CN101380605A

CN101380605A - 齿轮式超微研磨机

Info

Publication number: CN101380605A
Application number: CNA2008100104467A
Authority: CN
Inventors: 王曰信
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-17
Filing date: 2008-02-17
Publication date: 2009-03-11

Abstract

齿轮式超微研磨机是一种胶体超微粉碎机，可以应用于食品、化工、制药等领域中对含固体颗粒的流体进行纳米化超细破碎与研磨。本发明利用了齿轮泵输送流体时，相互啮合的牙齿可以对流体内所含的固体颗粒施以挤压、剪切和摩擦的研磨破碎功能原理。把齿轮泵与加料斗、循环回流系统和水冷系统机械连接在一起构成了称为齿轮式超微研磨机。该装置能对加料斗内的定量体积的胶体连续反复循环输送，并在输送过程中完成对胶体内的固体颗粒进行研磨细化。

Description

齿轮式超微研磨机

所属技术领域

齿轮式超微研磨机是一种胶体超微粉碎机。可以应用于食品、化工、制药等领域中对含固体颗粒的流体进行超细化的破碎。

背景技术

目前在对固体颗粒进行超细化破碎方面的研磨破碎设备有很多种，例如：球磨机、胶磨机、气流粉碎机、均质机和高剪切机等。其中球磨机、胶磨机和高剪切机是一种以机械动能对被破碎的固体颗粒施以剪切力、摩擦力和机械振动力来实现物料破碎细化的。球磨机主要用于干粉方式破碎。而胶磨机和高剪切机是以湿式胶体方式研磨破碎的。由于它们的运动方式和结构原理所限，这两种破碎机中起破碎作用的定子和转子间必须留有一定的细小间隙。被破碎的物料经过此间隙时，定转子间的高速相对运动对颗粒施加了强烈的剪切力和摩擦力使得物料粉碎细化。然而定转子间隙不可能做到零间隙，因而其达到一定的细化精度后，就不可能进一步的细化。目前只能做到1微米左右的破碎能力，要实现纳米化的加工较难做到。

发明内容

为了能对物料颗粒用机械方式实现纳米化的加工，就要对物料做到零间隙施以作用力。从而使物料细化到小于微米级颗粒后可继续对其施以机械的挤压、剪切和摩擦等力的作用，并且也不伤害到机械本身的运动部件，从而达到对物料的纳米级的加工。本发明采用了在液压技术领域已存在多年的普通的齿轮式液压泵并配以进料机构、物料循环机构和冷却机构组成一个新的完整的齿轮式超微研磨机。本发明所应用的基本原理是：含有固体颗粒的液体(也称作胶体)被一对相互啮合的齿轮吸入泵体内后，在流体输送过程中受到了一对啮合轮齿的挤压和剪切，使大颗粒变小，小颗粒进而细化。没有被作用力施力的颗粒会在形成的循环流动中总有机会被施力而被破碎。经过一段时间的反复多次循环，一定量的被破碎的物料最终会达到极细的结果。

本发明的齿轮式超微研磨机所采用的技术结构主要是由齿轮泵、电机、加料斗、循环回流系统和水冷系统组成的。其特征在于，齿轮泵主动轴经联轴结与电机联接并共装于机架上。双层结构的加料斗下端安装在齿轮泵的进口上。齿轮泵的出口装有循环回流系统。循环回流系统是由三通接头、排料阀门、加载阀门、快换接头以及联接管路组成的。三通接头一端与泵的出口联接，另一端经管路与加载阀门联接，第三端与排料阀联接。加载阀门另一端经快换接头和回流管路与双层结构锥形加料斗上端内层的入料管联接。入料管轴线与加料斗内层圆周成切线形结构。水冷系统是由水箱、控水阀门、管道泵、进水软管、回水软管组成的。安装在机架底部的冷却水箱出水口经装有控水阀门和活接头的管道与管道泵的进口联接。管道泵出口经进水软管与加料斗锥形下端外层的入水口连接。与加料斗上端外层圆周成切线形联接的出水接口经回水软管与冷却水箱上部的回水口连接。齿轮泵在电机带动下能使加料斗内含固体颗粒的液体经泵入口吸入泵内。齿轮牙的啮合运动产生压力把流体经循环回流系统送回加料斗内。齿轮牙啮合过程中对物料颗粒同时施加了挤压、剪切和摩擦三力的作用，使物料颗粒得到细化。减小加载阀门的开启量，会使齿轮泵的负荷加大，能使齿轮啮合力大增。由此可以增大齿轮对固体颗粒的挤压、剪切和摩擦力，提高了研磨破碎效能。破碎与输送过程产生的热量被物料带入双层结构的料斗中时被夹层中循环的冷却水带走。避免物料过热。为了提高齿轮泵的破碎研磨效能，把有一对齿轮组成的普通齿轮泵设计成有一个动力齿轮与多个被动齿轮串联相互啮合的多级齿轮泵。除末级被动齿轮以外，在齿轮泵壳体内位于其余被动齿轮的啮合进入区到脱离区都设有一条半径远大于被动齿轮顶圆半径圆弧状的内流道空间以供流体从上一级向下一级输送。加料口设在动力齿轮与第一级被动齿轮的牙齿啮合脱离区。反馈循环出料口设在最末两极齿轮的牙齿啮合进入区。而排料口可设在靠近末级齿轮下方泵壳的内流道处。这样的结构使主动力齿轮每一转带动了多个被动齿轮同时啮合转动，使牙齿对物料的破碎研磨点增多，提高了工作效能。

本发明的齿轮式超微研磨机的优点是以较简单的机械结构完成对含固体颗粒流体的循环破碎与研磨加工。可以对物料实现无间隙挤压、剪切和摩擦破碎，从而对物料实现纳米化加工。

附图说明

附图1是本发明的齿轮式超微研磨机结构示意图。

附图2是齿轮泵的工作原理图。

附图3是多级齿轮式超微研磨泵剖开结构示意图。

图中 1加载阀门、2快换接头I、3回流管路、4料斗外层、5料斗内层、6快换接头II、7进料管路、8齿轮泵、9泵支架、10联轴结、11回水软管、12进水软管、13电机、14机架、15冷却水箱、16管道泵、17活接头、18控水阀门、19出水管道、20三通接头、21排料阀门、22入料管、23出水接口、24进水接口、25齿轮泵壳、26主动齿轮、27泵出口、28泵入口、29从动齿轮、30动力齿轮、31加料口、32被动齿轮I、33内流道I、34内流道II、35被动齿轮II、36排料口、37反馈出料口、38被动齿轮III、39内流道III、40末级被动齿轮、41多级泵壳体。

具体实施方式

下面结合对附图和实施例的描述给出本发明的齿轮式超微研磨机进一步的说明。

参见附图2齿轮泵的工作原理图。泵壳25内的主动齿轮26逆时针转动带动从动齿轮29顺时针转动。在泵进口28处由于啮合的牙齿不断分离出现了空间的加大使得进口28处出现负压区，使得进口28上方安装的加料斗中的流体物料被吸入泵腔中。泵出口27处齿轮啮合进入区的空间连续减小，齿牙将其牙间的流体不断挤压出造成出口27处流体物料的增多，因而形成压力将流体排出泵腔外。齿轮牙齿啮合处相互挤压时会对牙齿间的流体颗粒施加了挤压力。一对相互啮合的齿轮除了在啮合节点处是纯滚动外，牙齿面的其他部位的啮合点都会有一个微小的速度差。这种速度差的存在使齿面间产生相互滑动，该滑动力在齿面产生的剪切力会使齿面出现磨损。当附着在齿面上的物料颗粒受到此剪切力的作用时，将会破碎的更细小。由于齿轮转动时在牙齿啮合处以无间隙相互挤压、剪切和摩擦，因而从理论上而言可以对夹在其间的物料颗粒挤压破碎到纳米级尺寸。本发明的齿轮超微研磨机就是基于上述机理而设计出来的。参见图1所示，齿轮泵8经泵支架9固装在机架14的上面，其主动轴上装的联轴结10与同样装在机架14上面的电机13联接。电机13供给泵的工作动力。与齿轮泵8进口联接的进料管路7经快换接头II6与下端成锥形的双层加料斗内层5的出料口连接。加料斗是双层结构。内层装被研磨加工的流体物料。内外层之间注入冷却水，用于降低内层物料研磨时产生的高温。齿轮泵8的出口经回流管路3与加料斗内层5的入料管22联接。在泵8的出口处连接着一个三通接头20，接头20另一口经管路与加载阀门1联接。而中间口与排料阀门21联接。关闭排料阀门21，由泵8排出的物料经循环回流管路3流回加料斗内层5中。加料斗内的流体经过连续循环受到齿轮牙的无数次挤压、剪切研磨后颗粒得到细化。与料斗内层5联接的入料管22的轴线与内层5的圆周是切线联接。能使进入内层5的料流沿着料斗壁回转向下移动，能使研磨时被加热的物料充分受到夹层内冷却水的降温。快换接头I 2和快换接头II 6分别与加料斗的进出料口连接，能方便快速拆卸料斗进行清洗。若将加载阀门1开口度关小，会增大泵的出口压力，使得泵的工作负荷加大。这样一来，主动齿轮的转矩会增大，也使啮合点牙齿间的作用力增大。因而对牙齿间流体颗粒的挤压、剪切和摩擦力都增大，对颗粒的破碎力也增大了。提高了对物料的破碎研磨的能力。打开排料阀21，可以把泵8排出的流体物料外排，直到将料斗内的物料全部排完。再加新料进行新的研磨加工。在机架14的下部内设置了冷却水箱15。水箱15下部设置的出水管道19，经控制阀门18和活接头17与管道泵16的进水口连接。管道泵16的出水口经进水软管12与料斗外层4的锥形下端进水接口24联接。与料斗外层4的上部圆周成切线方向设置的出水接口23与回水软管11联接并与水箱上部回水口连结。水箱15中的冷却水被管道泵16源源不断地注入料斗内外层之间的夹层内，通过料斗内层5的桶壁把因破碎研磨升高温度的流体物料的热量带走，从而避免物料产生过热。

用一对齿轮做成的普通齿轮泵作为研磨机的主机时，齿轮转一圈每个牙齿只能研磨一次，研磨效能较低。为了增加研磨效率，把多个齿轮串联啮合组成一个例如图3所示的多级齿轮研磨泵。动力齿轮30每转一圈将带动所有被动齿轮都转动一圈。若有n个齿轮，每个齿轮的齿数为z时，动力齿轮30每转一圈将会有(n-1)*z个牙齿参入对流体物料的破碎研磨工作。因而研磨的效能是一对齿轮的(n-1)倍。例如以图3所示的5个齿轮组成的多级齿轮式超微研磨泵为例，加料口31位于动力齿轮30和被动齿轮I 32的牙齿啮合脱离区。在齿轮I 32、齿轮II 35和齿轮III 38处的泵壳体41上都设有一条半径远大于齿顶圆半径的圆弧状内流道I 33、内流道II34和内流道III 39。流体从加料口31进入泵腔内后，齿轮30和齿轮I 32其牙齿啮合进入区将把流体料流压出并顺着内流道I 33进入被动齿轮I 32和齿轮II 35的牙齿啮合分离区。而其牙齿啮合进入区又将流体压出并顺着齿轮II 35的上部内流道II 34进入齿轮II 35和齿轮III 38的牙齿啮合分离区。其下部的啮合进入区又将流体顺着内流道III 39压向齿轮III 38和末级被动齿轮40的啮合分离区。而其啮合进入区的齿轮牙齿又将流体经该处设置的反馈出料口37压向通往料斗的反馈循环系统。在多级泵壳体41的内流道III 39处设置了排料口36。在排料口36处连接排料阀门可控制整个齿轮研磨泵系统的物料外排。

Claims

1.齿轮式超微研磨机是由齿轮泵、电机、加料斗、循环回流系统和水冷系统组成的，其特征在于：齿轮泵主动轴经联轴结与电机连接并共装于机架上，双层结构的锥形加料斗的下端装在齿轮泵的进口上，齿轮泵的出口装有的循环回流系统与加料斗内层上部的入料管联接，水冷系统经进水软管与加料斗锥形下端外层的入水口连接，加料斗上端外层的出水口经回水软管与冷却系统的水箱上部联接。

2.根据权利要求1中所述的齿轮式超微研磨机，其特征在于：锥形加料斗是由内外两层组成的，加料斗上端的入料管的轴线与内层圆周成切线形联接。

3.根据权利要求1中所述的齿轮式超微研磨机，其特征在于：循环回流系统中的三通接头一端与齿轮泵的出口联接，另一端经管路与加载阀门联接，第三端口与排料阀门联接，加载阀门另一端经快换接头和回流管路与加料斗上端内层的入料管联接。

4.根据权利要求1中所述的齿轮式超微研磨机，其特征在于：水冷系统中的水箱安装在机架的底部，水箱出口经装有控水阀门和活接头的管道与管道泵的进口联接，管道泵的出口经进水软管与加料斗锥形下端外层的入水口连接，与加料斗上端外层圆周成切线形联接的出水口经回水软管与水箱上部的入口联接。

5.根据权利要求1中所述的齿轮式超微研磨机，其特征在于：齿轮泵可以是由一对齿轮组成的单级齿轮泵，也可以是由一个动力齿轮与多个被动齿轮串联相互啮合组成的多级齿轮泵，多级齿轮泵的加料口位于动力齿轮与第一级被动齿轮的牙齿啮合脱离区，反馈循环出料口的位置设在最末两级齿轮的牙齿啮合进入区，除了最末级被动齿轮外，齿轮泵壳在其余被动齿轮的牙齿啮合进入区到啮合脱离区都设有一条半径远大于被动齿轮顶圆半径的圆弧状的内流通道空间，排料口设置在靠近末级齿轮下方泵壳的内流道处。