高等专科学校建材机械与设备教案——第十一章 流体分级设备

11流体分级设备

在建筑材料工业生产过程中，往往需要将固体颗粒在流体中按其粒径大小进行分级。应用空气作分散介质进行分级的设备，称为空气选粉机；应用水作分散介质进行分级的设备，称为水力分级机；本章重点介绍空气选粉机。

空气选粉机是一种通过气流的作用，使颗粒按尺寸大小进行分级的设备。这种设备用于干法圈流的粉磨系统中。它的作用在于使颗粒在空气介质中进行分级，及时将小于一定粒径的细粉作为成品选出，避免物料在磨内产生过粉碎以致产生粘球和衬垫作用，从而提高粉磨效率；同时将粗粉分出，引回磨机中再粉磨，能减少成品中的粗粉，调节产品细度，保证粉磨质量。在产品细度相同的情况下，产量可提高10%～20%。

空气选粉机有两大类型：一类是让气流将颗粒带入选粉机中，在其中使粗粒从气流中析出，细小颗粒跟随气流排出机外，然后在附属设备中回收，这类设备称为通过式选粉机。另一类是将颗粒喂入选粉机内部，颗粒遇到该机内部循环的气流，分成粗粉及细粉，从不同的孔口排出，这类设备称为密闭式选粉机，或称为离心式选粉机。空气选粉机的规格一般用圆筒外径表示。

11.1通过式选粉机

11.1.1通过式选粉机的结构及工作原理

通过式选粉机或称粗粉分离器。这类选粉机形式很多，但分离的基本过程相似，工作原理：它由两个内外套装着的锥形筒壳2和3组成，外壳2上有底板，下接粗粉出口管5和稍稍向上插入的进风管1，内壳3下方吊装着反射棱锥体4，外壳顶盖和内壳上边缘之间装有导向叶片6，装在顶盖外面的调节环用于调节叶片的导向角度，顶盖中部装有排气管7。携带颗粒的气流以15～20m/s的速度经管1进入选粉机内外壳之间的空间。气流首先撞到内壳下部的反射棱锥体，气流中所夹带的粗大颗粒由于惯性力的作用，撞落到外壳2的下部。同时由于通道截面积扩大，气流上升速度降低到4～6m/s，因此又有一部分较大颗粒受重力作用陆续向下沉降，顺着筒壁滑下，经粗粉管排出。气流在环形空间中上升至顶部后，进入导向叶片6时，由于运动方向突变，撞到叶片上，又有部分粗粒落下。气流通过与径向成一定角度的导向叶片后，产生向下旋转运动，进入内壳3中，因此又有一部分颗粒在惯性离心力的作用下甩向内壳的内壁，沿着内壳的内壁落下，跟着又落入粗粉管5。细小的颗粒则跟随气流一起，经中心管7离开选粉机，送入收尘设备，以便将这些颗粒（细粉）收下。

在通过式选粉机中存在两个分离区：一是在内外壳之间的粗选粉区，颗粒主要是在重力作用下沉降，能分出的最小粒径可按式（10.36）来估算；另一是在内壳中的细选粉区，颗粒是在惯性离心力作用下沉降作进一步分级，当颗粒作离心沉降的离心速度与气流向心方向流速分速在数值上相等时，这时的颗粒粒径就是最小分级粒径，可用下式来估算：

αρρξρ2p pi cot )

(4r 3d -= （11、1） 式中 r ——旋转半径，m ；

α——叶片的径向夹角，t

r v v arccot =α。

图11.1通过式选粉机

1—进风管；2—外锥壳体；3—内锥壳体；4—反射棱锥体；5—粗粉出口管；

6—导向叶片；7—排气管

从式（10.59）及式(11.1)可知，分级界限尺寸（即分离最小粒径）与选粉机的直径、气流速度和叶片的导向角度有关。分离最小粒径随设备直径和风速的增大而增大，随叶片角度的增大而变小。实际上，选粉机的气流运动和分级过程都比较复杂，以上只是近似的定性分析。

11.1.2产品粒度调节方法及性能

通过式选粉机调整细粉细度的方法有：改变气流速度，气流速度愈低，细粉的细度就愈高；改变叶片的导向角度，叶片与径向夹角愈小，气流旋转速度愈小，细粉细度下降，此外，有些尚可适当升降反射棱锥体的位置，以控制产品粒度级配。

使用这种选粉机可以得到细度相当于0.080mm 方孔筛上筛余为10%～20%的细粉，生产能力可达7～8t/h ，一些通过式选粉机的技术性能见表11.1。

通过式选粉机结构简单，操作方便，没有运动部件，不易损坏。不过使用这种选粉机时，必须另设通风机来产生气流，以将粉料带入选粉机；另外还需设置收尘设备回收细粉，使设备复杂。通过式选粉机宜配用于风扫式磨机系统。

11.2离心式选粉机

11.2.1离心式选粉机的构造与工作原理

φ离心式选粉机的简图。它主要由传动部分、立轴部分、壳体图11.2是5m

和控制板调节机构等组成。

图11.25000离心式选粉机

1—进料口；2—主风叶；3—辅助风叶；4—控制板；5—撒料盘；6—回风叶；

7—细粉室；8—粗粉室；9—细粉出口；10—粗粉出口

(1) 壳体

壳体由顶盖和内外壳体组成。顶盖结构是以槽钢板为主的梁架结构件。梁架中部是支承整个回转部分基座的基础架，梁架的一侧是支承电动机的滑轨基础架。顶盖板用4～6mm钢板制成。盖板的一侧设有人孔门。

外壳由上部筒体和下部锥体组装而成。下部锥体的溜角为60°，下口直径为400mm。

内壳也是由上部筒体和下部锥体组装而成。上部筒体的顶部有一圈固定的挡风板。下部锥体的中段装有一圈与圆周切线成60°相交的回风叶，其数为64片(或72片)。下部锥体的下口与出料管相连接，出料管的溜角为60°。

选粉机外壳有四个铸铁底座用螺栓与基础相连接。

(2) 传动部分

传动部分包括电动机、三角皮带轮和减速装置。电动机通过三角皮带带动齿轮箱内的一对圆锥齿轮而使立轴回转。

φ离心式选粉机配用的电动机功率为75kW，转速为985r/min。电动机出

轴端装有D型三角皮带轮，通过7根D型三角皮带与选粉机横轴轴端的三角皮带轮相连动。

图11.3离心式选粉机传动部分和回转部分结构图

1—撒料盘毂；2—撒料盘；3—撒料盘架子护板； 4—风叶座；5—辅助风叶；6—衬套；7—涨圈；8—立轴；9—主风叶；10—下部轴承；11、22—轴承座；12—精钢梁架；13—横轴；14—端盖；15—锁紧螺母；16、19—轴承；17—轴承套；18—垫片；20—小锥齿轮；21—大锥齿轮；23—调整螺母；24—轴承盖；25—轴承轴心螺母；26—销子；27—上部轴承；28—传动轴座；29—机架座；30—齿轮箱；31—撒料盘螺母；32

—下料斗

(3) 立轴部分

立轴部分是选粉机的主体，处于选粉机中央的立轴8是用45号碳素钢经热处理加工而成。立轴的上端部装有滚动轴27，系单列圆锥滚子轴承。该轴承装在上轴承座22内，它承受立轴的全部负荷。可以通过旋动轴承调整螺母23将立轴作上下位移，以便调整立轴上大锥齿轮21与小锥齿轮20齿的啮合间隙。

大、小锥齿轮被密封在齿轮箱30内，箱内加入一定数量的润滑油，齿轮在运转中借助油的飞溅而润滑。齿轮箱固定在机架座29上。

立轴的下部装有下部滚动轴承10，该轴承系单列向心短圆柱滚子轴承，它通过下轴承座11固定在机架座上。

立轴的下端装有撒料盘毂1，用螺母31锁紧。撒料盘2用螺栓连接在撒料盘毂上。风叶座4固定在撒料盘毂上。风叶座上部装有主风叶9。主风叶全部装上为12片。风叶座的下部装有辅助风叶盘和辅助风叶5。辅助风叶全部装上为36片(或48片)。

风叶座与立轴之间装设下料斗32。立轴在下料斗的一段上，装有衬套6，以保护立轴不受磨损。下料斗与风叶座之间装有密封涨圈7。

(4) 控制板调节机构

如图11.4所示，紧贴在内壳固定挡风板1上的一圈控制板2共有16块，它与调节杆3连接一体。调节杆穿过外壳6支承在压盖座7和支座10上。支架8焊接在外壳体上。调节杆的端部丝杆配有手轮螺母11，转动手轮可将控制板推进或拉出。

离心式选粉机的工作是利用选粉机立轴上的主风叶以一定转速回转产生的内部循环气流，使不同大小的物料颗粒因沉降速度的差别而被分离。