[科普中國(guó)]-高速切割粉碎

高速切割粉碎技術(shù)介紹切割粉碎技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用

切割粉碎室是高速切割粉碎設(shè)備的核心部分，它是由一組環(huán)形緊密排列的刀片和高速旋轉(zhuǎn)的葉輪組成。

高速切割粉碎技術(shù)是通過(guò)葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)離心力將物料推向井且緊貼在微型切割頭的刀片邊緣內(nèi)側(cè)，瞬時(shí)受到強(qiáng)剪切力作用，從而使物料被切割粉碎。該設(shè)備技術(shù)中起關(guān)鍵作用的是葉輪和微型切割頭。物料首先被導(dǎo)向高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中央。葉輪片的內(nèi)端撞擊到物料，使物料產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。離心力推動(dòng)物料往外甩至葉片頂端并緊貼刀片內(nèi)壁，葉輪使物料飛速與靜止的微型切割頭做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成的切割頭對(duì)物料的切割，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中切割也在持續(xù)進(jìn)行。

由于葉輪轉(zhuǎn)速很高，一般可達(dá)9000RPM，粉砰過(guò)程瞬間即可完成．減少產(chǎn)品溫度升高，不會(huì)產(chǎn)生有害的熱能，特別有利于對(duì)熱敏性物料的粉碎，對(duì)生物材料可以最大限度的保留粉體的生物活性成分．以利于制成高質(zhì)量的產(chǎn)品。

物料在壓緊狀態(tài)下，被有序的按照既定切割深度進(jìn)行粉碎，從而使顆粒大小均勻。

通過(guò)產(chǎn)生收集系統(tǒng)，可以使產(chǎn)品在密封條件下生產(chǎn)，防止灰塵、蒸汽和液體污染。

切割粉碎設(shè)備主要用于食品、化學(xué)與藥劑領(lǐng)域，不同的設(shè)備可分別處理粘性和液體產(chǎn)品、自由流動(dòng)的干燥和半干燥產(chǎn)品、水分多的產(chǎn)品和漿狀、膏狀或液體產(chǎn)品。

高速切割粉碎技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展?fàn)顩r近年來(lái)，國(guó)外對(duì)超細(xì)粉碎及分級(jí)設(shè)備、工藝、微細(xì)顆粒粒度測(cè)定等方面的研究十分活躍，這是由于國(guó)外在復(fù)合材料、新型陶瓷、電子材料等許多尖端技術(shù)方面迅速發(fā)展而決定的。在先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家，微米級(jí)超細(xì)粉碎設(shè)備已渡過(guò)了其發(fā)明時(shí)期，而進(jìn)入成熟、配套、完善的階段，設(shè)備研究朝著亞微米級(jí)超細(xì)粉碎和微米級(jí)精密分級(jí)的方向發(fā)展。粉碎技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在產(chǎn)品微細(xì)化、微粉功能化、設(shè)備自動(dòng)化、節(jié)能新工藝和新設(shè)備及低污染高強(qiáng)度材料的應(yīng)用等方面。

切割粉碎技術(shù)是國(guó)外近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的性能優(yōu)異的粉碎技術(shù)。美國(guó)的Urschel公司代表了該技術(shù)的前沿。該公司的系列產(chǎn)品采用相同的技術(shù)，達(dá)到不同的粉碎效果。目前其研究動(dòng)態(tài)主要向兩個(gè)大方向發(fā)展：一個(gè)是向開(kāi)發(fā)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)展，針對(duì)不同的應(yīng)用行業(yè)解決不同的生產(chǎn)問(wèn)題并設(shè)計(jì)相應(yīng)的設(shè)備機(jī)型等；另一個(gè)是完善實(shí)驗(yàn)室型設(shè)備的功能，得到更好的處理效果，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，針對(duì)不同的研究需求設(shè)計(jì)多種類(lèi)型的關(guān)鍵粉碎部件等。

切割粉碎機(jī)理分析結(jié)合顆粒斷裂物理學(xué)、顆粒的破碎與能耗學(xué)說(shuō)、濕法粉碎相關(guān)理論和受控切割超細(xì)粉碎技術(shù)的相關(guān)研究成果，對(duì)其作用機(jī)理進(jìn)行初步的探討。分析切割粉碎時(shí)，物料裂紋區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變情況，速度對(duì)粉碎效果，裂紋的影響情況。

切割粉碎流場(chǎng)研究通過(guò)對(duì)刀片及轉(zhuǎn)子葉輪的建模，并對(duì)模型進(jìn)行分析得出切割粉碎設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)分布的特性和規(guī)律。分析葉輪形式、刀片偏角、刀片個(gè)數(shù)、葉輪轉(zhuǎn)速對(duì)流場(chǎng)的影響；分析不同組合下定轉(zhuǎn)子間剪切率、葉輪中流體運(yùn)動(dòng)、定轉(zhuǎn)子間流體流場(chǎng)，找到最有利于切割粉碎的流場(chǎng)。得出流場(chǎng)情況最好的轉(zhuǎn)子，刀片偏角，轉(zhuǎn)速等。并對(duì)切割粉碎區(qū)的物料運(yùn)動(dòng)速度，壓力情況，剪切應(yīng)變率進(jìn)行分析。

高速轉(zhuǎn)子的可靠性分析高速轉(zhuǎn)子的可靠性分析建立高速切割粉碎設(shè)備的轉(zhuǎn)子模型，運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)下的轉(zhuǎn)子進(jìn)行可靠性分析，對(duì)轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)下可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行事先的模擬分析，對(duì)模擬中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及早提出解決辦法，這樣就為轉(zhuǎn)子的制造提供了方便，提高了試驗(yàn)及生產(chǎn)效率。2