CN108499387A - 一种粒子级分散粉料混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粒子级分散粉料混合装置的组成、结构、混合原理、使用方法和用途，该装置包括混合器(1)、转动框(2)、电机(3)、传动器(4)、支架(5)、振动台(7)、超声波电源(8)、超声波换能器(9)、超声波振动环(10)、电缆(11)、固定杆(12)、轴承（13）和控制面板(6)等组件，装置先通过混合器(1)的转动使粉料流动、分散、混合，形成粒子团间的粗分散混合，再通过筛网(14)使粒子团拆解为粒子进一步分散混合，从而实现不同粉料粒子间的分散混合。该装置用于对分散度要求高的粉料混合加工，如固相反应前的粉料混合、新型药物制剂和精细陶瓷及特种材料制造过程中的粉料混合加工。

Description

一种粒子级分散粉料混合装置

技术领域：本发明涉及一种固体粉料混合装置，具体地说是涉及一种粒子级分散粉料混合装置的组成、结构与使用方法。

本发明还涉及一种具有转动、振动、超声振动与过筛混合功能的固体粉料混合装置。

背景技术：

现有粉料混合设备有旋转式粉料混合机、搅拌式粉料混合机、气流式混合机等，利用搅拌器搅拌、容器旋转、气流冲击以及多种方式组合等进行粉料混合，这些方式混合多种粉料，混合粉料之间有些是粉料粒子间的混合，有些是粉料聚集体(粒子团)间的混合，即一种粉料的聚集体与其他粉料的聚集体之间的混合，分散度低，物料混合不均匀，达不到粉料粒子间分散程度的混合，导致混合粉料的性能不均匀，影响后续加工和使用，尤其影响精细化工产品、新型药物制剂、精细陶瓷、高性能材料的制造。

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种粒子分散级粉料混合设备，解决粉料混合达不到粒子之间分散程度的混合问题，满足科学研究、工业生产和人们生活的需要。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种粒子级分散粉料混合装置，使多种不同粉料达到粒子间分散程度的均匀混合，或者说，一种粉料以粒子的形式均匀地分散在其他粉料之中，粉料分散均匀，性能一致，以满足精细化工、新型药物制剂、精细陶瓷、高性能材料研发的需要。

技术方案：一种粒子级分散粉料混合装置，如图1所示：包括混合器1、转动框2、电机3、传动器4、支架5、振动台7、超声波电源8、超声波换能器9、超声波振动环10、电缆11、固定杆12、轴承13和控制面板6等组件，混合器1与转动框2为可拆卸固定联接，转动框2与支架5及传动器4为可拆卸动联接，选用轴承13等联接或其他方式动联接，支架5与振动台7为可拆卸固定联接，固定杆12与转动框2、支架5为可拆卸联接，超声波电源8与超声波换能器9通过电缆11联接，超声波换能器9与超声波振动环10为固定联接，超声波振动环10与混合器1为可拆卸固定联接。混合器1、转动框2、电机3、传动器4、支架5、轴承13和控制面板6构成混合系统；振动台7、支架5、传动器4、转动框2、轴承13构成低频振动系统；超声波电源8、电缆11、超声波换能器9、超声波振动环10构成超声波振动系统。

所述混合器1，如图2、3所示，是粉料混合的容器和场所，包括两个相同的半容器18(如图4所示)和一个筛网14。半容器18的顶端有一端口15和端盖16，底端有可拆卸联接部17(如法兰联接部、扣联接部、销联接部等)，筛网14位于两个半容器18底端联接部之间，两个半容器18和一个筛网14通过可拆卸联接方式构成混合器1，如图3、2所示。混合器1端口15用于装卸物料，端盖16用于封闭容器，防止混合过程中的物料逸出；混合器1的形状为球形、锥形、圆筒形或其他多面体形中的一种，或多种形状的组合形；混合器1容积的大小可根据实际需要设计和制造，一般为0.3升至5立方米，优选为0.6升至2立方米。混合器1的材质可选用金属材料，如铜、铜合金、钛、钛合金、铝合金、不锈钢等耐腐蚀材料中的一种或多种的组合；也可选用非金属合成材料，如氟塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)等高分子材料中的一种或多种的组合，或选用天然材料，如木材、竹材等；或选用金属与非金属的复合材料，或选用金属材料与非金属材料的组合材料，等等。筛网14的孔径为1微米至2毫米，优选5微米至150微米，筛网14的材质可选用金属材料，如铜、铜合金、钛、钛合金、铝合金、不锈钢等耐腐蚀材料中的一种或多种的组合，或选用非金属材料，如氟塑料、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯咪唑、ABS等中的一种或多种的组合，或选用金属与非金属的复合材料，或选用金属材料与非金属材料的组合材料，等等。对于大容积的混合器1，筛网14上、下设置支撑杆或支撑格板，以防止筛网14被粉料压坏。

所述转动框2是固定混合器1并带其转动的框架，由框架与轴构成，轴位于框架的两端，轴与框架为可拆卸固定联接或不可拆固定联接。

电机3是混合器1转动的动力源，传动器4是转动框2的动力供给和转速调节的机构，既有将电机3的动力传递给转动框2的功能,也有调控转动框2转速的功能。可选用齿轮变速器、齿链变速器、蜗轮蜗杆变速器、轮带变速器等中的一种或多种的组合。另外，转动框2的转速除传动器4调控外，也可以通过调节电机的转速进行调控；控制面板6是安装各种控制按扭的平板，支架5是架状构件，用于安装电机3、传动器4、控制面板6和支撑转动框2转动。

所述振动台7是三次元振动源，产生低频或高频机械振动，位于本装置的底部，可使混合器1产生水平、垂直、倾斜三方向运动，内部粉料的运动轨迹呈现一种三维曲线，既加速粉料通过筛网14的速度，提高过筛效率，又产生良好的分散效果。

所述超声波电源8的频率为20kHz～200 kHz，优选26kHz～40 kHz；所述超声波换能器9的频率为17kHZ～200kHZ，优选26kHz～40 kHz；超声波振动环10以可拆卸方式固定于混合器1中央的外表面，或以可拆卸方式固定于转动框中央的内表面。超声波电源8将普通电源转换为超声波电源，通过电线传给超声换能器9，超声换能器9将超声波电源转变为超声波机械能，经超声振动环10施加于混合器1，或经超声振动环10施加于转动框2传给混合器1，使混合器1产生肉眼看不到的超音速的振动，筛网14上的粉料接受巨大的超声振动，始终保持悬浮状态，从而抑制粘附、摩擦、平降、楔入等堵网因素，进而达到高效过筛、清网和粒子间分散的目的。

所述固定杆12是选择性控制转动框2转动的构件，与转动框2、支架5为可拆卸联接，如销联接等，在混合器1转动混合期间，固定杆12与转动框2为分离状态，不影响混合器1的转动混合；在混合器1过筛混合期间，固定杆12与转动框2为紧密固定联接，锁定转动框2，防止因振动导致转动框2转动而影响粉料的过筛混合。

本发明装置混合原理：先通过混合器1的转动使粉料流动、分散、混合，形成粒子团间的粗分散混合，再通过筛网14使粒子团拆解为粒子进行进一步分散、混合，形成粒子间的细分散混合粉料，详述如下：

(1) 粗分散混合：如图1所示：当不同粉料加入混合器1后，启动混合器1转动，内部粉料随之旋转，由于重力的作用，粉料由高向低流动、分散、混合，因表面能、粘附力和离心力等的作用，粉料在流动、分散、混合过程中，同类粉料极少量以粒子形式细分散混合，绝大部分聚集成粒子团，不同粉料之间基本上是以粒子团的形式进行的粗分散混合。

(2) 细分散混合：当混合器1转动一定时间，器内粉料达到粒子团间的粗分散混合时，停止混合器1转动，使粉料位于筛网14上面，用固定杆12锁定转动框2防止转动，启动振动(振动台振动、超声波振动)促进粉料通过筛网14，粒子因尺寸小顺利通过筛网14，粒子团因尺寸大被拦截在筛网14的上面，在重力与振动的作用下，粒子团被筛网14拆分为单个粒子，由于三次元振动和超声波振动的协同作用，粒子穿筛时及穿筛后作多方向的运动，进一步促使粒子间的充分分散与混合。过筛一次，大部分粉料形成粒子间的分散混合；过筛数次，全部粉料形成粒子间的分散混合。

本发明装置使用操作步骤：本发明装置可进行多种操作方式和操作步骤，举例如下：

操作一：先转动混合、后过筛混合

1 装料：向混合器1内装入不同粉料；

3 转动混合：启动混合器1转动，进行转动混合；

4 停止转动混合：停止混合器1转动，使混合器1内物料位于筛网14的上面，用固定杆12锁定转动框2，防止转动；

5 振动过筛：启动振动台7振动，产生三次元振动带动设备振动，加速粉料通过筛网14；

6 超声波振动过筛：振动台7振动数分钟后，启动超声波振动，促使粉料全部穿过筛网14；

7 重复过筛：将混合器1旋转180度，使混合器1内粉料再次位于筛网14的上面，锁定转动框2，重复过筛；

8出料：重复过筛5次以上，停止振动，打开端盖16，利用重力，必要时再启动振动使混合粉料流出，收集，即得粒子级分散的混合粉料。

有关说明：

(1) 混合器1装料量：根据粉料的性质、半容器18的容积大小、混合器1的转速、筛网14的强度而定，一般为半容器18容积的10%～30%；

(2) 混合器1转动混合时间：根据粉料的性质、数量、混合器1的转速等因素而定，一般为5～10分钟。

(3) 过筛分散次数：根据粉料的性质、细度而定，易分散的粉料，如高密度、硬质、结晶性好、自粘性差的粉料，过筛混合5次可达到粒子级分散混合；难分散的粉料，如低密度、软质、结晶性差、自粘性强的粉料，需要过筛5次以上，才能达到粒子级分散混合。

该混合操作程序简单，但过筛次数较多。

操作二：转动混合—过筛混合交替进行

1 装料：向混合器1内装入粉料；

3 转动混合：启动混合器1，使混合器1转动混合；

4 停止转动：停止混合器1转动，使混合器1内物料位于筛网14的上面，用固定杆12锁定转动框2；

5 振动过筛：启动振动台7振动，使混合器1振动；

6 超声波振动过筛：振动台7振动数分钟后，启动超声波振动，使筛网14上面的粉料全部进入筛下；

7 再次转动混合：重复步骤3；

8 再次过筛混合：重复步骤4～6。

９ 转动混合、过筛混合交替操作数次，直至所有粉料完全达到粒籽间的分散混合。

10 出料：停止振动，使粉料全部处于筛网14的下部，打开端盖16，利用重力，必要时再启动振动促进混合粉料流出，收集，即得粒子级分散混合粉料。

该混合操作过筛次数少。

本发明的有益效果：

本发明装置能使不同粉料之间形成粒子间的分散混合，混合均匀性好，解决了现有技术不能实现不同粉料粒子之间的分散致使混合不均匀而导致产品性能一致性差、重复性差、可靠性差的问题。本发明装置用于化工固相反应前粉料的分散混合，可使固相反应速度均匀、易控，反应程度显著提高直至完全反应；用于药物新型制剂成型前的粉料分散混合，则制剂的质量均匀性好、重复性好，并且易于调控，例如用于植入剂成型前的粉料混合，则制成的植入剂含量均匀，植入剂释放速度与释放程度偏差小、重复性好，释放规律容易控制；用于难溶性药物与促溶剂粉料的混合，则促溶效果显著提高。用于精密陶瓷粉的混合，制成的陶瓷结构均匀，性能均一。

附图说明

图1为本发明装置示意图；

图1中各数字表示的意义：1—混合器；2—转动框；3—电动机；4—传动器；5—支架；6—控制面板；7—振动台；8—超声波电源；9—超声波换能器；10—超声波振动环；11—电缆；12—固定杆；13—轴承。

图2为混合器1的主视图；

图2中各数字表示的意义：1—混合器；15—端口；16—端盖；17—半容器连接部(可拆卸连接部)。

图3为图2沿A-A线的剖面图；

图3中各数字表示的意义：14—筛网；其他数字意义同前图。

图4为半容器18的纵向剖面图；

图4中各数字表示的意义：17—连接部；18—半容器。

图5为安装有超声波振动环的混合器1的示意图；

图5中各数字表示的意义：10—超声波振动环，其他数字意义同前图。

具体实施方式

下面结合图1，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种粒子级分散粉料混合装置，包括混合器1、转动框2、电机3、传动器4、支架5、振动台7、超声波电源8、超声波换能器9、超声波振动环10、电缆11、固定杆12、轴承13和控制面板6组件。混合器1由两个半容器18(如图4所示)和一个筛网14以可拆卸方式固定联接(如图3、2所示)构成，支架5安装在振动台7上，为可拆卸固定联接；电机3、控制面板6以可拆卸方式安装在一支架5的中上部，传动器4以可拆卸方式安装在该支架的上部，转动框2安装在另一支架5和传动器4的上部，为可拆卸动联接，选用轴承13等联接或其他动联接，使转动框2易于被电机3驱动；混合器1安装在转动框2内，以可拆卸方式固定联接；超声波振动环10以可拆卸方式固定在混合器1中央的外表面(如图5所示)，或者以可拆卸方式固定在转动框2中央的内表面(如图1中虚线所示)；固定杆12与支架5、转动框2为可拆卸联接；超声波换能器9安装在转动框2上，与超声波振动环10固定联接；超声波电源8与超声波换能器9用电缆11联接。混合器1、转动框2、电机3、传动器4、支架5、轴承13和控制面板6构成混合系统；振动台7、支架5、传动器4、轴承13、转动框2构成三元次振动系统；超声波电源8、电缆11、超声波换能器9、超声波振动环10构成超声波振动系统。混合器1端口15用于装料和卸料，端盖16封闭端口15，防止物料外逸。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，任何对本技术做出本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种粒子级分散粉料混合装置，其特征是，包括混合器(1)、转动框(2)、电机(3)、传动器(4)、支架(5)、振动台(7)、超声波电源(8)、超声波换能器(9)、超声波振动环(10)、电缆(11)、固定杆(12)、轴承（13）和控制面板(6)组件；所述混合器(1)由两个半容器(18)和一个位于两者之间的筛网(14)组成，两个半容器(18)和一个筛网(14)以可拆卸方式联接；所述传动器(4)是电机(3)与转动框(2)之间的动力传递和转动框(2)转速的调控机构；振动台(7) 与支架(5)为可拆卸固定联接，转动框(2)与支架(5)及传动器(4)为可拆卸动联接，转动框(2)与混合器(1)为可拆卸固定联接，固定杆(12)与支架(5)、转动框(2)为可拆卸联接，超声波电源(8)与超声波换能器(9)由电缆(11)联接，超声波换能器(9)与超声波振动环(10)为固定联接，超声波振动环(10)与混合器(1)为可拆卸固定联接：混合器(1)、转动框(2)、电机(3)、传动器(4)、支架(5)、轴承(13)和控制面板(6)构成混合系统；振动台(7)、支架(5)、传动器(4)、转动框(2)构成三次元振动系统；超声波电源(8)、电缆(11)、超声波换能器(9)、超声波振动环(10)构成超声波振动系统。

2.根据权利要求1所述的一种粒子级分散粉料混合装置，其特征是，所述混合器(1)的形状为球形、锥形、圆筒形或其他多面体形中的一种，或多种形状的组合形；混合器(1)容积的为0.3升至5立方米，优选为0.6升至2立方米。

3.根据权利要求1所述的一种粒子级分散粉料混合装置，其特征是，所述混合器(1)的材质选用铜、铜合金、钛、钛合金、铝合金、不锈钢材料中的一种或多种的组合，或选用氟塑料、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)中的一种或多种的组合，或选用木材、竹材中的一种或两种的组合，或选用金属与非金属的复合材料，或选用金属与非金属的组合材料。

4.根据权利要求1所述的一种粒子级分散粉料混合装置，其特征是，所述筛网(14)的孔径为1微米至2毫米，优选5微米至150微米，筛网(14)的材质选用铜、铜合金、钛、钛合金、铝合金、不锈钢中的一种或多种的组合，或选用氟塑料、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯咪唑、ABS中的一种或多种的组合，或金属与非金属的组合材料。

5.根据权利要求1所述的一种粒子级分散粉料混合装置，其特征是，所述筛网(14)的上、下设置支撑杆或支撑格板，以防止筛网14被粉料压坏。