CN1042202C - 高速干磨机 - Google Patents

Abstract

一种使用磨球进行原料研磨的持续式干磨机包括一个容器(20)，内装磨球(M)，需研磨的原料通过上面的进料口(18)进入容器，磨好的原料通过一个筛网(51)，阀门和出料口(54)排出。容器里有一个电机驱动的搅拌装置，包括从转动的搅拌轴(41)上径向伸出的搅拌臂(42)和搅拌盘(44)。搅拌臂呈“L”状，其短端(42b)既可朝向容器顶部，也可朝向底部。

Description

高速干磨机

本发明介绍如何用搅拌式球磨机或搅拌式研磨机把颗粒状物体磨成细腻均匀的粉末，特别介绍一种可持续运转的离心出料式高速研磨机，该机采用干燥研磨方式，可将颗粒状物体磨成精细的粉末。

现有的干磨颗粒状物体的方法有很多，众所周知，由其是干燥研磨装置有震动研磨机、球研磨机、冲击研磨机、气流研磨机、栓研磨机、锤研磨机和管研磨机等。

具体的说，现有的这些研磨装置中有一种搅拌式装置，即搅拌式球研磨机。该机采用将研磨原料与研磨球搅拌在一起的方法进行研磨。

这种研磨方法通常都使用一个装有研磨球的容器，用转轴上的机构来搅拌研磨球。

与震动研磨机和球研磨机相比，这种搅拌式研磨机的一个显著优点是研磨过程基本上是在搅拌装置之间进行，与容器壁无关，因此，容器内壁的机械磨损就可大大减少。另一个优点是容器是静止的，因此研磨机并不笨重。

各行各业都使用这种类型的研磨机，如化工、农业、橡胶、陶瓷、纸涂料、金属、粉末、涂漆喷漆、印刷、制药、化妆品、塑料、电子和糖果制造业等。

这些装置的最基本目的就是源源不断地提供研磨得非常精细均匀的原料。研磨后的颗粒的直径在100～5微米之间。

如上所述，待磨的原料与研磨球一起放入固定的桶或容器内，研磨球一般用碳钢、不锈钢、铬钢、碳化钨或陶瓷制成，直径从0.476mm到12.7mm不等。列举上述研磨球只是介绍一下，这在研磨行业是众所周知的。

如采用间歇式干磨法，就一次向容器内投一定量的原料，待搅拌器搅拌之后，再投下一次的料。

如采用持续式干磨法，就从容器上部往下投料，原料通过搅拌器后，从底部的出料口排出。

这些研磨方法既有优点也有缺点，例如在间歇式研磨法的操作中，必须常常停下来进行出料，而在持续式研磨系统中就不必这样了。持续式研磨系统采用重力出料方式，但对于非常细腻或密度很低的粉末就不适宜。

由此看来，尽管上述方法在一定条件下是令人满意的，仍然可以在此基础上再加以改进，创造一种能持续工作的新型高速干磨机。

现已发现，使用装在搅拌轴上的“L”状的搅拌臂和搅拌分流盘，就可以实现持续干磨和侧面出料。

本发明的一个主要目的就是提供一种经过改进的研磨机，该机能持续高速运转，可侧面出料或离心式出料，使用较小的研磨球，可以得到较高速度运转。

现已发现，将“L”状的搅拌臂和搅拌分流盘交错地安装，并将搅拌臂的较短一端分别交错地朝向容器的顶部到底部，就可以达到上述目的。

现已进一步发现，本发明搅拌臂较短一端距容器壁的间距如定在4～7个研磨球的直径，最下面的搅拌臂的较长一端距容器底部也是同样的间距，就能进一步提高效率。

现已进一步发现，本发明若搅拌分流盘的直径为容器直径的50％到83％，则可进一步提高效率。

现已进一步发现，本发明若在离心式出料口附近吹进一般气流，就可使出料更为顺利。

现已进一步发现，本发明在有些情况下若将最上面几根搅拌臂的较短一端朝容器的顶部安装，则可进一步提高效率。

由此可见，本发明的目的就是提供一种改进的高速干磨机，即上述介绍；下面根据简要介绍和附图，对本发明作进一步说明。

图1是一种改进的高速干磨机的透视图。

图2是搅拌容器的剖视图。

图3是安装在搅拌容器内的“L”状搅拌臂的侧视图。

图4是出料阀的水平剖视图。

图5是沿图4中5-5线的出料口剖视图。

首先，图1中数字10所示的本发明高速干磨机包括支撑板11，上面是主体12，主体12由一个水平底件12a和两个相对的垂直支架12b、12c组成，12b和12c或者是与水平底架12a一体的，或者是焊在上面的。

垂直支架12b向上伸出一段，作为支撑搅拌容器的支点，详情将在后面介绍。对面的垂直支架12c也从水平底件12a向上伸出，与水平横臂12d连接，这样，12c和12d看上去就象一个倒着的“L”。

垂直支架12c的一个面上装有电机13和安装板13a，以及起动器14和安装板14a。普通的按钮开关装在支架12c的另一个面上，支架12d的顶部装有皮带传动装置(图上未显示)，该装置以常规方式与电机13连接，作为搅拌器的驱动装置，皮带传动装置外是保护罩16。

这种结构没有详细介绍，因为，在一定范围内这是众所周知的现有技术。电机13用起动器14起动后就驱动皮带传动装置使搅拌轴通过某些连接器和轴承进行转动。这种机械连接方式和工作方式是众所周知的。同样，电子控制线路等也是具有一般专业技能的人不用实习就可掌握的。

为了进一步说明改进式研磨机10，参看图1，搅拌容器20可根据选择枢轴安装在支架12b和12c上，需要清洗或修理容器内部时可转动整个容器。图上只画出了位于支架12b上的枢轴安装组件22和操纵手柄22a，手柄22a通过与容器20相连的一根轴和轴颈与蜗杆和蜗轮连接。需要指出的是，在支架12c上也有一根轴和轴颈与容器20相连。而这里还应注意到进行研磨时，容器20是固定不动的，从图1上可看到销定干轮19。

搅拌容器20上还有一个可拆卸的顶盖21，被夹具23固定在容器上，在容器下部的壁上可安装一个或多个出料阀组件50。

顶盖21上面是一个用于安全目的轴套17，将搅拌轴和搅拌器的轴连接器罩住，详情将在后面介绍。顶盖21上还有一个进料口18，进料的孔大小合适，未研磨的原料就通过进料口18进入容器20。

参看图2，搅拌器20包括一个带内壁25的圆柱体24和底壁26。如图所示，圆柱为双层桶壁25a,26a，冷却水可通过进水口25b和出水口25c进入这一夹层。在外壁25a的中段是两个轴颈27，用于将容器20枢轴安装在支架12b和12c上。

顶盖21被夹具23固定在容器顶部，顶盖上有一个孔，用来插入搅拌组件的搅拌轴41和进料口18，以及容器内的搅拌装置。该搅拌装置包括一根长轴41该轴可转动以搅拌研磨元件及研磨料和若干搅拌分流盘44以及搅拌臂42，搅拌分流盘和搅拌臂均垂直装在搅拌轴上，并从搅拌轴向径向伸展。搅拌轴41的一端从顶端21向上伸出，中间有一销槽41a。轴的这一端与一连接器相连，连接器与皮带传动装置的轴和轴承相连，最后连到图1中介绍过的电机13上，这样，搅拌轴41就沿箭头100所指的方向转动。这是一种很普通的连接法，因此无须进一步举例说明。

研磨球M装在容器20之中，研磨时由搅拌组件进行搅拌。

搅拌轴41的纵轴上有若干径向孔41b，搅拌臂42与搅拌轴成90°插入这些孔内。

从图2和图3上可以看出，每个搅拌臂42都呈“L”状，较长一端42a和较短一端42b成90°连接，中间是圆弧状部分42c。在长段42a的中间有一个或数个圆槽42d。从图2中可以看出，这些搅拌臂42从孔41b中插入，由销钉43通过圆槽42d予以固定。在搅拌臂上设有几个圆槽42d的目的就是可调整搅拌臂42与容器内壁的间距，以符合不同的研磨任务的需要。从图3中还可看出，长段42a的某一部分的直径可以缩小，以便利搅拌臂42的拆装。

装在搅拌轴41上的还有若干搅拌分流盘44，盘的中心有一个孔，搅拌轴41就从这个孔中插入，从图2中可以清楚地看到，这些搅拌分流盘与“L”状的搅拌臂42一对一对地配在一起，由若干位于搅拌分流盘上下的管套45将盘固定在搅拌轴上，管套上的圆槽45a用于装配搅拌臂42。

如前所述，本装置可高速运转，其特点是具有干磨的功能，可利用研磨原料的离心力，实现侧面持续出料，而不是象普通干磨机那样底部出料。从图2上可看到容器右下角的筛网51，研磨原产将通过筛网进入阀门组件50和出料口50a，从图4和图5上可以看到与筛网51配合使用的阀门组件。可使用具有不同大小网眼的各种各样的筛网。

为了说明标准阀组件50，参看图4和图5，出料阀组件50包括一个可拆式筛网51，装在搅拌容器20的内壁25上。

内壁25上还装有一个从内壁向外伸出的阀座52，阀座52上用螺栓53a固定着阀套53，还有一个出料阀54也用螺栓54a固定在阀套53上，一直通到出料口50a。

本发明介绍的是一种用4个阀门组成的系统，图4显示的是容器20的一面上的2个阀门，另一面还应有2个一样的阀门。使用多少个阀门都可以，主要根据原料的性质而定。如果研磨原料流动性不好，筛网的孔就要大一些，阀门就要多一些。

从图4和图5上可以看出，整个阀门包括阀塞55，每个阀塞都盖住一部分筛网，并与一根阀杆56相连，最终与手柄56相连。

阀套53上装有一阀帽58，该阀帽向外伸出，与每个阀门吻合，中间装有一根阀杆56。每个阀帽58上都有一个安装锁定螺帽59的径向孔，锁定螺帽由一个螺帽栓59a控制。

螺塞座57被两个螺钉57a固定在螺塞55上，阀杆56就固定在螺塞座上，当转动螺帽栓59a松开螺帽59后，就可转动手柄56a使阀杆56作轴向运动，因而使螺塞堵住或离开筛网51的那一部位。

从图4中可以看出，左边的螺塞完全堵住了(或非常靠近)筛网51的那一部位，而右边的螺塞则向外伸出，使筛网的那一部位放开，通常这一部位是堵住的，迫使研磨的原料从筛网和出料口54上的孔54a中通过。

为了提高出料率，可在筛网51的上面装一个进气口27，通过管子27a往里面吹气。这样可使研磨的原料不断运动，不致于过于紧密。也可将一个气体震动器连接在筛网上，使筛网不断震动，便于出料。

进行工作的研磨机可象图1那样安装，搅拌分流盘44和搅拌臂42固定在轴41上，如前所述，搅拌臂的垂直短段42b与容器20的内壁25之间留出一定距离。搅拌轴41固定在驱动机构上，出料阀组件50关闭，这时，研磨机就可通过进料口18进准备研磨的原料了。

需要注意的是，短段42b至内壁25间的距离依磨球的大小而定，通常为4～7个磨球的直径。最下面的搅拌臂42与底壁26之间也留这么大的距离。

若要获得理想的研磨效果，搅拌分流盘44的直径约为容器20直径的50％～83％为宜。

现已发现，在工作过程中，使用了“L”状的搅拌臂42和搅拌分流盘44，就可以使用较小的磨球，这样，研磨机的转速就可比平常的干磨加快。

例如，普通的搅拌式球磨机中使用的磨球直径为12.7mm至4.763mm现在通过试验发现，可以使用小得多的磨球，直径从3.175～1.548毫米，甚至可以小到0.794毫米。

普通干磨机工作时，搅拌轴的转速为每分钟300～350转，其搅拌臂直径为165.1毫米，本发明介绍的干磨机使用同样的搅拌臂，转速可达每分钟1000～1700转。一般来说，搅拌臂端头的速度才是临界值，但通常还是采用这里所说的工业上的轴的速度，端头匀速约增加3倍。除上述例子以外，没有什么绝对值，因为绝对速度依装置的大小而变化。

由于转速很大，原料在搅拌时就容易形成直立的圆柱，但是搅拌分流盘44可将其打碎，并使一部分原料留在各个盘之间，这样就延长了原料在研磨容器中的滞留时间，可以磨得更细。

现已发现，该研磨机磨纤维材料效果更佳，如木桨、棉籽、牧草等。采用普通的干磨方式，纤维容器贴在内壁上。使用这种改进的设计，纤维碰到装在侧壁上的筛网51后就会碎成小块。

由于本发明这种改进的干磨机采用离心式出料方式从侧面的筛网出料，因此研磨橡胶和塑料时也不会出现贴在内壁上的问题。由于磨球速度加快，因此可以将聚合物颗粒击碎，无须事先进行冷冻，使聚合物变脆。

通过以下几个例子可进一步看到本发明具有的诸多优点。

例1：在本例中，有2.27公斤原平均直径为14.88微米的碳酸钙，90％的直径为27.6微米的碳酸钙在一个5.678升的容器中研磨，使用的搅拌臂42为“L”状，磨球的直径为3.175毫米。动力装置为一台3马力电机，搅拌轴转速为每分钟500转，一小时可研磨6.81公斤，最后磨出来的粉末83％小于14.9微米，73％小于10.5微米。

3.178公斤同样的原料，原平均直径也相同，在一个3.785升的容器中研磨，使用了本发明的“L’”状搅拌臂42和搅拌分流盘44，磨球的直径为1毫米。动力装置为一台3马力电机，搅拌轴转速为每分钟1350米，83％小于10.55微米，71％小于7.46微米。

这两次试验都是在持续工作的方式下进行的，通过改进，研磨率的提高和粉末的精细都清楚地表明了本发明的优点。

例2；在本例中，有106.09公斤滑石，原直径不到325目，在一个9.463升的容器中研磨，只使用“L”状搅拌臂，磨球直径为3.175毫米。动力装置为一台3马力电机，搅拌轴转速为每分钟680转(而不是这种机器通常为300～350转)，一小时可研磨4公斤，最后磨出的粉末大多数不到10微米，一些为10～20微米，少数为25微米。

22.7公斤同样的原料，原平均直径也相同，在一个3.785升的容器中研磨，使用了本发明的“L”状搅拌臂42和搅拌分流盘44，磨球为3.175毫米。动力装置为一台3马力电机，搅拌轴转速为每分钟1350转，一小时可磨16.026公斤，最后磨出的粉末大多数不到10微米，一些为20～25微米，少数为30微米。

这两次试验都是在持续工作的方式下进行的，使用相应的磨球，磨出的粉末均匀精细，研磨率相当高。

例3：在本例中，有750克有机玻璃，原直径为50目，在一个5.678升的容器中研磨，只使用直的搅拌臂，磨球直径为6.350毫米。动力装置为一台2马力电机，搅拌轴转速为每分钟350转，一小时可磨300克，最后磨出的粉末大多数为1～10微米，一些为30～40微米。这次试验采用“间歇式”投料法，工作时间为2.5小时。

500克同样的原料，原直径也相同，在一个3.785升的容器中研磨，使用了本发明的“L”状搅拌臂42和搅拌分流盘44，磨球为3.175毫米。动力装置为一台3马力电机，搅拌轴转速为每分钟1700转，一小时可磨167克，最后磨出的粉末大多数为1～5微米，一些为5～8微米。

在本例中需使用液氮进行降温。

例4：在本体中，有700克聚己烯醇，原直径为20目，在一个5.678升容器中研磨，只使用直的搅拌臂，磨球为4.763毫米。动力装置为一台2马力的电机，搅拌轴转速为每分钟350转，一小时可磨175克，最后磨出的粉末中有30％小于100目。该试验是采用间歇式投料法，工作时间为4小时。

200克同样的原料，原直径也相同，在一个3.785升的容器中进行持续研磨，使用了本发明的“L”状搅拌臂42和搅拌分流盘44，磨球为3.175毫米。动力装置为一台3马力电机，搅拌轴转速为每分钟1000转，一小时可磨5.902公斤，最后磨出的粉末全部小于100目。

某些情况下会出现原料贴在容器3C上部的问题，这时，至少把最上面的一根，或两根搅拌臂42调整一下，把短段42b向上，如图2中的虚线所示。

尽管本发明介绍的研磨机具有许多优点，但研磨专家都知道，研磨的原料不同，使用的磨球的大小、密度和数量就不同，进料的速度也不同。筛网的型号和网眼的大小、型号都对研磨有影响。

此外，尽管前面介绍的“L”状搅拌臂42易于制造和安装，只要能保证搅拌臂靠近容器20的内壁，也可使用其他形状的搅拌臂。

最后，尽管介绍的搅拌臂42为保持平衡与轴成90°，但也可采用其他角度。

Claims (16)

1．一种使用磨球(M)研磨原料的持续式干磨机(10)，包括一个研磨容器(20)，该容器具有靠近容器顶部的进料装置(18)，置于容器内的搅拌装置(40,44)，和设置于容器底部附近的出料装置(50)，其特征在于所述搅拌装置包括一可转动以搅拌研磨元件及研磨料的长轴(41)和若干搅拌分流盘(44)以及搅拌臂(42)，搅拌臂以交错垂直并相隔一定间距的方式可拆卸地固定在搅拌轴上，并从所述搅拌轴径向伸展，而搅拌分流盘以与每对搅拌臂交错的方式设置在轴上。

2．根据权利要求1的持续式干磨机，其特征在于所述搅拌臂从所述搅拌轴上径向伸出，其远端(42b)靠近研磨容器的内壁(25)，所述搅拌臂径向可调。

3．根据权利要求2的持续式干磨机，其特征在于所述远端与容器内壁基本上平行。

4．根据权利要求3的持续式干磨机，其特征在于所述搅拌臂的纵剖面呈“L”状，并具有一长段(42a)和一短段(42b)；所述短段的轴线与所述长段的轴线基本垂直，并且所述短段靠近容器的内壁。

5．根据前述权利要求之一的持续式干磨机，其特征在于所述搅拌臂和所述搅拌分流盘以可拆卸的方式固定在所述搅拌轴上，从而不会沿所述搅拌轴的纵轴移动，并且所述分流盘套在所述轴上并由鞍形槽固定到位。

6．根据权利要求2到4之一的持续式干磨机，其特征在于所述远端距容器内壁(25)的距离为大约4-7个磨球(M)的直径。

7．根据权利要求1、2、3或4的持续式干磨机，其特征在于最下面的搅拌臂(42)距容器底壁(26)的距离大约为4-7个磨球(M)的直径。

8．根据权利要求1、2、3或4的持续式干磨机，其特征在于设置装置(27,27a)，用于向容器内部供入空气。

9．根据权利要求8的持续式干磨机，其特征在于该供气装置靠近出料装置(50)，从而使材料流化以便于出料。

10．根据权利要求1、2、3或4的持续式干磨机，其特征在于所述搅拌臂可调节地固定在所述搅拌轴上，从而搅拌臂与容器内壁(25)的距离可以调整。

11．根据权利要求1、2、3或4的持续式干磨机，其特征在于所述出料装置包括一个安装在容器壁(25)上的筛网(51)，并且至少有一个阀门组件可在与所述筛网开启和关闭关系之间调节。

12．根据权利要求11的持续式干磨机，其特征在于所述出料装置包括一个与所述阀门装置相连的出料口(54)。

13．根据权利要求1、2、3或4的持续式干磨机，其特征在于所述搅拌分流盘(44)直径大约为容器直径的50％-83％。

14．根据权利要求4的持续式干磨机，其特征在于所述搅拌臂的短段(42b)交替地朝向容器的顶部和底部设置。

15．根据权利要求4的持续式干磨机，其特征在于至少最上面一个所述搅拌臂的短段朝向所述容器的顶部。

16．根据权利要求1、2、3或4的持续式干磨机，其特征在于所述磨球直径大约为3.175mm到0.794mm。

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