CN105188942A - 研磨方法和装置 - Google Patents

Abstract

一组涉及研磨不同材料的方法和装置的发明。所述方法包含在旋转面上通过研磨体对待研磨物料进行干式粉碎，所述研磨体具有旋转体的形状。所述研磨体位于所述研磨体的表面和支撑面之间随机的间隙。支撑面被相互同轴地设置并且被垂直地定向。被平行设置或彼此成一定角度设置。支撑面相对于彼此位于偏心位置并被水平地、垂直地或倾斜地定向。所述装置包括一个固定的壳体，一个具有旋转体的形状的研磨体和一个旋转驱动。所述壳体包括以下固定的相互连接的物品，圆锥形部分，圆柱形阶梯部分和具有圆形形状的水平部分，所述水平部分设置有同心的导向槽。一个转子包含一个圆锥形部分、圆柱形阶梯部分和水平部分，这些部分固定的和相互连接，并位于壳体内腔的一侧，与壳体偏心地设置。所述研磨体为大小不等的圆锥形，圆柱形或桶形滚筒并具有表面凹槽。这组发明通过减少移动研磨体时的能量消耗来怎家研磨效率。

Description

研磨方法和装置

技术领域

本发明涉及一种运用机械装置进行脆性物料的粉碎处理。它适用于需要得到几毫米至几纳米粉末的各个行业。

所提出的方法和实施该方法的装置的基础为通过压碎进行的机械破坏，和在与研磨介质的相互作用中通过在磨体支撑面对原材料的磨损作用。

背景技术

已知的此方法的实施方式包括：在滚筒式磨机中的磨球或磨杆(见SidenkoP.M.Grindinginchemicalindustry,ed.2ndrev.M,Chemistry,1977)，在振动磨机、行星式球磨机、超微磨碎机中的磨球(见SidenkoP.M.Grindinginchemicalindustry.Ed.2ndrev.,Chemistry,1977；AndreevS.E.,PerovV.A.,ZverevichV.V.Crushing,grindingandscreeningofminerals.M.,Nedra,1980),，珠磨机中的磨球(见SidenkoP.M.Grindinginchemicalindustry,ed.2ndrev.,Chemistry,1977)。对于所有的优点，所有的这些装置存在两个主要缺陷：——在空转时很高的能耗成本，以及其结果是——低效率；——研磨体的重量限制了其破碎力以及对它们的加速，其通过减小粉碎物料的尺寸和更严格的粒度要求显著减少了该方法的效率。起始物料的颗粒和销毁它的元件之间的相互作用所依据的原理中最接近所提出的研磨方法的是在转轮运行中使用的研磨方法(见SidenkoP.M.Grindinginchemicalindustry,ed.2ndrev.M.,Chemistry,1977)。

被研磨的该物料的颗粒在研磨介质和支撑表面之间被压碎并研磨。当这些元件中的一些具有一个旋转体(旋转磨石)的形状时，另一些创建了一个封闭的支撑面(碗状)并旋转。

尽管对物料上的多个定向破坏性作用使得以这种方式获得优良的产品成为可能，它仍然完全具有所有的上述缺陷。

发明内容

在所提出的研磨方法中，由于研磨体被放置在两个支撑表面之间这一事实，破碎力——它通过来自一个或两个支撑面的研磨体被传递到颗粒——它并不依赖于研磨体的质量，而仅由该驱动器的功率来决定，其用于移动支撑平面。

于是，由于旋转质量平衡的空载损耗仅由当其沿该支撑表面移动时的研磨产生的滚动摩擦损耗决定。

已经增加的至所要求限度的功率密度，具有90％的效率，这允许引导该力直接施加到起始物料的解体，从而获得了一个达到纳米级尺寸的几乎所有细度的高效的产品。

与已知的方法和原型比较，所提出的方法拥有显著的优点，其中大部分的能量被用来移动研磨介质，而不用考虑待研磨材料的存在与否。

所提出的方法，除了上面提到的特征外，其特征还在于具有大量的各种性能、形状和类型的研磨体，并同时具有多种类型的支撑表面以及最广泛的各种构造和所有这些元件的交互布置的模式。

所提出的研磨方法所使用的该设备设定的目标为提高该方法的效率，由于以下事实而被实现了：由驱动器旋转的转子被置于与它们同轴的固定外壳中，并且该研磨体被放置在它们之间的间隙中；而所有这些元件的构造和形状在各种组合和选择中被实施，并且这样的设备被同轴地插入到彼此，以便提高生产效率。

附图的简要说明

图1-研磨体和具有压碎的物料颗粒的支撑面的相互作用的原理。

图2-在水平支撑面上的研磨体的有序排列。

图3-研磨体的自发性排列。

图4-在垂直布置的平行支撑面上的研磨体的有序排列。

图5-在倾斜的平行支撑面上的研磨体的自发性排列。

图6-在彼此成一定角度的支撑面上的研磨体的自发性排列。

图7-单层装置的横截面。

图8-多层装置的一个横截面。

图1展示了所提出的研磨方法的本质。研磨体1被置于两个支撑面2之间的一个层中。在这种情况下，该研磨体1和支撑面2之间的间隙被调整为小雨该研磨体1直径的0.86倍之内，它会自动维持研磨体1的单层排列。

起始物料3的颗粒被提供到的轴承表面之一，其相对于所述研磨体1移动，并且通过与此支撑面2的摩擦被给予旋转运动。起始物料3的颗粒，由于它们的尺寸比研磨体1的直径要小15-20倍这一事实(在研磨体材料1上被所述研磨体1捕获的起始物料3的颗粒的角度要小于起始物料3的颗粒材料的摩擦力的角度)，而在研磨体1下被撕碎，并且因为第二支撑面2限制了研磨体1的垂直运动的可能性，于是，起始物料3的颗粒通过研磨体1被粉碎。对此，研磨体1被塑造为旋转体，而支撑面2被给予这样的构造，研磨体1在支撑面2上沿着一个封闭的路径移动。轴承表面将以下列构造制成：5,10圆锥形，6,11圆柱形，7.12平板(见图7)。

给予研磨体1的形式：21球形，圆柱形20,18圆锥形，筒体19，或旋转体的另一种形式(7)。

基于对研磨过程的要求，轴承面2朝向彼此或两者旋转——在同一方向上但以不同的速度，或者只是移动其中一个。

解体过程中，为了提高研磨主体的粉碎效率至粉碎物料的最大粒径并且提高其特性的变化，在从装载到卸载的研磨物料的运动过程中，这两个支撑面2具有各种构造和尺寸，而不同的压缩力被施加给他们；它们被同心或偏心放置；而置于它们之间的间隙里的研磨体1得到不同的：大小，形状，切割的类型，并且它们被加载了不同的数量，并且间隙本身被平稳地或逐步地进行调整。

在这种情况下，研磨体1被有序地(图2，4)或自发地(图3，5，6)排列。

研磨体1的有序排列被调节，例如，由于它们被放置在导槽8(图2,4,7)中这一事实。

对于轴承面2之间的研磨体1的自发性布置，重力被使用。

由于自发性有序布置的研磨体1的数目之间的比率被改变这一事实，研磨期间的破碎和磨损力之间的比率被改变，——自发布置的研磨体越多，通过磨蚀的研磨就越多，而以有序的方式布置的研磨体越多，经受粉碎的研磨物料就越多。

由于研磨体和轴承表面设置有各种形状和构造的凹槽这一事实，研磨效率得以提高。

凹槽以环、螺钉、具有牙齿的轮廓的连续或不连续的类型制作：三角形，梯形或球形。切口的轮廓可以是另一种构造。

取决于起始物料3的性质的变化，当在研磨过程中减小其尺寸，凹槽的形状、大小、类型和数目被连续地或逐步地改变，同样的改变发生在研磨体1的数目，切口的构造、类型，支撑面2的旋转速度，以及该研磨体1和该支撑面2之间的间隙的尺寸。

当处于垂直位置或具有支撑面2大倾角的位置(图4,5)时，该研磨物料3通常在重力的影响下移动。

当处于水平位置或具有支撑面2小倾角的位置时，以及当离心力阻止运动并挤压待研磨物料3至可移动支撑面2时，以下的方法有：或者为机械的方式移动，在这种情况下，倾斜面(螺旋装置)被固定在固定支撑面2上，或者液体或气体的流动介质具有其在初始物料上的影响。该介质被强制抽到支撑面之间，沿着从待研磨的物料3的装载至其被排放的地点的方向。

粉碎的效率由方向和控制的液体或气体介质的流速的改变而控制。

图7和8展示了所提出的方法在研磨装置中实际的实现。

研磨装置(7)的单层选择：它包含以下固定在一个公共体4的物品：壳体5的圆锥形部分，壳体6的圆柱形阶梯部分，包括相同或不同直径的中空圆筒，以及一个具有圆形形状的水平主体部分7。在壳体4的内部，转子9通过间隙9被插入。所述转子由以下固定的和相互连接的物品制成：转子10的圆锥形部分，转子11的圆柱形阶梯部分，包括一个或几个具有不同直径的气缸，以及转子12的水平部分，拥有具有同心转向凹槽8的圆形形状。

在转子9中，在其上部的内部采样22是通过在供应通道23的下部壁里钻孔而制得的。该转子9——通过滑动键13并借助于调节螺母14——被固定到在转动支撑16上旋转的从动轮15，它就像主体4和驱动器24一样被固定到基座17。该壳体和该转子之间的间隙填充有不同尺寸和形状的研磨体1。这些是圆锥形滚筒18，圆柱形滚筒20，桶状滚筒19和21个滚珠。

限制垫片29被固定到该转子，在此地方转子9的形式和直径发生了变化。

图7所示的装置结合了几个变种。原则上，它只能是圆锥形和圆筒圆锥形，并且为水平，以及为各种形状和尺寸的转子主体之间的连接的任何其他组合。

在该研磨装置(8)的多层选择中，所述壳体4包含壳体25的刚性连接部件的不同的逐渐减小的直径，该壳体25彼此同心地布置，具有钻在壳体底部的排放口27。

该转子9由彼此同心定位的各种逐步减小的直径和相互连接的转子26的同心部分组成，在其顶部的连接法兰上，有从中心向周边倾斜的进料钻孔28。限制垫片29被固定在转子26的同心部分的下部。

该转子9被插入到该壳体4中，而它们之间的间隙里以有序的和自发的方式填充有不同的形状、尺寸和数量的研磨体1。

工作表面(与被研磨的物料3相接触的表面)和该壳体4和转子9被实施为圆柱形或圆锥形，它们中的一部分具有——作为工作表面——外部及其内部表面。

该装置的所有其他部分的设计类似于一个单层装置的结构(如图7)。

本发明的实施例

实现所要求保护的方法的用于研磨的单层装置(7)具体实施如下。

研磨物料3被送入转子9的内采样22，由于由从动轮15的旋转产生的离心力，研磨物料3通过流动路径23的孔穴，并被引导到该壳体4和该转子9之间的该间隙中，在这里，研磨材料3的解体通过破碎和磨损依次进行，首先，大直径的由锥形滚筒18研磨，然后是桶形滚筒19，圆柱滚筒20，以及在垂直平面21中的滚珠21——在本体7的水平部分和转子12的水平部之间的水平平面里，其中该滚珠21以有序的路径移动，由导槽8所决定，其防止了它们被离心力作用而从该装置里掉落出来。

在相同力的影响下，粉碎物料3被卸载。

粉碎物料3借助于该装置的其余部分的重力在主体4内部的上方移动该滑块。

为了控制研磨的程度，成品颗粒的形状和研磨体1的性能、尺寸、数量和构造，它们具有的凹槽，以及壳体4和转子9的工作表面上的切口差别很大，当以下条件满足时：研磨体1必须被加载为一层，并且具有一个它们和轴承面2之间的间隙，从该驱动器24向被研磨的物料3提供破碎力的有效传输。

作为决定所述研磨工艺效率的那些参数之一，此间隙要么被调整要么被维持基本上恒定，例如，通过在花键13上的垂直运动，通过移动涉及在它们中至少有一种选项为圆锥形的壳体4的转子9的调节螺母14。其中，通过限制垫片29被支撑在转子9上的一个恒定的位置的所述研磨体1由圆锥相对于壳体4改变了其空隙。

成品的细度通过改变研磨体1的相互作用的数量以及通过改变致动器24的旋转速度而改变研磨的物料3并通过调节性能以适应原始电源和通过该装置的通过速度改变填充的研磨体1的数目的变化和装置中破碎材料的通道的时间的变化而被控制。

图8展示了用于粉碎的多层装置的一个选择性实施例。其性能——由于若干同心布置的单层装置的研磨——大幅提升。

在里面，所述研磨物料3——类比于单层装置7通过内样品22和供给路径23被提供给转子9的上表面，并通过它移动，借由离心力的作用而通过进料孔28,由于它们的反向倾斜，在研磨体1的影响下，落入壳体25的同心部分和转子26的同心部分之间的研磨区，其中，只要通过重力向下移动，承受着多重压碎、磨蚀和层内破坏的该研磨的物料3就会掉落到壳体4的底面，并通过出口开口部27作为成品排出。

转子9停止该调节螺母14到从动轮15和旋转支撑件16，并且通过滑动键13，由致动器27进行旋转。

在该装置层中，其中外部旋转支撑面2被转动(其中转子9位于壳体4的外面)，被离心力压到转子9上的所述研磨物料3可以被强制地移动，例如，由连接到一个固定的支撑面2(壳体4)的螺丝或者通过经由该装置或液体介质抽气。

从该装置的中央层到周边的供给孔28的部分成比例地增加对应层的研磨体1的中心的直径并且通过在其每个之间的研磨条件相同这一条件。

使用该多层选项使得生产用于研磨的紧凑型高性能装置成为可能，其通过增加长度，该旋转速度和具有研磨体的负荷向精细、超细及纳米粉末提供了高效率、高性能和杂质的低(由于与支撑面2和研磨体1的低接触时间)尺寸减小。

使用不同类型的研磨体1，创造了研磨体1的有序排列的不同组合，在导向槽8具有它们的自发的布置，你可以改变待研磨的物料上的破碎和磨损作用之间的比率，并调整研磨体1和支撑面2之间的间隙，你可以调整待研磨的物料3上的影响程度并改变以干的或湿的形式在夹层研磨的效果。

工业上的实用性

本发明可以在各个行业中使用，只要该行业中需要获得从数毫米至纳米级别尺寸的范围内的粉末。

Claims (3)

1.一种研磨方法，包含在旋转面上通过研磨体对待研磨物料进行湿式或干式粉碎，其具有旋转体的形状，其特征在于，为了提高研磨效率和所述方法的效率，研磨体以有序或自发的方式被放置在两个支撑表面之间的单层里；其中，研磨体的表面和支撑面之间的间隙被设置为小于该研磨体直径的0.86倍之内，而呈现圆筒形、锥形或圆形的所述支撑面被平行设置或彼此成一定角度设置，其角度值要小于研磨体材料和处于进料位置的支撑面间的摩擦力的角度；所述支撑表面相对于彼此位于同一轴上或者位于偏心位置，并且它们被水平地、垂直地或倾斜地定向。

2.根据权利要求1所述的方法的一种装置，包含一个固定的壳体，具有封闭的形状，研磨体与壳体接触，以研磨体和旋转体驱动的形式，其特征在于，为了提高研磨效率和程度，所述壳体包括以下固定的和相互连接的物品：以圆的形式提供的圆锥形部分、圆柱形阶梯部分和水平部分，设置有同心的导向槽；并在壳体转子的内部同轴地或偏心地放置它，其中具有下列固定的和相互连接的物品：圆锥形部分，圆柱形阶梯部分和具有圆形形状的水平部分；其中，转子被滑动键和调节螺母固定到所述从动轮，它通过旋转支撑件被固定到一个基座；并且在壳体和转子之间的间隙中存在有研磨体，具有以下形状：圆锥形，圆柱形或桶形滚筒或者具有或不具有表面凹槽的大小不等的滚珠；其中具有孔穴，用于钻在转子顶部的内样品的底部的进料管，钻至研磨体级负载的水平，并且一个从动轮通过通过一个皮带传动被连接到致动器基座。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，为了提高研磨方法的特定的效率，所述壳体和所述转子由圆柱形或圆锥形形状的单独的同心部件制成，其从外围向直径中心减小，研磨体被放置于它们之间；其中，对于在壳体内的研磨体的每一行，具有卸载的钻孔并且还有限制垫片位于下部的转子的所有部件上，并且以一个从中心向外周的角度在研磨体的每一行上还有钻取的进料孔；其中一些所述壳体和所述转子的部件从两侧与研磨体相接触。