本发明涉及一种粉体分级装置，尤其涉及一种用于超细粉体的离心式空气分级机，适用于矿物粉体及其它粉体物料的干式分级，属于粉体制备领域。
背景技术：
超细粉体广泛应用于精细化工、材料、建材、矿物加工、医药、食品等众多领域。随着国民经济和科技的发展，各行业对超细粉体提出了越来越高的要求，不仅要求粉体极细，而且粒径分布要窄，这对粉体分级技术提出了更高的要求。离心空气分级机具有高速旋转的分级叶轮，形成强制涡流的离心力流场，颗粒在此流场受到的离心加速度是重力加速度的数百倍甚至上千倍，颗粒在旋转叶轮产生的离心力和流体曳力的作用下实现按粒度分级，分级粒径较小，分级精度较高，在工业生产中应用最为广泛，是超细粉体分级的主要技术途径。
离心空气分级机中导风叶栅和分级叶轮的叶片几何特征是影响气固两相流紊动特性的关键因素，直接影响了分级空间流场紊动强度，以及叶间通道间旋涡运动的强度。现有超细粉体离心空气分级机采用直叶片或等曲率圆弧形叶片，如中国发明专利申请cn104703717a公开了一种旋转式分级机，其采用了折弯直板式旋转叶片；中国发明专利申请cn106031901a公开了一种笼型转子涡流超细选粉机，其环形固定导流器和笼型转子均采用了长条板形；中国发明专利申请cn102225396a公开了一种涡流空气分级系统，采用了直片型或等曲率流线型叶片。采用这类直叶片或等曲率圆弧形叶片的分级机，分级空间流场紊动强度较大，叶片间流道内旋涡运动较强，二次流能量损失较大，同时导致流道内速度梯度过大，对颗粒分离运动行为产生强烈的扰动，限制了超细粉体分级精度的提高和分级下限的降低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于超细粉体的离心式空气分级机，能降低分级空间气固两相流的紊动强度，提高超细粉体干式分级精度，为超细粉体精细分级提供一种有效装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于超细粉体的离心式空气分级机，包括进风管、分级室、顶盖、导风叶栅、分级叶轮、细粉中转室、锥形壳体、粗粉排料口、出风管；所述进风管沿切向与所述分级室连接，所述顶盖位于分级室上方，顶盖包括给料漏斗，所述导风叶栅通过环形卡槽固定于分级室中，所述分级叶轮位于分级室中心，呈笼状，包括上部粉体分散盘、下部环状支撑盘以及垂直固定在上部粉体分散盘和下部环状支撑盘之间的叶片，所述导风叶栅和所述分级叶轮同心安装，两者间形成环形分级空间，所述导风叶栅和所述分级叶轮均由分别绕其几何轴线环形等距排列的若干个弯扭叶片构成气流通道。所述弯扭叶片表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为非等曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度范围为5°～60°，所述弯扭叶片的安装角γ的范围为30°～90°，
所述锥形壳体设置在所述分级室下部，所述细粉室中转室位于所述锥形壳体中，并与所述分级叶轮的底部密封相连，所述出风管沿切向与所述细粉中转室连接并伸出所述锥形壳体，所述粗粉排料口与所述锥形壳体的底部连通，
所述分级叶轮固定于驱动轴上，所述驱动轴通过轴承与分级室相连，所述驱动轴通过套筒穿过细粉中转室和锥形壳体后通过皮带驱动装置与变频电机相连，驱动分级叶轮旋转，采用变频调速器对分级叶轮进行无级调速，从而调节粉体的分割粒径。
优选的，所述弯扭叶片的截面由叶片前缘、叶背、叶片后缘和叶盆依次首尾相连组成，其中所述叶片前缘和叶片后缘均由圆弧构成，所述叶背和叶盆均由变曲率平滑曲线构成。
优选的，所述进风管有若干个，以分级室几何中轴线为轴进行环形等距排列，并均与所述分级室切向连接。
进一步地，所述上部粉体分散盘的上表面周向均匀设有若干个格条，起到撞击分散物料的作用。
进一步地，所述给料漏斗与闭风给料装置连通，所述粗粉排料口与闭风排料装置连通，所述出风管与除尘回收装置连通。
工作时，除尘回收装置通过出风管抽吸分级机内部空气，分级过程所需空气由进风口负压抽吸进入，通过调节除尘回收装置中引风机的转速来控制空气气速，粉体物料通过闭风给料装置给到分级叶轮上部的分散盘上，分散盘高速旋转，将粉体从四周甩出，粉体较为均匀地落入环形分级空间，与旋转气流垂直接触，受到分级叶轮旋转产生离心力和气流曳力的综合作用而实现按粒度分离。较细粉体颗粒受到较大气流曳力，随气流穿过分级叶轮叶片间通道进分级叶轮内部，分级叶轮下部环状支撑盘与细粉室中转室密封相连，气流和细粉经由与细粉中转室切向连接的出风管被抽吸进入除尘回收装置；较粗粉体颗粒受到较大的离心力，沿着上述环形分级空间的外周螺旋下落，进入锥形壳体，然后通过闭风排料装置由粗粉排料口排出。
有益效果：本发明提供的用于超细粉体的离心式空气分级机，采用了弯扭联合造型的叶片设计，减小了导风叶栅和分级叶轮的叶片间旋涡的尺寸和强度，降低了分级空间的紊动强度，削弱了通道旋涡对粉体颗粒分离运动行为的扰动，提高了超细粉体的分级精度，降低了分级下限，为超细粉体干式精细分级提供了一种有效装置。
附图说明
图1为本发明的用于超细粉体的离心式空气分级机的三维立体结构示意图；
图2为分级叶轮的结构示意图；
图3为弯扭叶片的结构示意图；
图4为弯扭叶片的截面轮廓示意图；
图5为弯扭叶片的安装角γ的示意图；
图中，1进风管、2分级室、3顶盖、4导风叶栅、5分级叶轮、6细粉中转室、7出风管、8锥形壳体、9粗粉排料口、10驱动轴、11上部粉体分散盘、12弯扭叶片、13下部环状支撑盘，14叶片前缘，15叶背，16叶盆，17叶片后缘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种用于超细粉体的离心式空气分级机包括进风管1、分级室2、顶盖3、导风叶栅4、分级叶轮5、细粉中转室6、锥形壳体8、粗粉排料口9、出风管7。若干个所述进风管1以所述分级室2的几何中轴线为轴进行环形等距排列，并沿切向与分级室2连接；所述顶盖3位于分级室2上方，包括给料漏斗，所述给料漏斗与闭风给料装置连通；所述导风叶栅4通过环形卡槽固定于分级室2中，所述分级叶轮5位于分级室2中心；所述锥形壳体8设置在分级室2下部，所述细粉室中转室6位于所述锥形壳体8中，并与分级叶轮5的底部密封相连，所述出风管7一端与细粉中转室6切向连接并伸出所述锥形壳体8，出风管7另一端与除尘回收装置连通；所述粗粉排料口9一端与锥形壳体8的底部连通，所述粗粉排料口9另一端与闭风排料装置连通；分级叶轮5固定于驱动轴10上，该驱动轴10通过轴承与分级室2相连，并通过套筒穿过细粉中转室6和锥形壳体8，然后通过皮带驱动装置与变频电机相连，从而驱动分级叶轮5旋转，通过变频调速器对分级叶轮5进行无极调速。
如图1所示，导风叶栅4和分级叶轮5同心安装，两者间形成环形分级空间，由进风管1抽吸进来的空气流过导风叶栅4后会在该环形分级空间形成旋转气流场，所述给料漏斗位于所述上部粉体分散盘11的正上方，物料通过上述粉体分散盘11从上部落入该环形分级空间，受到分级叶轮5旋转产生离心力和气流曳力的综合作用而实现按粒度分离，较细粉体颗粒随气流穿过分级叶轮5叶片间通道进分级叶轮5内部，进而进入细粉中转室6，然后通过出风管7被抽吸进入除尘回收装置；较粗粉体颗粒受到较大离心力，沿着上述环形分级空间的外周螺旋下落，进入锥形壳体8，然后通过闭风排料装置由粗粉排料口9排出。
如图2所示，分级叶轮5呈笼状，其包括上部粉体分散盘11、下部环状支撑盘13以及垂直固定在上部粉体分散盘11和下部环状支撑盘13之间的弯扭叶片12；所述上部粉体分散盘11的上表面周向均匀设有若干个格条，所述隔条以盘体中心为圆心由内向外设置有三圈，且相邻两圈的隔条相互交错分布，起到撞击分散物料的作用；所述下部环状支撑盘13镂空，下部环状支撑盘13的盘体中央设有用于连接驱动轴10的螺纹孔，所述弯扭叶片12围绕分级叶轮5的轴线环形均匀排列。
如图2和图3所示，分级叶轮5由绕其轴线环形等距排列的若干个弯扭叶片12构成气流通道，导风叶栅4也由绕其轴线环形等距排列的若干个弯扭叶片12构成气流通道，该弯扭叶片12的引入可以减小叶片通道间的紊动强度，降低能量损失，提高分级精度。
如图3所示，弯扭叶片12表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为非等曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度范围为5°～60°。所述弯曲角度和扭曲角度根据工况要求可以灵活调整。
如图4所示，所述弯扭叶片12的截面由叶片前缘14、叶背15、叶片后缘17和叶盆16依次首尾相连组成，其中所述叶片前缘14和叶片后缘17均由圆弧构成，所述叶背15和叶盆16均由变曲率平滑曲线构成，该变曲率平滑曲线可以由曲线函数生成，也可以由样条曲线拟合生成。
如图5所示，所述弯扭叶片12的安装角γ(指叶片前缘14相对于叶片后缘17位置的夹角)的范围为30°～90°。
分级过程中，用于超细粉体的离心式空气分级机处于负压进风状态，除尘回收装置通过出风管抽吸分级机内部空气，分级过程所需空气由进风口1负压抽吸进入，采用变频调节除尘回收装置中引风机的转速来控制空气气速。抽吸进来的风经过具有弯扭叶片的导风叶栅4的定向整流，在由导风叶栅4和分级叶轮5形成的环形分级空间中形成旋转气流场。粉体物料通过闭风给料装置经给料漏斗给到分级叶轮5的上部粉体分散盘11上，上部粉体分散盘11上分布的格条起到撞击分散物料的作用。上部粉体分散盘11高速旋转，将粉体从四周甩出，粉体较为均匀地落入上述环形分级空间，与旋转气流垂直接触，受到气流曳力和分级叶轮旋转产生离心力的综合作用而实现按粒度分离。较细粉体颗粒受较大气流曳力，随气流穿过分级叶轮5弯扭叶片间通道进分级叶轮内部，分级叶轮5的下部环状支撑盘与细粉室中转室6密封相连，透过叶片进入分级叶轮5内腔的气流和细粉经由与细粉中转室6切向连接的出风管7被抽吸进入除尘回收装置；较粗粉体颗粒受到较大的离心力，沿着上述环形分级空间的外周螺旋下落，进入锥形壳体8，然后通过闭风排料装置由粗粉排料口9排出。粉体分级的分割粒径通过改变空气气速和分级叶轮转速来调节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种用于超细粉体的离心式空气分级机，其特征在于：包括进风管(1)、分级室(2)、顶盖(3)、导风叶栅(4)、分级叶轮(5)、细粉中转室(6)、锥形壳体(8)、粗粉排料口(9)、出风管(7)；
所述进风管(1)沿切向与所述分级室(2)连接，所述顶盖(3)位于分级室(2)上方，顶盖(3)包括给料漏斗，所述导风叶栅(4)通过环形卡槽固定于分级室(2)中，所述分级叶轮(5)位于分级室(2)中心，呈笼状，包括上部粉体分散盘(11)、下部环状支撑盘(13)以及垂直固定在上部粉体分散盘(11)和下部环状支撑盘(13)之间的弯扭叶片(12)，所述导风叶栅(4)和所述分级叶轮(5)同心安装，两者间形成环形分级空间，所述导风叶栅(4)和所述分级叶轮(5)均由分别绕其几何轴线环形等距排列的若干个弯扭叶片(12)构成气流通道；所述弯扭叶片(12)表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，其中径向弯曲为非等曲率平滑弯曲，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度范围为5°～60°，所述弯扭叶片(12)的安装角γ的范围为30°～90°，
所述锥形壳体(8)设置在所述分级室(2)下部，所述细粉室中转室(6)位于所述锥形壳体(8)中，并与所述分级叶轮(5)的底部密封相连，所述出风管(7)沿切向与所述细粉中转室(6)连接并伸出所述锥形壳体(8)，所述粗粉排料口(9)与所述锥形壳体(8)的底部连通；
所述分级叶轮(5)固定于驱动轴(10)上，所述驱动轴(10)通过轴承与分级室(2)相连，所述驱动轴(10)通过套筒穿过细粉中转室(6)和锥形壳体(8)后通过皮带驱动装置与变频电机相连，驱动分级叶轮(5)旋转，采用变频调速器对分级叶轮(5)进行无级调速，从而调节粉体的分割粒径。
2.根据权利要求1所述的用于超细粉体的离心式空气分级机，其特征在于：所述弯扭叶片(12)的截面由叶片前缘(14)、叶背(15)、叶片后缘(17)和叶盆(16)依次首尾相连组成，其中所述叶片前缘(14)和叶片后缘(17)均由圆弧构成，所述叶背(15)和叶盆(16)均由变曲率平滑曲线构成。
3.根据权利要求1或2所述的用于超细粉体的离心式空气分级机，其特征在于：所述进风管(1)有若干个，以分级室(2)几何中轴线为轴进行环形等距排列，并均与所述分级室(2)切向连接。
4.根据权利要求1或2所述的用于超细粉体的离心式空气分级机，其特征在于：所述上部粉体分散盘(11)的上表面周向均匀设有若干个格条。
5.根据权利要求1或2所述的用于超细粉体的离心式空气分级机，其特征在于：所述给料漏斗与闭风给料装置连通，所述粗粉排料口(9)与闭风排料装置连通，所述出风管(7)与除尘回收装置连通。
技术总结
本发明公开了一种用于超细粉体的离心式空气分级机，包括进风管、分级室、顶盖、导风叶栅、分级叶轮、细粉中转室、锥形壳体、粗粉排料口、出风管，其中导风叶栅和分级叶轮均由分别绕其轴线环形排列的若干个弯扭叶片构成气流通道；所述弯扭叶片表现为径向弯曲和轴向扭曲的联合造型，弯曲角度范围为5°～90°，扭曲角度为5°～60°。通过采用弯扭联合造型的叶片设计，减小了导风叶栅和分级叶轮叶片间旋涡运动的尺寸和强度，削弱了该通道旋涡对粉体颗粒分离运动行为的扰动作用，提高了超细粉体的分级精度，降低了分级下限，为超细粉体干式高效分级提供了一种有效装置。
技术研发人员：杨旭亮
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：.11.06
技术公布日：.02.14
