专利名称：超音速超微粉碎机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种粉碎金属、矿石、陶瓷等原料的粉碎机。特别涉及一种超微粉碎机。
本实用新型是利用航天器——风洞实验技术，即一定压力的气流流经特制的喷管后产生超音速气流的原理。
日本国特许厅昭61－27104(1986年6月24日)公开了一种气流粉碎机，该粉碎机没有稳定段。喷管型面为简单的直线型，靶头设计成方形，靶室出口设计成直线。不仅效率低、能耗大；同时不能最有效地粉碎物料。
本实用新型的任务是为静电复印机提供合格的碳粉，设计一种超音速超微粉碎机，以达到提高粉碎效率、粉碎粒径小而均匀的目的。
本粉碎机是采用下述方案实现的。
一种主要由料斗、稳定段、喷管和靶室组成的超音速超微粉碎机，喷管是内型面为曲面的超音速喷管，料斗固定在喷管外壁上，稳定段的一端与喷管的一端按轴线固接。喷管的另一端与靶室的一端按轴线固接，其特征在于喷管内型面法线方向开有孔，所述孔与料斗相通。料斗的端盖上装有粗料和原料进口，在料斗端盖的一方的轴对称线处依次装有筛板和旋塞阀，所述靶室为园形截面，且靶室入口与喷管内型面轴线方向开孔对接，所述靶室装有可在靶室对称线上移动的锥形靶头，所述靶室装有园锥形斜置收敛出口，所述粉碎机喷管前有一稳定段，喷管和稳定段按轴线固接。
以下对本粉碎机作进一步详细描述。
1.本实用新型设计有稳定段，保证供给喷管的空气流流量、压力恒定，喷管出口具有稳定的超音速气流。稳定段的直径根据流量相等的原理来设计，而稳定段的流速应取M数小于0.01来进行计算。稳定段的长度一般取稳定段直径的1.5倍。稳定段与喷管用法兰盘连接，并用密封圈密封。
2.本实用新型的喷管是超音速喷管，气流具有较高的速压(动压q＝1／2ρV2)，提高了粉碎机的粉碎效率。
3.本实用新型料斗口中有一筛板，它的作用是承受料斗中物料的重压，防止物料在料斗与喷管在下料通道中“搭桥”。物料由于料斗与喷管壁面之间存在压力差而自动进料。料斗与喷管用发兰盘连接。并用密封圈密封。本实用新型料斗中有一旋塞阀，用以控制进料量。
4.本实用新型靶室中的靶头采用圆锥形靶头，其作用是保证从喷管出来的超音速气流撞击靶头时，也是超音速气流。靶头的锥角按粉碎物料的硬度来决定。一般情况下，半锥角在20°～90°之间选择。
靶室与喷管用法兰盘连接，并用密封圈密封。
靶室斜置管道设计成带锥度的，主要是为了提高设备的经济性，使喷管出口有稳定的超音速气流，而不受其后分级设备的影响。
斜置管道轴线与靶室轴线45°夹角，锥度一般在15～115之间选取，这主要决定于喷管出口速度的高低或流量的大小。
5.本实用新型的喷管采用解析方法设计，这样就降低了喷管中超音速流在加速过程中的压力损失，从而降低了能耗。
喷管在喷管段中取滑配合，外柱段与喷管之间严格密封。
喷管型面的计算喷管型面主要由三部分组成，即收敛段、扩张段和过渡段。其型面计算是用解析方法，计算出的基本曲线还要进行附面层，质量添加影响的修正，并用恒滞差法处理悬浮粒子流。
附图3中AB段为收敛段，是用经验公式设计的。公式为1/(A2) － 1/(A12) ＝( 1/(A22) － 1/(A12) )( (X)/(L) － 1/(2π) Sin (2πX)/(L) )A为截面积，脚注1、2为收敛段进出口面积，L为长度；BC段为扩张段，按下式计算(曲线半径)
D为喷管出口直径，α为流向半锥角；DE段为过渡段，计算公式为
其中F(θ)=[Sin2θ+2(Cosθ-Cosα)(M2-1Sinθ+Cosθ)]]]>θ为流动角；最后将收敛段横座标R′及Y值进行附面层位移厚度及质量添加影响的修正。修正系数前者在0.006～0.018之间，后者在(视其添加量的多少)0.10～0.50之间选取。
本实用新型结构新颖，造价低，粉碎范围广、质量好、效率高。
本超音速超微粉碎机是利用气流动能来作功的机械。经干燥的压缩空气，通过特制的喷管绝热膨胀，建立超音速气流，静温急剧下降。与此同时，由于超音速气流的负压引射作用，将需粉碎的材料在料斗吸入气流加速段时，随气流进行加速，这时材料在加速过程中互相冲撞粉碎，并以极高的速度撞向靶头，使其瞬间进一步粉碎。低温粉碎后的粉末混合流经斜置管道送分级机，在分级机中，由于气流的离心作用，合格粒度的粉末制品取出，较粗粒度的材料再入粉碎机进行粉碎。本实用新型的优点在于利用超音速气流加速被粉碎物质的粉碎，所粉碎的物质范围广，并可粉碎莫氏硬度为9.36的碳化硼，都可得到粒径小而均匀的超微细粉。而且本粉碎机结构合理，造价低廉。
附
图1为本实用新型结构示意图。其中①靶室②靶头③喷管④旋塞阀⑤料斗⑥粗料口⑦电机⑧原料进口⑨筛板⑩稳定段附图2为本实用新型工艺流程图，其中①粉碎机②分级机③旋风④袋式除尘器⑤风机附图3为本实用新型喷管示意图。
以下结合附图描述实施例。
本实用新型由以下几个部分组成(见附
图1)1.稳定段⑩经处理的干燥空气由管路进入稳定段⑩，高压气流在此减慢流速。稳定段⑩的直径与当地气流的流速和喷管③喉道直径密切相关，稳定段⑩的长度取决于稳定段⑩的直径。其扩张部分的扩张角不宜过大，以减小不必要的气流损失。稳定段⑩在粉碎机中的作用主要是恢复气流的势能。
2.喷管③这一部分是粉碎机的核心部分，喷管③收缩段采用精确解析法设计。这种用途的喷管③。不同于风洞试验用的喷管，来流中带有需粉碎的材料粒子。因此我们用恒滞差法处理了浮悬粒子流，还考虑了附面层和质量添加的修正。整个喷管③内型面设计成曲面。这样有利于建立理想的超音速流场，同时可避免能量损失。
3.靶室①靶室①是混合粒子流加速、破碎的区段，这部分是依据超音速射流原理设计的。超音速射流出喷管③后，不是继续扩张加速，而是超音速区截面逐渐减小的圆台区，这一区域的长度，也就决定了靶头②所处位置。这里还应说明一点的是对不同材料。靶头②所处位置有一最佳值，使用中应进行调整。靶室①设计成园柱形，靶头②设计成园锥形。
为了设计成超音速射流的流动情况，圆台形超音速区的边界应是一个自由流边界。因此，靶室①的直径与喷管③之间有一定的对应关系。
超音速气流带着粒子撞击靶头②后，混合流以一定的角度，经一段收缩斜置管道送入气旋式微粉分级机进行分级。
4.料斗⑤料斗⑤是暂时盛料及送料的容器，上端顶盖有两个进料口，一个是原料进口⑧，一个是分级机分级后的粗料进口，送料采用负压自动送料。需在喷管③进料口形成负压。下端开口与喷管③内型面法线方向开孔对接。
为了防止较细粉在料斗⑤中“搭棚”，用搅拌杆进行搅拌。为了防止原料中有不纯大粒径物质堵塞通道。料斗中有一筛板⑨，可阻止大粒径物质落下。
本实用新型实施效果良好，其调试结果如下靶室空载流场速度M＝3.291～3.625适用气源压力 7.5～12公斤／平方厘米处置量(用重质碳酸钙作标准料检验)50～70公斤／小时(小规模生产用机)0.5～5公斤／小时(实验室用机)粉碎硬度(莫氏)小于9.36(碳化硼的硬度9.36)。
本实用新型样机由我们自行生产。使用结果很好，达到、甚至超过了设计指标。已成功地为“施乐”、“夏普”、“三洋”等三种复印机提供了所需消耗材料，均达到了使用要求。我们还粉碎了重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、云母、氧化铁红、石墨、焦碳等五十多种物料，粉碎效果均很理想，平均粒径一般达10μ以内。有些物料平均粒径达0.67μ。粉碎效果很好，用途很广。
实际使用中测试结果如下表1<p>表
权利要求一种主要由料斗、稳定段、喷管和靶室组成的超音速超微粉碎机，料斗固定在喷管的外壁上，稳定段的一端与喷管的一端按轴线固接，喷管的另一端与靶室的一端按轴线固接，其特征在于喷管是内型面为曲面的超音速喷管，喷管内型面法线方向开有孔，所述孔与料斗相通，料斗的端盖上装有粗料和原料的进口，在料斗端盖的一方的轴对称线处依次装有筛板和旋塞阀，所述靶室为园形截面，靶室入口与喷管内型面轴线方向开孔对接，所述靶室一端装有可在靶室对称线上移动的靶头，所述靶室装有园锥形斜置收敛出口，所述粉碎机喷管前有一稳定段，喷管和稳定段按轴线固接。
专利摘要本实用新型涉及将空气动力实验技术应用于粉碎机的超音速超微粉碎机。它是由稳定段、喷管、靶室、料斗、管路等部分组成。喷管设计成曲面型面。需粉碎的原材料随流经喷管而产生的超音速气流加速运动。在低温下，在运动中相互撞击粉碎。并以极高的速度撞向靶头。使其在瞬间进一步粉碎。提高了粉碎效率和粉碎质量，粉碎平均粒径可在10μ以下。用途广泛。
文档编号B02C19/00GK2045673SQ872051
公开日1989年10月11日 申请日期1987年8月15日 优先权日1987年8月15日
发明者蒋新民 申请人:中国气动力研究与发展中心高速气动力研究所