CN104117411B - 一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征是通过偏心轴驱动系统与偏心轴支撑系统的转动带动一个圆盘，圆盘上装有多个圆筒状磨罐，偏心轴及偏心轴支撑系统同步转动时带动罐体上下、左右、前后有规律的多维摆动，将罐内的球料抛起，产生多维锤击动作，猛烈地多维撞击、切剪、研磨。因多维撞击粉碎无死角，可将物料粉碎至均匀的微纳米粉体，显著的提高微纳米粉体的加工效率、产量及质量，而且设备结构稳固，机器容易放大，可形成规模生产，适应纳米应用工程的需要。

Description

一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机

技术领域

本发明涉及一种高能球磨设备，具体地说是一种生产微纳米新材料粉体加工装置,特别是一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机。

背景技术

现有的球磨机多为转动式、振动式或偏心转动式球磨机，目前被广泛使用的偏心转动式球磨机往往是通过电机转动主轴，使主轴上的偏心轮随之转动，使球磨缸在偏心轮和弹簧的作用下做快速往返振动，由于这种球磨机在运转过程中，球磨缸运动方向单一，致使球磨缸内的球运动单一，运动轨迹短，冲击能低，缸体内磨球接触不到的盲点多，影响了球磨效率和粉末的粒度均匀性。

本发明人受到硬币落地力学原理启发，成功地将圆盘上多个磨罐完成了多维球锤式球磨动作，完善了多维无死角的高能球磨工作。

司空见惯的硬币落地过程是：硬币平面与地面保持了一个夹角，硬币就像绕着一根垂直于地面的轴继续转动，然后硬币在地面上的轨迹半径越来越大，硬币与地面上的夹角越来越小，最终硬币静止于桌面。

同样的过程经常看到，掉在地上的钢制碟子，倒地的铁圈，几乎所有的圆样型的物体在倒地时都遵循同样的过程。如果加上一点力，则产生了圆周运动（牵连运动），如杂技中的“转碟”，或者是定轴转动（相对运动），如杂技中的“横转轮”,都能产生上下、左右、前后的多维运动。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种利用偏心轴代替定轴，使圆盘多维地连续转动的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：该球磨机包括机架及安装在机架内的偏心轴驱动装置、偏心.轴支撑装置和转盘粉碎装置，所述的偏心轴驱动装置由变频器控制电机、皮带轮、偏心轴、轴承座及若干个轴承组成，所述的偏心轴一端安装在皮带轮上，另一端与安装在轴承座上的轴承固定连接，皮带轮通过传动带与变频器控制电机连接、继而带动偏心轴活动，所述的偏心轴的安装角度相对于水平面为10~20度，偏心轴支撑装置包括一个以上的皮带轮、联动轴、支撑轴、支撑座及轴承座，所述的轴承座安装在支撑座两端，支撑座固定在支撑轴上，支撑轴一端安装有皮带轮，另一端连接有斜联接板，该斜联接板也与偏心轴连接，联动轴的两端均安装有皮带轮，所述的联动轴一端的皮带轮通过传动带与上述的变频器控制电机连接，另一端通过传动带与上述支撑轴上安装的皮带轮连接，所述的转盘粉碎装置包括圆盘、转盘轴承座及一个以上的圆筒状磨罐，转盘轴承座固定于圆盘中心处，该转盘轴承座与上述的偏心轴固定连接，圆筒状磨罐均匀分布安装在圆盘上，所述的圆盘外端还安装有第一关节轴承，第一关节轴承下端设有拉伸弹簧和万向节，所述的拉伸弹簧与机架之间设有第二关节轴承，拉伸弹簧一端通过万向节与第一关节轴承连接，另一端与第二关节连接。

优选地，所述的球磨机还包括水冷却装置。

优选地，所述的水冷却装置为置于机架内的转盘粉碎装置采用四壁密封结构，所述的四壁密封结构其内端的顶部安装有水管道、在水管道上依次安装有若干个用于喷淋圆筒状磨罐的水淋头，其底端设置有水槽，并在该水槽上安装排水口。

优选地，所述的水冷却装置为圆筒状磨罐外端面上设置水管道循环系统，该水管道循环系统包括进水管、弹性软管、磨罐夹层上入水口、磨罐夹层下出水口、弹性出水软管及下水管，进水管安装在机架上，并与弹性软管管道连接，弹性软管与磨罐夹层上入水口管道连接，磨罐夹层上入水口与磨罐夹层下出水口管道连接，磨罐夹层下出水口通过弹性出水软管与下水管管道连接，下水管安装在机架上，并与弹性出水软管管道连接。

优选地，所述的圆筒状磨罐为分体式圆筒状磨罐，所述的分体式圆筒状磨罐包括罐体和罐体盖，所述的罐体与罐体盖之间设置有密封胶圈，罐体通过密封胶圈与罐体盖连接固定。

优选地，所述的圆筒状磨罐与圆盘的固定方式为圆筒状磨罐通过焊接与圆盘加工一体成型。

本发明得到的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，偏心轴带动数个或十数个乃至数十个大型圆筒状磨罐，通过上下、左右、前后多维运动，使磨罐内磨球的球锤式运动，无死角，高冲击速度带来高冲击力，显著的提高了微纳米粉体加工的效率及产量，冲破机械法微纳米材料的加工瓶颈，推动新材料应用工程的发展；结构更加合理且容易实现，运行更加稳定，冲击力更强，而且能大幅度放大，有利于扩大生产和推广使用。

附图说明

图1为发明一轴多筒多维球锤式高能微纳米球磨机结构示意图。

图2为本发明的喷淋水冷却系统结构示意图；

图3为本发明当偏心轴偏向右侧时圆盘与磨罐多维摆动示意图；

图4为本发明当偏心轴偏向上侧时圆盘与磨罐多维摆动示意图；

图5为本发明当偏心轴偏向左侧时圆盘与磨罐多维摆动示意图；

图6为本发明当偏心轴偏向下侧时圆盘与磨罐多维摆动示意图；

图7为图3的俯视图；

图8为图5的俯视图；

图9为图4的俯视图；

图10为图6的俯视图；

图中：变频器控制电机1、皮带轮2、偏心轴3、轴承座4、5、轴承6、7、皮带轮8、10、11、联动轴9、支撑轴12、支撑座13、轴承座14、15、斜联接板16、偏心轴顶盖17、螺丝18、19、圆盘20、转盘轴承座21、轴承22、23、螺母24、圆筒状磨罐25、罐体盖26、螺丝27、密封胶圈28、上料口29、下料口30第一关节轴承31、万向节32、拉伸弹簧33、第二关节轴承34、传动带35、机架36、四壁密封结构37、水管道38、水淋头39、水槽40、排水口41、进水管42、弹性软管43、磨罐夹层上入水口44、磨罐夹层下水口45、弹性出水软管46、下水管47、圆弧状50。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图所示，本发明提供的技术方案一种一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，机架36及安装在机架内的偏心轴驱动装置、偏心轴支撑装置和转盘粉碎装置，所述的偏心轴驱动装置由变频器控制电机1、皮带轮2、偏心轴3、轴承座4、5及若干个轴承6、7组成，所述的偏心轴3一端安装在皮带轮2上，另一端与安装在轴承座上的轴承6、7固定连接，皮带轮2通过传动带35与变频器控制电机1连接、继而带动偏心轴3活动，偏心轴3的角度为10-20度，机器愈大，角度愈小，反之机器愈小，角度愈大，即机器越大时、圆盘20的边端与偏心轴3轴心距距离会越大，相对的偏心距的角度就小，反之，机器小时圆盘边缘与偏心距的距离越近，圆筒状磨罐的移动较小，偏心轴3的角度相对要大一些，

所述的偏心轴支撑装置包括一个以上的皮带轮8、10、11、联动轴9、支撑轴12、支撑座13及轴承座14、15，所述的轴承座14、15安装在支撑座13两端，支撑座13固定在支撑轴12上，支撑轴12一端安装有皮带轮11，另一端连接有斜联接板16，该斜联接板16通过偏心轴顶盖17固定、并与偏心轴3连接，并将斜联接板通过螺丝18、19固定，联动轴9的两端均安装有皮带轮8、10，所述的联动轴一端的皮带轮8通过传动带35与上述的变频器控制电机1连接，另一端通过传动带35与上述支撑轴12上安装的皮带轮11连接，所述的偏心轴支撑系统也是同一个变频器控制电动机1，通过传送带35带动联动轴9前端的皮带轮8并带动联动轴后端的皮带轮10进而带动支撑轴前段的皮带轮11，支撑轴12与轴承座14、15活动配合，支撑轴12的另一端与斜联接板16、斜联接板同时与偏心轴3固定，达到与偏心轴同步转动并支撑偏心轴3，由于支撑轴12可承担偏心轴40%的扭力，所以易损件转向斜联接板16或支撑座13上的轴承14、15，使偏心轴3受到了保护，使设备运行相对稳定，使用寿命周期长。

所述的转盘粉碎装置包括圆盘20、转盘轴承座21及一个以上的圆筒状磨罐25，转盘轴承座21固定于圆盘20中心处，该转盘轴承座21与上述的偏心轴3固定连接，圆筒状磨罐25均匀分布安装在圆盘20上，圆筒状磨罐可以为数个或十数个乃至数十个，所述的圆盘20外端还安装有第一关节轴承31，第一关节轴承31下端设有拉伸弹簧33和万向节32，所述的拉伸弹簧33与机架1之间设有第二关节轴承34，拉伸弹簧33一端通过万向节32与第一关节轴承31连接，另一端与第二关节轴承34连接；第二关节轴承34固定在机架上，圆盘20采用的有立式圆盘或横置式圆盘，本发明采用立式圆盘，该圆盘上放射性的设置有数个、十数个或数十个横置圆筒状磨罐，偏心轴转动一次，可以使圆筒状磨罐做多个不同方向运动，每个圆筒状磨罐即上下、左右、前后摆动一次，球料高速冲击一次，可视为“自转”，粉碎的物品为植物、矿物、非金属设定每分钟偏心轴转动400-500次；粉碎的物品为金属每分钟偏心轴转动600-800次，圆盘20的“公转”由一个软牵拉组合控制。软牵拉组合是由圆盘边上的第一关节轴承31与万向节32联接一条拉伸弹簧33，拉伸弹簧33的另一端也有第二关节轴承34和万向节联接并固定在机架上，不管圆盘怎样摆动，拉伸弹簧都能牵引住圆盘，使之不能“公转”，因为“公转”一旦运转，就会抵消轮盘与磨罐的自转，使多维摆动、球锤动作消失。

下面对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明设计的偏心轴3的角度为10-20度，其由偏心轴驱动装置及偏心轴支撑装置的帮助下转动，带动一个立式圆盘转动，圆盘上装有多个横置圆筒状磨罐，偏心轴3及支撑系统转动时带动圆筒状磨罐上下、左右、前后有规律的多维摆动而形成高能球磨多个动作。

其中立式轮盘粉碎系统：

轮盘粉碎系统是由一个圆盘20中心有一固定的轴承座21，前后有推动轴承22、23并用螺母24紧装在偏心轴3上，立式或横式圆盘放射性的装置上数个、十数个、数十个横置圆筒状磨罐25。

圆筒状磨罐25的内壁为无死角设计，内部的过渡段均为圆弧状50，圆筒状磨罐25可以在罐体上设置有磨罐盖26可用螺丝27与“O”型密封胶圈28使之与罐体密封，罐体上下壁设有上料口29、下料口30。

再结合图3至图10对轮盘粉碎系统做进一步说明：

由于在拉伸弹簧33的限制下，圆盘不能公转，但却能在偏心轴3的拨动下，偏心轴3在10-20度下旋转一次能完成以下动作：上下、左右自转，并能前俯后仰、左右扭动摇摆，从而带动磨介的多维球锤式冲击物料。

对圆盘及圆筒状磨罐的运动轨迹进一步详细说明，具体一点就是将偏心轴3转动一圈分解成4个动作，分4个步骤中圆盘及圆筒状磨罐位置的变换情况详细加以说明。

第一步：图5、图8所示，当偏心轴偏向左侧时，圆盘摆向左侧，同时左侧圆筒状磨罐向后摆，而上下圆筒状磨罐后部分向后摆，而使右侧圆筒状磨罐向前摆。

第二步：图6、图10所示，当偏心轴偏向下侧时，圆盘上部向前摆上部圆筒状磨罐向前摆，而圆盘下部向后摆，同时下沉，而使下部圆筒状磨罐也向后摆，左右两侧的圆筒状磨罐向上翘起。

第三步：如图3、图7所示，当偏心轴转向右侧时，圆盘摆向右侧而使右侧圆筒状磨罐向右侧摆动，同时右侧圆筒状磨罐向后摆动，而左侧圆盘向前摆动带动圆筒状磨罐向前摆动而上下圆筒状磨罐的后部向右摆动。

第四步：图4、图9所示，当偏心轴转向上侧时，圆盘向上仰翘，上部罐体向后摆动，而圆盘的下部向前翘升，带动下部圆筒状磨罐向前摆动，而左右两圆筒状磨罐前面上升，后部向下摆动。

再结合图2对粉碎室的水冷却系统做进一步说明：

第一种方法是所述的水冷却装置为置于机架内的转盘粉碎装置采用四壁密封结构37，所述的四壁密封结构37其内端的顶部安装有水管道38、在水管道38上依次安装有若干个用于喷淋圆筒状磨罐的水淋头39，其底端设置有水槽40，并在该水槽上安装排水口41，排出的水冷却后依次循环可反复利用。

第二种方法是利用所述的水冷却装置为圆筒状磨罐外端面上设置水管道循环系统，该水管道循环系统包括进水管42、弹性软管43、圆筒状磨罐上入水口44、圆筒状磨罐下出水口45、弹性出水软管46及下水管47，进水管42安装在机架36上，并与弹性软管43管道连接，弹性软管43与圆筒状磨罐上入水口44管道连接，圆筒状磨罐上入水口44与圆筒状磨罐下出水口45管道连接，圆筒状磨罐下出水口45通过弹性出水软管46与下水管47管道连接，下水管47安装在机架46上，并与弹性出水软管管道连接，出水口再经下水管47进入冷循环水箱。温度的成功控制与水管的粗细、水泵的压力及冷水机的调节有关，需调节至工作状态中磨罐表面温度不超过35℃为准。

关于两种冷却方法的选择是：小型实验机宜采用喷淋水冷，生产机型应采用磨罐夹层水循环冷却法。

由于本发明中的立式圆盘上的罐体是横置的，如果是实验机，此横置罐是可以拆卸的，可将磨罐置于实验台上或真空手套箱中打开操作。但大机型的生产罐体上横置罐体是焊接在圆盘20上的，罐体盖26是通过密封胶圈28通过螺丝27将罐体盖26与罐体密封连接，只有在清洗罐内壁时才打开。生产上料时球与干料或球与浆料从加料口30，通过弹性塑胶管加入罐体内如果加气体如氩气、氮气等，也同样通过此管道加入），然后拧动螺帽将螺丝，拧到底即可。卸料时，先将弹性塑胶管固定在下料口然后旋动密封螺栓，此时开动慢转驱动25转/分，即可将球料全部卸出。

对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：该球磨机包括机架及安装在机架内的偏心轴驱动装置、偏心.轴支撑装置和转盘粉碎装置，所述的偏心轴驱动装置由变频器控制电机、皮带轮、偏心轴、轴承座及若干个轴承组成，所述的偏心轴一端安装在皮带轮上，另一端与安装在轴承座上的轴承固定连接，皮带轮通过传动带与变频器控制电机连接、继而带动偏心轴活动，所述的偏心轴的安装角度相对于水平面为10~20度，偏心轴支撑装置包括一个以上的皮带轮、联动轴、支撑轴、支撑座及轴承座，所述的轴承座安装在支撑座两端，支撑座固定在支撑轴上，支撑轴一端安装有皮带轮，另一端连接有斜联接板，该斜联接板也与偏心轴连接，联动轴的两端均安装有皮带轮，所述的联动轴一端的皮带轮通过传动带与上述的变频器控制电机连接，另一端通过传动带与上述支撑轴上安装的皮带轮连接，所述的转盘粉碎装置包括圆盘、转盘轴承座及一个以上的圆筒状磨罐，转盘轴承座固定于圆盘中心处，该转盘轴承座与上述的偏心轴固定连接，圆筒状磨罐均匀分布安装在圆盘上，所述的圆盘外端还安装有第一关节轴承，第一关节轴承下端设有拉伸弹簧和万向节，所述的拉伸弹簧与机架之间设有第二关节轴承，拉伸弹簧一端通过万向节与第一关节轴承连接，另一端与第二关节连接。

2.根据权利要求1所述的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：所述的球磨机还包括水冷却装置。

3.根据权利要求2所述的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：所述的水冷却装置为置于机架内的转盘粉碎装置采用四壁密封结构，所述的四壁密封结构其内端的顶部安装有水管道、在水管道上依次安装有若干个用于喷淋圆筒状磨罐的水淋头，其底端设置有水槽，并在该水槽上安装排水口。

4.根据权利要求2所述的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：所述的水冷却装置为圆筒状磨罐外端面上设置水管道循环系统，该水管道循环系统包括进水管、弹性软管、磨罐夹层上入水口、磨罐夹层下出水口、弹性出水软管及下水管，进水管安装在机架上，并与弹性软管管道连接，弹性软管与磨罐夹层上入水口管道连接，磨罐夹层上入水口与磨罐夹层下出水口管道连接，磨罐夹层下出水口通过弹性出水软管与下水管管道连接，下水管安装在机架上，并与弹性出水软管管道连接。

5.根据权利要求1所述的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：所述的圆筒状磨罐上设有上料口和下料口。

6.根据权利要求5所述的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：所述的圆筒状磨罐为分体式圆筒状磨罐，所述的分体式圆筒状磨罐包括罐体和罐体盖，所述的罐体与罐体盖之间设置有密封胶圈，罐体通过密封胶圈与罐体盖连接固定。

7.根据权利要求6所述的一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机，其特征在于：所述的圆筒状磨罐与圆盘的固定方式为圆筒状磨罐通过焊接与圆盘加工一体成型。