專(zhuān)利名稱(chēng)：矩陣齒輪式超微研磨泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
矩陣齒輪式超微研磨泵是一種齒輪式超微研磨機(jī)中用于對(duì)膠體物料進(jìn)行超微細(xì)化加工的主機(jī)部件。 可以應(yīng)用于食品、化工、制藥等領(lǐng)域中對(duì)含固體顆粒的流體進(jìn)行超細(xì)化的破碎和研磨。
背景技術(shù)：
目前在對(duì)固體顆粒進(jìn)行超細(xì)化破碎方面的研磨破碎設(shè)備有很多種，例如球磨機(jī)、膠磨機(jī)、氣流粉 碎機(jī)、均質(zhì)機(jī)和高剪切機(jī)等。其中球磨機(jī)、膠磨機(jī)和高剪切機(jī)是一種以機(jī)械動(dòng)能對(duì)被磨碎的固體顆粒施 以剪切力、摩擦力和機(jī)械振動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)物料破碎細(xì)化的。球磨機(jī)主要用于千粉方式破碎。而膠磨機(jī)和高 剪切機(jī)是以濕式膠體方式研磨破碎的。由于它們的運(yùn)動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)原理所限，這兩種破碎機(jī)起破碎作用 的定子和轉(zhuǎn)子間必須留有一定的細(xì)小間隙。被破碎的物料經(jīng)過(guò)此間隙時(shí)，定轉(zhuǎn)子間的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)顆 粒施加了強(qiáng)烈的剪切力和摩擦力使得物料粉碎細(xì)化。然而定轉(zhuǎn)子間隙不可能做到零間隙，因而其達(dá)到一 定的細(xì)化精度后，就不可能進(jìn)一步的細(xì)化。目前只能做到1微米左右的破碎能力，要實(shí)現(xiàn)納米化的加工 較難做到。

發(fā)明內(nèi)容
為了能對(duì)物料顆粒用機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)納米化的加工，就要對(duì)物料做到零間隙施以作用力。從而使物料 細(xì)化到小于微米級(jí)顆粒后可繼續(xù)對(duì)其施以機(jī)械的擠壓、剪切和摩擦等力的作用，并且也不傷害到機(jī)械本 身的運(yùn)動(dòng)部件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的納米級(jí)的加工。本發(fā)明采用了在液壓技術(shù)領(lǐng)域已存在多年的普通的齒 輪式液壓泵并配以進(jìn)料機(jī)構(gòu)、物料循環(huán)機(jī)構(gòu)和冷卻機(jī)構(gòu)組成一個(gè)新的完整的齒輪式超微研磨機(jī)。本發(fā)明 所應(yīng)用的基本原理是含有固體顆粒的液體(也稱(chēng)作膠體)被一對(duì)相互嚙合的齒輪吸入泵體內(nèi)后，在流 體輸送過(guò)程中受到了一對(duì)嚙合輪齒的擠壓、剪切和摩擦，使大顆粒變小，小顆粒進(jìn)而細(xì)化。沒(méi)有被作用 力施力的顆粒會(huì)在形成的循環(huán)流動(dòng)中總有機(jī)會(huì)被施力而破碎。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的反復(fù)多次循環(huán)， 一定量的 被破碎的物料最終會(huì)達(dá)到極細(xì)的結(jié)果。用只有一對(duì)齒輪組成的齒輪泵做研磨機(jī)的工作主機(jī)時(shí)， 一對(duì)齒輪 同時(shí)嚙合的牙齒不超過(guò)2對(duì)，這樣的研磨效率比較低。對(duì)每批物料做循環(huán)研磨需要的時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)量較 低。若能在同一臺(tái)研磨泵中同時(shí)有多組齒輪付對(duì)物料進(jìn)行研磨工作，可成倍地提高工作效能?？s短了每 批物料的研磨時(shí)間，能大大地提高產(chǎn)量。因而發(fā)明了由多個(gè)齒輪以矩陣排列的方式串聯(lián)嚙合而形成的矩 陣齒輪式超微研磨泵。
本發(fā)明的矩陣齒輪式超微研磨泵所采用的技術(shù)方案是在同一齒輪泵殼體內(nèi)設(shè)置了多行多列個(gè)相同 模數(shù)、相同齒數(shù)的齒輪相互串聯(lián)嚙合。其中首行首列齒輪為主動(dòng)齒輪，其他順序相互嚙合的齒輪都是從 動(dòng)齒輪。用中間分隔板把泵殼體對(duì)稱(chēng)分隔為左右兩部分。每一部分泵殼體都有多個(gè)成矩陣排列能容置齒 輪的圓弧空間。兩個(gè)左右泵蓋用螺栓和定位園柱銷(xiāo)使其與泵殼體和分隔板組合為一體。三個(gè)裝在左右泵 蓋和中間分隔板上的滑動(dòng)軸承內(nèi)插裝著主動(dòng)軸。兩個(gè)寬體主動(dòng)齒輪對(duì)稱(chēng)地套裝在裝有平鍵的主動(dòng)軸上。 中間分隔板的其他行列所有的軸孔上開(kāi)有鍵槽并插入裝著平鍵的被動(dòng)齒輪軸。每個(gè)被動(dòng)齒輪軸上對(duì)稱(chēng)地 套裝著多個(gè)裝有滑動(dòng)軸承總寬等于兩個(gè)主動(dòng)齒輪的窄體被動(dòng)齒輪。在位于主動(dòng)齒輪與其嚙合的被動(dòng)齒輪 的牙齒嚙合分離區(qū)的泵殼和分隔板上開(kāi)有進(jìn)料通道。進(jìn)料通道的上方設(shè)置了有能與外加料斗聯(lián)接的螺紋 進(jìn)口的進(jìn)料接頭。在位于齒輪嚙合最末尾的兩個(gè)被動(dòng)齒輪的牙齒嚙合進(jìn)入?yún)^(qū)的泵殼和分隔板上設(shè)置了物 料循環(huán)排出通道。排出通道與外部管道聯(lián)接的螺紋出口設(shè)置在左泵蓋上。除了主動(dòng)齒輪和末位被動(dòng)齒輪 以外在左右泵殼容納被動(dòng)齒輪的地方都設(shè)有一條半徑大大地大于齒頂圓半徑的圓弧狀流體內(nèi)流道空間。 每對(duì)齒輪的牙齒在嚙合的進(jìn)入?yún)^(qū)把齒間的流體通過(guò)內(nèi)流道壓向下一級(jí)齒輪牙齒嚙合的分離區(qū)，保證流體 在泵腔內(nèi)由始至終地流動(dòng)。在泵殼最底部設(shè)置的螺紋口與靠近底部的內(nèi)流道連通。該螺紋接口可用于安 裝排料閥門(mén)。在泵殼和分隔板每?jī)尚醒b齒輪的空腔之間都設(shè)有封閉的冷卻水空腔。對(duì)應(yīng)位置的左右泵蓋上設(shè)置了可與外部冷卻水管道聯(lián)接的螺紋進(jìn)出水口。
本發(fā)明的矩陣齒輪式超微研磨泵的優(yōu)點(diǎn)是，主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)串連的被動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， 由此多個(gè)齒輪嚙合點(diǎn)同時(shí)工作增大了對(duì)牙齒間物料的擠壓剪切面積，提高了工作效能。加大齒輪寬度也 能增大牙齒嚙合面積。但制造精度誤差會(huì)使寬體齒輪的嚙合接觸面不良又降低了牙齒對(duì)物料的擠壓和剪 切效能。把主動(dòng)軸的齒輪分為2個(gè)寬齒輪。每個(gè)從動(dòng)軸上的齒輪被分成為多個(gè)窄齒輪可改善齒輪牙齒的 接觸性。由此提高了每個(gè)齒輪對(duì)物料的擠壓與剪切作用。泵殼體內(nèi)設(shè)置冷卻水空腔，能更好地降低研磨 物料的溫升。


附圖1是本發(fā)明的矩陣齒輪式超微研磨泵的C-C剖開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖2是本發(fā)明的矩陣齒輪式超微研磨泵的A-A剖開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖3是本發(fā)明的矩陣齒輪式超微研磨泵的B-B剖開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖4是齒輪泵的工作原理圖。 附圖5是單行五列齒輪式研磨泵剖開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖6是本發(fā)明的矩陣齒輪式超微研磨泵安裝在研磨機(jī)系統(tǒng)中的工作原理圖。
圖中1左泵殼、2進(jìn)水口I、 3主動(dòng)齒輪、4主動(dòng)軸、5平鍵I、 6進(jìn)料通道、7螺紋進(jìn)口、 SO型密封 圈、9螺釘、IO內(nèi)流道、ll圓柱銷(xiāo)、12上冷卻水腔、13出水口I、 14從動(dòng)軸、15滑動(dòng)軸承I、 16從動(dòng)齒 輪、17出水口n、 18下冷卻水腔、19循環(huán)排料通道、20排料螺紋口、 21進(jìn)水口U、 22底腳、23鋼堵、 24滑動(dòng)軸承n、 25進(jìn)料接頭、26平鍵H、 27彈性擋圈、28唇型密封圈、29聯(lián)接螺栓、30平鍵III、 31 右泵蓋、32內(nèi)六角螺釘、33中間分隔板、34左泵蓋、35螺紋出口、 36右泵殼、37泵殼、38齒輪、39 排出區(qū)、40吸入?yún)^(qū)、41電機(jī)、42皮帶輪I、 43皮帶、44水箱、45回水管、46矩陣齒輪式超微研磨泵、 47循環(huán)回流管道、48加料斗、49皮帶輪H、 50進(jìn)水管、51連接管、52管道泵、53排料閥、54機(jī)架。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合對(duì)附圖和實(shí)施例的描述給出本發(fā)明的矩陣式齒輪超微研磨泵的進(jìn)一步說(shuō)明。 參見(jiàn)附圖4齒輪泵的工作原理圖。泵殼37內(nèi)的一對(duì)齒輪38相互嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，在吸入?yún)^(qū)40處由于嚙合 的牙齒不斷分離出現(xiàn)了空間加大使得吸入?yún)^(qū)40出現(xiàn)負(fù)壓力，將使流體吸入泵腔內(nèi)。泵腔排出區(qū)39處的 牙齒不斷進(jìn)入嚙合使得該處空間連續(xù)減少，齒輪將其牙間的流體不斷擠出造成排出區(qū)39處的流體增多， 因而形成的壓力將流體排出泵腔外。齒輪牙齒嚙合處相互擠壓時(shí)會(huì)對(duì)牙齒間的流體顆粒施加了擠壓力。 一對(duì)相互嚙合的齒輪除了在嚙合節(jié)點(diǎn)處是純滾動(dòng)擠壓外，牙齒面的其它部位之間都會(huì)有一個(gè)微小的速度 差。這種速度差的存在使齒面間產(chǎn)生相互滑動(dòng)，該滑動(dòng)力在齒面產(chǎn)生的剪切力會(huì)使齒面出現(xiàn)磨損。當(dāng)附 著在齒面上的物料顆粒受到此剪切力的作用時(shí)，將會(huì)被破碎的更細(xì)小。由于齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在牙齒嚙合處以 無(wú)間隙相互擠壓、剪切和摩擦，因而從理論上而言可以把夾在其間的物料顆粒擠壓破碎到納米級(jí)尺寸。 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的超微研磨。由一對(duì)齒輪組成的齒輪泵同時(shí)嚙合的牙齒數(shù)不會(huì)超過(guò)2對(duì)，因而一對(duì)齒輪 泵的研磨效能較低。本發(fā)明設(shè)計(jì)了由多個(gè)齒輪排列組成的矩陣形式的多級(jí)齒輪串聯(lián)嚙合的研磨泵，可大 大提高研磨效能。加寬齒輪能使齒輪嚙合面增大，也能提高研磨的效率。本發(fā)明把泵的殼體設(shè)計(jì)成用中 間分隔板33將左泵殼1和右泵殼36對(duì)稱(chēng)地分為兩個(gè)泵殼。每個(gè)泵殼都有多行多列對(duì)稱(chēng)地分布著由圓弧 組成可容納齒輪的空腔。左右泵蓋34、 31用螺栓29和定位圓柱銷(xiāo)11將其與分隔板33、左右泵殼1、 36 組合為一體。在首行首列的左右泵蓋34、 31和分隔板33上裝有三個(gè)滑動(dòng)軸承n 24,主動(dòng)軸4插入軸承 II24中，軸4的外伸端裝有平鍵II26用于與外動(dòng)力聯(lián)接。軸4的另一端用鋼堵23把左泵蓋34上的軸孔 堵死以防外泄漏。右泵蓋31上裝的并且套裝在主動(dòng)軸4上的唇型密封圈28用于阻止沿軸4的外泄漏。2 個(gè)較寬的主動(dòng)齒輪3套裝在裝有平鍵I 5的軸4上，并對(duì)稱(chēng)地置于左右泵殼1和36內(nèi)。軸4上裝的彈性 擋圈27阻止主動(dòng)齒輪3的軸向移動(dòng)。中間分隔板33上設(shè)置的多行多列個(gè)軸孔中都開(kāi)有鍵槽。多個(gè)裝有 平鍵III30的從動(dòng)軸14插入軸孔中。在每個(gè)從動(dòng)軸14上都套裝著4個(gè)裝有滑動(dòng)軸承115的從動(dòng)齒輪16。 軸14上所有從動(dòng)齒輪16的寬度尺寸和等于兩個(gè)主動(dòng)齒輪3的寬度尺寸和。較窄的齒輪比寬齒輪能更好消除因制造誤差造成的齒輪付裝配后嚙合面接觸不良的現(xiàn)象。在容納主動(dòng)齒輪3和與其相嚙合的被動(dòng)齒 輪16的牙齒分離區(qū)的泵殼和分隔板33上開(kāi)設(shè)了進(jìn)料通道6。在通道6的上方用螺釘9把有嫘紋進(jìn)口 7的 進(jìn)料接頭25與左右泵殼1、 36和分隔板33聯(lián)接。接頭25內(nèi)的O型密封圈8可阻止接合面的外泄漏。經(jīng) 嫘紋進(jìn)口 7可與外部加料斗聯(lián)接。除了最末一個(gè)被動(dòng)齒輪16以外，其他所有容納被動(dòng)齒輪16所在位置 的左右泵殼1、 36內(nèi)，都設(shè)有一條半徑大大地大于被動(dòng)齒輪頂圓半徑的圓弧狀內(nèi)流道10。每對(duì)齒輪嚙合 進(jìn)入?yún)^(qū)擠壓出的流體都會(huì)沿著圖1所示的內(nèi)流道10中所標(biāo)注箭頭方向流入下一級(jí)齒輪付牙齒嚙合脫離 區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)流體在泵腔內(nèi)的輸送。所有齒輪牙齒在嚙合的同時(shí)也對(duì)流體中所含的固體顆粒施加了擠壓 與剪切力。在容納兩個(gè)最末級(jí)被動(dòng)齒輪16的牙齒嚙合進(jìn)入?yún)^(qū)的泵殼1、 36和隔板33中設(shè)置了循環(huán)排料 通道19。在左泵蓋34的下部與通道19相通的地方設(shè)置了能與外部循環(huán)管路聯(lián)接的螺紋出口 35。在泵殼 1的最底部開(kāi)有排料螺紋口 20與一個(gè)內(nèi)流道10連通。在螺紋口 20上可以裝設(shè)排料控制閥門(mén)用于排放研 磨好的物料，也可以用于排放清洗研磨泵時(shí)的污水。在泵殼l、 36和分隔板33的每?jī)尚旋X輪之間區(qū)域設(shè) 置了封閉的上下冷卻水腔12、 18。該空腔的兩端被左右泵蓋34、 31封閉。泵蓋31、 34上開(kāi)有能與外部 冷卻水管聯(lián)接的進(jìn)水口 I 2、 II 21和出水口 I 13、 II17。冷卻水腔中通入冷卻水可以對(duì)研磨物料時(shí)泵體產(chǎn) 生的溫升進(jìn)行冷卻。保護(hù)熱敏性物料的材料性能不因升溫受到影響。在左右泵殼1、 36的底部用內(nèi)六角 嫘釘32把底腳22固裝在一起，該底腳22用于整個(gè)泵的安裝支承。附圖5所示的是單行五列齒輪式超微 研磨泵的剖井結(jié)構(gòu)示意圖，這也是矩陣式排列的一個(gè)單行特例，其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與前述的類(lèi)似不做詳細(xì)的陳 述了。參見(jiàn)圖6是矩陣齒輪式超微研磨泵46安裝在研磨機(jī)系統(tǒng)中的工作原理圖。裝著皮帶輪I42、皮帶 輪H 49的電機(jī)41和泵46共裝在機(jī)架54上。裝在皮帶輪142、 II49上的皮帶43把電機(jī)41的動(dòng)力傳遞給 泵46的主動(dòng)軸4。加料斗48下端裝在泵46的進(jìn)料接頭25上。與泵46的循環(huán)排料通道19的螺紋出口 35聯(lián)接的循環(huán)回流管道47另一端與加料斗48上部聯(lián)接。電機(jī)41帶動(dòng)泵46工作時(shí)，加料斗48中的流體 物料從接頭25處的進(jìn)料道6進(jìn)入泵腔中。經(jīng)過(guò)多級(jí)齒輪的擠壓、研磨和輸送再經(jīng)與泵46的循環(huán)排料通 道19的螺紋出口 35聯(lián)接的循環(huán)回流管道47返回加料斗48中。加料斗48中定量物料經(jīng)過(guò)多次連續(xù)反復(fù) 循環(huán)研磨，會(huì)變的越來(lái)越細(xì)，甚至達(dá)到納米級(jí)的細(xì)度。機(jī)架54底部安裝的水箱44的底部通過(guò)管道與管 道泵52的進(jìn)口聯(lián)接。管道泵的出口經(jīng)進(jìn)水管50與泵46的下冷卻水腔18的進(jìn)水口II21聯(lián)接。下冷卻水 腔18的出水口 II17用連接管51與上冷卻水腔的進(jìn)水口 12聯(lián)接。泵46上冷卻水腔12的出水口 13經(jīng)回 水管45與水箱44連接。水箱44中的冷卻水被管道泵52抽出并經(jīng)管50和51送入泵46的上下冷卻水腔 12、 18中，再經(jīng)管45回到水箱中。泵46連續(xù)輸送研磨物料所消耗的機(jī)械能引起的溫升可以被水冷卻下 來(lái)。由此可以避免加工熱敏性物料因高溫引起的性能改變。
權(quán)利要求
1. 矩陣齒輪式超微研磨泵是在同一齒輪泵殼體內(nèi)設(shè)置了多行多列個(gè)模數(shù)相同、齒數(shù)相同相互串聯(lián)嚙合的齒輪，其特征在于左右泵殼被中間分隔板對(duì)稱(chēng)地分為左右兩部分，左右泵殼上都有多個(gè)排成矩陣行列能容置齒輪的圓弧空間，左右兩個(gè)泵蓋用螺栓和定位圓柱銷(xiāo)使其與泵殼和分隔板組合為一體，三個(gè)裝在左右泵蓋和中間分隔板首行首列上的滑動(dòng)軸承內(nèi)插裝著主動(dòng)軸，兩個(gè)寬體主動(dòng)齒輪對(duì)稱(chēng)地套裝在裝有平鍵的主動(dòng)軸上，中間分隔板的其他行列所有的軸孔上開(kāi)有鍵槽并插入裝著平鍵的被動(dòng)齒輪軸，每個(gè)被動(dòng)齒輪軸上對(duì)稱(chēng)地套裝著多個(gè)裝有滑動(dòng)軸承并且寬度和等于兩個(gè)主動(dòng)齒輪寬度和的窄體被動(dòng)齒輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于在左右泵殼上除了容納主動(dòng)齒輪和末位被動(dòng)齒輪所在的位置外，其余所有容納被動(dòng)齒輪所在位置處都設(shè)有一條半徑大大地大于被動(dòng)齒輪頂圓半徑的圓弧形狀的內(nèi)流道空間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于在左右泵殼和分隔板位于容納主動(dòng)齒輪和與其嚙合的被動(dòng)齒輪處設(shè)置了進(jìn)料通道，進(jìn)料通道的上方用螺釘裝有進(jìn)料接頭，左右泵殼、分隔板和進(jìn)料接頭之間夾有O型密封圈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于左右泵殼和分隔板位于容納最末級(jí)的兩個(gè)被動(dòng)齒輪位置處設(shè)有循環(huán)排料通道，左泵蓋在其對(duì)應(yīng)位置設(shè)有與其相通的螺紋出口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于在泵殼的最底部設(shè)置的排料螺紋口與靠近底部的內(nèi)流道連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于左右泵殼和分隔板每?jī)尚旋X輪空間之間都設(shè)有封閉的冷卻水空腔，對(duì)應(yīng)位置的左右泵蓋上設(shè)置了可與外部冷卻水管道聯(lián)接的進(jìn)出水口 。
全文摘要
矩陣齒輪式超微研磨泵是一種在齒輪式超微研磨機(jī)中用于對(duì)膠體物料進(jìn)行超微細(xì)化加工設(shè)備中的工作主機(jī)?？梢詰?yīng)用于食品、化工、制藥等領(lǐng)域中對(duì)含有固體顆粒的液體進(jìn)行超微細(xì)化破碎和研磨。該泵體是由中間夾有分隔板的對(duì)稱(chēng)分布泵殼體和左右泵蓋組成的。多行多列個(gè)相同模數(shù)相同齒數(shù)的齒輪成矩陣形排列串聯(lián)嚙合置于泵的殼體內(nèi)構(gòu)成的多級(jí)齒輪泵。在被動(dòng)齒輪處設(shè)有半徑遠(yuǎn)大于齒頂半徑的圓弧狀內(nèi)流道，用于實(shí)現(xiàn)流體在泵內(nèi)的輸送。該泵在連續(xù)循環(huán)輸送含有固體顆粒流體的同時(shí)，相互嚙合的牙齒對(duì)夾在其間的顆粒進(jìn)行擠壓、剪切和研磨從而使物料獲得超微的細(xì)化。
文檔編號(hào)B02C4/44GK101507933SQ20081001044
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月17日
發(fā)明者王曰信 申請(qǐng)人:王曰信