CN111408451A - 一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于碳纳米管浆料制备机械技术领域，公开了一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，包括由内筒和外筒构成的筒体，且内筒与外筒之间形成水冷夹腔，所述水冷夹腔的两端分别设有进水装置和出水装置，且进水装置与出水装置中均包括可旋转的密封组件和弹性安装组件；密封组件包括固定于外筒上的第一垫环、固定于内筒上的第二垫环、及卡紧密封于第一垫环与第二垫环之间的压环；所述第一垫环和第二垫环均包括固定部和接触部，且两个接触部的一侧均为斜面，分别与压环外壁和内壁接触配合；弹性安装组件连接于压环的一端，用于向筒体所在方向压紧压环；基于此使得密封组件在结构磨损的情况下能自动补偿并压紧密封。

Description

一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备

技术领域

本发明属于碳纳米管浆料制备机械技术领域，具体涉及一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备。

背景技术

根据现有技术可知，导电导热的碳纳米管浆料的制备过程如下：将粉碎后的碳纳米管原料分散于有机溶剂(通常采用无水乙醇)中形成第一混合液，将无机颗粒(包括玻璃粉、氧化铟锡颗粒)分散于有机溶剂中形成第二混合液，混合第一混合液与第二混合液，得到碳纳米管浆料。

在上述过程中，关于碳纳米管原料的粉通常采用球磨机完成，而球磨机在工作过程中因于钢球与碳纳米管原料的碰撞与摩擦会产生大量热量，从而产生高温安全隐患。

在现有技术中，对于球磨机的冷却大多采用水冷，而水冷又分为外冷和内冷，其中内冷指在球磨机筒壁内开设夹腔，然后通过泵水设备将冷水却泵入夹腔中，从而使冷却水在夹腔中循环流动，由此达到球磨机的冷却效果；但是该方式仍存在一定问题：球磨机在工作中时，其筒体保持持续转动，因此使得夹腔与泵水设备的连接处需进行可旋转的密封处理，但是密封件在持续旋转的过程中会形成磨损，无法长时间保持密封，影响水冷效果。另外，在现有技术中，密封件磨损后也无法有效获取其磨损程度，影响密封件更换的及时性。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，以解决现有水冷球磨设备中旋转密封件使用寿命短、密封效果不足且难以及时更换的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，包括用于球磨碳纳米管原料的筒体，所述筒体包括内筒和外筒，且内筒与外筒之间形成水冷夹腔，所述水冷夹腔的两端分别配设有进水装置和出水装置，且进水装置与出水装置中均包括可旋转的密封组件和弹性安装组件；

所述密封组件包括固定于外筒上的第一垫环、固定于内筒上的第二垫环、以及卡紧密封于第一垫环与第二垫环之间的压环；其中：

所述压环外壁和外壁均构成一端大一端小的圆台形结构，且外壁构成的圆台形结构中朝向筒体的一端小，另一端大，内壁构成的圆台形结构中朝向筒体的一端大，另一端小；

所述第一垫环和第二垫环均包括固定部和接触部，且两个接触部的一侧均为斜面，并分别与压环外壁和内壁接触配合；

所述弹性安装组件连接于压环的一端，用于向筒体所在方向压紧压环。

优选的，两个所述压环上均匀开设有多个通孔，且每个通孔处均安装有一个弹性安装组件。

优选的，所述弹性安装组件包括进水连接件、压环安装件和出水连接件，其中：所述进水连接件设置于进水装置中，且其数量与压环上的通孔数量相同；所述压环安装件和出水连接件均设置于出水装置中，且两者数量之和与压环上的通孔数量相同，所述出水连接件的数量为个，并与压环上位于最低处的通孔相对应，且出水连接件的结构与进水连接件的结构相同。

优选的，所述进水装置和出水装置中均包括安装架，且多个弹性安装组件均固定于安装架上；所述安装架包括第一安装板、连接板和第二安装板，且连接板为环形结构，连接于第一安装板与第二安装板之间。

优选的，所述进水连接件包括固定于第一安装板上的固定水管、贯穿第二安装板的空心压柱、以及连接于固定水管与空心压柱之间的第一弹性管；所述空心压柱的另一端通过螺栓与压环固定，且空心压柱与第二安装板之间焊接有第一弹簧，所述第一弹簧伸缩时，空心压柱沿轴向往复移动。

优选的，所述压环安装件包括固定于第一安装板上的第二弹性管、及贯穿第二安装板的实心压柱，所述实心压柱的一端与第二弹性管连接，另一端通过螺栓与压环固定，且实心压柱与第二安装板之间焊接有第二弹簧，所述第二弹簧伸缩时，实心压柱沿轴向往复移动。

优选的，所述弹性安装组件中还安装有预警组件，且预警组件包括固定于空心压柱和实心压柱上的多个压盘、以及固定于第二安装板上的多个压力警报器，所述压盘与压力警报器的距离小于或等于压环厚度，且压盘接触压力警报器时，压力警报器发出警报。

优选的，所述进水装置和出水装置中均包括底座组件，且底座组件安装于安装架底部。

优选的，所述底座组件包括固定式的安装底座、以及移动式的安装支架，且安装架固定于安装支架顶部，所述安装底座顶部设有导轨和气缸，且安装支架的底部与导轨配合，所述气缸位于安装支架的一侧，且气缸伸缩驱动时，安装支架沿导轨往复移动。

优选的，所述水冷夹腔包括导水区和排水区，且导水区靠近进水连接件，排水区靠近出水连接件，所述导水区内均匀设有多个导水隔板，以均分隔形成多个导水通道，且导水通道的数量与通孔数量相等。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明中，在球磨机筒体内设有夹腔，在球磨机筒体两端分别设置了进水装置和出水装置，以与夹腔配合形成球磨机的循环水冷；而上水进水装置和出水装置中均设置了由垫环和压环构成的旋转密封件，其中垫环随球磨机筒体转动，与压环产生摩擦，压环则设为弹性结构，以自动压紧垫环，基于此构成自动补偿式的旋转密封件，从而有效保证了旋转密封件的密封性，避免因微小磨损而出现密封效果不足的问题。

(2)针对上述垫环和压环，采用斜面配合，一方面保证弹性压紧后的密封性，另一方面则有效延长整体旋转密封件的使用寿命。

(3)针对上述压环，配设有可移动的安装架，以便于在整体旋转密封件磨损至无法使用时快速执行密封件的更换。

(4)针对上述压环，配合其弹性结构还设有预警组件，以在旋转密封件形成最大程度的磨损时发出警报，进而保证旋转密封件更换的及时性。

(5)在本发明中，将夹腔内设置导水区和排水区：其中导水区中均匀设有多个导水隔板，以使球磨机筒体能充分与冷却水接触，提高冷却效果；而排水区则用于汇集待排出的冷却水，以与出水装置配合，进而实现冷却水的有效循环。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中筒体的径向剖视图；

图3为筒体中内筒的结构示意图；

图4为图1中的A处放大图；

图5为图1中的B处放大图；

图6为进水装置中第一安装板的结构示意图；

图7为出水装置中第一安装板的结构示意图；

图8为进水装置或出水装置中第二安装板的结构示意图；

图9为进水装置或出水装置中第一垫环的结构示意图；

图10为进水装置或出水装置中压环的结构示意图；

图11为出水装置或出水装置与底座组件的配合示意图；

图中：1-筒体、11-内筒、12-外筒、13-导水隔板、14-导水通道、2-进水装置、21-安装架、211-第一安装板、212-连接板、213-第二安装板、22-进水连接件、221-固定水管、222-第一弹性管、223-空心压柱、224-第一弹簧、23-密封组件、231-第一垫环、2311-固定部、2312-接触部、232-压环、2321-通孔、233-第二垫环、3-出水装置、31-压环安装件、311-实心压柱、312-第二弹性管、313-第二弹簧、32-出水连接件、4-底座组件、41-安装支架、42-气缸、43-安装底座、44-导轨、5-预警组件、51-压盘、52-压力警报器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，具体请参阅图1-图11所示，其主要结构包括：

用于球磨碳纳米管原料的筒体1，筒体1包括内筒11和外筒12，且内筒11与外筒12之间形成水冷夹腔，水冷夹腔的两端分别配设有进水装置2和出水装置3，且进水装置2与出水装置3中均包括可旋转的密封组件23和弹性安装组件；

密封组件23包括固定于外筒12上的第一垫环231、固定于内筒11上的第二垫环233、以及卡紧密封于第一垫环231与第二垫环233之间的压环232；其中：

压环232外壁和外壁均构成一端大一端小的圆台形结构，且外壁构成的圆台形结构中朝向筒体1的一端小，另一端大，内壁构成的圆台形结构中朝向筒体1的一端大，另一端小；

第一垫环231和第二垫环233均包括固定部2311和接触部2312，且两个接触部2312的一侧为斜面，并分别与压环232外壁和内壁接触配合；

弹性安装组件连接于压环232的一端，用于向筒体1所在方向压紧压环232。

由上可知，整体球磨设备的工作及冷却原理为：

结合图1及现有技术可知，筒体1两端分别有进料端和出料端，并还有支撑整体球磨机的支撑底座，另外还有套设于外筒12上的驱动齿轮，以此使得球磨机在工作时能实现筒体1的转动；

结合图1、图4、图5及上述描述可知，筒体1在转动时带动第一垫环231及第二垫环233进行同步转动，而压环232在弹性安装组件的限定下则保持不动，此时接触部2312的斜面与压环232内、外壁的斜面则产生摩擦，进而磨损接触斜面；一旦斜面出现磨损，具体表现为压环232与第一垫环231及第二垫环233之间出现缝隙，在此情况下，弹性安装组件向靠近筒体1所在方向压紧压环232，使得斜面重新配合，进而使得整体密封组件23仍保持密封，即在弹性安装组件的配合下实现压环232对磨损缝隙的自动补偿，以此有效避免因结构磨损而出现密封效果不足的问题；另外在自动补偿的形式下，还能有效延长整体密封组件23的使用寿命，减缓更换频率，进而降低碳纳米管浆料生产成本，具有较好的实用性和经济价值。

上述由于内筒11和外筒12是同步转动的，从而能保证两个接触部2312与压环232内、外壁之间的磨损是相同的，进而能保证压环232补偿压紧时的有效密封。

在本实施例中，整体密封组件23的大小受水冷夹腔端部大小的影响，其最小尺寸为：水冷夹腔端部位于筒体1的进料端和出料端处时所形成的尺寸(图中未示出)。

针对上述主要结构中的弹性安装组件，本实施例还包括如下具体结构：

作为一具体实施方式，结合图10所示，两个压环232上均匀开设有多个通孔2321，且每个通孔2321处均安装有一个弹性安装组件。

作为一具体实施方式，结合图1及图4-图10所示，弹性安装组件包括进水连接件22、压环安装件31和出水连接件32，其中：进水连接件22设置于进水装置2中，且其数量与压环232上的通孔2321数量相同；压环安装件31和出水连接件32均设置于出水装置3中，且两者数量之和与压环232上的通孔2321数量相同，出水连接件32的数量为1个，并与压环232上位于最低处的通孔2321相对应，且出水连接件32的结构与进水连接件22的结构相同。

由此可知，针对进水装置2可设有多个进水位，以向水冷夹腔执行同步进水，从而覆盖整体内筒11，达到良好的冷却效果；针对出水装置3，仅设有一个最低处的出水位，以基于水流重力完成自动出水，并保证水能流回至水池等冷却水的循环装置内。

作为一具体实施方式，结合图1及图4-图10所示，进水装置2和出水装置3中均包括安装架21，且多个弹性安装组件均固定于安装架21上；安装架21包括第一安装板211、连接板212和第二安装板213，且连接板212为环形结构，连接于第一安装板211与第二安装板213之间。基于此，用于保证弹性安装组件固定的稳定。

作为进一步的实施方式，进水连接件22包括固定于第一安装板211上的固定水管221、贯穿第二安装板213的空心压柱223、以及连接于固定水管221与空心压柱223之间的第一弹性管222；空心压柱223的另一端通过螺栓与压环232固定，且空心压柱223与第二安装板213之间焊接有第一弹簧224，第一弹簧224伸缩时，空心压柱223沿轴向往复移动。

作为进一步的实施方式，压环安装件31包括固定于第一安装板211上的第二弹性管312、及贯穿第二安装板213的实心压柱311，实心压柱311的一端与第二弹性管312连接，另一端通过螺栓与压环232固定，且实心压柱311与第二安装板213之间焊接有第二弹簧313，第二弹簧313伸缩时，实心压柱311沿轴向往复移动。

综上可知，关于弹性安装组件中的进水连接件22、压环安装件31和出水连接件32均以相同原理进行弹性补偿，且原理为：

在安装整体进水装置2和出水装置3时，使安装架21尽量靠近筒体1，即使第一弹簧224和第二弹簧313在安装状态下均形成压缩，由此基于压缩所产生的回弹力为压环232的弹性补偿提供驱动力；当密封组件23的结构出现磨损缝隙后，第一弹簧224和第二弹簧313产生一定量的回弹，达到推动(压紧)压环232的效果；

另外，在上述过程中，基于第一弹性管222和第二弹性管312的设置，一方面保证了空心压柱223和实心压柱311移动的稳定，另一方面则用于实现与固定水管221的连接，以保证冷却水在进、出水时的稳定。

上述，关于实心压柱311的设计，是为了有效保证出水装置3中仅有一个最低处的出水位。

实施例2

本实施例为实施例1的进一步优化实施例，即基于实施例1的基础上，本实施例中还设置了预警组件5，且预警组件5安装于弹性安装组件中；

具体：预警组件5包括固定于空心压柱223和实心压柱311上的多个压盘51、以及固定于第二安装板213上的多个压力警报器52，压盘51接触压力警报器52时，压力警报器52发出警报。

在本实施例中，关于压盘51与压力警报器52的设置距离应小于或等于压环232的厚度，即压环232在弹性安装组件的压紧下所能产生的最大补偿距离；基于此，能有效保证整体密封组件23在近似产生最大程度的磨损时及时发出警报，从而提醒工作人员注意更换密封组件23。

在本实施例中，作为进一步的实施方式，还可结合自动停机结构，即在压盘51接触压力警报器52时执行整体球磨机的自动停机，以免在球磨机运行过程中出现磨损过度的情况。

实施例3

本实施例为实施例1或实施例2的进一步优化实施例，即基于实施例1或实施例2的基础上，本实施例中还设置了底座组件4；具体，结合图1及图11所示：

底座组件4包括固定式的安装底座43、以及移动式的安装支架41，且安装架21固定于安装支架41顶部，安装底座43顶部设有导轨44和气缸42，且安装支架41的底部与导轨44配合，气缸42位于安装支架41的一侧，且气缸42伸缩驱动时，安装支架41沿导轨44往复移动。

在实际应用中，为便于执行密封组件23的更换，关于第一垫环231和第二垫环233上的固定部2311，均可采用螺栓进行固定，既能保证固定的稳定性，又能进行拆卸。

结合实施例2对本实施例进行如下解释：在压力警报器52发出警报时(即需要更换密封组件23时)，启动气缸42，以推动安装支架41进行移动，进而带动安装架21、弹性安装组件和压环232进行移动，以远离筒体1(即分离第一垫环231、第二垫环233与压环232)，在此状态下，单独拆卸并更换第一垫环231、第二垫环233和压环232，再基于气缸42的回缩复位形成重新配合即可。

上述，关于安装支架41与气缸42伸缩端的连接，可采用螺栓、焊接等方式进行固定。

实施例4

本实施例为实施例1的进一步优化实施例，即基于实施例1的基础上，结合图1-图3所示，将水冷夹腔分为导水区和排水区，且导水区靠近进水连接件22，排水区靠近出水连接件32，导水区内均匀设有多个导水隔板13，以均分隔形成多个导水通道14，且导水通道14的数量与通孔2321数量相等。

具体，参考图3，其中多个导水通道14均沿内筒11轴向导通，而排水区则为一整体的环形结构，由此冷却水在穿过压环232上的通孔2321后，会对应喷向至与之对应的导水通道14内，。然后穿过导水通道14流向至排水区中；其中，导水通道14的作用是：保证冷却水在导水区内时能均匀分布于内筒11周围(即避免因重力作用而落于水冷夹腔底部)，由此能有效提高水冷的均匀性。

另外，将导水通道14的数量设置于与通孔2321数量相等，由此保证冷却水的均匀流通不受筒体1转动的影响，具体表现为：在筒体1转动下，每个导水通道14均能不定位的对应一个通孔2321，即每个导水通道14的一端均能有效完成进水。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，包括用于球磨碳纳米管原料的筒体(1)，所述筒体(1)包括内筒(11)和外筒(12)，且内筒(11)与外筒(12)之间形成水冷夹腔，其特征在于：所述水冷夹腔的两端分别配设有进水装置(2)和出水装置(3)，且进水装置(2)与出水装置(3)中均包括可旋转的密封组件(23)和弹性安装组件；

所述密封组件(23)包括固定于外筒(12)上的第一垫环(231)、固定于内筒(11)上的第二垫环(233)、以及卡紧密封于第一垫环(231)与第二垫环(233)之间的压环(232)；其中：

所述压环(232)外壁和外壁均构成一端大一端小的圆台形结构，且外壁构成的圆台形结构中朝向筒体(1)的一端小，另一端大，内壁构成的圆台形结构中朝向筒体(1)的一端大，另一端小；

所述第一垫环(231)和第二垫环(233)均包括固定部(2311)和接触部(2312)，且两个接触部(2312)的一侧均为斜面，并分别与压环(232)外壁和内壁接触配合；

所述弹性安装组件连接于压环(232)的一端，用于向筒体(1)所在方向压紧压环(232)。

2.根据权利要求1所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：两个所述压环(232)上均匀开设有多个通孔(2321)，且每个通孔(2321)处均安装有一个弹性安装组件。

3.根据权利要求2所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于，所述弹性安装组件包括进水连接件(22)、压环安装件(31)和出水连接件(32)，其中：

所述进水连接件(22)设置于进水装置(2)中，且其数量与压环(232)上的通孔(2321)数量相同；

所述压环安装件(31)和出水连接件(32)均设置于出水装置(3)中，且两者数量之和与压环(232)上的通孔(2321)数量相同，所述出水连接件(32)的数量为1个，并与压环(232)上位于最低处的通孔(2321)相对应，且出水连接件(32)的结构与进水连接件(22)的结构相同。

4.根据权利要求3所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述进水装置(2)和出水装置(3)中均包括安装架(21)，且多个弹性安装组件均固定于安装架(21)上；所述安装架(21)包括第一安装板(211)、连接板(212)和第二安装板(213)，且连接板(212)为环形结构，连接于第一安装板(211)与第二安装板(213)之间。

5.根据权利要求4所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述进水连接件(22)包括固定于第一安装板(211)上的固定水管(221)、贯穿第二安装板(213)的空心压柱(223)、以及连接于固定水管(221)与空心压柱(223)之间的第一弹性管(222)；所述空心压柱(223)的另一端通过螺栓与压环(232)固定，且空心压柱(223)与第二安装板(213)之间焊接有第一弹簧(224)，所述第一弹簧(224)伸缩时，空心压柱(223)沿轴向往复移动。

6.根据权利要求5所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述压环安装件(31)包括固定于第一安装板(211)上的第二弹性管(312)、及贯穿第二安装板(213)的实心压柱(311)，所述实心压柱(311)的一端与第二弹性管(312)连接，另一端通过螺栓与压环(232)固定，且实心压柱(311)与第二安装板(213)之间焊接有第二弹簧(313)，所述第二弹簧(313)伸缩时，实心压柱(311)沿轴向往复移动。

7.根据权利要求6所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述弹性安装组件中还安装有预警组件(5)，且预警组件(5)包括固定于空心压柱(223)和实心压柱(311)上的多个压盘(51)、以及固定于第二安装板(213)上的多个压力警报器(52)，所述压盘(51)与压力警报器(52)的距离小于或等于压环(232)厚度，且压盘(51)接触压力警报器(52)时，压力警报器(52)发出警报。

8.根据权利要求7所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述进水装置(2)和出水装置(3)中均包括底座组件(4)，且底座组件(4)安装于安装架(21)底部。

9.根据权利要求8所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述底座组件(4)包括固定式的安装底座(43)、以及移动式的安装支架(41)，且安装架(21)固定于安装支架(41)顶部，所述安装底座(43)顶部设有导轨(44)和气缸(42)，且安装支架(41)的底部与导轨(44)配合，所述气缸(42)位于安装支架(41)的一侧，且气缸(42)伸缩驱动时，安装支架(41)沿导轨(44)往复移动。

10.根据权利要求3-9中任意一项所述的一种导电导热的碳纳米管浆料制备专用水冷球磨设备，其特征在于：所述水冷夹腔包括导水区和排水区，且导水区靠近进水连接件(22)，排水区靠近出水连接件(32)，所述导水区内均匀设有多个导水隔板(13)，以均分隔形成多个导水通道(14)，且导水通道(14)的数量与通孔(2321)数量相等。

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