氣體粉碎專利技術分析

劉攀

【摘 要】本文利用專業(yè)數據庫，從申請區(qū)域分布、重要申請人、技術演進幾個方面對氣體粉碎領域的技術情況進行分析，展現了該行業(yè)的技術發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】氣體;粉碎;專利

中圖分類號：TQ029.1 文獻標識碼： A 文章編號： 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

粉體學科在工業(yè)技術中發(fā)揮出了重要作用，而研究粉體學科，首先需要研究制備粉體的技術——粉碎技術，粉碎是指將物料顆粒通過一定手段進行細化粉末化的過程，根據粉碎手段不同，粉碎技術包含球磨、沖擊、振動、擠壓以及氣體粉碎等，而氣體粉碎因為其粉碎能力強、粉碎時間短、粉碎純度高等特點，成為不可替代的粉碎技術[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生沖擊實現顆粒粉末化的技術，在工作過程中需要進行顆粒分級，以將合格顆粒篩選出機器，從而提高粉碎效率、節(jié)約能耗。根據對氣體粉碎技術的分析，并結合相關文獻及分類規(guī)則，將氣體粉碎專利技術分支進行如下總結，參見表1。

2 技術發(fā)展概況

本文選擇中國專利文摘數據庫（CNABS）以及德溫特世界專利數據庫（DWPI）的專利數據進行專利檢索，從申請區(qū)域分布、重要申請人、技術演進等方面進行了重點分析。

2.1 專利申請區(qū)域分布

對專利申請區(qū)域分布進行分析可知，中國、日本、美國、德國、前蘇聯(lián)和韓國是該領域的重要專利申請國家，可見氣流粉碎領域的專利申請主要集中在幾個重要的工業(yè)技術強國。值得注意的是，中國專利數量排在第一位，說明了在國家大力發(fā)展專利事業(yè)，以及工業(yè)技術不斷提高的背景下，我國該領域技術研發(fā)位居世界前列，也反映了我國專利保護技術意識大大提高。

2.2 重要申請人分析

如氣泡圖1所示，該領域的重要申請人集中在日本、美國、德國三個工業(yè)強國中，這和工業(yè)化水平化程度相符合。氣流粉碎領域的申請人的專利申請均比較少，一定程度上反映出該領域不存在明顯技術優(yōu)勢的行業(yè)巨頭，申請人技術比較分散。德國Cement公司和美國Fliud Energy公司的專利分布的技術分支較多，在每個技術分支的專利數量比較平均，說明這兩個申請人在該領域的創(chuàng)新研究較為全面;美國DU PONT公司的專利主要集中在扁平式氣體粉碎機，也有少量的靶式氣體粉碎機專利申請分布;日本的申請人CANON KK公司 和RICOH KK公司的專利則集中在靶式和流化床式。這五位重要申請人的專利布局基本涵蓋氣體粉碎的所有技術分支，反映了氣體粉碎技術分支已經基本成型，技術也已經較為成熟。重要申請人中沒有出現中國申請人，這反映我國在氣體粉碎領域的技術含金量不高，總體呈現的是一種大而不強的形態(tài)。

2.3 專利技術發(fā)展演進

20世紀70年代以前的該領域的專利申請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結構簡單，以物料和內壁、物料和物料之間的沖擊實現粉碎過程，通過噴射氣流帶動物料形成渦流，能夠進行自分級，但是這兩種類型缺點也很明顯：氣流能耗高，容易磨損內壁，分級效率不高。

70年代至90年代是氣體粉碎的技術分支高速發(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，出現了靶式、對撞式以及流化床式多種類型的氣體粉碎機，豐富了氣流粉碎的類型，也拓寬了粉碎方式的選擇。進入80年代末，由于不同類型的氣流粉碎機各有優(yōu)缺點，技術側重點不同，本領域開始嘗試將不同類型的氣流粉碎機進行結合實現粉碎，其中特羅斯特型氣流粉碎機將對撞式和扁平式相結合，下部區(qū)通過對撞式實現粉碎過程，粉碎物料進入上部區(qū)，通過扁平式渦流分級區(qū)進行分級;此外研究者還將靶式和氣流沖擊相結合，首先通過噴射氣流沖擊靶進行第一次粉碎，然后通過氣流沖擊進行第二次粉碎，大大提高了粉碎效果;將流化床式和靶式結合，在粉碎室內使物料處于流態(tài)化，在多組噴嘴的中心匯聚點設置沖擊靶，高速氣流噴射沖擊靶實現粉碎，不但提高了粉碎效率，還能降低能耗。

進入90年代，由于氣體粉碎技術已經較為成熟，其發(fā)展基本集中在對現有技術的改進上。在傳統(tǒng)的扁平式氣體粉碎機的粉碎腔設置多個流道，延長了粗顆粒的粉碎時間，提高了粉碎效果;為了解決扁平式氣體粉碎機容易磨損的問題，嘗試在內壁設置新耐磨材料以增強耐磨性能;在循環(huán)管式氣體粉碎機的循環(huán)管上設置外置分級器，大大提高了分級性能;靶式氣體粉碎機的技術改進主要集中在沖擊靶的結構改進;噴嘴是影響粉碎性能的關鍵部件，對噴嘴進行改進是本領域重要的研究方向，例如采用超音速噴嘴進行超微粉碎，或者在噴嘴前設置混合管聚集噴射氣流，防止氣流能量的耗散，這些改進都實現了更佳的粉碎效果。

3 結語

本文通過對氣體粉碎領域的專利技術進行梳理分析，從多個方面介紹了氣體粉碎的發(fā)展狀況，有助于充分了解該領域的技術發(fā)展脈絡和發(fā)展水平，并對行業(yè)內企業(yè)的發(fā)展提供一定的指導意義。

【參考文獻】

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

[2]王明禮，胡永強.超細粉碎技術的研究與應用[J].青海科技，1996（3）：19-21.作者簡介：劉攀（1990—），男，碩士，研究方向為破碎加工。