CN102164676A - 带有分离器的珠磨机 - Google Patents

Abstract

一种用于进行湿粉碎的珠磨机(100)，包括：固定容器(101)，所述固定容器具有内壁(103)且形成研磨室(102)，所述研磨室将被至少部分填充有碾磨体、原料颗粒和运载液体以在所述研磨室(102)内形成悬浮液；激励器轴杆(113)，所述激励器轴杆可绕与所述固定容器(101)同心的轴线(115)旋转；和旋转激励器(118)，所述旋转激励器被连接到所述激励器轴杆(113)以将所述原料颗粒粉碎生产碾碎的颗粒；其特征在于：所述珠磨机(100)还包括分离器(302)，所述分离器包括分离器室(306)和分层部(307，320，321)，所述分离器室被大致竖直地设置，所述分层部在所述分离器室(306)内提供向上的分层悬浮液流动，以根据所述向上的分层悬浮液流动的流速将所述碾碎的颗粒与所述碾磨磨珠和原料颗粒分离。

Description

带有分离器的珠磨机

参考数据

本申请主张2008年7月10日提交的序号为No.EP08160153的欧洲专利申请的优先权。明确地要求对该欧洲申请的优先权，并且其公开的全部内容在此通过参考并入。

技术领域

本发明涉及一种珠磨机，该珠磨机填充有一种包含着碾磨体的悬浮液、待碾磨的颗粒、以及一种运载液体，并且该珠磨机包括一种旋转激励器。珠磨机允许将颗粒碾磨到亚微米级尺寸的颗粒。本发明还涉及一种用于将在临界尺寸之下的经碾磨的颗粒与其余的悬浮液分离开的分离器。

背景技术

珠磨机通常包括研磨室、搅拌器和分离装置，研磨室至少部分填充有研磨介质和待研磨的材料、并且具有用于待研磨的材料的入口和用于已压碎材料的出口，搅拌器具有处于研磨室内部的内轴杆端，分离装置允许已完成的磨碎的材料流出研磨室到出口，仍然保留了研磨介质。

常规的珠磨机的特征在于搅拌器的高旋转速度。需要这种高旋转速度来提供用于精细研磨的高碾磨率，这多数由于在与待碾磨材料碰撞的湍流中的研磨介质的无序运动而产生。这种提高的旋转速度的使用是高功耗的，且所消耗能量的很大部分被耗散或浪费、并且转换成热量。而且，由于其高速旋转的部件需要高公差，常规的珠磨机是昂贵的。

在美国专利No.4620673中，搅拌器轴杆被布置在碾磨体中，该碾磨体包括一种填充有研磨介质和待碾磨的材料的研磨室。杆状搅拌构件被以相等的轴向间距固定在搅拌器轴杆上、且突出到介于固定到碾磨体上的相对立的杆之间的空间内。搅拌器轴杆具有其中形成有空腔的端部，该空腔在内轴端处开放。端部包括了完全围绕空腔的凹部以允许穿过内轴端进入空腔的研磨介质从所述凹部流出。在该空腔内部设置一种圆筒状网屏筒(screen cartridge)以在其保留住研磨介质的同时允许已完成的磨碎的材料流出研磨室到出口。没有涉及到对尺寸范围在微米或亚微米尺度的颗粒的碾磨。

用于分离的网屏和网屏筒的使用已成为熟悉的方法，然而，它们有堵塞的风险且具有一种受限的表面。例如，在美国专利No.5,797,550中，对转圆盘式碾磨设备(attrition mill)包括一种具有研磨台和分离器及分选台的研磨室，该研磨台包含一种装配有一系列径向指向的碾磨盘的轴向转子，并且分离器及分选台包括旋转平坦环形盘，该环形盘产生了在颗粒上作用离心力的分层通量，该离心力与它们的质量成比例且允许分离大、小颗粒质量。这里，分离器台无分离器网屏，或在出口处包括一种具有与存在于腔室中的精细颗粒的尺寸相比较大尺寸的小孔的网屏。

在碾磨颗粒下降到亚微米级的情况下，难于通过使用基于离心力的分离器来精确地控制所分离的颗粒的尺寸范围，因为它们的空间分布将重叠，导致大颗粒和小颗粒混合。在美国专利No.7,264,191中，搅拌磨机包括研磨室，在研磨室内部包含一种配备有搅拌工具的可旋转地驱动的搅拌器。搅拌磨机还包括分离器，分离器由部分地浸入研磨室浆体中的插入管构成，且能够在大颗粒和磨珠通过重力被驱动到研磨室下游的同时选择性地抽吸精细颗粒。然而，使用插入管作为分离器，相应地减少了研磨室的容积或增加了搅拌磨机的尺寸。碾磨通量也由插入管的尺寸加以限制。没有提及颗粒尺寸。

发明内容

本申请披露了一种克服了至少某些现有技术的局限的珠磨机。

所披露的珠磨机能够有利地提供有所增加的碾磨悬浮液的混合和碰撞率以及对粉碎过程的强化，并且提供一种较为简单的构造、且最小化了磨损。

根据本实施例，一种用于执行湿粉碎的珠磨机，包括：固定容器，所述固定容器具有内壁且形成研磨室，所述研磨室将被至少部分地填充有碾磨体、原料颗粒和一种运载液体以在所述研磨室内形成悬浮液；激励器轴杆，所述激励器轴杆可绕与所述固定容器同心的轴线旋转；和旋转激励器，所述旋转激励器被连接到所述激励器轴杆以将所述原料粉碎用来生产经碾磨的颗粒；其特征在于：所述珠磨机还包括分离器，所述分离器包括分离器室和分层部，所述分离器室被大致竖直地安置，所述分层部在所述分离器室内提供向上的分层悬浮液流动，从而取决于所述向上的分层悬浮液流动的流速来将所述碾碎的颗粒与所述碾磨体和原料颗粒分离。

在一种实施例中，所述分层部包括大致竖直地安置的一个或若干个分层通道，所述分层通道提供了一种介于所述研磨室与所述分离器室之间的流体连接。

在另一实施例中，所述旋转激励器包括若干个相邻旋转构件，每个旋转构件包括若干个朝内壁径向延伸的分支，且其中每个分支在其末端处具有远端。

在又另一实施例中，所述内壁包含一个或若干个朝着所述研磨室内部延伸的突出区域，所述突出区域与所述旋转激励器形成间隙。

在又另一实施例中，在所述旋转激励器的旋转期间，当所述远端通过所述突出区域附近时，所述突出区域与所述旋转构件的所述远端形成间隙，且其中在所述间隙附近形成了一种发散流，粉碎所述悬浮液。

本申请还披露了一种方法，包括：

将碾磨体、原料和运载液体下装到所述珠磨机的所述研磨室内以在其中形成悬浮液；

旋转所述研磨室中的所述激励器以碾磨所述原料；和

使所述分层悬浮液经由所述分离器以预定流动速率向上流动，以在所述分离器室内提供向上的层流，由此所述碾碎的颗粒被向上运载且所述磨珠和/或原料颗粒向下沉降。

附图说明

借助于在作为示例给出的且通过附图说明的实施例的描述，将更好地理解优选实施例，在附图中：

图1示出珠磨机的实施例；

图2图示了包括研磨室和旋转激励器的珠磨机碾磨的实施例的顶视图；

图3图示了在研磨室与旋转激励器之间所形成的发散流的构成；

图4示出根据一种实施例的分离器的详细视图；

图5示出沿分层盘的剖面看时该分层盘的实施例；

图6示出图5的分层盘的顶视图；和

图7图示了分离器的优选实施例。

附图标记

100 珠磨机

101 固定容器

102 研磨室

103 内壁

104 底板

105 盖

106 螺钉

107 螺纹孔

108 进入口

109 排出口

110 冷却套管

111 冷却剂进入部

112 冷却剂排出部

113 激励器轴杆

114 轴承

115 珠磨机轴线

116 密封件

117 循环泵

118 旋转激励器

119 旋转构件

120 空隙

122 分支

123 远端

201 突出区域

203 间隙

301 空腔

302 分离器

303 中空圆筒体

304 分离器管

305 分离器盖

306 分离器室

307 分层盘

308 流通小孔

309 隔离环

310 分层室

311 开口

314 分离器轴线

315 分离器出口

316 上部元件

317 上部元件的凸缘部

318 下部元件

319 固定管

320 分层通道

321 排出通道

具体实施方式

图1描绘了根据一种实施例的珠磨机100。珠磨机100包括形成研磨室102的一种固定容器101，该固定容器101具有内壁103、底板104和盖105。使用拧入到圆筒状容器101中的螺纹孔107内的螺钉或螺栓106来将盖固定到圆筒状固定容器101。其它固定装置也是可以的，例如，通过将带有螺纹的盖105旋拧到容器101上。盖105包含进入口108，该进入口108允许将碾磨体或磨珠、待碾磨材料或原料颗粒、和一种运载液体引入研磨室102中以形成磨珠和经粉碎的材料、或经碾碎的颗粒的悬浮液。盖105还包含排出口109，该排出口109允许悬浮液从研磨室102上载。固定容器101包括冷却套管110，该冷却套管110具有冷却剂进入部111和冷却剂排出部112，以允许冷却剂在冷却套管110内循环，以便冷却研磨室102内的悬浮液。

珠磨机100还包括激励器轴杆113，该激励器轴杆113可旋转地安装在盖105中，例如在轴承114中，且能够绕与圆筒状容器101同心的珠磨机轴线115旋转。如图1所示，盖105还能够包括密封件116，该密封件116围绕激励器轴杆113以便避免悬浮液泄漏到研磨室102之外的可能性。激励轴113可被电动马达(未示出)或任何其它类型的驱动马达驱动。

在一种实施例中，激励器轴杆113略微在研磨室102中延伸，并且循环泵117被附接到该激励器轴杆113下端。循环泵117用于混合研磨室102内的悬浮液。可替代地，一个以上的循环泵117能够被附接到激励器轴杆113。

旋转激励器118经由循环泵117而被固定连接到激励器轴杆113。在图1表示的实施例中，旋转激励器118由八个同轴地堆叠的旋转构件119形成。在旋转激励器118的下表面与底板104的表面之间有空隙120，以便确保悬浮液在研磨室102内良好的循环。旋转激励器118能够包括任何其它数目的旋转构件19，尽管若干个旋转构件119的使用是有利的，以便提供原料颗粒的有所增强的粉碎。旋转激励器118包括与珠磨机轴线115同心且与研磨室102成流体连通的空腔301。悬浮液在循环泵117的作用下从研磨室102循环到空腔301。

在一种实施例中，包括有若干个旋转构件119的旋转激励器118是由移动单一的零件形成。

在另一实施例中，诸如径向开口、孔或槽口这样的开口(未示出)被设置在旋转构件119上，以便使介于研磨室102与空腔301之间的悬浮液成流体连接。优选地，开口被设置在介于旋构件119的远端123与珠磨机轴线115之间的最短外半径上。

图2和3图示了从顶部看到的带有旋转激励器118的研磨室102，其中盖105被去除。更具体地，图2示出两个叠置的旋转构件119，该两个叠置的旋转构件119关于它们的相邻旋转构件119而移位了约45°的角度。在图2和3的例子中，旋转构件119是十字形的，每个旋转构件119包括四个相等地在径向上分布的分支122，分支122沿径向朝内壁103延伸，每个分支122在其朝外的末端处包括大致平坦的远端123。内壁103包括向研磨室102内延伸且沿着内壁103的纵向或长度方向延伸的四个突出区域201。在图2和3的例子中，内壁103具有均匀的壁厚度，以便确保对于内壁103的整个表面区域而言，从研磨室102到冷却套管110的热传递均匀。

在激励器118的旋转期间，在突出区域201与旋转激励器118之间形成狭窄的间隙203。例如，在旋转激励器118的旋转期间，当分支122通过突出区域201附近时，能够在旋转激励器118的分支122的远端123与突出区域201之间形成狭窄的间隙203。在突出区域201是尖端状的情况下(见图3)，在远端123与尖端状突出区域201的尖端之间所述间隙最窄。例如，在间隙最窄处，间隙能够具有介于0.5mm与3mm之间的值。

更具体地，在激励器118的旋转期间，在研磨室102内产生悬浮液的密集切向流。在间隙203附近和内部，悬浮液流经历高的流体动力学阻力，类似于在汇聚-发散喷嘴中发生的那样。结果，在间隙203附近，悬浮液流被从切向流转换成向前、向上和向下取向经过间隙的流，因而形成如图3中示意性示例的发散流。发散流将旋转运动赋予磨珠和原料颗粒，使得原料颗粒相对于圆筒状容器10成漩涡卷绕。因此，磨珠和原料颗粒的混合和碰撞率被增强，导致原料颗粒的高强度粉碎。这里，尖端状突出区域201在产生一种能够产生高强度粉碎的强发散流方面是有利的。然而，其它构造的突出区域201也是可能的。例如，突出区域201能够具有三角形状、矩形形状或半圆形状，或任何其它能够产生一种发散状流以增强粉碎强度的形状。

在一种未示出的实施例中，内壁103包括诸如起皱轮廓或三角轮廓这样的轮廓，该轮廓具有与突出区域201相同的功能。

由于每个旋转构件119相对于两个相邻旋转构件119有角度地偏移，对于旋转构件119之一，在远端123与突出区域201之间的间隙203的形成不是与相邻旋转构件119的间隙203的形成一致的。这允许一个旋转构件119所产生的发散流的向上和向下流与形成在两个相邻(上和下)旋转构件119中的切向流碰撞。这进一步增加了磨珠与原料的混合及碰撞率，且因而增加了碾磨率。这里，相邻旋转构件119能够成角度地偏移一个不同于45°的角度差。优选地，每个旋转构件119与相邻旋转构件119成角度地偏移20°到70°之间的角度。

悬浮液的有所增加的混合和碰撞率使得粉碎过程增强，且允许使用旋转激励器118的低旋转速度，同时获得高碾磨强度。例如，在旋转构件119的远端123处测量到的介于5与30m/s之间的线速度能够用于产生处于亚微米量级的碾磨颗粒或纳米颗粒。

与常规珠磨机设备比较，本文中所披露的珠磨机100具有增加的碾磨效率，允许在更短的时间周期内生产纳米级的碾磨颗粒。对于旋转激励器118而言使用有所减少的旋转速度，则导致了较低的功率消耗、较低的功率浪费以及旋转激励器118和内壁103的较低磨损。而且，有所减少的激励器旋转速度的使用允许实现一种较为简化且较为便宜的珠磨机100的设计。

本发明易进行各种变型和可替代形式，且其具体例子已经在附图中通过示例的方式示出，在本文中进行详细描述。然而，应该理解，本发明不限于所披露的特定形式或方法，而是相反，本发明将要覆盖所有的变型、等价物和替代。

例如，突出区域201的数目可低于或高于四个。更大数目的突出区域201将会导致发散流数量增加、以及碾磨体与待碾磨材料的更高的混合和碰撞率，且因而带来更高的碾磨率。相反，较少数目的突出区域201将导致较低的碾磨率。然而，例如，在应用需要小和紧凑的珠磨机100的情况下后者是所关心的。除了突出区域201，内壁103也能够包含关于内壁103位于多个圆周位置处的一个或若干个偏转件(未示出)，并且偏转件具有与突出区域201之一相类同的作用，和/或仅用于在旋转激励器118的旋转期间增强悬浮液的混合。偏转件能够具有三角形状、半圆形状或适合于其增强功能的任何其它形状。可替代地，突出区域201能够通过内壁103的变型而形成、或通过改变内壁103的厚度而形成。

优选地，旋转构件118包括一定数目的分支122，其数目等于突出区域201的数目，例如图2中的构造。然而，旋转构件118具有与突出区域201的数目不同的一定数目的分支122也是可能的。后者构造的例子是旋转构件118具有一定数目的分支122，分支122的数目比具有起皱轮廓的内壁102的突出区域201的数目少。

在未示出的实施例中，旋转构件119是圆盘状的，远端部123对应于盘外周，并且在盘外周与突出区域201之间形成了间隙203。与包含有上述径向偏移的十字形状旋转构件119的堆叠的旋转激励器118相比，在两个相邻突出区域201之间，圆盘状旋转构件119的堆叠的使用可能限制了由于介于盘外周与内壁之间的较窄空间而造成的向上和向下流动，因而可能降低碾磨率。

在未示出的另一实施例中，每个旋转构件119包括等角度地分布的2n个分支122，其中n是整数、并且被与研磨室102的直径相关。这里，每个旋转构件119相对于两个相邻旋转件119轴向偏移180°/n。

在又另一未示出的实施例中，旋转构件119由一个或多个例如具有大致均一长度的水平杆状分支122形成，并且沿着激励器轴线115具有大致相等的轴向分布。可替代地，旋转构件119能够由一个或若干个水平刀片状分支122形成。

在又另一未示出的实施例中，旋转激励器118被固定地直接连接到激励器轴杆113，并且在没有循环泵117的情况下，仅通过旋转激励器118的旋转实现悬浮液的混合。

能够通过增加旋转激励器118的直径、增加远端123的圆周速度，来实现较高的碾磨率。而且，在研磨室具有较大直径的情况下，突出区域201和旋转构件119的有所增加的数目导致了在切向和竖直方向悬浮液流内的有所增加的颗粒碰撞率，并且导致较高的碾磨强度。

根据一种实施例，珠磨机100包括用来将尺寸等于和/或低于预定值的碾碎的颗粒与磨珠和原料分离的分离器302。在图1的示例中，分离器302被安置在珠磨机空腔301内，不可旋转地与固定容器101固定在一起、且与珠磨机轴线115同轴。优选地，空腔301的相应的内径和分离器302的外径在空腔301和分离器302之间提供间隙，在该间隙处，在循环泵17的作用下或激励器118的旋转下，悬浮液能够自由流动。

图4图示出了根据一个实施例的分离器302的详细视图。在图4的例子中，分离器302包括与中空分离器管304和分离器轴线314同轴的中空圆筒303。一种分离器盖305封闭了中空圆筒303和分离器管304，在中空圆筒303与分离器管304之间界定了一种分离器室306，分离器室306被大致竖直地设置。分离器管304包括了在分离器管304内部与分离器室306之间提供流体连接的一个或若干个开口311。

分离器302还包括一种用来当悬浮液进入分离器室306中时使悬浮液流分层的分层部。在图4的例子中，分层部由四个分层盘307形成、设置在分离器室306下部。环形分层盘307在中空圆筒303与分离器管304之间大致垂直于珠磨机轴线115延伸。分层盘307优选地与界定着分层室310的隔离环309间隔开，该分层室310对应于包含在相邻分层盘307之间的容积。可替代地，分层盘307能够在不使用隔离环309的情况下被安置在分离器室306内。

分层盘307之一的详细视图由图6中从顶部看的图和图5中沿其剖面A-A’看的图表示。在图5和6的示例中，分层盘307包含了若干个跨越过其表面大致均匀分布的流通小孔308。优选地，流通小孔308的直径足够小以当悬浮液流经它们时促进悬浮液流的分层，但是不小到易于被磨珠和原料颗粒堵塞。例如，流通小孔308能够具有2mm到3mm之间的直径，并且分层盘307能够具有达到10mm的厚度，以便当悬浮液经过四个分层盘307之后进入分离器室306时获得层流。

其它构造的分层盘307也是可能的，只要在分离器室306内实现分层悬浮液流动。例如，分离器302能够包含比四个分层盘307更少或更多的分层盘，后者可能在分离器302内彼此不均匀地间隔开。而且，跨越过分层盘307的整个表面，流通小孔308的直径或尺寸能够改变。流通小孔308的形状不限于圆形，而是能够是具有任何形状，诸如椭圆形、矩形形状等。

在悬浮液被旋转激励器118、且可能还被循环泵117混合期间，湍流的悬浮液进入分离器302，且向上流经连续的分层盘307和分层室310，且进入分离器室306。分层的悬浮液经由开口311继续向下流过分离管304。

在分离器室306内，向上的分层悬浮液流动在包含于悬浮液中的磨珠、原料和被碾磨颗粒上施加了牵引力和浮力。然而牵引和浮力比得上重力。这里，磨珠和原料颗粒通常比碾碎的颗粒更大且更重，且更强地受到重力的影响。因此，对于适当的悬浮液粘度和向上的分层悬浮液流动的预定流速，磨珠和原料颗粒大部分地是通过重力向下运载且经由空腔301返回到研磨室102中，而碾碎的颗粒大部分地是由于牵引和浮力而被向上流动所运载。更具体地，碾碎的颗粒的临界尺寸随着层流速度变化，其中小于临界尺寸的碾碎的颗粒将被向上流动加以运载，且因此与磨珠和原料颗粒分离。流速越低，易于与磨珠和原料分离的碾碎的颗粒的尺寸越小。然后，运载液体的向上层流和分离的碾碎的颗粒经由开口311流入分离器管304，且穿过与分离器管304流体连接的分离器出口315，运载液体和分离的颗粒从此处离开分离器302。为了简化起见，在本说明书中，表述“碾碎的颗粒”指的是尺寸等于或小于临界尺寸的碾碎的颗粒，且表述“原料颗粒”是指尺寸大于临界尺寸的颗粒。

在一种实施例中，向上的分层悬浮液流动的预定速度允许分离亚微米级的碾碎的颗粒，例如尺寸等于或小于500nm的颗粒。

在另一未示出的实施例中，使用一种分离器抽吸泵来控制向上的分层悬浮液流动的速度，该抽吸泵与分离器302、例如与分离器出口315流体连通，且推压着悬浮液流经分离器302和分离器管304。这里，能够通过控制抽吸泵施加到分层悬浮液流动上的流率来改变向上的分层悬浮液流动的速度。

在层流中，对上述碾碎的颗料的分离处理是可能的。在湍流中，分离处理将会受到可能超过由粘性层流所施加的剪切力的湍流随机力影响。

在图7中所示的优选实施例中，分离器302包括上部元件316，该上部元件316具有带有凸缘部317的圆筒状中空形状，该上部元件316与分离器管304同轴、且在分离器302的上端处将其封闭。分离器302还包括下部元件318，该下部元件318具有截头锥体状、且在分离器302的下端处将其封闭，该上部元件316和下部元件318通过也与分离器轴线314和珠磨机轴线115同轴的固定管319而固定在一起。下部元件318的截头锥体形状能够有利地将大颗粒从分离器302引导到研磨室102，避免大颗粒在分离器302中聚集。然而，具有相同功能的其它形状的下部元件318也是可能的。与分离腔306大致同轴地安置的分离器管304、上部元件316、固定管319、和下部元件318之间限定了分离器室306。在该构造中，分离器室306被大致竖直地设置。与前述实施例的分离器302类同，分离器管304在其外末端处包括一个或若干个开口311，开口311提供了在分离器室306与分离器管304内部之间的流体连接。

在优选实施例中，分离器管304设置有四个圆形开口311。

在实施例的变型中，上部元件316、下部元件318和固定管319被制成为一体件。

在图7的构造中，分离器302的分层部是由在上部元件316的凸缘部317中大致竖直地设置的一个或若干个分层通道320形成的。分离器室306的下部元件318包含了排出通道321，分层通道320和排出通道321都经由空腔301提供介于分离器室306的下末端与研磨室102之间的流体连通。在悬浮液的混合期间，湍流悬浮液从研磨室102、经由空腔301、沿分层通道320向下且进入分离器室306而循环。分层悬浮液流动在分离器室306内继续向上流动。对于分离器室306内的向上的分层悬浮液流动的预定速度和适当的悬浮液粘度，磨珠和原料颗粒趋向于通过重力而被向下运载、并且穿过排出通道321经由空腔301返回到研磨室102。另一方面，碾碎的颗粒大部分地通过向上的分层悬浮液流动被向上运载，并且经由开口311沿分离器管304向下到分离器出口315，此处，包含着分离的碾碎的颗粒的悬浮液流出分离器302。其它构造的分离器管304也是可能的，只要它们能够允许分层的悬浮液从分离器室306的上末端流动到分离器出口。例如，分离器管304能够被大致平行于分离器轴线314安置，但是不与分离器室306同轴。

碾碎的颗粒的尺寸随着层流速度而变化，该尺寸之下的颗粒被向上的分层悬浮液流动运载，且因而与磨珠和原料颗粒分离。向上的流动速度越低，易于与磨珠和原料颗粒分离的碾碎的颗粒的尺寸越小。

所披露的实施例容易进行各种变型和替代形式，且其具体示例已通过示例方式在附图中示出，并且在本文中进行详细描述。然而，应该理解，所披露的实施例不限于披露的具体形式或方法，而是相反，所披露的实施例将要覆盖所有的变形、等价物和替代。

例如，在一种实施例中，分离器302被设置在激励器118下方且与激励器118同轴。

在另一实施例中，分离器302与珠磨机100平行设置且不与珠磨机轴线115同轴。例如，分离器302被设置在激励器118旁边，处于内壁103内。在该构造中，分离器抽吸泵能够被用于使悬浮液经由分离器302流动。

分离器302不包括可动部分，且因此具有较为简化的构造和最小的磨损。由于分离器302不包含筛网或网屏，则避免了可能被磨珠和原料堵塞的现象。而且，通过控制向上的分层悬浮液流动速度，则能够容易地确定出一种尺寸，在该尺寸之下的碾碎的颗粒与磨珠和原料颗粒分离。

包括有分离器302的珠磨机100能够被有利地用于：通过一种湿粉碎处理、通过将磨珠和适当的运载液体经由进入口108提供到研磨室102中以便在研磨室102内产生悬浮液，来生产碾碎的颗粒，其中适当运载液体例如是带有表面活性剂、乙醇或丙三醇的水。然后激励器118被旋转以混合悬浮液且粉碎颗粒。在激励器旋转过程中，冷却剂经过冷却套管110而循环，用于消散在粉碎过程期间所产生的热量的至少一部分。经混合的悬浮液从研磨室102、在空腔301内且经过分离器302的分层部307、320而循环，在分离器室306内产生一种具有预定流速的向上的分层悬浮液流动，碾碎的颗粒与磨珠和原料颗粒在该分离器室306中分离。然后，包含着分离的碾碎的颗粒的向上的分层悬浮液流动经由分离器管304、经过分离器出口315而离开分离器302。

在一种实施例中，使用分离器抽吸泵来控制向上的分层悬浮液流动的速度。

在另一实施例中，至少循环泵117之一被用来在研磨室102与空腔310内循环所述悬浮液，且用来提供均匀的碾磨条件。

在未示出的又另一实施例中，珠磨机100还包括温度控制系统，该温度控制系统包括温度传感器，例如放置在研磨室102内、控制着能够调整冷却剂流动的阀的温度传感器。这里，温度传感器输出能够被用于控制该阀，例如使用一种回路方式，以便调整冷却剂流动且将研磨室102内的悬浮液的温度维持为一种固定的预定值。

温度控制系统能够被用于将悬浮液的温度维持到预定值，该预定值足够高以降低悬浮液粘度，以便减少用于使激励器118旋转所需的转矩，并且因而减少功率消耗。在优选实施例中，温度控制系统被用于将悬浮液维持在40℃以上的温度。

在上述粉碎过程期间，新的原料颗粒和运载液体能够被经过进入口108补充到珠磨机100，以便补偿穿过分离器出口315离开分离器302(以及可能地离开珠磨机100)的分离的碾碎颗粒和运载液体，且确保了研磨室102中的悬浮液的总量被维持在大致恒定水平。

在用来生产具有预定或目标尺寸的经分离的预定量的碾碎颗粒所需的时段期间，执行了使用珠磨机100的湿粉碎处理。湿粉碎处理的持续时间取决于原料颗粒和磨珠的特性和尺寸。在实践中，通过试验粉碎运行而确定出了湿粉碎处理的持续时间，其中通常在不同时间间隔(例如每30分钟)测量出所分离的碾碎的颗粒的尺寸。

在优选实施例中，一种蠕动泵被用于在湿粉碎处理工艺中提取一定数量的流经分离器出口315的悬浮液。然后能够在线测量出包含在所提取的悬浮液中的经分离的碾碎的颗粒的尺寸，例如使用任何适当的在线测量方法。只要所测量的颗粒尺寸在预定尺寸之上，则流经分离器出口315的悬浮液被返回到研磨室102。一旦碾碎的颗粒具有与预定尺寸相应或以下的测量尺寸，然后包含有碾碎颗粒的悬浮液流出珠磨机100。

使用具有包括在50μm到500μm之间范围内的尺寸的磨珠和具有包括在0.1μm到100μm之间范围内、优选地包括在0.1μm到10μm之间范围内的尺寸的原料，则可以用珠磨机100生产出尺寸在亚微米级的碾碎的颗粒。

本发明还涉及一种用于执行湿粉碎的珠磨机100，该珠磨机100包括固定容器101、驱动轴杆113和旋转激励器118，该固定容器101具有内壁103且形成研磨室102，该研磨室102将被至少部分填充有磨珠、原料颗粒和运载液体以便在该研磨室102内形成悬浮液，该驱动轴杆113可绕与固定容器101同心的轴线115旋转，旋转激励器118包括若干个旋转构件119，每个旋转构件119具有至少一个分支122，分支沿径向朝内壁103延伸且包括远端123，旋转激励器118被驱动地连接到轴杆113，其中所述内壁103包含一个或若干个突出区域201，该突出区域向研磨室102内部延伸、且与远端123一起形成间隙203，当在旋转激励器118的旋转期间，所述远端123通过突出区域201前方时，在所述间隙203附近形成发散的流以粉碎悬浮液。

这里，珠磨机100能够被在没有分离器302的情况下使用，例如，使用一种批量式的混合方法，其中在珠磨机100中原料颗粒被进行湿粉碎并持续了预定时间周期。这里，使用筛网、网屏、网屏盒或任何其它分离装置使碾碎的颗粒与磨珠和原料分离。

Claims (27)

1.一种用于执行湿粉碎的珠磨机(100)包括：

固定容器(101)，所述固定容器具有内壁(103)且形成研磨室(102)，所述研磨室(102)将被至少部分地填充有碾磨体、原料颗粒和运载液体以在所述研磨室(102)内形成悬浮液；

激励器轴杆(113)，所述激励器轴杆可绕与所述固定容器(101)同心的轴线(115)旋转；和

旋转激励器(118)，所述旋转激励器被连接到所述激励器轴杆(113)以将所述原料颗粒粉碎用来生产碾碎的颗粒；

其特征在于：

所述珠磨机(100)还包括分离器(302)，所述分离器包括分离器室(306)和分层部(307，320，321)，所述分离器室被大致竖直地设置，并且所述分层部在所述分离器室(306)内提供向上的分层悬浮液流动，以根据所述向上的分层悬浮液流动的流速将所述碾碎的颗粒与所述碾磨体和原料颗粒分离。

2.如权利要求1所述的珠磨机(100)，其中

所述分层部包括大致竖直地设置的一个或几个分层通道(320)，所述分层通道(320)提供介于所述研磨室(102)与所述分离器室(306)之间的流体连接。

3.如权利要求1或2所述的珠磨机(100)，其中

所述分离器(302)还包括一个或几个排出通道(321)，所述排出通道大致竖直地设置、并且在所述分离器室(306)的下末端和所述研磨室(102)之间提供流体连接，以将所述碾磨体和原料颗粒从所述分离室(306)返回到所述研磨室(102)。

4.如权利要求1到3任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述分离器(302)还包括中空分离器管(304)，所述中空分离器管包含至少一个开口(311)和分离器出口(315)，所述中空分离器管(304)与所述分离器出口(315)流体连通，以使所述运载液体和分离的碾碎颗粒从所述分离器(302)排出。

5.如权利要求4所述的珠磨机(100)，其中

所述分离器管(304)包括四个开口(311)。

6.如权利要求1到5任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述分离器(302)还包括用于控制所述向上的分层悬浮液流动的速度的分离器抽吸泵。

7.如权利要求1到6任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述旋转激励器(118)包括空腔(301)，所述空腔同心地设置在所述旋转激励器(118)内且与所述研磨室(102)流体连通，其中

所述分离器(302)被安置在所述空腔(301)内，与所述旋转激励器(118)同心。

8.如权利要求1所述的珠磨机(100)，其中

所述分层部由至少一个包含几个流通小孔(308)的分层盘(307)形成。

9.如权利要求8所述的珠磨机(100)，其中

所述流通小孔(308)在所述至少一个分层盘(307)的表面上大致均匀地分布。

10.如权利要求1-9任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述旋转激励器(118)包括几个相邻旋转构件(119)，每个旋转构件(119)包含几个朝所述内壁(103)径向延伸的分支(122)，且其中每个分支(122)在其末端处具有远端(123)。

11.如权利要求10所述的珠磨机(100)，其中

所述每个旋转构件(119)与相邻旋转构件(119)成角度地偏转，角度在20°与70°之间。

12.如权利要求10所述的珠磨机(100)，其中

所述每个旋转构件(119)与相邻旋转构件(119)成角度地偏转，角度为45°。

13.如权利要求10到12任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述旋转构件(119)是十字形状，且包括等角度布置的四个分支(122)。

14.如权利要求10所述的珠磨机(100)，其中

所述旋转构件(119)由八个同轴地堆叠的旋转构件(119)形成。

15.如权利要求1到14任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述内壁(103)包含一个或几个向所述研磨室(102)内部延伸的突出区域(201)，所述突出区域(201)与所述旋转激励器(118)形成间隙(203)。

16.如权利要求10到14任一项所述的珠磨机(100)，其中

在所述旋转构件(118)的旋转期间，当所述远端(123)通过所述突出区域(201)附近时，所述突出区域(201)与所述旋转构件(119)的所述远端(123)形成间隙(203)，且其中

在所述间隙(203)附近形成了粉碎所述悬浮液的发散流。

17.如权利要求10到14任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述分支(122)的数目等于所述突出区域(201)的数目。

18.如权利要求15到17任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述突出区域(201)是尖端状的。

19.如权利要求1到18任一项所述的珠磨机(100)，其中

至少一个循环泵(117)被附接到所述激励器轴杆(113)以混合所述研磨室(102)内的所述悬浮液。

20.如权利要求1到19任一项所述的珠磨机(100)，其中

所述研磨室(102)包括冷却套管(110)以循环冷却剂，从而冷却所述研磨室(102)内的所述悬浮液。

21.如权利要求20所述的珠磨机(100)，其中

所述珠磨机(100)还包括能够发送温度传感器输出的一种温度传感器和能够调整所述冷却剂的流动的一种阀，其中

所述阀被所述温度传感器输出控制以调整所述冷却剂的流动，用于将所述悬浮液的温度维持在固定的预定值。

22.一种用于在权利要求1到21任一项所述的珠磨机(100)中生产碾碎的颗粒的方法，包括：

将碾磨体、原料颗粒和运载液体下装到所述珠磨机(100)的所述研磨室(102)内以在其中形成悬浮液；

旋转所述研磨室(102)中的所述激励器(118)以碾磨所述原料颗粒；和

使所述悬浮液经由所述分离器(302)以预定流速向上流动，以在所述分离器室(306)内提供向上的层流，由此，所述碾碎的颗粒被向上运载、且所述磨珠和/或原料颗粒向下沉淀。

23.如权利要求22所述的方法，其中

所述旋转激励器(118)以与介于5m/s和30m/s之间的线速度相对应的一种旋转速度旋转来产生亚微米级的碾碎的颗粒。

24.如权利要求22或23所述的方法，其中

所述分离器(302)还包括抽吸泵，所述抽吸泵控制所述向上的分层悬浮液流动的速度。

25.如权利要求22或24所述的方法，其中

所述磨珠具有包括了介于50μm到500μm之间的尺寸。

26.如权利要求22到25的任一项所述的方法，其中

所述原料颗粒具有范围在0.1μm到10μm之间的尺寸。

27.如权利要求22到26的任一项所述的方法，其中

所述碾碎的颗粒具有等于或小于500nm的尺寸。

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