一种液氮两级破碎筛分仪及其研磨筛分控制方法与流程

本发明属于粉碎筛分设备，具体涉及一种液氮两级破碎筛分仪及其研磨筛分控制方法。

背景技术：

1、目前，常规物料粉碎筛分设备多采用常温机械破碎方式，对于热敏性、高韧性、高弹性物料，常温破碎过程中摩擦产热极易导致物料升温变性、软化粘连、颗粒团聚，不仅粉碎效率低，还会严重破坏物料原有理化性能，无法满足高精度粉体加工要求。

2、现有低温粉碎设备多采用单级破碎结构，仅通过腔体整体通入液氮实现整体降温，存在诸多技术缺陷：其一，破碎、研磨工序采用统一液氮供冷模式，无法适配初级粗碎、二级精磨的差异化低温工艺需求，粗碎阶段冷量不足易导致破碎不彻底，精磨阶段冷量过剩造成液氮资源浪费；其二，传统破碎辊仅依靠腔体喷淋降温，辊体自身无预冷结构，高温物料接触辊面易出现粘辊、堵料现象，破碎稳定性差；其三，常规筛分通道为单一直通结构，粗细物料分流效果差，不合格粗料无法稳定循环复碎，筛分精度低、成品颗粒均匀性差；其四，现有设备无针对性的冷量回收结构，粉碎作业挥发的低温氮气直接排空，液氮损耗量大、设备运行成本高；其五，设备测温多依赖管路测温，无法精准采集腔体内部真实作业温度，温度调控滞后、控温精度差，难以维持稳定的低温破碎环境；最后，常规出料结构无密闭隔离设计，出料过程中外界湿热空气易倒灌进入设备腔体，导致内部结霜、物料回潮，严重影响成品粉体质量。

3、综上，现有低温破碎筛分设备存在温控精度低、破碎筛分一体化程度差、冷量利用率低、物料易损耗、作业稳定性不足等问题，难以实现两级差异化低温破碎、精准循环筛分、冷量闭环复用的一体化高效作业。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种液氮两级破碎筛分仪及其研磨筛分控制方法，实现两级破碎差异化低温控温，大幅提升物料粉碎质量与适配性，采用高低错落分层复式通道结构，实现精准筛分与闭环循环复碎，提升成品颗粒均匀性，结构布局合理，设备结构适配性强，运行稳定性与密封性优异，适配长期低温作业场景。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种液氮两级破碎筛分机，包括液氮罐、进料仓、初级研磨仓、球磨仪以及筛分仓；

4、所述液氮罐设置两路独立输出管路分别与初级研磨仓、球磨仪相连以向初级研磨仓和球磨仪内部分别供给低温液氮；

5、所述进料仓的出料端连通初级研磨仓的进料端，所述初级研磨仓的出料端通过连通通道与球磨仪的进料端相连，且所述连通通道内设有竖向主筛分通道以及经竖向主筛分通道分流后连通于进料仓的旁路回流管路；

6、所述球磨仪的出料端连通一个配置有可拆卸替换筛网的筛分仓。

7、进一步的，所述初级研磨仓内部设置一对相向转动的破碎辊，所述破碎辊上沿轴向同轴设置若干直径大小尺寸交错间隔设置的第一辊轮和第二辊轮，且两个相对所述破碎辊之间的所述第一辊轮与相对应破碎辊上的所述第二辊轮之间一一匹配对应设置；

8、所述破碎辊的辊体内部开设有与液氮罐的一路独立输出管路相连通的冷媒流道，所述冷媒流道沿破碎辊的辊体外侧周向开设有若干喷液孔，且所述喷液孔设置于所述第一辊轮和第二辊轮之间所形成的环状凹槽空间内。

9、进一步的，所述连通通道为上下错位、内外分层的一体式复合型分流通道结构，所述连通通道包括居中设置的竖向主筛分通道和偏心斜向布设的旁路分流通道，所述竖向主筛分通道与旁路分流通道呈高低错落的空间穿插布局；

10、所述竖向主筛分通道的进口端对接连通所述初级研磨仓的出料端，以及竖向主筛分通道的出口端轴向对接连通所述球磨仪的进料端；所述旁路分流通道沿竖向主筛分通道的中上部侧壁高位切向引出并倾斜向下弯折后再经外接泵送机迂回延伸连通于所述进料仓，并使所述竖向主筛分通道和旁路分流通道共同形成上部分流、下部独立输料的双层错层连通结构；

11、所述竖向主筛分通道的进口端处设置有一个漏斗下落口，所述竖向主筛分通道内部成型设置有内凹式环形夹层安装槽，所述夹层安装槽上设置有自上而下螺旋环状且横向投影面为3/4~9/10圆环的环状筛网，所述环形夹层安装槽的槽底设置环形密封抵接面，所述环状筛网筛网边缘与环形密封抵接面贴合密封，所述环状筛网整体嵌装于环形夹层安装槽内部，顶部与漏斗下落口相连通，并将竖向主筛分通道沿轴向分隔为上游粗料腔与下游细料腔，且所述旁路分流通道的进料口开设连通于环状筛网所形成的上游粗料腔侧壁下部区域，仅使经筛网截留的大颗粒不合格物料切入旁路分流通道完成回流输送，合格细颗粒物料经筛网下落后沿竖向主筛分通道轴向直通输送至球磨仪，形成高低位分区、分层分流、错层连通的一体化筛分回流通道结构。

12、进一步的，所述连通通道的竖向主筛分通道两端处分别设置快锁式筛网夹持机构，所述快锁式筛网夹持机构包含周向卡箍件与弹性密封垫圈，通过周向卡箍件分别可拆卸卡装于初级研磨仓、球磨仪，所述弹性密封垫圈抵接周向卡箍件内侧边缘。

13、进一步的，所述筛分仓底部设置出样口，所述出样口配置上下两级阀板交替启闭形成隔离过渡腔的密闭式隔料出料阀。

14、进一步的，所述筛分仓设置有冷气回流支管，所述冷气回流支管一端连通筛分仓上部腔室，另一端回接至液氮罐与初级研磨仓之间的独立输出管路。

15、进一步的，所述两路独立输出管路上分别设置流量调节阀与温度检测元件，所述温度检测元件分别对应采集初级研磨仓、球磨仪的腔体内温度，两路流量调节阀根据对应腔室检测温度独立调节液氮供给流量。

16、进一步的，所述初级研磨仓的腔体内顶壁、球磨仪的腔体内侧壁均嵌入式安装有一个高精度温度传感器。

17、另一方面，本发明提供了一种液氮两级破碎筛分机的研磨筛分控制方法，包括以下步骤：

18、步骤s1：通过液氮罐的两路独立输出管路分别向初级研磨仓、球磨仪独立输送液氮，通过两路独立输出管路上的温度传感器实时采集初级研磨仓腔体温度与球磨仪腔体温度；

19、步骤s2：依据预设的初级破碎低温阈值、精细研磨低温阈值分别对应联动调节两路流量调节阀的开度，同时液氮经由初级研磨仓内破碎辊内部的冷媒流道及环状凹槽处的喷液孔喷出，预先使破碎辊辊体全域浸润式预冷，消除辊体温差；

20、步骤s3：待双腔体温度稳定达标后，将待处理物料由进料仓送入预冷完成的初级研磨仓，利用两组破碎辊上交错布设的第一辊轮与第二辊轮的对位咬合结构对物料进行逐级挤压粗碎，粗碎过程中持续通过喷液孔持续补入液氮，维持粗碎过程低温脆化环境，避免物料升温粘黏、热变性；

21、步骤s4：初级研磨仓粗碎后的物料送入连通通道的竖向主筛分通道内，经由螺旋环状结构的环状筛网完成粒径分级，筛网截留的大颗粒不合格物料汇聚于上游粗料腔，并由侧壁低位进料口切入偏心布设的旁路分流通道，经外接泵送机增压回流输送至进料仓实现闭环复碎，同时筛网过滤后的合格细颗粒物料沿竖向主筛分通道轴向下行直通送入球磨仪；

22、步骤s5：待合格细颗粒物料进入球磨仪后，依托球磨仪独立液氮管路维持的精细研磨恒定低温环境，对粗碎颗粒进行超微精细化研磨且全程保持研磨腔低温稳定，保障物料低温脆化研磨效果，避免细颗粒团聚发热；

23、步骤s6：球磨仪研磨完成的超细物料送入筛分仓，通过筛分仓内置的可拆卸替换筛网完成最终粒径分级筛分作业，同时筛分仓上部腔室内挥发的低温氮气经由冷气回流支管回流至初级研磨仓的液氮输出管路，进行冷量回收二次利用，降低液氮损耗；

24、步骤s7：筛分完成的合格物料暂存于筛分仓底部，通过出样口处上下两级阀板交替启闭的隔离过渡腔结构实现泄压、隔离、出料分步作业，全程阻断外界湿热空气倒灌进入设备腔体，维持整机内部低温密闭环境；

25、步骤s8：完成整套两级低温破碎、循环筛分、冷量回收、密闭出料的自动化研磨筛分工艺，停机，维护。

26、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供的液氮两级破碎筛分仪及其研磨筛分控制方法，设置两路独立液氮输出管路，分别为初级研磨仓、球磨仪独立供冷，配合腔体内嵌入式分区温度传感器，可精准采集粗碎、精磨区域真实作业温度，联动流量调节阀实现双腔体独立恒温调控，匹配一级粗碎深冷脆化、二级精磨恒温防团聚的差异化工艺需求，解决传统设备统一供冷导致的破碎不彻底、精磨过热团聚、冷量浪费的技术痛点。同时破碎辊内部设置冷媒流道及定点喷液孔，实现辊体全域浸润预冷，彻底避免物料粘辊、热变性问题。

27、本发明独创上下错位、内外分层的一体式复合型分流通道，通过竖向主筛分通道实现合格物料直通精磨，通过高位切向引出的旁路分流通道实现不合格粗料闭环回流复碎，配合螺旋环状嵌入式密封筛网，实现粗细物料物理分区、分层分流，杜绝粗细物料混流、筛分不彻底的问题，相较于传统直通筛分通道，筛分精度更高、物料循环破碎效果更好，成品粉体粒径均匀性显著提升。

28、在筛分仓设置冷气回流支管，将筛分仓内挥发的低温氮气回收并导回初级研磨仓液氮供冷管路，对废弃冷量进行二次利用，改变了传统设备低温氮气直接排空、液氮损耗量大的弊端，有效提升液氮冷量利用率，降低设备连续作业的耗材成本，节能效果显著。

29、在主筛分通道两端设置快锁式密封夹持机构，兼顾筛网快速拆装更换需求与低温腔体密闭性，避免冷量外泄、外界水汽侵入结霜；嵌入式传感器安装结构可有效规避物料撞击、堆积造成的设备损坏，保障长期作业的测温精度与设备稳定性；两级阀板交替启闭的隔离过渡出料结构，可在出料过程中阻断外界湿热空气倒灌，避免腔体结霜、物料回潮，保障成品粉体品质稳定。

30、本发明提供的研磨筛分控制方法形成预冷分级调控、一级交错粗碎、错层循环筛分、二级精细研磨、冷量回收复用、密闭隔离出料的全闭环工艺体系，各工序逻辑联动、参数精准可控，实现低温破碎筛分作业的标准化、自动化、精细化运行，大幅提升作业效率，降低人工干预成本。此外，将两级破碎、分层筛分、循环复碎、智能温控、冷量回收、密闭出料功能一体化集成，结构布局合理、创新性突出，可适配各类热敏性、高韧性物料的低温超微粉碎加工，有效解决传统设备加工局限性大、成品质量差、能耗高的问题，具备极高的市场应用价值与推广前景。