CN101890388A - 搅拌式球磨机 - Google Patents

Abstract

用于精细研磨或分散材料的搅拌式球磨机(1；1a；1b；1c；1d)，其设有圆柱形或圆锥形的研磨腔(10；10a；10b；10c；10d)，用于容纳研磨体并容纳所要研磨或分散的材料。其还设有一个用于研磨或分散材料的入口(11)，该入口设于研磨腔(10；10a；10b；10c；10d)的一端，以及设有一个搅拌器(13；13a；13b；13c；13d)，其沿轴向延伸至研磨腔(10；10a；10b；10c；10d)，并设有搅拌装置(131；131a；131b；131c；131d)和用于研磨或分散材料的产品出口(12)，在研磨腔(10；10a；10b；10c；10d)的另一端设有产品出口，在研磨腔(10；10a；10b；10c；10d)的出口端的中心区域设有气体出口(14)，非研磨体的气态成分通过该气体出口排出研磨腔(10；10a；10b；10c；10d)。

Description

搅拌式球磨机

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求所述的搅拌式球磨机。 

背景技术

搅拌式球磨机用于，例如，粉碎或者分散在液相中的固体，特别是用于纳米技术产品，但也用于， 例如，染料悬浮液，涂料，墨水，农用化学品，填充悬浮液，化妆品，食品，药物或者微生物。 

需要在液体中研磨或者分散的材料通过设置于研磨室一端的入口被引入研磨室，并在该研磨室内进行研磨或分散。材料在研磨室内逐渐移动，使得所研磨或分散的材料可通过一分离装置，例如，通过一动态分离间隙或者通过缝筛，然后通过一个设置在与入口相反的一端的出口排出。当该搅拌式球磨机在操作时，其基本的区别在于是批量操作还是循环操作。 

当批量操作时，将所要研磨或分散的材料从第一容器中抽出，并通过该搅拌式球磨机进入第二容器。为了使所研磨或分散的产品达到期望的精细度，如果合适，可以再次从第二容器中抽出该产品，并通过搅拌式球磨机进入另一个容器，依此类推（多次批量操作）。 

当循环操作时，将从容器中抽出并送入搅拌式球磨机的研磨或分散材料再返回到该同一容器，直至所研磨或分散的产品达到所期望的精细度。搅拌式球磨机的基本功能是公知的，并且如EP 0 627 262或者DE 2 215 790所述。 

搅拌式球磨机使用各种分离技术以便从研磨体中分离出所研磨或分散的产品。这些技术的例子包括动态分离间隙，其包括一个转子和一个定子，以及筛子，例如缝筛。由于具有更大的通道表面积，通过使用筛子通常可以实现更高的生产量。然而，如果所要研磨的材料在进入研磨室之前未经脱气的话，穿过缝筛的缝的通道可能被阻塞，特别是被气泡阻塞。并且，含有气泡的空间不能用于研磨或分散，并且气泡可能导致硬皮的形成，并导致研磨体和/或所要研磨或分散的材料粘连在一起。这导致了研磨能力的下降，并且，在极端情况下，可使搅拌式球磨机被阻塞。当材料中产生气泡时，气泡可能进一步被涡流和研磨体粉碎，并也可能还会导致起泡并因而使筛子阻塞到更严重的程度。为此，研磨腔中的压力可能非常显著地增大并且变得太高，以至于在极端情况下，搅拌式球磨机的运行不得不中断。 

因此，本发明的目的在于改进上述类型的搅拌式球磨机，使得上述问题不再发生，或至少大大减小。 

发明内容

本发明的目的可通过具有独立权利要求的特征的搅拌式球磨机来实现。搅拌式球磨机的优选实施例构成从属权利要求的主题。 

根据本发明的用于精细研磨或分散材料的搅拌式球磨机设有圆柱形或者圆椎形研磨腔，用于容纳研磨体或所要研磨或分散的材料。它还设有一个研磨或分散材料的入口，该入口设于研磨腔的一端；以及一个搅拌器，其沿轴向延伸到研磨腔，并设有搅拌装置，通过这种方式使研磨体和所研磨或分散的材料在研磨腔内移动。最后，其设有用于研磨或分散材料的产品的出口，该出口设于研磨腔的另一端。在研磨腔的出口端的中心区域设有气体出口，通过该出口将气态成分而非研磨体排出。 

因此，本发明是一种从研磨腔中排出气态成分的排气系统。由搅拌器通过搅拌方式产生的离心力，在此被用来从固态悬浮液中分离出气态成分，特别是气泡。在离心力场内，固态悬浮液和研磨体由于其较高的密度（与气泡相比）而被向外分离，而气泡，如空气泡则仍然处于中心区域（大约在中心）。这种分离的发生基本上与搅拌器的搅拌装置的类型和形状无关。因此可以通过设置在研磨腔出口端中心的气体出口 “使气体被排出”。依靠该气体出口的构造，最好在气体出口设置筛子，以防止研磨体流出。

在设计过程中，气体的排出可通过各种方式实现。而设置一个排气孔基本上已足够了，在本发明的搅拌式球磨机的实施例中，气体出口包括沿轴向延伸的气体出口通道。 

为此，可以有多种变化。因此，在本发明的搅拌式球磨机的实施例中，搅拌器设有一个轴，搅拌装置固定在该轴上，并且轴向延伸的气体出口通过该轴。 

在本发明的搅拌式球磨机其它实施例中，沿轴向延伸的气体出口通道延伸通过一末端壁，该末端壁设置在出口端，并且限定了圆柱形或圆椎形研磨腔。该变化在设计过程中是简单的，并且使多种进一步的变体成为可能，下面将作解释。 

因此，在本发明的搅拌式球磨机的进一步的实施例中，研磨或分散材料的产品的出口可设置于出口端末端壁的中心区域，并包括一个沿轴向延伸通过出口端末端壁的产品出口通道。为此，可将产品出口通道和气体出口通道设计为彼此分离的出口通道。作为另一种替换，气体出口通道的出口可以开在产品出口通道中的出口的上游。这可以达到一种文氏管效应，其中空气可以被向外流动的产品所带走。 

在本发明的搅拌式球磨机的进一步的实施例中，使研磨或被分散材料能够透过，但研磨体不能透过的分离装置（如缝筛）被设置在产品出口的上游，或产品出口通道的上游，以便使所研磨或分散材料能够基本上仅由径向通过分离装置，然后进入产品出口或产品出口通道。因此，已经被离心力径向向外移动的研磨或分散的产品可沿产品出口的方向径向回流到分离装置，该产品出口设置在出口端末端壁中心。在此。研磨体被分离装置限制，而具有所希望的规格（颗粒大小）的研磨或分散产品可沿产品出口方向流过分离装置（如缝筛）。为此可将分离装置设置为圆柱形筛筒，气体出口通道沿轴向通过筛筒的内部中心。圆柱形筛筒易于被更换或者清理，这是必要的。 

在介绍中已提到，在搅拌式球磨机的实施例中，筛子可设置在气体出口或气体出口通道的入口处，并且该筛子可以被设计为至少将研磨体限定在研磨腔中。 

为了加强对气体的排出，气体出口或气体出口通道的出口可与一个真空容器相连。由真空吸入的产品可被分离并分别返回至搅拌式球磨机的入口。 

如上所述，装在搅拌器的轴上的搅拌装置的类型和形状可加以优选，这取决于所要达到的目的。具体地说，搅拌器可以有一个固定有搅拌叶轮、圆盘或者柱状物的轴作为搅拌装置。 

本发明的搅拌式球磨机的进一步的有利方面可结合附图通过下述实施例加以描述，其中： 

图1示出了本发明的搅拌式球磨机的实施例1的详图，

图2示出了本发明的搅拌式球磨机的实施例2的详图，

图3示出了本发明的搅拌式球磨机的实施例3的详图，

图4示出了本发明的搅拌式球磨机的实施例4的详图，

图5示出了本发明的搅拌式球磨机的实施例5的详图，其具有与气体出口通道相连的真空容器。

图1示出了本发明的搅拌式球磨机的实施例1的出口端详图，其中气体出口通道140经研磨腔10的出口端末端壁100引出。本实施例中并未单独示出产品出口或产品出口通道。在搅拌器13的轴130上设有圆盘式的搅拌装置131。 

图2示出了本发明的搅拌式球磨机1a的实施例2的出口端详图，气体出口通道140a沿轴向贯穿搅拌器13a的轴130a。在该实施例中，气体出口通道140a不是在外通过研磨腔10a的出口端末端壁100a，而是在搅拌器的轴130a中通向外部。在本实施例中，搅拌装置131a是与图1的实施例相似的圆盘式。 

图3示出了本发明的搅拌式球磨机 1b的实施例3的出口端详图，其设有研磨腔10b和搅拌器13b的轴130b，该轴上设有浆轮状加速器的搅拌装置131b。气体出口通道140b贯穿筛筒150b的内部中心，但是，不是以单独的气体出口通道140b通到研磨腔10b以外，而是在出口端末端壁100b的区域内的产品出口通道120b上开口。由于气体成份，如，气泡被产品出口通道120b抽出的固态悬浮液带走，因而可达到一种文氏管效应。 

图4示出了本发明的搅拌式球磨机1c的实施例4的出口端详图，本例中，除了浆轮状搅拌装置131c（加速器），在搅拌器13c的轴130c的末端区域还可以看到一附加的搅拌装置131c。并且，在本实施例中，气体出口通道140c分别通过筛筒150c和通过出口端末端壁100c通到研磨腔10c的外部，即与图3所示的实施例相反，本实施例并不在产品出口通道120c上开口。 

图5为本发明的搅拌式球磨机1d的实施例5的示意图，其设有与搅拌器的球磨机 1d的气体出口通道140d相连的真空容器2。本发明的搅拌式球磨机1d的实施例5中，其还包括圆柱形研磨腔10d和入口11，该入口设置在研磨腔10d的一端，用于所研磨或分散的材料，如固体悬浮液。所要研磨或分散的材料可通过该入口11被加入研磨腔10d。在操作中，研磨腔10d内含有典型的球状研磨体（未示出），例如，包括陶瓷材料或某些其它高耐磨损材料。另外，研磨腔10d内设有搅拌器13d，其可以绕研磨腔轴线，如旋转轴线101d旋转，且轴130d上固定有搅拌装置131d。 

进一步地，根据图5所示的搅拌式球磨机1d的实施例，其设有产品出口12，其设置于研磨腔10d的另一端（出口端)，并用于所研磨或分散的材料。该产品出口12包括产品出口通道120d，其延伸通过研磨腔10d的出口端末端壁100d，并且在本例中，作为举例，出口通道120d呈弯曲管形。图5还示出了与气体出口通道140d形状一致的气体出口14，该气体出口设于研磨腔10d的出口端中心，在本例中，作为举例，气体出口14为单独的管件形式，其以和产品出口通道120d分开的形式单独导出到研磨腔10d之外。 

还可参见图5，在研磨腔10d的出口端的区域设有圆柱形筛筒150d形式的分离装置15，该分离装置设有一缝筛（未示出)，该缝筛使得所研磨或分散的材料基本上只能径向地从外向内通过它，然后接着流向产品出口通道120d。然而，研磨或分散材料与研磨体基本上也可以其它某种方式分开，例如，借助于旋转分离间隙或者其它合适的方式。 

在图5所示的搅拌式球磨机1d的实施例中，搅拌装置131d还可设置为浆轮状加速器，以便使研磨体及所研磨或分散材料在相对于搅拌轴承130d的径向被加速。浆轮状搅拌装置131d（加速器）的转动使研磨体受到径向的向外的离心力。 

如上所述，材料中气泡的产生可能增加在前面介绍中提到的问题（硬壳形成以及研磨体和／或所研磨或分散的材料粘连在一起，降低了研磨能力，可能阻塞搅拌式球磨机，甚至产生更多的泡沫阻塞筛子，增加研磨腔中的压力，并可能使操作中断）。由于固体悬浮液的密度大于任何气体成分，如气泡的密度，气泡被收集在研磨腔10d的中心区域。这些气泡可通过气体出口通道140d沿向外的方向在出口端被排出，该通道可设置在出口端中心（即中心区域），以便避免或以任意比率显著降低泡沫。 

气体出口通道140d的出口经研磨腔10d的出口端末端壁连接到上述的真空容器2，且其一部分连接到真空泵3。为了不使任何研磨体流出研磨腔10d，一个筛子（未示出)可设置在气体出口通道140d的入口处。真空泵3在真空容器2内产生负压，使得该气体成分通过气体出口通道140d排出研磨腔10d，该通道沿轴线方向贯穿筛筒150d的内部中心。如果少量的固体悬浮物也被研磨腔的负压抽出，它们可以在真空容器2中被分离，并且借助输送泵4将其加入到所研磨或散材料中，其可以被导出或者通过注入口11再返回到研磨腔10d（或一个混合容器）。 

虽已结合实施例对本发明搅拌式球磨机进行了描述，然而，不应理解为对本发明的限制。且在不偏离本发明的技术教导原则下，可对该搅拌式球磨机进行修改和变形。应该提到，完全以举例的方式，气体出口基本上可以为开放出口，而不必要一定有一个通道，即便所有实施例均描述了这样的气体出口通道。因此，保护范围由权利要求书限定。 

Claims (13)

1.用于精细研磨或分散材料的搅拌式球磨机（1；1a；1b；1c；1d），其设有圆柱形或圆锥形的研磨腔（10；10a；10b；10c；10d），用于容纳研磨体及容纳所要研磨或分散的材料，其还设有一个用于研磨或分散材料的入口（11），该入口设置在研磨腔（10；10a；10b；10c；10d）的一端，还设有一个搅拌器（13；13a；13b；13c；13d），该搅拌器沿轴线方向延伸至研磨腔（10；10a；10b；10c；10d)，并设有搅拌装置（131；131a；131b；131c；131d），其使得研磨体和所研磨或分散的材料在研磨腔（10；10a；10b；10c；10d)内移动，且还设有用于研磨或分散的材料的产品出口（12），该产品出口设置在研磨腔（10；10a；10b；10c；10d)的另一端，其中在研磨腔（10；10a；10b；10c；10d)的出口端的中心区域设有气体出口（14），使得非研磨体的气态成分可排出研磨腔（10；10a；10b；10c；10d）。

2.如权利要求1所述的搅拌式球磨机，其中，气体出口（14）包括沿轴向延伸的气体出口通道（140；140a；140b；140c；140d）。

3.如权利要求2所述的搅拌式球磨机，其中，搅拌器（13a）设有轴（130a），该轴上固定有搅拌装置（131a），且沿轴向延伸的气体出口通道（140a）贯穿该轴（130a）。

4.如权利要求2所述的搅拌式球磨机，其中，沿轴向延伸的气体出口通道（140；140b；140c；140d）延伸通过置在出口端的末端壁（100；100b；100c；100d），并限定圆柱形或圆椎形研磨腔（10；10b；10c；10d）。

5.如权利要求4所述的搅拌式球磨机，其中，用于研磨或分散材料的产品出口也设置在出口端末端壁（100；100b；100c；100d）的中心区域。

6.如权利要求5所述的搅拌式球磨机，其中，产品出口包括一个沿轴向延伸通过出口端末端壁（100；100b；100c；100d）的产品出口通道（120b；120c；120d）。

7.如权利要求6所述的搅拌式球磨机，其中，产品出口通道（120c，120d）和气体出口通道（140c；140d）为彼此分离的出口通道。

8.如权利要求6所述的搅拌式球磨机，其中，气体出口通道（140b）的出口可以开在产品出口通道（120b）的出口的上游。

9.如权利要求5至8中任一项所述的搅拌式球磨机，其中，在产品出口（12）的上游或产品出口通道（120b；120c；120d）的上游设有研磨或分散材料能够透过，但研磨体不能透过的分离装置（15；150b；150c；150d），使得研磨或分散材料基本上只能径向地通过分离装置（15；150b；150c；150d），然后进入产品出口（12）或产品出口通道（120b；120c；120d）。

10.如权利要求9所述的搅拌式球磨机，其中，分离装置为圆柱形筛筒（150b；150c；150d），且气体出口通道（140b；140c；140d）沿轴向贯穿筛筒（150b；150c；150d）的内部中心。

11.如上述任一项权利要求所述的搅拌式球磨机，其中，在气体出口（14）或气体出口通道（140；140a；140b；140c；140d）的入口处设有一个筛子，该筛子至少可控制研磨腔（10；10a；10b；10c；10d）中的研磨体。

12.如上述任一项权利要求所述的搅拌式球磨机，其中，气体出口（12）或气体出口通道（120d）的出口与真空容器（2）和/或真空泵（3）连接。

13.如上述任一项权利要求所述的搅拌式球磨机，其中，搅拌器（13；13a；13b；13c；13d）设有轴（130；130a；130b；130c)，轴上固定有浆轮、圆盘或柱状物，形成搅拌装置（131；131a；131b；131c；131d)。

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