CN100358636C - 用于加工纳米粉体的旋击机 - Google Patents

Abstract

一种用于加工纳米粉体的旋击机，属于纳米粉体加工设备。它包括机座、电机、研磨器、高速轴承、旋击轴、传动机构等。研磨器包括带有进料阀和底阀的储料室、连接在底阀下面的工作室、与储料室和工作室连接的二位三通截止阀、安装在二位三通截止阀上的抽真空系统、安装在旋击轴上端的旋击盘。旋击盘周边均布100～120个超硬材料旋击头。工作室包括扁圆筒体、上盖、下底和隔板，下部带有出料口及出料阀，上盖上有真空表，筒体内侧为锯齿条状。加工时工作室中的真空度为(5～7)×0.01Pa。它加工时的温升低、耗能低，生产效率高；噪音低，无噪音污染；所加工的粉体中不含有害重金属。可广泛应用于金属、矿物、药物、食品等各种纳米粉体的制备中。

Description

用于加工纳米粉体的旋击机

技术领域

本发明属于纳米材料加工设备技术领域，更明确地说涉及用于加工纳米粉体的旋击机的设计。

背景技术

传统的机械粉碎工艺基本上都是以剪切、摩擦、挤压、击打或者其组合等方法对物料进行破碎。传统的超微粉体加工设备主要有各种气流粉碎机、各种球磨机、胶体磨和砂磨机等。其中砂磨机采用氧化铝或氧化锆小球在金属罐内对物料进行研磨(或称球磨)。由于研磨时温升快，需要消耗大量冷却水，因此，不但耗能高，而且生产效率很低。另外，由于研磨时金属罐体也会被磨损，所加工的超微粉体中还会含有有害重金属。

总体而言，机械粉碎法的优点是工艺简单、产量大、成本相对气相合成法和液相合成法为低。但是，传统的机械粉碎法也存在着下述缺点：一是耗能高，生产效率低。二是噪音大，污染环境，严重损害操作者的健康。三是由于研磨时金属罐体内壁和研磨介质(小球)也会被磨损，所加工的超微粉体中会含有有害重金属。四是粉体的粒度范围很宽，需采用后续精细分级技术才能得到绝大部分(97％以上)小于1μm的超微粉体。

一般认为，传统的机械粉碎法存在一定的“粉碎极限”，制备严格意义上的单分散纳米(不大于0.1μm)或纳米粉体是非常困难的。

发明内容

本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种用于加工纳米粉体的旋击机。它加工时的温升低、耗能低，生产效率高；噪音低，无噪音污染；所加工的超微粉体中不含有害重金属；可以制备单分散纳米(不大于0.1μm)和纳米粉体。

为了达到上述目的，本发明包括机座、固定在机座中的电机、固定在机座上的研磨器、安装在研磨器下底中心的轴承、安装在轴承中且位于研磨器中的旋击轴、安装在旋击轴上端位于工作室中的旋击盘、均布在旋击盘周边的旋击头以及安装在电机轴和旋击轴上以电机拖动的传动机构。工作室包括扁圆筒体、与扁圆筒体连为一体的上盖和下底和带有中心孔的隔板。上述研磨器包括带有进料阀和底阀的储料室、连接在底阀下面的工作室、与储料室和工作室连接的二位三通截止阀以及安装在二位三通截止阀上的抽真空系统。工作室下部带有出料口，出料口中安装着出料阀。隔板位于旋击盘和出料口之间。扁圆筒体的内侧为锯齿条状。工作室的上盖上安装有真空表，加工时工作室中的真空度为5×0.01Pa～7×0.01Pa。轴承为高速轴承。

工作时，先打开进料阀，将被研磨的粉体材料自研磨器的进料阀进入储料室，然后关闭进料阀。再打开二位三通截止阀、启动抽真空系统将储料室和工作室均抽成真空度为(5～7)×0.01Pa的真空状态，然后关闭二位三通截止阀。随后打开底阀，使粉体材料落入工作室中的旋击盘上，接着关闭底阀。即可启动电机开始工作。高速电机经传动机构的增速后，拖动旋击轴高速旋转。粉体材料被高速旋转的旋击盘带动高速旋转。在离心力的作用下，被迅速抛至扁圆筒体内侧。随后在旋击头的斜尖形头部和锯齿条状扁圆筒体内侧之间被来回多次撞击、反弹，断裂、破碎后的颗粒在重力的作用下自旋击头的斜尖形头部和锯齿条状筒体内侧的间隙进入工作室底部。最后打开出料阀从出料口排出。

旋击头可为长方体形，其头部为斜尖形，由超硬材料制作。旋击头有100～120个。斜尖形的头部可增强研磨效果，有利于使较大的粉体颗粒在斜尖形头部和锯齿条状筒体内侧之间多次撞击后的断裂、破碎。超硬材料可为硬质合金、硬质陶瓷或其它材料。

旋击盘的周边还均布着多个相同的涨缩槽，每个涨缩槽的内端都带有小孔。涨缩槽可以分散旋击盘的热应力，保证其即使在高温下工作时，也不会变形。

扁圆筒体的内壁可由多个超硬合金块或超硬陶瓷块镶嵌而成，超硬合金块或超硬陶瓷块的内侧为锯齿条状。这种结构既便于安装，又有良好的工艺性，生产成本也低。

旋击盘的外侧和扁圆筒体内侧的间隙为0.3～1mm时，效果最好。纳米粉体材料研磨的质量高，生产效率高。

高速轴承为磁力轴承。磁力轴承无摩擦，在旋击轴转速高达28000转/分钟的工作情况下无温升。

传统机械粉碎法锤头的线速度低，不超过100米/秒。粉碎过程是在空气中进行的。由于空气阻力很大，粉体之间以及粉体和锤头、筒体内侧之间的碰撞和摩擦很快就衰减下来，实际上无法进行有效地多次强烈碰撞。同样由于空气阻力很大，工作时温升很快，耗能很大，而且粉尘飞扬，对环境造成污染。

本发明摈弃了传统的机械粉碎工艺，使研磨在(5～7)×0.01Pa的真空状态下进行，消除了空气阻力，大大降低了能耗和温升，因而取得了十分显著的效果。在破碎的过程中，旋击头的线速度可达446米/秒以上，已经超过了空气中331米/秒的音速。在如此高速、如此强烈的抛射、碰撞、反弹过程中，物质材料在极短的时间内就会被加工成纳米粉体。如每次进料为粒度0.01mm的100克，加工成纳米粉体可仅用1分20秒钟。

本发明的任务就是这样完成的。

本发明加工时的温升低、耗能低，生产效率高；噪音低，无噪音污染和三废排放污染；所加工的超微粉体中不含有害重金属。可广泛应用于金属、矿物、药物、食品等各种纳米粉体的制备中。

附图说明

图1为本发明的研磨器的结构示意图。

图2为旋击盘的结构示意图。

图3为超硬合金块镶嵌而成的筒体内壁及粉体被撞击的示意图。

具体实施方式

实施例1。一种用于加工纳米粉体的旋击机，如图1～图3所示。它包括机座、固定在机座中的电机、固定在机座上的研磨器1、安装在研磨器1下底中心的高速轴承2、安装在高速轴承2中且位于研磨器1中的旋击轴3、安装在电机轴和旋击轴3上以电机拖动的传动机构。上述研磨器1包括带有进料阀4和底阀5的储料室6、连接在底阀5下面的工作室7、与储料室6和工作室7连通的二位三通截止阀8、安装在二位三通截止阀8上的抽真空系统9、安装在旋击轴3上端位于工作室7中的旋击盘10。旋击盘10周边均布着100个旋击头11。工作室7包括扁圆筒体12、与扁圆筒体12连为一体的上盖13和下底14和带有中心孔的隔板22，工作室7下部带有出料口，出料口中安装着出料阀15，隔板22位于旋击盘10和出料口之间。扁圆筒体12的内侧为锯齿条状16。工作室7的上盖13上安装有真空表17，加工时工作室7中的真空度为5×0.01Pa

旋击头11可为长方体形，其头部为斜尖形18，由超硬材料制作。旋击盘10的周边均布着4个相同的涨缩槽19，每个涨缩槽19的内端都带有小孔20。

扁圆筒体12的内壁可由多个超硬合金块21镶嵌而成，超硬合金块的内侧为锯齿条状16。旋击盘1 0的外侧和扁圆筒体12内侧的间隙为0.3～1mm。高速轴承2为磁力轴承。23为被加工的粉体颗粒。

实施例2。一种用于加工纳米粉体的旋击机。它的旋击盘10周边均布着110个旋击头11。旋击盘10的周边均布着5个相同的涨缩槽19，每个涨缩槽19的内端都带有小孔20。加工时工作室7中的真空度为6×0.01Pa。余同实施例1。

实施例3。一种用于加工纳米粉体的旋击机。它的旋击盘10周边均布着120个旋击头11。旋击盘10的周边均布着6个相同的涨缩槽19，每个涨缩槽19的内端都带有小孔20。加工时工作室7中的真空度为7×0.01Pa。余同实施例1。

实施例1～3加工时的温升低、耗能低，生产效率高；噪音低，无噪音污染和三废排放污染；所加工的超微粉体中不含有害重金属。可广泛应用于金属、矿物、药物、食品等各种纳米粉体的制备中。

Claims (7)

1.一种用于加工纳米粉体的旋击机，它包括机座、固定在机座中的电机、固定在机座上的研磨器、安装在研磨器下底中心的轴承、安装在轴承中且位于研磨器中的旋击轴、安装在旋击轴上端位于工作室中的旋击盘、均布在旋击盘周边的旋击头、安装在电机轴和旋击轴上以电机拖动的传动机构，工作室包括扁圆筒体、与扁圆筒体连为一体的上盖和下底和带有中心孔的隔板，其特征在于上述研磨器包括带有进料阀和底阀的储料室、连接在底阀下面的工作室、与储料室和工作室连接的二位三通截止阀、安装在二位三通截止阀上的抽真空系统，工作室下部带有出料口，出料口中安装着出料阀，隔板位于旋击盘和出料口之间，扁圆筒体的内侧为锯齿条状，工作室的上盖上安装有真空表，加工时工作室中的真空度为5×0.01Pa～7×0.01Pa，轴承为高速轴承。

2.按照权利要求1所述的用于加工纳米粉体的旋击机，其特征在于所说的旋击头为长方体形，其头部为斜尖形，由超硬材料制作，有100～120个。

3.按照权利要求1或2所述的用于加工纳米粉体的旋击机，其特征在于所说的旋击盘的周边还均布着多个相同的涨缩槽，每个涨缩槽的内端都带有小孔。

4.按照权利要求1或2所述的用于加工纳米粉体的旋击机，其特征在于所说的扁圆筒体的内壁由多个超硬合金块或超硬陶瓷块镶嵌而成，超硬合金块或超硬陶瓷块的内侧为锯齿条状。

5.按照权利要求3所述的用于加工纳米粉体的旋击机，其特征在于所说的扁圆筒体的内壁由多个超硬合金块或超硬陶瓷块镶嵌而成，超硬合金块或超硬陶瓷块的内侧为锯齿条状。

6.按照权利要求5所述的用于加工纳米粉体的旋击机，其特征在于所说的旋击盘的外侧和扁圆筒体内侧的间隙为0.3～1mm。

7.按照权利要求6所述的用于加工纳米粉体的旋击机，其特征在于所说的高速轴承为磁力轴承。