氣體粉碎專利技術(shù)分析

劉攀

【摘 要】本文利用專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，從申請(qǐng)區(qū)域分布、重要申請(qǐng)人、技術(shù)演進(jìn)幾個(gè)方面對(duì)氣體粉碎領(lǐng)域的技術(shù)情況進(jìn)行分析，展現(xiàn)了該行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】氣體;粉碎;專利

中圖分類號(hào)：TQ029.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）12-0080-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.12.038

【Abstract】Based the professional database，this paper analyzed the technical situation of the airflow grinding technology from the aspects，which include regional distribution，key applicants，technological evolution，and showed the development trend of the technology.

【Key words】Airflow;Grinding;Patents

粉體學(xué)科在工業(yè)技術(shù)中發(fā)揮出了重要作用，而研究粉體學(xué)科，首先需要研究制備粉體的技術(shù)——粉碎技術(shù)，粉碎是指將物料顆粒通過(guò)一定手段進(jìn)行細(xì)化粉末化的過(guò)程，根據(jù)粉碎手段不同，粉碎技術(shù)包含球磨、沖擊、振動(dòng)、擠壓以及氣體粉碎等，而氣體粉碎因?yàn)槠浞鬯槟芰?qiáng)、粉碎時(shí)間短、粉碎純度高等特點(diǎn)，成為不可替代的粉碎技術(shù)[1-2]。

1 氣體粉碎的基本分類

氣體粉碎是利用高速氣流使顆粒摩擦或產(chǎn)生沖擊實(shí)現(xiàn)顆粒粉末化的技術(shù)，在工作過(guò)程中需要進(jìn)行顆粒分級(jí)，以將合格顆粒篩選出機(jī)器，從而提高粉碎效率、節(jié)約能耗。根據(jù)對(duì)氣體粉碎技術(shù)的分析，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及分類規(guī)則，將氣體粉碎專利技術(shù)分支進(jìn)行如下總結(jié)，參見表1。

2 技術(shù)發(fā)展概況

本文選擇中國(guó)專利文摘數(shù)據(jù)庫(kù)（CNABS）以及德溫特世界專利數(shù)據(jù)庫(kù)（DWPI）的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行專利檢索，從申請(qǐng)區(qū)域分布、重要申請(qǐng)人、技術(shù)演進(jìn)等方面進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

2.1 專利申請(qǐng)區(qū)域分布

對(duì)專利申請(qǐng)區(qū)域分布進(jìn)行分析可知，中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)和韓國(guó)是該領(lǐng)域的重要專利申請(qǐng)國(guó)家，可見氣流粉碎領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主要集中在幾個(gè)重要的工業(yè)技術(shù)強(qiáng)國(guó)。值得注意的是，中國(guó)專利數(shù)量排在第一位，說(shuō)明了在國(guó)家大力發(fā)展專利事業(yè)，以及工業(yè)技術(shù)不斷提高的背景下，我國(guó)該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)位居世界前列，也反映了我國(guó)專利保護(hù)技術(shù)意識(shí)大大提高。

2.2 重要申請(qǐng)人分析

如氣泡圖1所示，該領(lǐng)域的重要申請(qǐng)人集中在日本、美國(guó)、德國(guó)三個(gè)工業(yè)強(qiáng)國(guó)中，這和工業(yè)化水平化程度相符合。氣流粉碎領(lǐng)域的申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)均比較少，一定程度上反映出該領(lǐng)域不存在明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)的行業(yè)巨頭，申請(qǐng)人技術(shù)比較分散。德國(guó)Cement公司和美國(guó)Fliud Energy公司的專利分布的技術(shù)分支較多，在每個(gè)技術(shù)分支的專利數(shù)量比較平均，說(shuō)明這兩個(gè)申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的創(chuàng)新研究較為全面;美國(guó)DU PONT公司的專利主要集中在扁平式氣體粉碎機(jī)，也有少量的靶式氣體粉碎機(jī)專利申請(qǐng)分布;日本的申請(qǐng)人CANON KK公司 和RICOH KK公司的專利則集中在靶式和流化床式。這五位重要申請(qǐng)人的專利布局基本涵蓋氣體粉碎的所有技術(shù)分支，反映了氣體粉碎技術(shù)分支已經(jīng)基本成型，技術(shù)也已經(jīng)較為成熟。重要申請(qǐng)人中沒有出現(xiàn)中國(guó)申請(qǐng)人，這反映我國(guó)在氣體粉碎領(lǐng)域的技術(shù)含金量不高，總體呈現(xiàn)的是一種大而不強(qiáng)的形態(tài)。

2.3 專利技術(shù)發(fā)展演進(jìn)

20世紀(jì)70年代以前的該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主要集中在扁平式和循環(huán)管式，這兩種形式的氣流粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以物料和內(nèi)壁、物料和物料之間的沖擊實(shí)現(xiàn)粉碎過(guò)程，通過(guò)噴射氣流帶動(dòng)物料形成渦流，能夠進(jìn)行自分級(jí)，但是這兩種類型缺點(diǎn)也很明顯：氣流能耗高，容易磨損內(nèi)壁，分級(jí)效率不高。

70年代至90年代是氣體粉碎的技術(shù)分支高速發(fā)展期，隨著工業(yè)化水平的發(fā)展，以及人們對(duì)物料粉碎的要求的提高，氣體粉碎原理不再局限于單一的渦流類型，出現(xiàn)了靶式、對(duì)撞式以及流化床式多種類型的氣體粉碎機(jī)，豐富了氣流粉碎的類型，也拓寬了粉碎方式的選擇。進(jìn)入80年代末，由于不同類型的氣流粉碎機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，技術(shù)側(cè)重點(diǎn)不同，本領(lǐng)域開始嘗試將不同類型的氣流粉碎機(jī)進(jìn)行結(jié)合實(shí)現(xiàn)粉碎，其中特羅斯特型氣流粉碎機(jī)將對(duì)撞式和扁平式相結(jié)合，下部區(qū)通過(guò)對(duì)撞式實(shí)現(xiàn)粉碎過(guò)程，粉碎物料進(jìn)入上部區(qū)，通過(guò)扁平式渦流分級(jí)區(qū)進(jìn)行分級(jí);此外研究者還將靶式和氣流沖擊相結(jié)合，首先通過(guò)噴射氣流沖擊靶進(jìn)行第一次粉碎，然后通過(guò)氣流沖擊進(jìn)行第二次粉碎，大大提高了粉碎效果;將流化床式和靶式結(jié)合，在粉碎室內(nèi)使物料處于流態(tài)化，在多組噴嘴的中心匯聚點(diǎn)設(shè)置沖擊靶，高速氣流噴射沖擊靶實(shí)現(xiàn)粉碎，不但提高了粉碎效率，還能降低能耗。

進(jìn)入90年代，由于氣體粉碎技術(shù)已經(jīng)較為成熟，其發(fā)展基本集中在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)上。在傳統(tǒng)的扁平式氣體粉碎機(jī)的粉碎腔設(shè)置多個(gè)流道，延長(zhǎng)了粗顆粒的粉碎時(shí)間，提高了粉碎效果;為了解決扁平式氣體粉碎機(jī)容易磨損的問(wèn)題，嘗試在內(nèi)壁設(shè)置新耐磨材料以增強(qiáng)耐磨性能;在循環(huán)管式氣體粉碎機(jī)的循環(huán)管上設(shè)置外置分級(jí)器，大大提高了分級(jí)性能;靶式氣體粉碎機(jī)的技術(shù)改進(jìn)主要集中在沖擊靶的結(jié)構(gòu)改進(jìn);噴嘴是影響粉碎性能的關(guān)鍵部件，對(duì)噴嘴進(jìn)行改進(jìn)是本領(lǐng)域重要的研究方向，例如采用超音速噴嘴進(jìn)行超微粉碎，或者在噴嘴前設(shè)置混合管聚集噴射氣流，防止氣流能量的耗散，這些改進(jìn)都實(shí)現(xiàn)了更佳的粉碎效果。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)氣體粉碎領(lǐng)域的專利技術(shù)進(jìn)行梳理分析，從多個(gè)方面介紹了氣體粉碎的發(fā)展?fàn)顩r，有助于充分了解該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和發(fā)展水平，并對(duì)行業(yè)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展提供一定的指導(dǎo)意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]崔巖.氣體粉碎過(guò)程的破碎理論研究及計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)開發(fā)[D].華東理工大學(xué)，2011.

[2]王明禮，胡永強(qiáng).超細(xì)粉碎技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].青?？萍?，1996（3）：19-21.作者簡(jiǎn)介：劉攀（1990—），男，碩士，研究方向?yàn)槠扑榧庸ぁ?/p>