一种超细旋流磨的制作方法

技术领域：

本发明属于粉磨机械领域中喷射气流磨的旋流磨。

喷射磨是指把高速气流和物料一起引入磨腔，在气流作用下物料得以粉磨的一类粉磨机械。其中以外备压缩气体当气源，用喷咀把高速气流射入磨腔的称为“射流磨”，英文为“jetmill”；而采用高速转动的风叶，在腔内产生负压使气流带动物料一起被高速吸入磨腔，料粒被风叶撞击和在腔内的湍流中被粉磨的一类磨机则称为“旋流磨”。本发明就是属于后一类的旋流磨，高速旋流在这类磨机中起关键作用。

有一类磨机称为高速机械冲击粉碎机，是指在水平或垂直回转体内设置高速转动部件对料粒进行冲击粉碎的一类磨机，参见文献：盖国胜主编，“粉体工程”p.110清华大学出版社出版，2009年12月第1版。这类磨机又分两类，一类称超细粉碎机，又称高速粉碎机，是指物料除了受高速运动的硬物撞击之外，还会进入高速的刀片或叶片与固定的刀盘或衬板之间的窄隙受剪切、挤压和摩擦而粉碎，再辅以气流使料粒自相撞击并随气流出口的一类磨机。虽然本发明所涉旋流磨也采取高速转动部件，但从粉碎机理及气流运行的本质上看与此类超细粉碎机是明显不同的；另一类为喷射粉碎机，仍以锤头冲击粉碎为主，而由风扇产生的气流则只有料粒输送、分级出口的功能，其名称虽与上段所述有类似之处，但本质上与本发明所涉旋流磨是不同的。

背景技术：
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本发明所涉旋流磨有如下四个已有特点：一是，转动部件即本发明称风板，既是撞击粉碎的硬锤，又是产生旋转气流使腔内形成负压的风扇，而且风扇产生的局部尾流湍流具有超细粉碎作用，因而相邻风板之间要有相对宽的空间供湍流的生成；二是，气流挟料流从上游部位进入后，形成贯穿整个磨腔粉碎区的、沿转轴回旋的气-固两相流，简称为“两相旋流”或“主旋流”，在整个磨腔内料粒固相与气相的浓度比例都处在一个相当低的稀相条件，没有料粒积累的部位如料床(例如上一段所述超细粉碎机中的窄隙就是物料聚集区)；三是，全部料粒在两相旋流中被完全粉碎，不需要经选粉返回粗颗粒，产品最后从下游沿周向均匀地出口；四是，风板与固定件之间的缝隙并不是磨机功能和产品细度的设计参数，只是加工或运转的精度公差，例如，该缝隙可设为0.5毫米甚至2毫米的低精度，对此类旋流磨的粉磨功能都无明显区别。因而本发明的旋流磨是一类粉碎腔内无料床的，无需选粉分级装置的气流磨。

本发明所涉旋流磨除具有上段所述四个特点外，还有一个显着特点就是设置有固连于转轴上的回转状转盘，它只具有传递转动能量或是承载被磨物料的功能，而上段所述的风板是按轴对称分布于转盘表面的，承担粉碎和产生两相旋流的功能；于是，可将磨腔内空间按转盘表面作如下划分：磨腔中转盘上表面和上面盖板之间的空间，称为“上磨腔”，转盘外侧表面以外至侧壁之间的空间称为“侧磨腔”，这些空间或是具有粉碎功能或是具有气流通道的功能。转盘下面的空间既无粉磨功能，亦无气流通道的功能，只是在实际应用时要防止下方积粉尘。本发明将采用上述“上磨腔”和“侧磨腔”空间结构的概念。

一个典型的，具有上两段所述全部特点的旋流磨已有技术见中国专利申请号：201210425585.2，名称为“多腔串联式旋流粉碎机”。其磨腔结构如该专利的图1所示，若把其中的隔离筒体去除，可看到磨腔分为：转盘上表面以上的空间，其粉磨功能向外径向逐次增强，即所述上磨腔，以及转盘侧表面以外的空间，其粉磨功能为最强，即是该专利称最外子腔是为所述侧磨腔。所述上面和侧面的空间是可灵活设计的，例如，该专利的图5所披露的机型，则只有转盘上面才是粉磨空间。但是，这样的区域划分并无严格的界限，如所述专利中图1的最外子腔，虽然在转盘的侧面，但也具有转盘上面的空间；而该专利图5的最外子腔则位于转盘上面但也含有转盘侧面的空间。也就是说，对于本发明所涉旋流磨而言，当说到“只具有上磨腔”时应理解为，转盘侧端空间很小，对粉磨功能的贡献不大，只有气流通道的功能；当说到“只具有侧磨腔”时应理解为，转盘上面的空间很小，对粉磨的贡献不大，只有气流道的功能。上磨腔和侧磨腔既可单独设计，可发挥各自长处；它们又可合并为一个整体，具有喂入粗料粒而直接得到超细产品的独特优点。

对于磨腔中具有上磨腔，包括上段专利披露的这一类旋流磨，可以看到，料粒随气流从上磨腔近中央部位进入，在风板的驱动下，形成两相旋流向外径方向的下游推进，这项推进速度称为离心径向速度。对于转盘上方某半径处，取其腔高，即转盘表面至上方盖板的轴向距离，可得到该半径处的柱面，称 为腔高柱面，定义这项离心径向速度在该柱面上的平均值，以下就简称为“径速”。于是通过任一腔高柱面的两相流的流量就等于，该柱面积和该处“径速”的乘积。亦即当流量恒定时，该柱面积与所述径速成反比。当腔内高度在半径方向上变化不大的通常情况下，在中央的入口处位置腔高柱面积最小，因而其径速最大，随着向外半径增大，该柱面积递增而与其成反比的所述径速递减。也就是说，两相流一旦从上游中央进入，就以最大的初始“径速”推向下游腔侧，同时也将料粒迅速推至腔侧。其后果必然是容易出现料粒堆积中断生产，以及不少粗粒子也会聚集腔侧与细粒子混杂，增加了逃逸的机会。这就是把上磨腔设计成具有粉磨功能的这类旋流磨的共有缺点。简单的解决方案就是，减少进料流量，产量下降使之不堆积；以及，在出口前设置分级装置，拦截逃逸的粗粒子返回磨腔。这显然是不得已的下策。

回到第[0006]段专利所披露的旋流磨，有两个蕴含缺陷的两个特点：

第一个特点是，在磨腔的上磨腔中，安装同轴的隔离圆筒，延长粒子在磨腔中的逗留时间，从一个方面改善了第[0007]段所述因初始“径速”过大使两相流迅速聚集至腔侧的不利情况，延长了粒子特别是粗粒子在各子腔内的逗留时间，改善了粉碎效果。

第二个特点是，设计了风板组，在近中央的子腔中主要是风板的撞击粉碎，气流粉碎为辅；而在外子腔，特别是最外子腔，设置栅状风板使之产生尾流湍流，细粒子在湍流中自撞粉碎。

上述两个特点，存在相应两个缺点：

第一个缺点是，在上磨腔中设置隔离简体只能缓解前面第[0007]段所述过大的初始“径速”致使料粒堆集和粗粒子易逃逸的问题，没有对腔高进行合理的设计以改善径速随半径的合理分布，问题未彻底解决，料流量较大时仍然容易产生堆积。此外，隔离筒体还增大了径向气阻，不利于节能，还增加了装置的复杂性，因而不是最佳。

第二个缺点是，风板驱动子腔内沿转轴回旋的主旋流，由于气流阻力，主旋流的旋转当落后于风板的旋转，因而风板在对主旋流中粒子的打击时，处于“追尾”式小打击的机会很大，被打击后的碎片在主旋流中与隔离筒体或侧壁圆筒切向运动，因圆筒内壁的附面层气流，使碎片难以正面撞击筒壁而进一步被粉碎。总之，单独采用风板组，粒子迎面被打击的机会不高；此外，栅状风板也是处于不断超越主旋流的追赶状态，并以两者的差速在该风板后面产生尾流湍流，然而，该差速比较主旋流的旋转线速度而言是相对小的，因而难以产生强烈的湍流，也就是说，这样的结构，特别是在最外子腔，风板及主旋流的动能难以被充分利用于湍流超细粉碎。

如第[0003]段所述的各类高速机械冲击磨中，锤头和靶子是常用部件，锤头是指高速运动的硬物，这里称为“风板”；而靶子则是静止的硬物，当风板扫动时会带动料粒迎向靶子而经受粉碎。在已有的技术中这类靶子与风板相配合的结构常被采用，如以下的专利申请号及名称：cn93218910.5，风旋力自撞粉碎装置；200980152756.5，物料磨碎装置；cn200720036315.7，高速旋风粉碎机；cn201180073236，粉碎机；等等。其中披露的结构，大多以挤压、剪切、摩擦和撞击的机械粉碎功能为主，而风板带动的气流只作为辅助功能，重要的是，在不同的整体结构中它们有各自的结构和功能特点。本发明将采用风板和靶子相配合的独特结构，除了撞击外，风板带动的高速气流还会在靶子处绕流产生尾流湍流，带动粒子在湍流中受到粉碎。本发明的这种具有对撞功能和尾流湍流功能的固定靶子，统称为“磨桩”。

特别提出的是，上一段列举的93218910.5和201180073236两项专利所披露的固定靶子，前者叫“定子击片”，后者叫“波纹状圆筒”都是轴向从上到下安置在圆柱腔内壁的，占据了过大的磨腔空间，致使风板不能延伸至侧壁，也增大了整体气阻，降低了气流的粉碎效率，该磨桩与风板的这种配置不是最佳。这个缺点与上面第[0013]段所述第二个缺点同属于风板粉碎效果不好的缺点，可合并改善。

本发明所涉旋流磨，同时具有机械冲击和气流湍流的粉碎功能，为克服第[0013]和[0015]段所述第二个缺点，要采用特有的按轴对称分布的固定的“磨桩”及与之相配合的风板，在上磨腔安置磨桩主要是正面撞击功能为主，在侧磨腔部位的磨桩则是绕流的功能为主，可产生更为强劲的湍流流态，对于超细粉磨领域，是更为重要的。两者皆有各自特点。

坐标约定。为使本发明旋流磨磨腔中的几何位置清晰，采用圆柱坐标系的描述方法，圆柱方向为轴向，在磨腔进口上游方向为轴向的“上”，由此定上下关系；腔内的径向称为内、外方向；圆周方向则以转盘转动方向为准，为正向或反向，而对于旋转的气流，分别相当于“前”或“后”的方向。于是不管轴是垂直安放还是水平安放都可一致描述。此外，本发明的旋流磨也类似如第[0004]段所述的第二个特 点，在上磨腔中，中央是两相旋流的“上游”，外径方向是“下游”方向；而在侧磨腔中，两相旋流的上游方是轴向上方，下游为下方。因此，在磨腔中，轴向的上、下也是有确定的方向定义。

综上所述，本发明的旋流磨亦具有如第[0004]和[0005]段所述的全部特点，其结构和功能主要是：在由底板、盖板和侧圆筒形成柱状的旋转对称形磨腔内，包含有离散的磨桩部件按轴对称分布固定在盖板或侧圆筒内壁上；在其对称轴位置设置单个转轴、固连其上的转盘及按轴对称分组安置在转盘表面的多个风板，由此磨腔空间可按转盘表面分为转盘上表面至盖板之间的上磨腔和转盘外侧表面和侧圆筒之间的侧磨腔，在转盘带动风板转动时，磨腔内产生负压，使料粒随气流进入，而后，产生先后贯穿上磨腔和侧磨腔的绕轴旋转的两相旋流，在其中料粒不断地被粉碎，产品随气流从磨腔侧端沿周向均匀地向外出口。

技术实现要素：
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为解决第[0012]段所述第一个缺点，就是要使两相旋流在贯穿磨腔时的推进速度要做到上、下游基本一致。兹有如下两种磨腔结构可实现此目的：

第一种结构、“侧端腔高”和“理想腔高”。第一种结构是，把上磨腔的腔高设计成向内递增的，半径较小部位的腔高增大，气流进入磨腔后的初始“径速”就可变小，可以较彻底解决上段所述的缺点。本发明把这种结构的特点简称为上磨腔的“腔高向内递增”。但是，按数学上的概念，“向内递增”亦即向内不减小，只能说明外端腔高值不比内端腔高值大，且等腔高也属递增之列，因而还要有定量数值要求。先考虑其精确的要求，如下：取转盘上表面侧端处，令其半径为r，腔高记为h(r)，称为“侧端腔高”，按向内递增是为最小值并作为参考值；在上磨腔任一半径坐标r处，其腔高为h(r)，该处腔高柱面积为s(r)＝2πrh(r)，又设该柱面上所述径速为v(r)，那么乘积s(r)v(r)＝q，为两相流的流量常量。若要使v(r)对r不变，那么就要使s(r)不变，亦即要使腔高h(r)与r成反比。在轴中心r值很小处，含有轴，腔高不考虑，因而仅取r值从一小的值至r的区间内考虑，即是：要使径速v(r)精确不变，在所述区间内，腔高要满足h(r)＝(r/r)h(r)，这就是腔高随半径呈反比例的精确要求，此值h(r)称为在半径r处的“理想腔高”。

实际腔高的最低限度数值要求；中间值和平均值。实际上不必如所述理想腔高那样，只需取上段所述侧端腔高和理想腔高之间的某个中间值就可缓解乃至消除第一个缺点，优选方案是取平均值：令h(r)为上磨腔内r处的实际要求的腔高，取平均值h(r)＝0.5[(r/r)+1]h(r)作为所述中间值，右边0.5表示取平均，方括号内表理想值与侧端值之和，h(r)也就是等腔高情况下之腔高值。例如h(2r/3)＝1.25h(r)，此处理想值为h(2r/3)＝1.5h(r)，等等。要再强调，所述平均值只是优选，取其附近的某中间值亦可取。

上磨腔的“主粉磨区”及其“内侧区段”和“外侧区段”的定义。首先，上磨腔中设置风板具有粉碎能力的区段为其粉磨区，而其中粉碎力强，又容易发生积粉的半径区段中的环形空间就称为上磨腔的“主粉磨区”，也就是上磨腔中要满足所述“腔高向内递增”及其数值要求的区间。第二，要确定所述“主粉磨区”的内、外端半径。其外端就是转盘表面外侧端半径r；其内端：中央部位有转轴、进料管、撒料板等进料和前处理装置，粉碎力弱，腔高只影响进料处速度且不会积粉，对腔高不必要求，因而所述内端向内伸至(r/4)已足够，但是，在特定情况下所述进料装置的外侧可能大于(r/2)甚至(2r/3)，此时该进料装置的外侧端就应取代(r/4)成为该主粉磨区的内端。也就是说，在上磨腔中，当进料和前处理装置外侧半径大于(r/4)时，该外侧就是所述主粉磨区的内端，否则(r/4)就是该内端。第三，还要在所述主粉磨区内确定需要对腔高加以数值设限的区段：在主粉磨区从(3r/4)向内至(r/2)区段，粉碎力较强且最容易发生积粉，在其中选一半径值为特征半径，如优选为(2r/3)，以此为分界点，把所述主粉磨区分为“外侧区段”和“内侧区段”，“外侧区段”就是从侧端r向内至优选半径(2r/3)的区段，其间各处的理想腔高值就已相差不大，在该区段采用等腔高既可满足腔高向内递增，又可满足其间各处径速相差不大的要求，不必对其附加数值设限。也就是说，只需在所述主粉磨区的“内侧区段”，即优选半径(2r/3)以内区段，也就是积粉敏感的区段，对腔高提出数值设限的要求，并依照上段的平均值h(r)设限。特殊情况下，如当进料装置向外超过特征半径(2r/3)，所述主粉磨区只具有所述外侧区段时，则可不必有数值设限，按等腔高设计即可。再强调，所述主粉磨区内、外侧区段的划分并不要求有精确的分界点，优选取(2r/3)，亦可取如0.6r或0.75r等。

综合以上三段所述，本发明旋流磨为解决第[0012]段所述第一个缺点的特征之一表述为：在所述上磨腔的主粉磨区内，腔高是向内递增的，如果所述主粉磨区具有内侧区段，则该内侧区段的任一半径处的腔高不小于该处的理想腔高和侧端腔高的平均值。

第[0019]段所述的第二种结构是侧磨腔，两相旋流从侧上方回旋向下贯通整个侧磨腔，经受粉碎后从侧下方出口。把侧磨腔设计成平行于轴的柱状环形空间，其径向宽度，称为“径宽”，是上、下是一致的，因而侧磨腔的垂直轴截面的面积也是上下一致的，两相旋流向下推进的速度自然也会上、下均匀，可避免发生类似于上磨腔中等腔高时的情况，即类似于第[0012]段所述的第一个缺点。

针对第[0013]段所述第二个缺点的解决办法，就是在磨腔中设置若干固定的离散磨桩，与风板相配合，一方面使随旋流高速运动的粒子增大正面撞击的机会而加强粉碎，另一方面引导气流产生更为强烈的局部湍流，使料粒进一步粉碎。固定磨桩和转动风板的配合在上磨腔中和侧磨腔中分别有不同的形式：

在上磨腔中的形式简称为：“磨桩风板双层结构”，就是，在上磨腔某一径向区间部位，设置一组固定在盖板上的、离散的、沿周向均匀分布的所述磨桩，轴向伸入磨腔直至转盘表面上方，并在该磨桩组的内侧紧邻部位，设置一组沿周向均布在转盘上的风板，形成的双层结构。当内侧风板组转动时，旋风可迎面吹向其下游的有一定姿态倾角的磨桩，带动粒子正面撞击该组离散磨桩得以粉碎，其碎片随气流穿过其间的空隙进入下游侧形成更细的两相旋流，完成了一轮粉碎过程，而且，离散磨桩的径向风阻要比第[0012]段所述用圆筒隔离要小许多。设置“磨桩风板双层结构”是所述上磨腔的主要特征。

“磨桩、内外风板三夹层”，就是，在上段所述“磨桩风板双层结构”的紧邻外侧又设置一组沿周向均布的风板而形成的三层结构。来自磨桩间空隙的碎片流随即又受到该外侧风板组的撞击而进一步被粉碎，效果更佳。另一方面，内外侧风板的风速又可使磨桩的尾流湍流更为强烈，更利于细碎片的进一步粉碎，也就是说，在上磨腔中设置本段所述三夹层结构比设置上段所述双层结构有更为突出的特征。

第[0025]段所述在侧磨腔中的形式简称为“磨桩、长短风板双层结构”，就是，在侧圆筒内壁柱面的某一轴向区间位置，设置一组离散的、沿周向均布的固定磨桩，向内伸入磨腔小段距离，在该磨桩组的上侧和内侧的紧邻部位，分别各有一组风板均匀地沿周向安置在转盘侧面，形成由上侧长风板组、下侧磨桩组及其内侧短风板组构成的双层结构。这个双层结构中上方的风板可延伸至侧壁，径向较长；下方磨桩内侧处风板则较短要避让磨桩。当风板转动时，长风板和短风板组驱动的旋风可吹向其下游方即下方和外方的磨桩并迎面扫过该磨桩，一方面引导粒子正面撞击磨桩，另一方面，在磨桩后面产生强烈的尾流湍流向下游即下方推进，有利于细粒子的进一步细磨。这一方案中的磨桩适合于固定在磨腔中的圆环侧壁上，特别是在侧磨腔的侧壁上安装。磨桩和长、短风板的如此配合可改进第[0015]段所述已有的磨桩配合风板时的缺点。设置所述“磨桩、长短风板双层结构”是所述侧磨腔的主要特征。

“磨桩、长短风板三夹层”，就是在上段所述双层结构的紧邻下侧再设置一组沿周向均布的长风板而形成的三层结构。如此在上、下两组长风板及中间短风板组的共同作用下，中间磨桩组的尾流湍流将更为强烈，更有利于超细粉碎。也就是说，在侧磨腔中设置本段所述三夹层结构，比设置上段所述双层结构有更突出的特征。

综合第[0020]至[0029]段所述的单独解决每一个缺点的各种结构和形式，归纳出可同时消除前述两个缺点的两种方案，当然，每一种方案还都有各自特长。这就是本发明最主要的特征：

第(1)种方案：如第[0023]段所述，在所述上磨腔的主粉磨区内，是腔高向内递增的，而且该主粉磨区内侧区段的任一半径处的腔高，不小于该处理想腔高和侧端腔高的平均值；以及，如第[0026]段所述，在该上磨腔中至少有一组所述“磨桩风板双层结构”。包含有如此配置的上磨腔是同时克服所述两个缺点的好方案，此时两相流从中央进入，较均匀地向外推进，旋流线速不断增大，逐次粉磨，可喂入较粗的料粒。当然，若能满足第[0027]段所述的三夹层结构则更好，此时所述“磨桩风板双层结构”的要求是自然满足的。满足本段所述的上磨腔就称为“第(1)种方案的上磨腔”。

第(2)种方案：其侧磨腔，如第[0024]段所述其径宽是上下一致的，以及，在其中安置如第[0028]段所述的至少一组“磨桩、长短风板双层结构”。这方案也可同时消除所述两个缺点。由于侧磨腔内风板线速最大，是超细粉碎最强区，喂入侧磨腔的料粒最好是细料粒，经强烈粉碎后可得到更细的超细产品。当然，如能满足第[0029]段所述的三夹层结构则更好，此时“磨桩、长短风板双层结构”的要求自然可满足。满足本段所述的侧磨腔就称为“第(2)种方案的侧磨腔”。

本发明的超细旋流磨，如上两段所述，其主要特征就是，在磨腔中或是包含有满足第(1)种方案的上磨腔，或是包含有满足第(2)种方案的侧磨腔，两者至少居其一。

本发明超细旋流磨的另一项特征是，当磨腔既包含有满足所述第(1)种方案的上磨腔，也包含有 满足所述第(2)种方案的侧磨腔时，既克服了所述两个缺点，又综合了各自长处，是特别优选的方案。此时两相旋流先贯穿上磨腔再贯穿侧磨腔，向下游推进的速度，在两者的界面处要基本一致才会有最佳的粉碎效果，且避免料粉堆集。也就是说，上磨腔侧端腔高柱面积要与侧磨腔的垂直轴截面积相一致。考虑到侧磨腔半径与上磨腔侧端半径基本相等，因而这项优化设计的要求是：上磨腔的侧端腔高与侧磨腔的径宽尺寸相当，其准确表述即是：两者的尺寸差值与较长的长度比，即相对的数值差，取在20％之内为佳。

本发明超细旋流磨的一个附属特征是，使上磨腔满足“腔高向内递增”及其数值设限的一种可行方案。这个实用的方案是对盖板进行设计：在上磨腔某半径区间内把盖板设计成向内上斜的锥形面，腔高向外线性递减，径速虽不是常量也是连续缓变，不会造成料粒堆积，对粗粒子也有延缓其径向运动的功能，增大其被打击的机会，且还具有较小的风阻，锥形面容易加工的优点；或者在该区间内把盖板设计成向内上升阶梯形的环面，阶梯状的腔高突变虽会使径速起伏，但可明显减低径速，有助于排除粉粒堆集，延长粗粒子在扩大了的腔空间中的逗留时间，增大其被打击的机会，还具有简单易加工的优点。

本发明超细旋流磨的一个附属特征是，使上磨腔满足“腔高向内递增”及其数值设限的另一种简单易行的方案，即对转盘表面进行设计：把转盘在某一半径区间内的上表面设计成向内下斜锥形环面，来实现腔高向内递增。转盘的向外上斜面可延缓粒子，特别是最重要的粗粒子的移动速度，增大其被打击的机会。此外，还可减少气流阻力，锥面在加工制造方面也很方便。

本发明的其他附属特征是关于前面第[0026]和[0028]段所述两个磨桩和风板的配合组的配合特征。该组风板扫风的角度和相应磨桩迎风的角度要有良好的配合，既要做到使旋流中的粒子以更好的角度撞击磨桩，又不要使气流穿越磨桩时阻力过大。此外，离散的所述磨桩的周向个数，要比与其相配合的风板组中风板的个数要多是优选的方案。

风板的倾斜角。本发明超细旋流磨的各组风板中的每一块风板倾斜角可用统一的方法来确定。简言之，在垂直轴的截面上，取风板扫风面的截线，作该截线内端点与其外端点的连线矢量，此矢量与该内端点处的外径矢量之间的夹角，就是风板的倾斜角。准确的几何表达参见附图7和附图8及其说明。

磨桩的姿态角。“磨桩风板双层结构”和“磨桩、长短风板双层结构”中的磨桩的姿态角可用统一的方法来确定。简言之便是，在垂直轴的截面上，取磨桩迎风面的截线，该截线中点处的外法矢量和该中点处的外径矢量之夹角，就是磨桩的姿态角。准确的几何表达参见附图9和附10及其说明。

本发明超细旋流磨的一个附属特征是，对于“磨桩风板双层结构”而言，其中磨桩组中各个磨桩的姿态角是相同的，其的优选值是在5°与75°之间；而与之相配合的内风板组中的每一个风板，其倾斜角的优选值在正、负30°以内。在这些角度的区间内，无论是驱动粒子撞击磨桩的角度，或是风板扫过磨桩产生的尾流强度，都是较优的。

本发明超细旋流磨的一个附属特征是，对于“磨桩、长短风板双层结构”而言，其磨桩组中每一个磨桩的姿态角是相同的，其优选值也是在5°与75°之间；而与之配合的长短风板组中每一个风板，其倾斜角的优选值也是在正、负30°以内。

本发明超细旋流磨的一个附属特征是，对于“磨桩、长短风板双层结构”而言，其磨桩组中每一个磨桩，在其结构和形状方面，一般而言有多种可选择的方案，在结构方面有一个优选的方案：所述每一个磨桩是由一个或多个相同形状的柱桩沿轴向等间隔排列的。在采取2个以上所述柱桩的情形，风板在扫过这些柱桩产生尾流的同时，气流可穿越柱桩间的缝隙，改善气阻。

本发明超细旋流磨的一个附属特征是，上一段所述的每一个柱桩，其形状可以有多种设计，最为简单且实用的优选方案：其垂直轴截面为梯形，该梯形底面贴装在侧壁上。该梯形的迎风面有一姿态角，既有利于粒子撞击角度又利于气流绕流，有更好的湍流粉碎效果。当然，所述截面为其他形状亦是可行的，例如，为半圆或半椭圆形，其直径面贴装在侧壁上；又如消除梯形棱角成为某流线型可优化气流气阻。

附图说明：

图1是一种超细旋流磨结构的轴向剖面图，标号含义见下面的实施例一。

图2是图1上磨腔的a-a垂直轴截面视图，标号含义见下面的实施例一。

图3是另一种超细旋流磨结构的轴向剖面图，标号含义见下面的实施例二。

图4是图3的a-a垂直轴截面视图。标号含义见下面的实施例二。

图5是又一种超细旋流磨结构的轴向剖面图，标号含义见下面的实施例三。

图6是再一种超细旋流磨结构的轴向剖面图，标号含义见下面的实施例四。

图7和图8是描述两种风板倾斜角的俯视图。图7中13是是倾斜安装的直风板，图8中13则是有折角的风板，两图中标号相同含义相同。12是风板13的扫风表面，q是该表面的内端，qp是连接该表面内、外端连线的方向矢量，qr是内端q处的外径方向矢量，带箭头的11是风板内端q转动的圆周，箭头是转动方向。在这两个图中，角度pqr是风板的倾斜角，此角从矢量qr起沿风板转动方向转至矢量qp的数值为正角度，反转为负。从图7可见，该直风板的倾斜角为正的小角度，是为“前倾”姿态；而从图8可见，该折角风板的倾斜角为负的小角度，是为“后仰”姿态。不论风板形状如何，对此项倾斜角的适当设计可改善其邻近磨桩的迎风角度，调整两相旋流的回旋状态，利于粒子的粉碎，一般而言，倾斜角的绝对值不应大于30°，过大的倾斜角反而会对两相旋流产生不利影响。

图9是上磨腔的一组磨桩和风板相配合的布局俯视图的重复部分。其中，8是一组离散四角棱柱状磨桩中相邻的三个磨桩，截线80是磨桩组8的迎风面，m是该迎风面上的中线的投影点；矢量mn是迎风面的外法线方向，矢量mr是该中线处的外径方向；7是磨桩组8内侧一组风板中相邻的两块风板，截线4表示该组风板外端扫过的圆柱面；9是磨桩组8外侧的风板组中两块相邻的风板，截线5表示该组风板内端扫过的圆柱面。于是：内侧风板组7和磨桩组8组成一组如第[0026]段所述“磨桩风板双层结构”，当风板组7沿箭头1的逆时针方向扫动时，一方面引导粒子对磨桩组8的撞击，另一方面形成尾流如箭头2所示，在其中引导粒子自撞粉碎，碎片随箭头3表示穿过离散磨桩之间的径向气流推向下游，完成所述双层结构的粉磨过程。此外，角度nmr是磨桩组8的姿态角，即是从矢径mr参考开始，沿风板扫动方向转至法向mn为正向的角度计数。为使迎风飞来的粒子以较好的角度撞击靶子磨桩，该磨桩的姿态角取正的5°至75°为佳。

在上段图9中的内风板组7和磨桩组8组成的所述双层结构的紧邻外侧部位，添加风板组9后就组成一组如第[0027]段所述的“磨桩、内外风板三夹层”结构。风板组9在对穿过磨桩的碎片打击的同时，还和内侧风板组7一起使磨桩的尾流湍流更为强烈，加强了粉磨效能。

图10是侧磨腔的一组磨桩和风板相配合的布局俯视图的重复部分。其中，8是一磨桩组中两个相邻的磨桩，其截面呈梯形，底面固定在侧圆筒3的内壁，棱柱状桩体向内伸入侧磨腔，7是磨桩8的邻近侧的长、短风板组，沿周向相同的相角位置安装在转盘6的外侧表面。风板组7按箭头1方向转动为主旋流方向，80是磨桩组8中磨桩的迎风面，m是该迎风面的中线投影点，mn箭头指向迎风面的外法线方向，mr箭头指向外径向，当风板组7扫过磨桩8时，会产生强烈的尾流如箭头2所示。类似图9，角nmr是磨桩8的姿态角，从mr起沿方向1转至mn的数值为正值角度。

图9和图10展示的一个附加特征是，图中各磨桩的姿态角nmr是不宜为零的，应取某正值锐角如第[0040]和[0041]段所述是5°至75°为优选；而该两图中的各风板组中的各个风板，皆是沿径向安置其倾斜角取为0°，实用中则可如附图7或附图8的倾斜角pqr所示，具有前倾或后仰的倾斜角，其优选值在30°以内。这样的配合才有好的粒子撞击角度及产生强烈尾流的姿态。

图11又是另一种超细旋流磨的轴向剖面图，其标号含义见实施例五。

具体实施方式

实施例一，如图1、图2和图9、图10所示，图1和图2中相同标号的含义相同。

本实施例的超细旋流磨，构成的各个部件及其加工工艺要点是：图1中外筒1，侧圆筒3，具有一段向内上斜的盖板4，以及进口管11，出口管12等部件可用钢板焊接而成，用垫圈和螺栓封于底板2上围成磨腔壳体；转轴5位于磨腔的对称轴位置；转盘6采用框架结构：用钢辐条固连于转轴5上，外端部为轮圈形成“轮状结构”，中间视强度需要可置若干不同直径的轮圈，如此形成两层或多层轮状结构，上下各轮圈间用轴向肋条固连，构成转盘6的圆柱状框架，可用焊接或铸造加工；转盘上表面的各组风板71，72，73皆可固定在上层轮圈的相应的辐条上，因此该框架可承载旋转离心力。而侧面的各组风板74，75和76，则可固定在外侧相应的肋条上，与侧端轮圈并框架一起承载离心力；上表面62可用耐磨板铺填于上层轮圈上，紧固于相应的辐条上且缝隙要气密；侧表面61则用蒙皮紧固在侧面肋条上形成气密的侧柱面；底面亦用蒙皮固定在底部辐条，于以封填，于是转盘内部气流与外部隔离不致产生干扰；两组磨桩 81和82固定在盖板4上，轴向向下伸入上磨腔；另外一组磨桩83则固定在侧圆筒3的内壁向内伸入侧磨腔。本例的上磨腔a-a截面展示在图2中，是俯视图全局的一半对称部分。从中央转轴5向外分别是，周向均布、含有各自个数的风板组，其中风板组71含6块；风板组72含12块；风板组73含16块；还有两组磨桩：磨桩组81含16块，磨桩组82含24块；风板按箭头方向反时针旋转，各磨桩有一定的迎风姿态角。图2的圆周60是标记图1中转盘侧端61的位置，其半径值就是侧端半径r。

本实施例的工作过程：转轴5外接主电机，出口管12与收尘装置相连并通向引风机，引风机的作用除补偿收尘装置的气压损失外，还在于调控气流的流量，维持磨腔内两相流流量恒定。当主电机和引风机工作时，磨腔内生成负压，吸引空气(或来自气源的其他气体)并带动重量受控的料粒从中央部位的进口管11进入上磨腔，经风板组71的扫动形成绕转轴5回旋的两相旋流，并向下游推进，随半径递增而腔高向外递减，该两相旋流径向推进的速度基本上波动不大，不致引起料粒堆积，并且可先受到由内侧风板组72和磨桩组81组成的一组“磨桩风板双层结构”的粉碎，其碎片与气流形成增强了的绕轴回旋的两相旋流，从磨桩组81中各个磨桩之间的空隙推进，继而受到由风板组73和磨桩组82组成的另一组“磨桩风板双层结构”的更强烈的粉碎，形成粒度更细的两相旋流，穿过磨桩组82中各个磨桩之间的空隙进入侧磨腔，此时，已形成粒度相当细的两相旋流；进入侧磨腔后，两相旋流从上向下回旋推进，经受由长风板组74、短风板组75和磨桩组83组成的一组“磨桩、长短风板双层结构”的粉碎作用，最后再经受一组风板76的粉碎完成了粉磨过程。在侧磨腔中由于径宽一致，两相旋流回旋推进的速度自然均匀，因而粉磨过程也均匀，产品两相流从侧下端沿周向均匀地输送至出口管12，而最终完成整个工作流程。

本实施例的第一个特征是：首先，上磨腔中央部位的进料装置占位较小，主粉磨区的内端半径就是(r/4)，位于风板组71之中的某一位置；该主粉磨区外侧区段有一等腔高段，即风板组73所示区间，该风板73内侧端半径稍大于(2r/3)；主粉磨区内侧区段的腔高向内递增是由盖板4中有一段向内上斜的锥形面而实现的，其斜度设计可保证该内侧区段即(2r/3)至(r/4)区段内每一半径处的腔高不小于该处理想腔高和侧端腔高的平均值。其次，该上磨腔中至少有一组“磨桩风板双层结构”，如图1的磨桩组81和风板组72构成的双层结构，其局部的俯视示意图相应于图9中的磨桩组8和内风板组7组成的双层结构；在该双层结构的外侧另有一组均布的风板，如图1中所示为磨桩组81的外侧风板组73，其俯视相应为图9的外侧风板组9，如此就形成了一组“磨桩、内外风板三夹层”，在其内、外风板组的配合下，处于中间的磨桩具有更有效的粉磨功能，正如第[0051]段附图9的说明。

本实施例的第二个特征是，侧磨腔的径宽上下一致，呈柱状环形空间，其中包含有一组“磨桩、长短风板双层结构”，见图1，该双层结构由磨桩组83和长风板组74、短风板组75组成，其俯视示意图见图10。图1的磨桩组83在图10中相应是磨桩组8；图1中的两组风板74和75在图10中是风板组7，因长、短风板组沿周向安置的相角一致，俯视时皆为图10的风板组7。此外，在所述双层结构的下侧，另有一组周向均布的长风板组如图1中的风板组76，其俯视亦如图10中的风板组7，就形成一组“磨桩、长短风板三夹层”。该三夹层的三层风板组沿周向安装的相角一致，是为优选，如此可使周向相邻风板之间有最大的气流流动的立体空间，可容纳更宽的湍流谱。当然，不同层的风板亦可沿周向错开安装。结合上一段，本例是同时具有第[0031]段所述第(1)种方案的上磨腔和第[0032]段所述第(2)种方案的侧磨腔。

另一个特征是，上磨腔侧端腔高即近似于风板73的高度，和侧磨腔的径宽，即近似于长风板74的径宽，两者大致相等，以确保两相旋流在两磨腔界面处一致，做到粉磨过程均匀。

从图2的布局图看到，本例中上磨腔的全部风板都沿径向，倾斜角为0°，而磨桩的姿态角是不宜为零的，要有一定正向的姿态角，确保迎风来的粒子以较正面的角度撞击。

实施例二，如图3和图4所示，两图中相同标号的含义相同。

本例机型的结构见图3，其加工工艺亦类似于实施例一。外筒1，侧圆筒3，向内上升阶梯形环面形状的盖板4，进口管11，出口管12和底板2等部件围成磨腔的外壳，出口管12与外接的收尘装置和引风机相连。磨腔内位于中心的轴5和转盘6固连，制成单层的轮状的框架，类似于实施例一的制造工艺。风板组71面积较大，可与轴5和转盘6的辐条相固定，而另两组风板组72和73都可固定在转盘6的辐条上。一组磨桩81固定在盖板阶梯的内侧壁，而另一组磨桩82固定在盖板阶梯环面。当驱动轴5的主电机和引风机工作时，上磨腔内产生负压吸引气流和料流从进口管进入，即被风板71扫动形成两相旋流，并经受由风板组71和其外侧的一组磨桩81组成的一组“磨桩风板双层结构”的粉碎，接着又经受另 一组由风板组72和磨桩组82组成的“磨桩风板双层结构”的粉碎形成粒度更细、旋转速度更大的两相旋流，最后再经风板组73粉碎完成粉磨过程，也可认为这是经受两个“磨桩、内外风板三夹层”的粉磨过程，产品随气流从侧端输送至出口管12。这两个三夹层是，前一个由磨桩组81和风板组71、72组成，后一个由磨桩组82和风板组72、73组成。图4是图3的a-a截面视图，是风板组和磨桩组的布局图，其中3是侧圆筒，风板组71、72和73各自分别含有8个、12个和16个风板，磨桩组81和82各自分别含有12个和16个磨桩，41和42分别是图3盖板4的两个阶梯边缘处投影的圆周。

本实施例的特征是：上磨腔主粉磨区的内侧端为(r/4)，处于图3风板71靠轴某部位，盖板是从外侧向内为两级阶梯形，使磨腔具有分段等腔高，所述主粉磨区外侧区段有一段等腔高如图3风板组73所在位置腔高值为h(r)，其中各位置处径速已相差不大，该等腔高区段的内端，即磨桩组82所在位置，其半径稍大于(2r/3)；盖板阶梯个数和各自高度的设计可使主粉磨区内侧区段即(2r/3)至(r/4)区段内任一半径处的腔高不小于该处的理想腔高和侧端腔高的平均值。而且，还安置有两组“磨桩风板双层结构”，因此两相旋流在向外推进并逐次被粉磨的过程中，推进速度较均匀，粉磨效果也就较均匀。本例中的侧磨腔空间甚小，无粉磨功能，只作为出口两相流的通道。因此，本例是只具有如第[0031]段所述的第(1)种方案的上磨腔。从附图4，风板组72是有一前倾的、小的倾斜角度，与其外侧有一定姿态角的磨桩组82，有较好的配合。此外，图3的磨桩组81是安置在盖板阶梯的内环面并伸至转盘6的上表面，安装更方便牢靠，且该配合组风板71与磨桩81有更长的邻接面，有更好的粉碎效果。

实施例三，本实施例如图5所示。

加工工艺要点：本例的机型结构见图5，其中外筒1，侧圆筒3，盖板4，进口管11，出口管12和底板2形成外壳，其加工方法与实施例一同；转轴5和转盘仍仿照实施例一采用辐条、轮圈和肋条的框架结构，此时有三层轮圈结构与轴5固连：上层表面65小轮圈是进料装置部分，中层表面62和63的轮圈结构是上磨腔主粉磨区部分，下层为转盘底面66的辐条，外端连接相应的轮圈形成底架，三层轮圈之间有轴向肋条紧连，形成侧面61和64的肋条。上表面62、63和65用耐磨板铺填，表面62设计成向内下斜，铺填成锥面，当然也可用多块梯形板铺填成棱锥面，侧面61和64用蒙皮封装在相应的肋上形成封闭的柱面，底面66也用蒙皮封装在底层轮圈上，使转盘架构内部气密封闭。撒料板71和各组风板72、73和74，皆可固定在该框架中相应的辐条或肋条上，离心力负载由该框架承担。两个磨桩组81和82固定在盖板上，轴向伸入上磨腔。

本实施例的工作过程，类似于实施例二。本实施例中风板组72和磨桩组81，以及风板组73和磨桩组82，分别组成两组“磨桩风板双层结构”，但只有一组由内、外侧风板组72、73和中间的磨桩组81形成的“磨桩、内外风板三夹层”。当风、料从进口管11进入，经撒料板组71扫动再经上述两组“磨桩、风板配合组”的粉磨，得到粒度更细的两相旋流而进入侧磨腔，再经受风板组74的粉碎后，产品两相流沿外侧下端周向均匀地输送至出口管12。

本实施例的特征是：上磨腔包含撒料板71的进料装置已超出半径(r/4)，其主粉磨区的内端最多只能至风板组72的内侧，以(2r/3)为界，主粉磨区外侧区段包含转盘表面62的斜度较小的下斜锥面部分，其腔高向内递增已然比等腔高情况为优，这也是把转盘表面的某一段设计为向内下斜锥面而实现腔高向内递增的例子，转盘表面的向内下斜可延长粒子的逗留时间，有利于粉碎；该主粉磨区的内侧区段即相当于风板组72所在区段，其腔高向内递增是通过把盖板4的相应部分设计成向内上斜的锥面而实现的，对斜度的设计可使所述内侧区段任一半径处的腔高不小于该处理想腔高和侧端腔高的平均值。此外，上磨腔安置有两组“磨桩风板双层结构”。因而本例具有满足第[0031]段所述的第(1)种方案的上磨腔；但是，侧磨腔内虽然设置一风板组74，有粉磨能力，却没有安置磨桩组，不符合第[0032]段所述的第(2)种方案。

实施例四，如图6所示。

这是该机型结构的轴向剖视图，其中由外筒1，侧圆筒3，盖板4以及进料管10、进风管11，出口管12和底板2形成的外壳，制造方法如实施例一；转轴5及其转盘6亦可按实施例一的框架结构加工制造，由于其侧面61轴向长度较长，除上表面62和底面两个轮状结构外，间中还可添加一个或几个轮状结构以加强整体强度和承担侧端更多风板组的离心力；各风板组71至75亦可和框架焊或铸成一体，在其表面喷涂耐磨层。第一组磨桩组81固定在侧圆筒上，向内伸入侧磨腔，另一磨桩组82中每一个磨桩均由两个上、下分离的两部分柱桩组成。于是侧磨腔中安置了两个磨桩风板配合组：由长风板71、短风板 72和磨桩组81组成位于上方的第一组“磨桩、长短风板双层结构”；由长风板73、短风板74和由上、下柱桩组成的磨桩组82一起组成位于下方的第二组“磨桩、长短风板双层结构”。当然，这些风板组和磨桩组也可视为两个串联的“磨桩、长短风板三夹层”，其中风板组73既是上面三夹层的下侧长风板组，又是下面三夹层的上侧长风板组。

本实施例的工作过程。当与转轴5外连的主电机和与出口管外连的引风机工作时，料粒和气流分别从安置在转盘侧上方的进料口10和进风口11进入上磨腔侧端，立即被安置在转盘上表面61侧端的撒料板7扫拨形成两相旋流并进入侧磨腔上端，在其中从上游向下游回旋推进，先后经受位于上方和下方的两组所述“磨桩、长短风板双层结构”的粉磨，最后再受风板组75的进一步粉磨，产品两相流从侧下方沿周向均匀输送至出口管12。进料、进风口10、11皆可为风、料的进口，可灵活安排。要强调，当进料不粗而产品为超细，重力不重要，腔内负压为主要作用，此时磨腔和转轴可有任意取向，如水平方向，乃至倒转方向，此时进风、进料看上去虽在“下”方，但仍应称为上游方，出口仍为下游方，因此本文中轴向的上、下关系实质是为上、下游关系，正如第[0017]段所述。

本例的特征是，上磨腔的撒料板7虽可撞击料粒但粉磨力相对弱小不能成其主要功能，其主要功能是料流和气流的通道，因而该上磨腔是不满足第[0031]段所述的第(1)种方案的。侧磨腔呈平行于轴的柱状环形空间，径宽上下相等，视为径宽上下一致的优选，其中具有两组“磨桩、长短风板双层结构”，也可视为有两组“磨桩、长短风板三夹层。因而本例是属于仅仅符合第[0032]段所述的具有第(2)种方案的侧磨腔的实施例。

本例的附加特征是，磨桩组82中的每一个磨桩都是由两个伸入侧磨腔的柱桩上下间隔排列而共同形成的。

实施例五，如图11所示。

本实施例的超细旋流磨的加工工艺亦如实施例三。见图11，由外筒1、底板2、侧圆筒3、盖板4围成的磨腔和进口管11、出口管12皆类似于图5；与转轴5固连的转盘亦采用框架结构：类似于图5分三层轮状结构，上层形成表面65，中层形成表面62，两者皆用耐磨板铺填；底层轮圈用蒙皮封成底面66；侧面61，64用蒙皮封闭成侧柱面。对称安装在转盘表面的多个离散的撒料板71，以及风板组72、73、74和75分别固装在相应部位的辐条或肋条上，转动离心力由框架承载。对称分布的多个磨桩81和82分别固定在盖板4和侧圆筒3相应部位。

本实施例的工作过程，类似于实施例三：当料、气流从进口管11进入受撒料板71扫动形成两相旋流，经由风板72和磨桩81组成的一组“磨桩风板双层结构”的粉碎后进入侧磨腔，又经受由风板73、74和磨桩82组成的一组“磨桩、长短风板双层结构”的粉碎，最后再经风板组75的粉碎，产品两相旋流沿周向均匀地通过侧圆筒3和外筒1下端的夹层空间送至出口管12。

本例的特征是：首先，上磨腔的主粉磨区的内端就是风板72的内端，邻近撒料板71的外侧部位，此部位的半径已大于主粉磨区的内、外侧区段分界(2r/3)。也就是说，本例中上磨腔的主粉磨区没有内侧区段，不必要对腔高设数值限，而主粉磨区的外侧区段即风板组72所在部位是等腔高的，亦属腔高向内递增之列。第二，上磨腔中包含了一组“磨桩风板双层结构”，是属于第[0031]段所述的第(1)种方案的上磨腔；第三，侧磨腔中包含一组“磨桩、长短风板双层结构”，实际上，长风板组73和75、短风板组74和磨桩组82构成一组“磨桩、长短风板三夹层”，是属于第[0032]段所述的第(2)种方案的侧磨腔。此外，本例上磨腔的进料前置装置占据过大的半径空间，可视为物料前处理工艺的予留空间。

上述五个实施例中，所述的风板，皆可参照图7或图8说明中所述设计各自的倾斜角，所述的磨桩则可参照图9或图10说明中所述设计各自的姿态角，以做到最佳配合；而且磨桩的截面形状还可取梯形以外的多种形状。还要着重指出，图9、10中的风板组和磨桩组等粉碎组件所占用磨腔的空间截面积是不大的，使之有更大的空间供两相旋流中湍流的生成，如侧磨腔中同组的两相邻磨桩或风板间至少要有100毫米的周向长度距离，粉碎组件的这种稀疏安排使气流有更宽裕的活动空间，这是区别其他高速机械冲击磨的重要标志。