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译文 使优良脆性材料高压破碎的错置活塞式压碎机 摘要 错置活塞式压碎机有四个液压油缸。这四个液压缸采用十字交叉的安装方式。每个液压缸都分别作用在机器中间的工作块的活塞上。两个相对的活塞同时工作，成对的活塞则交替工作 。通过这种方式，工作块的工作腔里的被压材料就会受到多方向的交叉应力。这种错置活塞式压碎机可以将优良材料压碎成优质粉末。对石墨和花岗岩等进行固定周期的实验，实验结果表明，产品的精确度可以达到 3 4 m 。压缩 1 吨的石墨须要 60 度电，石英是 300 度 电，花岗岩则须要 80度电，这比用搅拌机进行研磨所需的能量小的多。从使用能量的角度考虑，一个工业车间可以每小时压碎 4000石墨，或是 1500石英，或是 400花岗岩。已设计了一台压碎干质材料的样机，但经过一些改进后用于对如高密度泥浆等的湿质材料的压碎也是有可能的。这种错置式活塞破碎机也可用在机械化中。 1 引言 压碎脆性材料的方法之一是冲压颗粒床，就 象在辊台和高压辊式磨机上的动作。有两个条件需要考虑：（ 1）物料进入料沟必须保证颗粒床随之形成。（ 2）作用在其上的力必须有足够的强度以压碎颗粒。如果进料中小于 100 m 的颗粒所占的比例太高时，颗粒床的建立就不容易了。颗粒尺寸的变小意味着颗粒强度的上升，因此需要几百万帕甚至 数十亿帕的压力作用在完整的颗粒上。由于以上所述的两个原因研磨机不能轻易的生产优质微状粉末。事实上有一个更为严重的问题，颗粒床上的颗粒并不是各个都被压碎了。因此这种压碎方法仅仅在压碎过程是闭式循 环的情况下使用。 破碎的量取决于耗散在颗粒床上的能量的多少。石英，花岗岩等硬性材料的实验结果表明，减少尺寸可以从两个方面着手， 一是采用一个高作用力，二是采用多个中等大小的作用力。条件是使用掉的能量始终相等。当然，多作用力要求受压颗粒床在重新被施加力之前是完好的。应力方面改变一次，这种情况就会发生一次。交叉能力的反复作用有望将完好的脆性材料压成微状的粉末。在轴式压碎机中 4 个活塞及块上石此方法四个基本方面调查研究后，制成了一台可以连续工作的装置。 2 样机 从图一中可见，样机的最基本的部分是：一个硬架，十字交叉的安 装在架上的 4个液压缸，中间的立方体式的工作块。这个工作块的中心有一个立方体式的工作腔（工作腔边长为 20在工作腔内，物料被四个边长为 20方型活塞挤压，这四个活塞由液压缸驱动，入图 2 所示，相对的活塞同时向前或向后运动。在两个挤压动作之间消失的多重应力通过下面的方法得到，即各对活塞交替工作 。一个应力循环中挤压动作的数目是预先设定的。 循环之后， 3 号活塞继续向后运动以打开卸料口，而 1 号活塞继续向前运动将物 料推到卸料口以排出物料。进行的时候 1 号活塞向后运动到垂直进料口的后面，物料从进料口垂直滑落 ， 随着1 号活塞的向前运动物料也推至挤压腔内。 活塞的动作由液压控制阀控制。控制阀的动作是由继电器和机械开关决定的。所有的液压缸在相同的油压下工作，设计的该装置的颗粒床能承受的最大的压应力为 250活塞装有应变测量器和位移传感器以使测量得力 位移曲线。根据这条曲线就可以决定进料的多少了。 这个样机是为干式压碎机设计的。但作一些改进后也可能用在湿式压碎中，如压碎高密度泥浆。 3 测试步骤 这个固定循环次数的实验是为了模拟闭式生产流程的。如图 3 所示，在一个循 环内进行 Z 次挤压后，物料进入一个小型的压磨机并在一小型的筛选器内进行筛选，筛选出的细质物料将从机器中分离出来，筛选出的粗质物料和一定成分的新物料将 会在下一个循环中进入料口以替代分离出的细质物料。经过了 5 个循环后，优质成品产出量和颗粒的大小分布就是一个常数了。这些平衡回路的数据表针了闭式 回路的基本情况。 颗粒的大小分布用一名为“ 000 D”的 Z 来测量分析。而 测得。 所 用 的 材 料 可 以 是 石 墨（5 9 5/ 2 / 1 8x x m） ，石英（ 50 m ），花岗岩（ 14/ 33 m ）。在上面教硬的两种的材料的实验中，有些物料没有进入活塞和导槽盘之间而没有被挤压，这些材料将会被一个 1筛子筛选出来在下一个循环中作为物料从新投料。在这个测试过程中的变量有压力 P，其值在 100 200及应力数 Z，其值在 9 32 之间。每次实验所有采用的样品的质量在 间。 4 结果 当循环进入稳定期间时，下面这些数据表征了 程序的结果。 复合应力吸收的与付与或质量相对应的能，分别用 生产率 f 定义为排料的质量 M 与筛选器中所有的物料的质量的比值，即 +F=M/ (1) 回路系数 k=1/f； 生产单位体积或单位质量产品所需的能量v/f； （ 2） 筛选器中的产品颗粒的大小95x。 筛选器的效率 ，它与筛选器中的粗细颗粒的分布有关，粗细颗粒的分布用 Qr(x) 和 Qp(x)表示，则有 )95()95()1/ ()95( p (3) 所有的数据被列在表 1 中。图 4 是细质材料的产出率 f 与循环加工的次数的关系图。与期望的一样，材料的硬度对 f 值的影响很大。对石墨而言 f 值 超过了 30%，而花岗岩 f 值跌到了 10%左右。由压力产生 的颗粒大小的分布取决于压碎机的进料。在这个有固定循环的生产过程中，第一个循环后的进料是新物料和筛选出的粗物料的混合物，它们的颗粒大小的分布取决于这两种成分的质量比。因此，生产决定了压碎机进料的颗粒大小分布与回收或是新的进料的颗粒大小分布的不同程度。由于此时小的成品是高度完好的材料加工比普通达到平衡速度要快。实验结果表明了从小到中等的过渡中的这种倾向。 从图 5 中可以看出，所耗散的能量对产品的影响以及对具体的、单位质量的、所需的能量 f 表示的压 碎的效率，随着用是一个基本的事实。少部分的实验数据暗示着 f 值可以通过增加应力数目来增加然，这各过程的经济性取决于物料生产的精益程度和具体的及总的生产 量。石墨和花岗岩的此 f 的增加需要有更多的能量。只有通过周密的考虑才能得出一个结论，即在实际的生产中增加 f 的值是不是具有优势。石英的两个 f 值几乎在一条通过原点的直线上，这是由此可以这样的描述，即不管力的强度如何增加都不会影响石英的能量 消耗 。 图片 6 8 表示 3 种材料的产品颗粒的大小的分布，每张图上有两个不同的应力强度。分类的条件为一个常数。在所有测量范围内，应力强度对颗粒的大小的分布几乎没有影响，而测量的范围主要是根据类别来定的。这个结论与基本理论是一致的，即，强度决定了破碎的量而不影响破碎的分布。从表 1 中可以看出，面的具体数目不随强度的增加而增加。因此可以这样的以 为，上面所有提到的概念实际上已概括了最主要 的方面，但仍需要提炼出一个更为详细的描述。在增加 强度时，石英和花岗岩的颗粒大小的分布显示出微微向左移动的趋势，这暗示着硬度高的材料 对强度的敏感性要强一些。这三张图同样表示出了这 3种很不同的材料的产品颗粒的大小分布的差别并不是很大。 最后，具体能指示功应该和搅拌式研磨机上所消耗的功相比较。压碎石墨使它的 95x = m4 ，需 要 200 ，压碎石英使它的 95x = m5 ，需要500 ，分别大大高出了错置活塞压碎机的测量值。这样大的区别与高压辊机和球磨机中所得的经验相一致。 5 对生产能力的考虑 一个循环的生产量和加工时间决定了错置活塞式的生产能力。为了便于计算，定义了下面的量以便使用。 M 表示总生产量、 V 表示总的测定体积、 示挤压腔内可容纳进料的体积， d 表示正方形挤压腔的边长、 V 表示挤压腔的添满度、0表示颗粒床中的固体所 占测定体积、 表示次压缩的工作时间、 F 表示向挤压腔投料的排料所用的时间、 z 表示一个循环中的压缩次数、f 表示取决于P 表示作用的压力、 F 表示作用在活塞上的力、 表示材料密度，这些量中的某些量的具体定义如下： ;V s / v;z E v ;d (4) 总的测定体积可用下面的式子表示： )/()( 1)/(1/)( (5) )(* / (6) 随着 Z 的增加，系数 k 将向 V 逼近。用腔的大小表示 大小可用下面这个方程表示： o /)(* 3 (7) 在这个些方程中，第 2 个表达式包含了设计和实际生产中的参数，而第 3 个表达式则是材料的物性。压碎的设计主要依据作用在活塞上的最大的力个值决定了压碎机的结构，因此可把 d 替换，替换是式如下： (8) 再方程中插入（ 7）就会得到： a a * (9) 在 200 2000压力下所作的单次压缩实验表明所消耗的能量与压力几乎是显线形关系，并且 3 种材料的斜率 k 均为 图 9 所示： , (10) 插入这一个关系进入方程 (9) 得到 : /* a xm a ( (11) 使压
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