第二節 機械粉碎設備
機械粉碎在多年前就已經用于農藥的干式粉碎。當氣流粉碎設備廣泛用于該行業后，機械粉碎產品的粒度就不能滿足現代農藥加工的需要。但機械粉碎設備仍然有它的用武之地，因為在許多情況下，氣流粉碎設備并不能取代機械粉碎設備，它的一些優點是氣粉碎設備所不具備的。比如，一些水溶性農藥的結晶體需要粉碎，粒度要求并不高，用機械粉碎設備就能滿足要求。另外，許多固體原藥粒度較大，氣流粉碎設備不能直接處理，需要通過機械粉碎進行預處理，這都離不開機械粉碎設備。因此，氣流粉碎設備雖然有許多優點，但機械粉碎設備的優點也無法被取代，不可能被淘汰。
一、萬能粉碎機
萬能粉碎機又稱銷棒磨。國產FS-35型萬能粉碎機的轉速為2900～3650r/min，功率為10kW，生產能力為100～150kg/h，粉碎細度為200目。萬能粉碎機的磨腔內有相對的盤狀定子和轉子，轉子和定子上設有相互交錯的銷棒。轉子高速旋轉時轉子和定子對物料產生強大的撞擊力使其被粉碎，粉碎后的物料通過篩網后從底部出料，更換篩網細度可以控制產品粒度。可用于生產粉劑，也可用于可濕性粉劑和水分散粒劑原料的預粉碎，見圖1-3。
圖1-3 萬能粉碎機
1—進料口；2—定子；3—篩網；4—轉子；5—料斗；6—主軸；7—進料閥
二、渦輪自冷式粉碎機
在粉碎過程中，大部分機械能轉換成熱能使物料升溫，對于熱敏性的農藥而言應盡量避免。渦輪自冷式粉碎機因具有自冷作用，解決了通常粉碎機的發熱問題。渦輪做高速旋轉運動，在粉碎室內產生強力氣流，見圖1-4。物料由進口1在負壓下被吸入粉碎室，在葉片2與模塊3之間強大的氣流產生渦流，物料經沖擊、剪切、研磨而被粉碎。由于機械與氣流作用將粉碎室熱量帶出，所以粉碎過程中物料不會升溫，成品從篩網4流出，通過更換篩網控制產品細度。
圖1-4 渦輪自冷式粉碎機
1—物料進口；2—葉片；3—模塊；4—篩網；5—物料出口
三、沖擊式超細粉碎機
沖擊式超細粉碎機就屬于高速旋轉干式粉碎設備，這種粉碎機是通過安裝在高速旋轉的銷子或葉片上的葉輪對粉體進行瞬時沖擊進而粉碎。這種結構具有可連續、處理大量的特點。沖擊式超細粉碎機不僅僅停留在單純的粉碎性能上，同時又有在粉碎過程中改善粒子表面性質的作用。
這種粉碎機有些結構類似萬能粉碎機，但又與萬能粉碎機有不同之處。萬能粉碎機用篩網分級，從底部出料，而本機是利用離心力作用自行分級，從中心出料。與傳統粉碎機部件的結構形式略不相同，它的性能也就優于萬能粉碎機了。
1. 結構、原理
沖擊式超細粉碎機如圖1-5所示，是由具有粉碎作用的葉片、分級機構的葉片、定子及對粗粉進行再粉碎的自身循環回路形成的。
圖1-5 沖擊式超細粉碎機的分級原理
原料通過高速旋轉的葉片及安裝在周圍的定子進行粉碎，然后在充分分散的狀態下進行分級。達到要求的細粉被排出機外，粗粉則通過與供料口相通的自身循環回路進行再次粉碎。由于內部分級構造和自身循環作用，這種粉碎機可以在同一裝置內有效地得到粒度分布均勻的微細粉體。
2. 粉碎及分級
安裝在機內的定子被隔板分隔成粉碎室和分級室，粉碎室的寬度均比葉輪的葉片寬，加大粉碎室的寬度可使粉體在機內的停留時間延長。
圖1-6中有F型和S型定子兩種類型。其中F型定子是傾斜安裝的，因此粉體比較容易停留在粉碎室內。F型定子比S型定子粉碎室內的濃度要高一些，這樣受到葉輪沖擊而被粉碎的粒子之間的摩擦效果增強。通過粒子之間的摩擦還可以強化粉碎，因此，在相同動力消耗的情況下，F型定子相較S型定子更容易得到細小的顆粒。
圖1-6 定子的種類
3. 分級原理
分級室由葉片的圓錐部分和定子部分構成，并由隔板將其與粉碎室隔開。葉片的旋轉使粒子產生離心力并被粉碎，而且在未被粉碎至一定粒度之前，粒子不會躍過粉碎室與分級室之間的隔板而進入分級室內。因此粒子是通過此隔板進行分級后才進入分級室的，其結果是粉體濃度在粉碎室中高，在分級室中變低，保證了有效的粉碎及分級。
由粉碎室流入分級室的氣流沿著葉片的圓錐部分形成渦流，由中心部位排出，通過此渦流造成的離心力與中心部的向心力的平衡進行分級。
另外，在設計時使分級室的任何一點上分級點（分離粒徑）均相同。所以，粒子接受分離作用的區域被擴散到分級室的每個部位。這樣粒子接受分級的機會非常多，故分級效率非常高。
接觸粉體部位的材料采用碳鋼、不銹鋼、陶瓷（Al2O3、ZrO2）等，粉碎機的結構及流程見圖1-7。
圖1-7 沖擊式超細粉碎機流程
1—內部循環回路；2—粗大顆粒；3—分級葉片；4—細小顆粒；5—定子； 6—粉碎葉片；7—轉子
四、機械式超微粉碎機
該機的主要結構如圖1-8所示。整機為立式，有粉碎室和分級室，粉碎室由粉碎刀5（或沖擊柱）和帶槽的襯圈4組成；分級室則由錐圈2、分級輪3組成。分級軸8置于粉碎軸7內，兩軸通過皮帶輪9分別驅動。在粉碎室的進風處，裝有風圈6，氣流經折板流入，以減少壓力損失。
圖1-8 機械式超微粉碎機工作原理
1—排粉管；2—錐圈；3—分級輪；4—襯圈；5—粉碎刀； 6—風圈；7—粉碎軸；8—分級軸；9—皮帶輪
工作時，在排粉管處抽風產生負壓，定量螺旋把盛入料斗內的物料推入粉碎室，粉體躍過錐圈進入分級室。由于分級輪的旋轉，流入的粉體同時受到空氣動力和離心力的作用。粉體中，大于臨界直徑的粉粒因質量大被甩回粉碎室繼續粉碎；小于臨界直徑的粉體經排粉管進入收集系統。該機已成功用于可濕性粉劑的加工，圖1-9是帶分級器的超微粉碎機。
圖1-9 帶分級器的超微粉碎機
五、沖擊式磨機
本機是內裝分級機構的沖擊式磨機，是一種粉碎與分級功能并存的組合裝置。能使被粉碎后的合格細粉被分級后迅速分離，排出機外，避免了“過粉碎”。粗粉在機內自動循環回料被反復粉碎，因此粉碎效果良好。同時具備粉碎、分級功能，應用十分廣泛。
本設備的操作系統由斗式提升機、振動料倉、螺桿加料器、機械粉碎機、旋風分離器、布袋除塵器、高壓風機、空氣壓縮機、蝶閥、星形閥等組成。
粉碎機結構及工作原理示意圖見圖1-10。本機由粉碎部件、分級部件、分體機構及底架、主電機等組成。
圖1-10 粉碎機結構及工作原理示意圖
物料由星型閥從設備上部加入，經過斜管進入分級室，進料時已達到產品質量要求的細粉能直接從分級轉子及排氣管排出機外。余下的物料進入粉碎室，在高速旋轉的沖擊錘的沖擊作用下，物料在沖擊錘與齒板的狹窄處受到撞擊、摩擦、剪切作用而被粉碎。被粉碎的物料隨氣流上升至分級轉子處進行分級，合格產品從排氣管排出機外，粗大顆粒則沿桶壁下降至粉碎室得以進一步粉碎。空氣從下部吸風罩吸入，從上部排氣管隨合格產品一起排出機外，圖1-11是本機的工藝流程圖。
圖1-11 機械粉碎機工藝流程
1—過濾器；2—進料斗；3—星形閥；4—進料管；5—主機；6—電控箱；7—布袋除塵器；8—出料方接圓管；9—蝶閥；10—接管法蘭；11—風機；12—消聲器
六、超微沖擊磨
超微沖擊磨工藝流程見圖1-12。定量喂料系統→粉碎分級機→旋風收集器→電脈沖除塵器→引風機→電器控制系統。本機采用自動喂料、粉碎、分級一體化形式，粉碎、分級一次性完成。設備結構簡單，占地空間小。
圖1-12 超微沖擊磨工藝流程
1—主機；2—旋風分離器；3—分級機；4—布袋除塵器；5—消聲器；6—引風機
物料進入粉碎區后，在高速沖擊錘和齒板作用下，產生劇烈的碰撞、摩擦、剪切而形成顆粒的超細粉碎。粉碎的物料進入分級區，分級區的物料在分級機的作用下，將合格的物料及時分選出來進入下級產品收集裝置。而達不到細度的物料繼續在粉碎區粉碎，通過調節分級渦輪轉速來生產不同細度要求的產品，轉速調控通過調控變頻器來完成，方便可靠，粉碎細度5～150μm可調。粉碎腔體可采用水冷夾套進行冷卻，這對農藥的粉碎十分有利。由于物料隨風進入粉碎腔體，合格后隨氣體排出機外，可降低粉碎溫度。粉碎主機采用變頻器控制，減小了大功率電機對工廠電網的沖擊。