹蝶阀连接；下料电机与第一双夹蝶阀连接；

单向阀通过第三过滤减压阀与袋式收尘机构的顶部相连接，产生向下的气流，使粉碎后的物料都收集到袋式收尘机构中。

2.根据权利要求1所述的超细粉体加工装置，其特征在于，所述气流粉碎机构、涡轮分级机构、螺旋喂料机、自动装袋机、袋式收尘器、引风机和气路控制器都集成在集成平台上；

集成平台下方安装着可活动的滑轮，整个超细粉体加工装置通过滑轮根据工厂生产需要对其位置进行调整。

3.根据权利要求1所述的超细粉体加工装置，其特征在于，所述气流粉碎机构是通过法兰盘与涡轮分级机构连接。

4.根据权利要求1所述的超细粉体加工装置，其特征在于，所述螺旋喂料机的进料口是利用销钉与气流粉碎机构中的进料锥管相连。

5.根据权利要求1所述的超细粉体加工装置，其特征在于，所述拉伐尔喷嘴为三个，在气流粉碎机构同一平面内均匀布置，三个喷嘴之间的夹角都为120°。

说明书

一种超细粉体加工装置

技术领域

[0001] 本发明涉及粉体制备与加工领域，特别涉及一种超细粉体加工装置及其方法。 背景技术

[0002] 气流粉碎是利用高压气流通过喷嘴产生的高速气流所孕育的巨大动能，使物体颗粒发生互相冲击碰撞或与固定物体的冲击碰撞而达到粉碎的目的。德国Karlsruhe大学的Rumpf教授在上个世纪五、六十年代就机械法制备粉体的基础理论研究工作对气流粉碎技术的发展和应用起了很大的促进作用，七、八十年代，针对粉体加工中的细度与纯度等问题，美、日、欧等国研究并开发了流化床对喷式气流磨，此磨机为许多工业应用部门提供了强有力的粉体超细加工手段，在现代加工工业中占有重要的地位，较好地解决了超细、超纯、超硬物料的粉体加工问题。在对粉体的性能有极端要求的场合，具有不可取代的地位。 [0003] 超细粉体加工装置是一种柔性制造成方式。它建立在成组技术基础上，利用计算机把生产工艺、生产过程和生产装备有机联成一体，成为一个独立的实体。八十年代，德国、日本在机械零件加工领域开发了具有柔性生产功能的机械产品的独立制造岛，使多样性、中小批量的机械产品的加工能力达到了一个崭新的水准。

[0004] 现有的超细粉体制备装备覆盖滑石、硅灰石和碳化硅等低硬度、中硬度及高硬度的物料加工，并已成为干法批量化生产超细、超纯高品质粉体的主要手段。但现在的超细粉体制备装备的功能不够完备，自封闭性及自动化程度差，不能实现加工系统对产品的零污染。日本的细川(Hosokawa)集团对超细粉体制备装备不断进行了完善的基础上，近年来分别推出的多处理系统(Multi-Processing System)。但是日本的细川集团所推出的多处理系统是一种使用多级粉碎形式来达到产生各种不同粒度的粉体，不能够对粒度进行精确的粒度控制。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于针对现在的超细粉体加工的功能不够完备，自封闭性及自动化程度差，不能实现加工系统对产品的零污染等问题以及无法达到生产2-3μm以下超细粉的能力，提供一种实现加工系统对产品的近零污染，适用性强、自动化程度高，并能实现产品细度的任意调整及精确控制的超细粉体加工装置及其方法。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种超细粉体加工装置，包括气流粉碎机构、涡轮分级机构、螺旋喂料机、自动装袋机、自动控制器、袋式收尘器、集成平台、引风机和气路控制器；气流粉碎机构通过与涡轮分级机构连接，气流粉碎机构位于涡轮分级机构下方；螺旋喂料机的进料口与气流粉碎机构中的进料锥管相连，袋式收尘器通过管道与涡轮分级机构相连；自动装袋机位于袋式收尘器的下方，引风机与袋式收尘器连接；

[0008] 所述气流粉碎机构为封闭筒体，筒体上设有拉伐尔喷嘴、环形管、进料锥管、压力传感器和料位计；拉伐尔喷嘴将进气口的气体压力能转化为气体的动能，环形管与气路控制器连接，起到稳压与减振的作用；压力传感器与料位计都设置在气流粉碎机构外部，并分别与自动控制器信号连接，压力传感器用来获得工作时气流粉碎机构内的压力，料位计伸入筒体内，位于筒体的上部，料位计获得气流粉碎机构内的物料量信息，并将信号实时送送入自动控制器；

[0009] 速度传感器位于涡轮分级机构内的测速盘上，与自动控制器信号连接，用来测量涡轮分级机构的转速，并实时把转速信号传送到自动控制器中；涡轮分级机构的变频器通过电机、皮带传动机构调节涡轮分级机构的叶片转速，变频器与自动控制器连接，控制分级机构的叶片转速。

[0010] 所述气路控制器截止阀通过管道依次与压力表和压力控制器连接，压力控制器通过管道分别与二位三通电磁换向阀之一、气动薄膜调节阀、二位三通电磁换向阀之二、气动元件三联件和单向阀连接；二位三通电磁换向阀之一通过第一直动减压阀与气动薄膜调节阀连接，气动薄膜调节阀通过第二直动减压阀与气流粉碎机构的环形管连接；空压机与截止阀连接，截止阀是用来控制气路的通断；

[0011] 二位三通电磁换向阀之二分别与第一过滤减压阀和第二过滤减压阀连接；第二过滤减压阀通过压力控制阀与涡轮分级机连接，用来控制进入涡轮分级机构的气体压力；第一过滤减压阀通过压力控制器与环形管连接；环形管与拉伐尔喷嘴相连，用来控制进入拉伐尔喷嘴的气流压力，使进入到拉伐尔喷嘴内的气流压力相等；

[0012] 气动元件三联件分别与二位四通电磁阀之一和二位四通电磁阀之二连接，二位四通电磁阀之一通过第一QZ-5型气动执行器与第二双夹蝶阀连接，第二双夹蝶阀与进料锥管连接；二位四通电磁阀之二通过第二QZ-5型气动执行器与第一双夹蝶阀连接；下料电机与第一双夹蝶阀连接；

[0013] 单向阀通过第三过滤减压阀与袋式收尘机构的顶部相连接，产生向下的气流，使粉碎后的物料都收集到袋式收尘机构中。

[0014] 所述气流粉碎机构、涡轮分级机构、螺旋喂料机、自动装袋机、袋式收尘器、引风机和气路控制器都集成在集成平台上；集成平台下方安装着可活动的滑轮，整个超细粉体加工装置通过滑轮根据工厂生产需要对其位置进行调整。

[0015] 所述气流粉碎机构是通过法兰盘与涡轮分级机构连接。

[0016] 所述螺旋喂料机的进料口是利用销钉与气流粉碎机构中的进料锥管相连。 [0017] 所述拉伐尔喷嘴为三个，在气流粉碎机构同一平面内均匀布置，三个喷嘴之间的夹角都为120°。

[0018] 本发明原理：超细粉体加工集成装置的原料由螺旋喂料机通过进料锥管加入到气流粉碎机构中，气流粉碎中喷嘴气流的压力由专门的气路控制器控制，以满足对不同粒度要求的产品所需气压的调节。气流粉碎机构与涡轮分级机构由法兰连接，实现粉碎分级的内联与一体化，涡轮分级机构的叶片转速由自动控制器进行智能控制，根据所需粉体粒度的要求自动调节涡轮分级机构的叶片转速，涡轮分级机构由气路控制器进行气体密封。对达到粒度要求的粉体则通过涡轮分级机构中的出料口进入到袋式收尘器中，当袋式收尘器中滤袋的成品粉体沾满的时，自动控制器通过气路控制器进行脉冲反吹风清灰操作，使沾在袋式收尘器上的粉体纷纷落下。在袋式收尘器6出口处有一自动装袋机，能对产品进行自动包装

[0019] 本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

[0020] (1)超细粉体加工装置采用了全封闭、全自动化的生产，采用引风机吸入空气，系统为负压操作，粉体制备加工过程无粉尘产生，保证工作环境的干净。 [0021] (2)超细粉体加工装置以信息化代替高度的物流自动化，特别适合于中小型企业的小批量生产。

[0022] (3)超细粉体加工装置采用了PLC控制系统，使生产过程趋向简单化与智能化。 [0023] (4)超细粉体加工装置可以根据工厂生产需要对粉碎、分级装置等参数进行调整，从而实现不同原料的粉碎需要。

[0024] (5)超细粉体加工装置避免了粉体制备加工过程中的人工干预，系统具有良好的重复性。

[0025] (6)超细粉体加工装置建立在一个机架上，这个机架下方安装着可活动的滑轮，可以依靠着这些滑轮根据工厂生产要求对其位置进行调整。

附图说明

[0026] 图1是本发明的超细粉体加工超细粉体加工装置结构示意图；

[0027] 图2是图1中气流粉碎与分级机构的结构示意图；

[0028] 图3是气路控制器的结构示意图；

[0029] 图4是本发明的自动控制程序流程框图。

具体实施方式

[0030] 如图1、2所示，超细粉体加工装置包括气流粉碎机构1、涡轮分级机构2、螺旋喂料机3、自动装袋机4、自动控制器5、袋式收尘器6、集成平台7、引风机8和气路控制器9。气流粉碎机构1、涡轮分级机构2、螺旋喂料机3、自动装袋机4、袋式收尘器6、引风机8和气路控制器9都集成在集成平台7上；集成平台7下方安装着可活动的滑轮，整个超细粉体加工装置可以依靠着滑轮根据工厂生产需要对其位置进行调整。其中，气流粉碎机构1通过法兰盘与涡轮分级机构2连接，位于涡轮分级机构2下方；螺旋喂料机3的进料口利用销钉与气流粉碎机构1中的进料锥管1.3相连，袋式收尘器6通过管道直接与涡轮分级机构2相连；自动装袋机4位于袋式收尘器6的正下方，引风机8与袋式收尘器6连接，当袋式收尘器6满载时，引风机进行负压操作，使粉体落入自动装袋机4中。

[0031] 气流粉碎机构1为封闭筒体，筒体上设有拉伐尔喷嘴1.1、环形管1.2、进料锥管1.3、压力传感器1.4和料位计1.5。拉伐尔喷嘴1.1为三个在气流粉碎机构1同一平面内均匀布置的喷嘴，三个喷嘴之间的夹角都为120°。拉伐尔喷嘴1.1将进气口的气体压力能转化为气体的动能，产生数马赫的气流，可以实现对各种硬度的物料的超细、超纯加工，使得进料粒度为2-3mm，出料产品粒度仅有2-3μm，具有粉碎比达1000的粉碎能力。筒体上方用法兰盘直接与涡轮分级机构相连。环形管1.2与气路控制器9连接，起到稳压与减振的作用。压力传感器1.4与料位计1.5都设置在气流粉碎机构1外部，并分别与自动控制器5信号连接。压力传感器1.4是用来获得工作时气流粉碎机构1内的压力，料位计1.5伸入筒体内，位于筒体的上部，当筒体内的物料到达料位计的高度，料位计1.5获得气流粉碎机构1内的物料量情况，并把物料高度的物理信号转化为电信号，将信号实时进入自动控制器5。

[0032] 涡轮分级机构2采用的是专利号为200610037378.4(一种干式超细粉体涡轮分级机)的涡轮分级机构2。速度传感器2.1位于涡轮分级机构2内的测速盘上，并与自动控制器5信号连接，用来测量涡轮分级机构2的转速，并实时把其传送到自动控制器5中。涡轮分级机构2的变频器通过电机、皮带传动机构调节涡轮分级机构的叶片转速，变频器与自动控制器5连接，控制分级机构的叶片转速。涡轮气封使气体由内外套筒之间的空腔进入内外套筒的气体分布避免颗粒的逸出。

[0033] 螺旋喂料机3采用的是SLW型双管螺旋喂料器，其规格型号为φ125×1500，转速20～80r/min，功率为0.491kw。

[0034] 如图3所示，气路控制器9包括截止阀4.1、压力控制器4.2、压力表4.3、气动薄膜调节阀4.4、二位三通电磁换向阀之一4.5、第一直动减压阀4.6、第二直动减压阀4.7、压力控制器4.8、二位三通电磁换向阀之二4.9、第一过滤减压阀4.10、压力控制阀4.11、第二过滤减压阀4.12、二位四通电磁阀之一4.13、气动元件三联件4.14、第一QZ-5型气动执行器4.15、二位四通电磁阀之二4.16、第二QZ-5型气动执行器4.17、单向阀4.18、第三过滤减压阀4.19、下料电机4.20、第一双夹蝶阀4.21、第二双夹蝶阀4.22、第一磁电接点4.23和第二磁电接点4.24。空压机与截止阀4.1连接，截止阀4.1通过管道依次与压力表4.3和压力控制器4.2连接，压力控制器4.2通过管道分别与二位三通电磁换向阀之一4.5、气动薄膜调节阀4.4、二位三通电磁换向阀之二4.9、气动元件三联件4.14和单向阀4.18连接；二位三通电磁换向阀之一4.5通过第一直动减压阀4.6与气动薄膜调节阀4.4连接，气动薄膜调节阀4.4通过第二直动减压阀4.7与气流粉碎机构1的环形管1.2连接；截止阀4.1是用来控制气路的通断，压力控制器4.2可以人为调节其压力设定参数大小，当压力表
4.3中的压力超过压力控制器4.2中设定的压力时，气动薄膜调节阀4.4打开进行减压。二位三通电磁换向阀之一4.5是用来实现压力控制器4.2中压力的调节，当压力表4.3中所示的压力大于压力控制器4.2设定的压力时，二位三通电磁换向阀之一4.5控制气动薄膜调节阀4.4打开减压。第一直动减压阀4.6和第二直动减压阀4.7都是用来起到减压的作用，用来控制进入气流粉碎机构1中气体压力。

[0035] 二位三通电磁换向阀之二4.9分别与第一过滤减压阀4.10和第二过滤减压阀4.12连接；第二过滤减压阀4.12通过压力控制阀4.11与涡轮分级机2连接，用来控制进入涡轮分级机构2的气体压力。第一过滤减压阀4.10通过压力控制器4.8与环形管1.2连接，环形管与拉伐尔喷嘴相连；气流首先进入到环形管中，再通过环形管来分配气流，使拉伐尔喷嘴1.1的气流压力能达到均匀分布，用来控制进入拉伐尔喷嘴1.1的气流压力。 [0036] 气动元件三联件4.14分别与二位四通电磁阀之一4.13和二位四通电磁阀之二
4.16连接，二位四通电磁阀之一4.13通过第一QZ-5型气动执行器4.15与第二双夹蝶阀
4.22连接，第二双夹蝶阀4.22与进料锥管1.3连接；二位四通电磁阀之二4.16通过第二QZ-5型气动执行器4.17与第一双夹蝶阀4.21连接；下料电机4.20与第一双夹蝶阀4.21连接；使粉碎物料顺利加入到气流粉碎机构1中，当下料电机4.20把料推到第二双夹蝶阀
4.22时，第一QZ-5型气动执行器4.15转动把阀门关闭阻止气体喷出，然后第二QZ-5型气动执 行器4.17打开阀门让粉碎物料加入，随后关闭第二QZ-5型气动执行器4.17的阀门，最后打开第一QZ-5型气动执行器4.15的阀门让粉碎物料顺利加入到气流粉碎机构1中。
单向阀4.18通过第三过滤减压阀4.19与袋式收尘机构6的顶部相连接，气流通过单向阀
4.18到第三过滤减压阀4.19进行过滤，然后连到袋式收尘机构6顶部，产生向下的气流，使粉碎后的物料都收集到袋式收尘机构6中。

[0037] 袋式收尘机构6为献县环保除尘设备有限公司生产的ppc气箱式系列的脉冲袋式3
收尘器，具有处理粉尘浓度大，不仅可以作为环保设备处理普通含尘浓度的烟气200g/m，而且还可以用于收集粉体，它自身就具有反吹风清灰的作用，当袋式收尘机构6内的压力超过其安全压力后，就会自动进行反吹风。

[0038] 自动控制器5是一种PLC控制器，选用的PLC控制器是SIMENS(西门子)SIMATICS7-300系列的313X-2DPCPU型控制器，为可编程控制器，能够对多套机械，多个参数进行智能控制的设备，由电源模块、CPU模块、输入模块和若干个输出模块，电源装置和操作控制柜所构成。输入模块、输出模块通过电源总线、数据线与CPU模块相连接。利用电源模块输出的直流电源接入操作面板的所有开关与按钮及开关的公共端，按钮及开关的另一端接入CPU模块的各输入点。

[0039] 速度传感器2.1安装在涡轮分级机的测速盘上，所有测脉冲直接输入CPU模块的中断输入点，CPU模块的通讯口与工控微机或触模式工业图形显示器的通讯口相互连接。压力传感器1.4和料位计1.5通过电线连接到自动控制器5的压力传感器控制端口和料位传感器控制端口端口。

[0040] 原料由螺旋喂料机3通过进料锥管1.3加入到气流粉碎机构1中，气流粉碎机构1中喷嘴气流的压力由气路控制器9控制，根据产品不同粒度要求，进行调节气体压力的大小，气流粉碎机构1与涡轮分级机构2由法兰连接，实现粉碎分级的内联与一体化，涡轮分级机构2的叶片转速由速度传感器检测，自动控制器5通过导线与涡轮分级机构中的速度传感器相连，以便获取涡轮分级机构中的速度信息。超细粉体加工装置对达到粒度要求的粉体则通过涡轮分级机构2中的出料口进入到袋式收尘器6中，当袋式收尘器6中滤袋的成品粉体沾满时，气路控制器9进行脉冲反吹风清灰操作，使沾在袋式收尘器6上的粉体纷纷落下。在袋式收尘器6出口处有一自动装袋机4，能对产品进行自动包装。 [0041] 如图4所示，超细粉体加工过程，首先开启自动控制器5，完成指示灯显示正常、总气源压力低、气封压力低、涡轮分级机构电机超载，引风机超载、给料机过载，气流粉碎机构内压力过高和袋式吸尘器压力过高的一系列自检过程，总气源压力低指的是从压缩机直接出来的气体压力过低小于预设定的压力，气封压力低指的在气路控制器中的阀门压力过低，涡轮分级机超载指的是分级机内部的阻力大于其额定功率2Kw，引风机超载指的是引风机内部的阻力大于其额定功率2KW，螺旋喂料机超载指的是螺旋喂料机内的阻力大于其额定功率0.491KW，磨内压力过高是指磨内压力大于2大气压；然后涡轮分级机2、袋式收尘器
6、引风机8、螺旋喂料机2依次启动，即可进行超细粉碎加工作业。由空压机产生的高压气体由气路控制器9分配给气流粉碎机构1、袋式收尘器6、引风机8。高压气体经过拉伐尔喷嘴1.1产生3～5赫兹的气流速度，由螺旋喂料机2通过进料管向磨内给料，粒度为2-3mm粉碎物料从进料锥管1.3处进入粉碎室中后，受到喷嘴喷出气流的加速，到粉碎室的中央，运动的颗粒相互碰撞，产生超微粉体颗粒，被粉碎的颗粒与气流形成流态化运动场，气固两相流体自下向上进入涡轮分级机的工作腔室，粉体颗粒遭遇高速旋转的分级涡轮时，受到可达千倍于自重的离心力和每秒可达千次叶片对颗粒的切割率，细小颗粒通过分级涡轮叶片之间的间隙，进入分级涡轮的内通道，粗颗粒受离心力的作用沿涡轮分级机的外壳内壁逆气固两相流体运动方向下落。产品的粒度进行离线的粒度测量，不符合力度要求则对初始状态进行调节，通过调节电机频率来调节涡轮分级机2的转速，由于涡轮分级机2变频器的频率可以任意调节，涡轮分级机2的转速可随之变化，实现转速的任意调整。当操作人员把所需要的物料的种类与粒度大小设置好并开动涡轮粉碎机构1之后，PLC自动进行初始化状态，物料由螺旋喂料机3送进进料锥管1.3进入气流粉碎机构1中，负责测量物流量PS1L-D66M型料位计1.5将物料量的脉冲信息由PLC的料位传感器控制端口送入PLC控制器中，根据料位计1.5所得到的信息，分别通过PLC的螺旋喂料机控制端口向螺旋喂料机1送入控制信号，PLC控制器还根据所设置的粒径的大小对照已经设在PLC控制器内的数据库，分别通过PLC中分级机控制端口、出粉机控制端口、螺旋喂料机控制将控制信号送入涡轮分级机2、螺旋喂料机3中，调节涡轮分级机2的转速和螺旋喂料机3的喂料量，物料最后由袋式收集器收集，成为合格产品。