涡流空气分级机对数螺旋线型导风叶片的制作方法

本发明属于粉体制备领域，具体涉及一种涡流空气分级机对数螺旋线型导风叶片。

背景技术：

随着材料科学及相关产业的快速发展，粉体原料在生物、医药、食品、建材、化工等领域具有越来越重要的作用。因此，各个行业对于粉体制备技术的要求也越来越高。涡流空气分级机以其结构简单、操作简便、分级粒径可调等特点使其在工业生产中备受青睐。涡流空气分级机结构如图1所示。气流由进风口(6)进入分级机，经导风叶片(3)导流后，到达环形区，环形区主要指涡流空气分级机导风叶片(3)内缘和转笼(5)外缘之间的区域，是粗细颗粒分离的主要功能区，其流场分布情况会影响分级效果。导风叶片作为分级机内气流的导流装置，对气流进入环形区具有重要的导向作用，其导流效果直接影响环形区内气流场的分布。涡流空气分级机两侧的进风口使得环形区内靠近进风口通道的区域气流径向速度和切向速度均较大，故环形区内气流速度分布并不均匀。这一现象会造成相同粒径的颗粒在环形区内周向不同位置的运动轨迹不同，分级结果不同，影响细粉产品分布，降低分级精度。因此，通过设计合理的导风叶片型线以减弱环形区内气流速度周向分布的不均匀性，改善分级效果，对提升涡流空气分级机分级性能具有重要意义。

技术实现要素：

本发明提出了一种涡流空气分级机对数螺旋线型导风叶片，根据分级机内气流的运动轨迹，对导风叶片的型线进行设计，消除了环形区内气流速度周向分布不均匀的现象，以达到提升流场的均匀性与稳定性，改善分级效果的目的。

如图2所示，对数螺旋线型导风叶片(3)固定于上固定圈(8)与下固定圈(9)之间。导风叶片沿周向均匀分布，其中心所在的圆为安装圆(10)。图3为对数螺旋线型导风叶片示意图，其特征在于：导风叶片中心线型线(11)为对数螺旋线，满足公式：

r＝ae^bθ

式中r为导风叶片中心线上点到转笼中心o的距离，m；a表示转笼外缘半径，m；θ为截面角，rad。b为常数，与分级机的结构和操作参数有关：

式中q为进风口的进风量，m³/s；b为进风口截面的高度，m；vt为转笼外缘处气流质点的切向速度，m/s。

以导风叶片中心安装圆(10)与导风叶片中心线型线(11)的交点为对数螺旋线型导风叶片中心o’。通过计算得出：以对数螺旋线型导风叶片中心线上任意一点到转笼圆心的距离为半径，以转笼圆心为圆心做圆，记为参考圆。则对数螺旋线型导风叶片中心线上任意一点的切线与该点参考圆切线的夹角α在8°～12°之间。叶片长度由导风叶片中心线的入口截面角θ1和出口截面角θ2确定。通过分析计算和数值模拟计算发现，导风叶片中心线型线(11)采用对数螺旋线型较直线型相比，可有效减弱涡流空气分级机环形区内气流速度在周向分布的不均匀现象。

本发明的有益效果为：对数螺旋线型导风叶片使得气流在流经导风叶片时的流线与导风叶片型线一致，有效减弱了涡流空气分级机环形区内气流速度在周向分布的不均匀现象，提升了环形区流场的稳定性与均匀性；相同粒径的颗粒在环形区内周向不同位置释放后的运动轨迹相同，使得粗细颗粒分离一致。

本发明适用于各种粉体的干法分级。

附图说明

图1为涡流空气分级机结构图

图中：1-气流及细粉出口；2-撒料盘；3-导风叶片；4-锥形漏斗；5-转笼；6-进风口；7-蜗壳

图2为对数螺旋线型导风叶片安装示意图

图中：3-对数螺旋线型导风叶片；8-上固定圈；9-下固定圈；10-导风叶片中心安装圆

图3为对数螺旋线型导风叶片型线示意图

图中：10-导风叶片中心安装圆；11-导风叶片中心线型线

具体实施方式

本发明涉及一种涡流空气分级机对数螺旋线型导风叶片。导风叶片叶型采用对数螺旋线型，以减弱涡流空气分级机环形区内气流速度在周向分布的不均匀现象。

本发明的一个实施例：根据给定的风速和转笼转速等操作参数以及涡流空气分级机结构尺寸，得到对数螺旋线型导风叶片中心线表达式：

r＝0.1e^0.188θ

据此，可计算出对数螺旋线型导风叶片中心线上点的位置。

本实施例中，从导风叶片中心向两边分别截取相同长度的点作为对数螺旋线型导风叶片的入口和出口，并得到入口截面角θ1及出口截面角θ2。

分别采用本发明设计的对数螺旋线型导风叶片与直线型导风叶片在相同工况下进行数值模拟，结果表明：对于直线型导风叶片，环形区内气流的径向速度标准差为0.265m/s，切向速度标准差为0.799m/s。采用对数螺旋线型叶片时，前者下降至0.106m/s，后者下降至0.396m/s。粒径为16μm～22μm的颗粒由环形区不同位置释放后，传统直叶片结构下的分级结果不同，有的收集为细粉，有的收集为粗粉。而对数螺旋线型叶片结构下，这些颗粒均被收集为粗粉，且颗粒的运动时间减少。可以看到，与直线型导风叶片结构相比，本发明设计的对数螺旋线型导风叶片能够降低环形区内气流速度波动引起的气流不均匀性。同时，使得相同粒径的颗粒由不同位置释放后的分级结果相同。

以上所述为本发明具体内容和设计方案，配合各图予以说明。应当指出，本发明并不局限于上述设计方案，任何对本发明提及的设计方案进行改进、修饰和优化，均落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种涡流空气分级机对数螺旋线型导风叶片，导风叶片叶型为对数螺旋线，且周向均匀分布。对数螺旋线型导风叶片中心线上任意一点的切线与该点参考圆切线的夹角在8°～12°之间，以保证气流从进入到离开导风叶片的过程中，其运动轨迹与导风叶片型线一致。对数螺旋线型导风叶片有效减弱了环形区内气流速度周向分布的不均匀现象，使得相同粒径的颗粒由不同位置释放后其分级结果相同，改善了分级效果。

技术研发人员：于源;任成;刘家祥
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2019.03.28
技术公布日：2019.05.17