專利名稱：一種超細(xì)立式攪拌高能球磨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種應(yīng)用于粉體材料加工的干法高能球磨粉磨設(shè)備。其特別之處在于機(jī)內(nèi)設(shè)置有帶旋轉(zhuǎn)分級機(jī)的高速連續(xù)攪拌粉磨裝置和可將加工后微粉送入分級機(jī)構(gòu)的風(fēng)掃裝置以及將分級后的粗粉返回研磨桶內(nèi)的返料錐管裝置。
通常使用的超細(xì)干法攪拌磨主要粉磨原理是通過動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)攪拌器中心軸，并帶動(dòng)一系列水平側(cè)臂(或葉片)在攪拌桶內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)研磨介質(zhì)球在桶內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在工作過程中，桶體固定不動(dòng)，僅攪拌臂桿作強(qiáng)有力的沖擊和剪切作用，以帶動(dòng)介質(zhì)球與物料進(jìn)行研磨。攪拌磨的機(jī)構(gòu)形式可分為批量式和連續(xù)式兩種。批量式攪拌磨是定時(shí)定量將物料加入攪拌桶內(nèi)，研磨后調(diào)適卸料閥門的大小來控制出料粒度。主要特點(diǎn)是間斷性工作，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低，合格產(chǎn)品不能及時(shí)與粗粉分離，所以生產(chǎn)效率不高。連續(xù)式攪拌磨的出料形式與批量式攪拌磨不同，出料口不在研磨桶底部，物料是在離心力作用下從桶壁下方旁側(cè)卸料。其特點(diǎn)在于攪拌磨可連續(xù)喂料研磨，可提高產(chǎn)量，降低能耗。但是由于卸出物料的粒度無法控制，未合格的粗粉與合格產(chǎn)品一并被排卸出攪拌桶，所以產(chǎn)品質(zhì)量不能充分保證。隨著技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)工藝的不斷更新和完善，近來出現(xiàn)了一種稱為連續(xù)式粉磨分級攪拌設(shè)備，即可以在對物料進(jìn)行粉碎的同時(shí)，又能將微粉分級處理。這種方式的攪拌磨不但可以大幅度地提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，而且還能簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低成本和能源消耗。中國實(shí)用新型專利公報(bào)公告的名稱為“立式超細(xì)微球磨機(jī)”的專利申請(申請?zhí)?4214031，公告號(hào)2200481)，據(jù)該實(shí)用新型專利申請說明書介紹，立式超細(xì)微球磨機(jī)是由一個(gè)立式傳動(dòng)主軸驅(qū)動(dòng)帶有葉片的正錐形回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，在回轉(zhuǎn)體周邊設(shè)置固定的漸擴(kuò)內(nèi)凹曲面圓環(huán)體，圓環(huán)體的圓周方向開有若干個(gè)空氣通道。物料通過上部給料口喂入粉磨腔研磨介質(zhì)層內(nèi)，研磨微介質(zhì)球承受回轉(zhuǎn)體葉片的強(qiáng)制推力和攪拌力，加強(qiáng)了介質(zhì)球的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，強(qiáng)化了介質(zhì)球與物料之間的摩擦、輥壓和剪切作用，促使物料粉碎。物料粉磨之后，通過空氣通道處的負(fù)壓氣體被帶入分級機(jī)構(gòu)進(jìn)行分級處理，從而達(dá)到粉磨和分級在裝置內(nèi)一次完成的目的。此項(xiàng)實(shí)用新型專利雖然有粉磨分級合為一體之優(yōu)點(diǎn)，但不乏存在一些缺陷。首先，立式超細(xì)微球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)存在缺陷。譬如，從進(jìn)料口進(jìn)入粉磨腔的物料先經(jīng)過分級區(qū)外側(cè)與粉磨后的微粉和氣流相遇，由于進(jìn)口物料在重力作用下向粉磨腔運(yùn)動(dòng)，使得含微粉氣體的上升阻力增大，氣體的流動(dòng)軌跡發(fā)生變化，由層流狀態(tài)改變成無規(guī)律的紊流狀態(tài)，至此有相當(dāng)一部分微粉成品重新被裹帶回到粉磨腔內(nèi)，直接影響到加工后粉料的順利分級，因此設(shè)備的過粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重，無畏的能量消耗增大，產(chǎn)品的產(chǎn)量受到限制。其次，立式超細(xì)微球磨機(jī)的微介質(zhì)球是受到正錐回轉(zhuǎn)體上葉片的強(qiáng)制推動(dòng)力作用，驅(qū)使介質(zhì)球在凹曲面圓環(huán)體內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。但是，由于圓環(huán)體結(jié)構(gòu)所限，回轉(zhuǎn)體葉片在回轉(zhuǎn)體上無法伸出過長，所以回轉(zhuǎn)葉片無法撥動(dòng)或接觸到更多的介質(zhì)球，造成靠近葉片的部分微球隨葉片做圓周運(yùn)動(dòng)或球與球、球與內(nèi)壁之間的相對運(yùn)動(dòng)。而遠(yuǎn)離葉片的微球只能產(chǎn)生微弱的相對運(yùn)動(dòng)和滑動(dòng)，邊緣凹曲面壁旁的介質(zhì)球在粉狀物料的阻尼下將會(huì)出現(xiàn)止動(dòng)或微動(dòng)現(xiàn)象。這種情況將無法調(diào)動(dòng)所有研磨介質(zhì)球參與工作，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)阻力增加，粉磨能力下降，工作效率降低，出現(xiàn)有害的飽磨現(xiàn)象。再次，由于立式超細(xì)微球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了正錐回轉(zhuǎn)體不但要承受介質(zhì)球的徑向壓力和工作阻力，而且還承接介質(zhì)球的軸向壓力，因此，對設(shè)備的大型化開發(fā)所涉及的機(jī)械可靠性和合理性問題將得到嚴(yán)峻的考驗(yàn)。另外，由于微球磨機(jī)的分級機(jī)構(gòu)是一個(gè)裝有分級葉片的旋轉(zhuǎn)分級輪，所以分級方式為強(qiáng)制渦流式分級機(jī)。根據(jù)渦輪式分級原理，可以看出，當(dāng)確定介質(zhì)阻力(斯托克斯力)與離心力相等時(shí)，影響分級粒徑的主要因素之一就是氣流速度。是否能有效地控制和調(diào)整分級輪內(nèi)部和進(jìn)出口的氣流速度是高精度分級的關(guān)鍵，這一關(guān)鍵之處在立式超細(xì)微球磨機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中是很難得到實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型的目的是提供一種高能球磨粉磨機(jī)械設(shè)備，在機(jī)內(nèi)同時(shí)設(shè)置有立式攪拌球磨裝置和帶有導(dǎo)向風(fēng)葉的分級裝置，并安裝有負(fù)壓通風(fēng)(風(fēng)掃)機(jī)構(gòu)。這種超細(xì)立式攪拌高能球磨機(jī)其機(jī)構(gòu)合理，使用安全可靠，節(jié)能降耗，粉磨效率和產(chǎn)品分級精度高，生產(chǎn)能力大，操作環(huán)節(jié)和系統(tǒng)工藝流程簡單，自動(dòng)化控制程度高。適用于各行業(yè)的超細(xì)材料制備和材料的表面改性處理以及機(jī)械合金化材料的形成，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)粉磨和分級出0.05～10μm的超細(xì)產(chǎn)品，還可滿足用戶的特殊需要。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于采用高動(dòng)能球磨粉磨機(jī)理與高效動(dòng)態(tài)分級的一體化結(jié)構(gòu)，使得傳統(tǒng)超細(xì)立式攪拌粉磨設(shè)備的粉磨過程和分級過程能在一機(jī)內(nèi)完成成為可能。為此，可以大大簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)和減少系統(tǒng)設(shè)備，可降低設(shè)備的一次性投資。由于以其合理和特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)對物料進(jìn)行高能球磨超細(xì)加工，所以可大幅度提高產(chǎn)量，降低能耗，生產(chǎn)出分級精度很高的超微米級材料以及機(jī)械合金化特殊材料。
以下結(jié)合附圖
的說明，給出本實(shí)用新型實(shí)施例附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
1、攪拌回轉(zhuǎn)軸2、導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)3、介質(zhì)球4、帶螺旋板的耐磨襯套5、強(qiáng)制喂料管6、可調(diào)式導(dǎo)向葉片7、細(xì)粉出料口8、分級中心驅(qū)動(dòng)軸9、分級輪分級葉片10、粗粉返料錐管11、進(jìn)料口12、立式攪拌桶13、攪拌棒14、橫向或順向篦縫15、負(fù)壓進(jìn)風(fēng)管16、底部攪拌葉片17、動(dòng)力皮帶輪18、機(jī)殼19、排渣裝置本實(shí)用新型機(jī)械設(shè)備由粉磨裝置、分級裝置和負(fù)壓風(fēng)掃裝置和排渣裝置四部分組成。粉磨裝置位于機(jī)殼內(nèi)部的下方。粉磨裝置由立式攪拌桶12、攪拌回轉(zhuǎn)軸1、攪拌棒13、底部攪拌葉片16、強(qiáng)制喂料管5和介質(zhì)球3構(gòu)成。攪拌回轉(zhuǎn)中心軸1在動(dòng)力皮帶輪17的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鑲嵌軸上均布的若干個(gè)攪拌棒13和底部攪拌葉片16做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以推動(dòng)立式攪拌桶12內(nèi)所有攪拌介質(zhì)球做無規(guī)則的圓周運(yùn)動(dòng)和自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在攪拌中心軸1上安裝一個(gè)帶有高壓旋轉(zhuǎn)氣流的強(qiáng)制喂料管5，使原料強(qiáng)制喂入立式攪拌桶12的底部，形成流態(tài)化狀態(tài)。立式攪拌桶12安裝固定在機(jī)殼18上，桶內(nèi)設(shè)有帶螺旋板的耐磨襯套4，在桶的側(cè)壁和耐磨襯套上開有若干組橫向或順向篦縫14，桶內(nèi)裝載著不同粒徑級配的耐磨介質(zhì)球3。分級裝置位于機(jī)殼內(nèi)部的上方。分級裝置由分級中心驅(qū)動(dòng)軸8、分級輪分級葉片9、可調(diào)式導(dǎo)向葉片6、粗粉返料錐管10和細(xì)粉出料口7構(gòu)成。分級中心驅(qū)動(dòng)軸8在動(dòng)力作用下帶動(dòng)分級輪分級葉片9高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度可根據(jù)產(chǎn)品粒度大小做相應(yīng)的調(diào)整。均勻分布在分級輪分級葉片9周圍的可調(diào)式導(dǎo)向葉片6，可視分級物料的不同而對葉片6進(jìn)行角度為120°范圍的調(diào)整，并隨意控制風(fēng)量的大小和進(jìn)入分級輪分級葉片9的風(fēng)速，以得到不同粒徑的成品。合格細(xì)粉通過分級輪分級葉片9被帶出細(xì)粉出料口7，在可調(diào)式導(dǎo)向葉片6與分級葉片9之間未通過分級輪分級葉片9的粗粉落入粗粉返料錐管10內(nèi)返回粉磨區(qū)。負(fù)壓風(fēng)掃裝置位于立式攪拌桶12外側(cè)下方與機(jī)殼之間。負(fù)壓風(fēng)掃裝置由1～3個(gè)負(fù)壓進(jìn)風(fēng)管15和在圓周方向的一個(gè)導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)2構(gòu)成。通過進(jìn)風(fēng)管15的負(fù)壓氣體經(jīng)過導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)2后，進(jìn)入橫向或順向篦縫將粉磨后的物料經(jīng)立式攪拌桶12蓋上的排料孔帶出桶外，快速上升進(jìn)入分級裝置。排渣裝置19位于負(fù)壓風(fēng)掃裝置風(fēng)道的下面。
由以上的粉磨裝置、分級裝置、負(fù)壓風(fēng)掃裝置和排渣裝置共同組成了立式高能超細(xì)攪拌球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)特征。
超細(xì)立式攪拌高能球磨機(jī)工作原理如下
物料首先從進(jìn)料口11經(jīng)過返料錐管10被帶有高壓旋轉(zhuǎn)氣流的強(qiáng)制喂料管5強(qiáng)行喂入攪拌桶12的底部，形成流態(tài)化狀態(tài)的物料與高速運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)球3進(jìn)行相互碰撞和摩擦。攪拌回轉(zhuǎn)軸1上的所有攪拌棒13在動(dòng)力皮帶輪17的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，并橫切入不同位置的介質(zhì)層中，在這種離心旋轉(zhuǎn)力和地心引力(重力)以及螺旋板4的多重影響下，形成介質(zhì)球3在攪拌研磨桶12內(nèi)極無規(guī)律地運(yùn)動(dòng)，這一不規(guī)則運(yùn)動(dòng)其結(jié)果是造成介質(zhì)球之間產(chǎn)生強(qiáng)大撞擊力和剪切力的原因。撞擊作用是由于攪拌棒推動(dòng)介質(zhì)球以及介質(zhì)球之間的相互沖撞所至，剪切作用則是存在于介質(zhì)球的紊亂運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速和方向旋轉(zhuǎn)之中的，自磨作用則是物料之間的相互摩擦和沖撞的結(jié)果，綜合作用的結(jié)果導(dǎo)致了物料粒徑減小及均勻分散，促使研磨區(qū)達(dá)到高效率的超細(xì)研磨效果。為了防止超細(xì)粉狀物料在桶底部產(chǎn)生沉積，在攪拌桶12的底部裝有一套底部攪拌葉片將沉積粉料和介質(zhì)球向上翻動(dòng)，增加介質(zhì)球與粉料的研磨機(jī)會(huì)。
物料與介質(zhì)球的研磨過程就是物料粒徑減小的過程，研磨后的微粉在離心力和邊壁螺旋板的作用下從攪拌桶1的下方逐漸上升到介質(zhì)層的表面，被側(cè)壁篦縫進(jìn)來的氣流裹帶著通過攪拌桶上蓋排料孔排出。排出的微粉隨即被上升氣體沿機(jī)殼的內(nèi)壁及時(shí)帶入分級裝置的導(dǎo)向葉片6內(nèi)。均勻分布在分級輪分級葉片9周圍的可調(diào)式導(dǎo)向葉片6，可根據(jù)不同的分級物料松散度和分級物料密度，而對葉片6進(jìn)行角度為120°范圍的調(diào)整，試驗(yàn)證明對同一種微粉而言，當(dāng)葉片與切線問的夾角愈小，分級粒徑愈小。對于不同的微粉可視微粉的松散密度而隨意控制風(fēng)量和進(jìn)入分級輪分級葉片9的風(fēng)速，可得到不同粒徑的成品。進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的分級輪分級葉片9之間的微粉顆粒由于受到離心力場的作用，根據(jù)流體介質(zhì)的阻力系數(shù)與雷諾指數(shù)可以判斷，流體處在層流狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)微粉顆粒受到離心力和介質(zhì)阻力(斯托克斯力)的作用，根據(jù)渦輪式分級原理，不難看出，當(dāng)確定介質(zhì)阻力(斯托克斯力)與離心力相等時(shí)，也就是產(chǎn)生分級中位粒徑的開始。此時(shí)質(zhì)量相對較小的細(xì)顆?？朔x心力的作用而被氣流帶入分級輪內(nèi)經(jīng)細(xì)粉出料口送出機(jī)外。質(zhì)量相對較大的粗顆?？朔橘|(zhì)阻力而被離心力帶出分級葉片9，在導(dǎo)向葉片6與分級葉片9之間的圓周方向做離心式旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和重力向下移動(dòng)進(jìn)入返料錐管10內(nèi)。由于進(jìn)入返料錐管后的顆粒旋轉(zhuǎn)半徑不斷縮小，使得顆粒向下的分力不斷加大，促使返回的不合格粗粉料迅速落入強(qiáng)制喂料管5的工作區(qū)，再次返回到攪拌桶12內(nèi)的底部重新進(jìn)行粉磨。粉磨的通風(fēng)氣氛可根據(jù)不同的物料和產(chǎn)品表面改性要求在系統(tǒng)中加以選擇，可以通入空氣、氮?dú)?、氬氣以及其它惰性氣體來改變高能球磨的工作環(huán)境。
權(quán)利要求1.一種超細(xì)立式攪拌高能球磨機(jī)是由攪拌球磨裝置、分級裝置、帶導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)(2)的風(fēng)掃裝置和排渣裝置(19)以及粗粉返料錐管(10)組成，其特征在于攪拌球磨裝置位于機(jī)殼(18)內(nèi)的下半部位，而分級裝置位于機(jī)殼(18)內(nèi)的上半部位；風(fēng)掃式導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)(2)位于攪拌球磨裝置的外側(cè)；粗粉返料錐管(10)位于分級輪分級葉片(9)的下方與攪拌桶(12)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌高能球磨機(jī)，其特征在于攪拌球磨裝置由立式攪拌桶(12)、攪拌回轉(zhuǎn)軸(1)、攪拌棒(13)、強(qiáng)制喂料管(5)、底部攪拌葉片(16)和介質(zhì)球(3)構(gòu)成，攪拌回轉(zhuǎn)軸(1)在動(dòng)力皮帶(17)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鑲嵌在軸上的若干個(gè)攪拌棒(13)和底部攪拌葉片(16)做相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以推動(dòng)立式攪拌桶(12)內(nèi)所有介質(zhì)球(3)做無規(guī)則的圓周運(yùn)動(dòng)和自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攪拌高能球磨機(jī)，其特征在于攪拌棒(13)、底部攪拌葉片(16)和強(qiáng)制喂料管(5)都均勻分布或同定在立式攪拌回轉(zhuǎn)軸(1)上，底部攪拌葉片(16)安裝在攪拌回轉(zhuǎn)軸(1)的下部；強(qiáng)制喂料管(5)安裝在攪拌回轉(zhuǎn)軸(1)的周圍，其上部的切線方向設(shè)有高壓氣流管對物料進(jìn)行強(qiáng)制喂料；均布在攪拌回轉(zhuǎn)軸(1)上的攪拌棒(13)有長短之別。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攪拌高能球磨機(jī)，其特征在于攪拌桶(12)為立式桶，桶內(nèi)安裝有帶螺旋形導(dǎo)流板的耐磨襯套(4)；攪拌桶(12)的側(cè)壁開有若干個(gè)沿圓周方向橫向或順向的通風(fēng)篦縫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌高能球磨機(jī)，其特征在于分級裝置由分級中心驅(qū)動(dòng)軸(8)、分級輪分級葉片(9)、可調(diào)式導(dǎo)向葉片(6)、粗粉返料錐管(10)以及細(xì)粉出料口(7)構(gòu)成，分級中心驅(qū)動(dòng)軸(8)在動(dòng)力作用下帶動(dòng)分級輪分級葉片(9)高速旋轉(zhuǎn)，可調(diào)式導(dǎo)向葉片(6)均布在分級輪分級葉片(9)的外側(cè)圓周上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攪拌高能球磨機(jī)，其特征在于位于攪拌桶(12)的外側(cè)與殼體(18)內(nèi)側(cè)之間設(shè)置有沿?cái)嚢柰?12)外部四周密閉的導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)(2)，在導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)(2)上開有若干個(gè)沿相同角度向上噴射的矩形噴射氣口；在導(dǎo)向可控風(fēng)環(huán)(2)的下方安裝有負(fù)壓進(jìn)風(fēng)管(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的攪拌高能球磨機(jī)，其特征在于位于機(jī)殼上部旁側(cè)設(shè)置有可直接插入返料錐管的下料管進(jìn)料口(11)；進(jìn)料口(11)也可開設(shè)在分級輪分級葉片(9)與可調(diào)式導(dǎo)向葉片(6)之間的上部殼體上。
專利摘要本實(shí)用新型是涉及一種用于粉體加工領(lǐng)域的粉磨設(shè)備。其特別之處在于機(jī)內(nèi)設(shè)有攪拌球磨裝置和分級裝置,并裝有風(fēng)掃機(jī)構(gòu)和粗粉返料裝置?？蓪?shí)現(xiàn)對物料連續(xù)粉磨和分級作業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是具有超細(xì)粉磨與高效分級一體化結(jié)構(gòu),使傳統(tǒng)攪拌磨粉磨和分級過程在一機(jī)內(nèi)完成成為現(xiàn)實(shí)。為此,可簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)和系統(tǒng)設(shè)備,降低投資成本。由于其特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)對物料進(jìn)行超細(xì)加工,可大幅度提高產(chǎn)量,降低能耗,生產(chǎn)出分級精度高的超細(xì)材料以及機(jī)械合金化特殊材料。
文檔編號(hào)B02C17/16GK2341714SQ982137
公開日1999年10月6日 申請日期1998年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日
發(fā)明者李征宇 申請人:李征宇