CN102921512A - 卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，旨在提供一种物料搅拌均匀、无球磨死角、球磨温度可控、维修方便的球磨机。主体结构包括搅拌装置、研磨筒、恒温系统、机架，搅拌装置与研磨筒水平卧式安装在机架上，其中：搅拌装置由电机驱动，搅拌装置安装有可径向摆动的U型架，U型架上安装有可置换的犁片，研磨筒具有作为冷却水套的双层结构，研磨筒上设冷却剂的进排口，进料口与出料口成90度布置，研磨筒两端有定位板，出料时旋转90度使出料口向下完成出料。本发明可用于多糖高聚物改性的反应器。

Description

卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器

技术领域

本发明涉及一种粉体加工设备，特别是一种球磨机，可用于粉体球磨，也可用于固—固相反应或液—固相反应，如用于强化多糖高聚物改性的反应器。

背景技术

固体与固体之间发生化学反应生成新的固体物质的反应过程称为固相反应。由于固相反应具有不使用溶剂，具有高选择性、高产率、工艺过程简单和不污染环境、节约溶媒、减少能耗和无爆燃性等优点，是一种较理想的合成方法，已成为发展绿色化学与技术的新途径和开发制备绿色材料和产品的重要手段。目前已广泛应用于有机合成反应、配位化学反应、高聚物改性、制备纳米粉体等领域。

在固相反应中，反应是固体与固体接触，物料之间的混合与接触不充分，物料间的能量交换受到限制，且各固相反应物的晶格是高度有序的，晶格分子的移动较困难，因此必须提高反应温度。但固体物质除金属外，大多是热的不良导体，依靠常规的外加热方式，即依靠在温度梯度推动下的热传导形式向反应物分子提供反应和扩散速度所需的能量，必须用很高的温度才能使反应达到具有实际意义的速度。但有机物常常是不能耐受高温的，在高温条件下易于分解、炭化等，所以长期以来固相合成大多局限于无机材料的高温烧结。

近年来采用微波、超声辐射、研磨等方法应用于加快固相有机合成方面取得了较好的研究进展。但多糖高聚物的固相反应不同于一般的固相有机合成，如植物纤维的固相酯化反应：植物纤维主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，以纤维素的结晶微纤丝为骨架，木质素和半纤维素形成了牢固的结合层。这样的超分子形态结构使得纤维素大量的羟基难于被其他反应试剂所触及，而且酯化剂的碳链越长，空间位阻越大，严重影响纤维素酯化反应的速度和均匀度。因此寻找一种合适的强化方法在低热条件下即可使反应物分子获得反应和加速扩散所需的能量，并能打破其致密的网络结构，更好地改善酯化剂与纤维素大分子接触状态和反应性、提高反应速度是实现植物纤维固相酯化的关键。

同时针对多糖聚合物一些化学特性，如粘弹性、温度依赖性等，采用传统的球磨机作为反应器混合物料，会出现物料粘在球磨筒底部，不能充分混合，影响混合效率；球磨时产生的局部高温，导致反应温度不均匀，影响产品的质量，因此，传统的球磨机无法满足强化多糖高聚物改性的要求。

目前，我们检索到以下一些球磨机的公开文献，例如：

1、中国专利公开号CN200820081427.9，公开日2009年5月6日，该申请案公开了一种高能球磨机的犁片式搅拌装置，包括花键安装板、犁片、摆动杆、销轴、螺钉组成，克服了传统球磨机在搅拌棒磨损后，棒顶端与球磨筒的间距变大，使得物料和研磨球的搅拌不充分，球磨效率下降的问题。其不足之处在于花键安装板为整体式，仍存在增减犁片数量时不方便的问题。

2、中国专利公开号CN02211632.X，公开日2003年3月5日，该申请案公开了一种搅拌式球磨机，包括缸体、冷却水套、搅拌轴、搅拌棒，装球和粉的缸体可通过扳动转动盘转动，转动后用定位销固定，转动角度可达180度，克服了传统球磨机的筒体底部结块的缺点。其不足之处是缸体两端未设有圆弧板，有死角存在；搅拌棒与内筒壁之间有间隙，如球磨有粘性的物料，部分物料不能充分搅拌；缸体在旋转后，有些位置不方便随时进料。

3、中国专利公开号CN200920106322.9，公开日2010年1月13日，该申请案公开了用于制备纳米复合氧化物的球磨机，包括球磨筒、电动机、传动装置、研磨球、物料进出口、支架，球磨筒罐体带有冷却夹套，实现了研磨温度相对较低，有效防止物料的结焦、晶粒尺寸的增长。其不足之处在于：球磨筒体底部沿轴线呈0～30度，物料堆积在底部，搅拌棒与内筒壁之间有间隙，不利于物料的充分搅拌。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种物料混合均匀、无搅拌死角、球磨温度可控、可随时增加物料、维修方便的用于强化多糖高聚物改性的球磨机。

为实现上述目的，本发明是通过以下方案实现的：

一种卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，主体结构包括搅拌装置、球磨筒、置于球磨筒内的研磨球、进料口、电动机和出料口，所述的搅拌装置包括依次连接的主轴、传递扭矩的导向键、花键座、U型架和犁片，所述的电动机通过传动装置与搅拌装置的主轴连接并带动U型架沿主轴径向摆动，所述的犁片在U型架带动下搅动研磨球在球磨筒内滚动。

作进一步的改进，以上所述球磨筒的内筒两端各设有圆弧板。

作进一步的改进，以上所述的花键座对角线两端各设有一个销轴孔，并通过销轴与弹性挡圈与U型架铰接。

作进一步的改进，以上所述的主轴设有2或4或6个键槽，所述的导向键分段用螺钉固定在键槽里。

作进一步的改进，以上所述的花键座可对称拆开，用连接板与螺栓、螺母固定在一起。

作进一步的改进，以上所述的主轴设有可对称拆开的定位套，所述的定位套通过螺钉套装在主轴上。

作进一步的改进，以上所述的研磨筒设有外筒与内筒两层，在所述的外筒设有冷却剂进液管与冷却剂回流管，外筒上与内筒之间设有隔板，隔板设有供冷却液流通的小孔，外筒与内筒之间形成冷却液导流道。

作进一步的改进，以上所述的球磨反应器还包括恒温系统，所述的恒温系统包括在冷却剂进液管与冷却剂回流管，所述的冷却剂进液管设有流量控制阀，流量控制阀之前设有泵，所述冷却剂回流管都设有流量控制阀。

作进一步的改进，以上所述的进料口位于球磨反应器正上方，出料口位于球磨反应器侧面并与进料口成90度布置。

作进一步的改进，以上所述的球磨反应器还设有机架，所述研磨筒外筒两端端面设有定位板并通过定位销与机架连接。

本发明的工作原理：

接通恒温系统，多糖高聚物与反应剂从进料口加入球磨筒，电动机带动搅拌装置高速旋转，搅拌装置上的犁片带动研磨球与多糖高聚物、反应剂作旋转运动，在离心力的作用下，可径向摆动的U型架向外摆动，使犁片紧紧贴着球磨筒内壁，粘在内壁上的物料被犁片刮下来，实现所有多糖高聚物与反应剂充分参与反应，多糖高聚物与反应剂随研磨球一起运动，靠研磨球之间及研磨球与球磨筒之间的撞击，破坏多糖高聚物的木质保护层和改变纤维素的晶体机构，增加纤维素的无定形区，增强多糖高聚物与反应剂的反应性，球磨过程产生的热量由冷却剂带走，保证恒温球磨，球磨完成后，把球磨筒顺时针旋转90度，合成的材料便由出料口出料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.搅拌装置上的犁片在离心力的作用下紧贴着内筒壁，无搅拌死角，保证所有物料都能充分搅拌。

2.通过恒温系统控制反应温度，保证球磨过程在恒温中进行，抑制物料发生热敏性反应。

3.反应过程中可随时添加反应试剂，并能与原物料充分混合。

4.搅拌装置上的花键座与套筒为组合式，犁片的数量、轴向位置可根据需要进行调整，实现最佳工况。

5.搅拌装置磨损后，只需更换搅拌装置上的犁片，维修费用大大降低。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的左视图。

图3为本发明的恒温系统示意图。

图中零部件名称及序号：

搅拌装置1、球磨筒2、研磨球3、进料口4、电动机5、机架6、犁片7、U型架8、连接板9、螺栓10、螺母11、销轴12、弹性挡圈13、花键座14、隔板15、圆弧板16、定位套17、螺钉18、泵19、流量控制阀20、主轴21、定位板22、定位销23、导向键24、螺钉25、出料口26、冷却剂进液管27、冷却剂回流管28、流量控制阀29。

具体实施方式

以下结合附图和实施例描述本发明长行程磁悬浮减震器。

实施例1：

如图1所示，一种卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，主体结构包括搅拌装置1、球磨筒2、置于球磨筒2内的研磨球3、进料口4、电动机5和出料口26，所述的搅拌装置1包括依次连接的主轴21、传递扭矩的导向键24、花键座14、U型架8和犁片7，所述的电动机5通过传动装置与搅拌装置1的主轴21连接并带动U型架8沿主轴21径向摆动，所述的犁片7在U型架8带动下搅动研磨球3在球磨筒2内滚动，所述的进料口4位于球磨反应器正上方，出料口4位于球磨反应器侧面并与进料口26成90度布置。

本实施例中，对粘性物料进混合试验，经过2个小时，球磨筒内壁未粘有物料。

实施例2：

与实施例1不同之处在于，所述球磨筒的内筒两端各设有圆弧板16。

本实施例中，对粘性物料进混合试验，搅拌期间加入反应试剂，经过2个小时，球磨筒内壁及圆弧板处未粘有物料。

实施例3：

与实施例1不同之处在于，所述的花键座14对角线两端各设有一个销轴孔，并通过销轴12与弹性挡圈13与U型架8铰接，所述的主轴21设有4个键槽，所述的导向键24分段用螺钉25固定在键槽里，所述的花键座14可对称拆开，用连接板9与螺栓10、螺母11固定在一起，所述的主轴21设有可对称拆开的定位套17，所述的定位套17通过螺钉18套装在主轴21上。

本实施例中，在主轴21上增加一组搅拌犁片，先把原主轴21上所有定位套17上的螺钉18拆下，调节花键座14的位置，在所需增加的位置增加一个花键座14，用连接板9与螺栓10、螺母11固定在一起，通过导向键24定位到主轴21上，最后用螺钉18把定位套17连接成一组把所有花键座14的轴向距离固定。

实施例4：

与实施例1不同之处在于，所述的研磨筒2设有外筒与内筒两层，在所述的外筒设有冷却剂进液管27与冷却剂回流管28，外筒上与内筒之间设有隔板15，隔板15设有供冷却液流通的小孔，外筒与内筒之间形成冷却液导流道，所述的球磨反应器还包括恒温系统，所述的恒温系统包括在冷却剂进液管27与冷却剂回流管28，所述的冷却剂进液管27设有流量控制阀20，流量控制阀20之前设有泵19，所述冷却剂回流管28都设有流量控制阀29。

本实施例中，通过恒温系统向研磨筒通入5度的冷冻水，放入物料搅拌2个小时，测量出冷冻水的回管温度在8～10度之间波动。

实施例5：

与实施例1、实施例2和实施例3任一实施例不同之处在于，所述的球磨反应器还设有机架6，所述研磨筒外筒两端端面设有定位板22并通过定位销23与机架6连接。

本实施例中，在物料搅拌完毕后，旋转研磨筒，通过磨筒外筒两端端面设有定位板22并通过定位销23与机架6固定，使出料口朝下，完成出料。

Claims (10)

1.一种卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，主体结构包括搅拌装置（1）、球磨筒（2）、置于球磨筒（2）内的研磨球（3）、进料口（4）、电动机（5）和出料口（26），其特征在于：所述的搅拌装置（1）包括依次连接的主轴（21）、传递扭矩的导向键（24）、花键座（14）、U型架（8）和犁片(7) ，所述的电动机（5）通过传动装置与搅拌装置（1）的主轴（21）连接并带动U型架（8）沿主轴（21）径向摆动，所述的犁片（7）在U型架（8）带动下搅动球磨筒（2）内的研磨球（3）。

2.根据权利要求1所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述球磨筒的内筒两端各设有圆弧板（16）。

3.根据权利要求1所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的花键座（14）对角线两端各设有一个销轴孔，并通过销轴（12）与弹性挡圈（13）与U型架（8）铰接。

4.根据权利要求1-3任一所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的主轴（21）设有2个以上键槽，所述的导向键（24）分段用螺钉（25）固定在键槽里。

5.根据权利要求4所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的花键座（14）可对称拆开，用连接板（9）与螺栓（10）、螺母（11）固定在一起。

6.根据权利要求4所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的主轴（21）设有可对称拆开的定位套（17），所述的定位套（17）通过螺钉（18）套装在主轴（21）上。

7.根据权利要求1所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的研磨筒（2）设有外筒与内筒两层，在所述的外筒设有冷却剂进液管（27）与冷却剂回流管（28），外筒上与内筒之间设有隔板（15），隔板（15）设有供冷却液流通的小孔，外筒与内筒之间形成冷却液导流道。

8.根据权利要求7所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的球磨反应器还包括恒温系统，所述的恒温系统包括在冷却剂进液管（27）与冷却剂回流管（28），所述的冷却剂进液管（27）设有流量控制阀（20），流量控制阀（20）之前设有泵（19），所述冷却剂回流管（28）设有流量控制阀（29）。

9.根据权利要求1-3任一所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的进料口（4）位于球磨反应器正上方，出料口（4）位于球磨反应器侧面并与进料口（26）成90度布置。

10.根据权利要求1-3任一所述的卧式强化多糖高聚物改性搅拌球磨反应器，其特征在于：所述的球磨反应器还设有机架（6），所述研磨筒外筒两端端面设有定位板（22）并通过定位销（23）与机架（6）连接。

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