CN112427096B - 一种纳米材料的研磨设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米材料的研磨设备，包括搅拌循环装置和研磨机，所述搅拌循环装置包括循环泵、导水管和搅拌桶，所述循环泵的输入端通过导水管与研磨机的内部连通，且循环泵的输出端通过导水管与搅拌桶连通，所述搅拌桶的底部设有排料口，所述搅拌桶与研磨机的内部连通，通过循环泵将研磨机内的料浆输入搅拌桶内，搅拌桶对料浆进行搅拌，并将搅拌后的料浆输出至研磨机内，实现了料浆的循环搅拌；此材料研磨装置将硅微粉(SiO2)、石墨烯等材料用物理研磨法研磨至纳米级，粒径分布D90以上，甚至D95以上，出来即是成品，不需要再通过分级筛选，往研磨的料浆中加入一定比例的分散剂，阻止团聚现象，从而得到微纳米级的料浆。

Description

一种纳米材料的研磨设备
技术领域
本发明涉及材料研磨技术领域，具体为一种纳米材料的研磨设备。
背景技术
现有硅微粉(SiO2)、石墨烯等材料的生产，成品粒径基本在500目左右，少数生产的硅微粉、石墨烯等材料粒径也能达到8000目左右，但是粒径分布范围太广，不均匀，需要通过分级筛选，费时费力，得到的成品率也很低，并且粒径也很难再磨细了。也有些生产纳米级的硅微粉(SiO2)、石墨烯等材料的厂家，但是他们都是用化学方法合成的。为此，我们提出一种纳米材料的研磨方法及设备，是一种纯物理研磨法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米材料的研磨方法及设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米材料的研磨方法，包括以下步骤：
S1、将水和材料按照1:3-1:15的比例混合均匀，形成料浆；
S2、将料浆放入研磨机内研磨，并在研磨机内放入研磨用的氧化锆珠；
S3、研磨筒外加一个搅拌循环装置，用于研磨机内的料浆充分搅拌，促使研磨筒内的料浆粒径分布均匀；
S4、在研磨机内加入分散剂，防止料浆团聚。
优选的，所述氧化锆珠的直径为0.05mm-2mm。
一种纳米材料的研磨设备，包括搅拌循环装置和研磨机，所述搅拌循环装置包括循环泵、导水管和搅拌桶，所述循环泵的输入端通过导水管与研磨机的内部连通，且循环泵的输出端通过导水管与搅拌桶连通，所述搅拌桶的底部设有排料口，所述搅拌桶与研磨机的内部连通，通过循环泵将研磨机内的料浆输入搅拌桶内，搅拌桶对料浆进行搅拌，并将搅拌后的料浆输出至研磨机内，实现了料浆的循环搅拌。
优选的，所述搅拌桶包括筒体和用于将筒体内壁残留料浆刮除的混料装置，所述混料装置包括刮除电机和刮除头，所述刮除头位于筒体的内部，所述刮除电机固定在筒体的顶部，且刮除电机带动刮除头转动将筒体内部残留的料浆刮除。
优选的，所述刮除头包括一端与刮除电机固定的驱动轴、位于筒体内部的第一壳体、两个分别连接在第一壳体上部和下部的第二壳体、第一齿轮、多个第二齿轮、刮除臂、升降块、第一驱动块和驱动电机，位于第一壳体下部的第二壳体上固定有支撑杆，所述支撑杆的底端与筒体的底部固定，所述第一驱动块位于第一壳体和第二壳体的内部，且第一驱动块的外侧固定有限位块，所述升降块上设有与第一驱动块和限位块相配合的通孔，所述第一驱动块和限位块穿插在通孔内，所述驱动轴远离刮除电机的一端穿过第二壳体的顶部与第一驱动块的顶端固定，所述第一壳体包括多个凸出的安装部，所述第一齿轮和多个第二齿轮分别位于多个安装部内，所述升降块的外侧固定有多个第二驱动块，所述第二驱动块远离升降块的一侧设有分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合的齿槽，所述刮除臂的一端与第二齿轮固定，另一端穿过第一壳体与筒体的内壁贴合，所述第一齿轮的两端分别通过转轴与安装部转动连接，且驱动电机的输出轴与第一齿轮一侧的转轴固定，所述驱动电机固定在安装部的外侧。
优选的，所述刮除臂包括第一杆体、第二杆体、弹簧、滚珠、连接块、弧形密封板、安装板和刮条，所述安装部上设有开口，所述第一杆体的一端与第二齿轮固定，另一端穿过开口延伸至安装部的外侧，且第一杆体远离安装部的一端设有与第二杆体相配合的凹槽，所述第二杆体的一端穿插在凹槽内，且弹簧的两端分别与凹槽的底部和第二杆体固定，所述滚珠与第二杆体远离弹簧的一端固定，且滚珠滑动嵌接在连接块上，所述连接块与安装板固定，所述刮条固定在安装板上，且刮条与筒体的内壁贴合，所述安装部的端部为圆弧形结构，所述弧形密封板与安装部端部的内壁贴合，且弧形密封板与第一杆体固定。
优选的，所述刮条与水平面之间的角度为α，0度＜α＜90度。
优选的，所述刮条由柔性材料制成，且安装板的两端分别固定有支撑球，所述支撑球与筒体的内壁贴合。
优选的，所述弧形密封板与安装板的连接处、驱动轴与第二壳体的连接处分别设有密封件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法是将硅微粉(SiO2)、石墨烯等材料用物理研磨法研磨至纳米级，粒径分布D90以上，甚至D95以上，出来即是成品，不需要再通过分级筛选；往研磨的料浆中加入一定比例的分散剂，组织团聚现象，从而得到微纳米级的料浆。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明混料装置结构示意图；
图3为本发明刮除头结构示意图；
图4为本发明第一壳体结构示意图；
图5为本发明刮除臂结构示意图；
图6为图5中A区域放大图；
图7为图5中B区域放大图；
图8为图5中C区域放大图；
图9为图5中D区域放大图；
图10为图5中E区域放大图。
图中：1-筒体；2-混料装置；3-刮除电机；4-刮除头；5-驱动轴；6-第一壳体；7-第二壳体；8-第一齿轮；9-多个第二齿轮；10-刮除臂；11-升降块；12-第一驱动块；13-驱动电机；14-支撑杆；15-限位块；16-通孔；17-安装部；18-第二驱动块；19-齿槽；20-第一杆体；21-第二杆体；22-弹簧；23-滚珠；24-连接块；25-弧形密封板；26-安装板；27-刮条；28-开口；29-凹槽；30-支撑球；31-密封件。
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。
本发明提供一种技术方案：一种纳米材料的研磨方法，包括以下步骤：
S1、将水和材料按照1:3-1:15的比例混合均匀，形成料浆；
S2、将料浆放入研磨机内研磨，并在研磨机内放入研磨用的氧化锆珠；
S3、研磨筒外加一个搅拌循环装置，用于研磨机内的料浆充分搅拌，促使研磨筒内的料浆粒径分布均匀；
S4、在研磨机内加入分散剂，防止料浆团聚。
所述氧化锆珠的直径为0.05mm-2mm。
将50目(约2.6um)-8000目(约1.6um)的材料，跟据需求用生活用水、工业用水、纯净水或去离子水，按1:3-1:15的比例搅拌混合均匀，输送到研磨机(砂磨机)里去研磨，内部结构为棒销式、圆盘式或者涡轮式为了不对材料产生污染，研磨筒内壁及内部的转子棒销式、圆盘式、涡轮式与材料接触部分全部采用氧化锆、衬氧化锆或者衬聚氨酯，研磨筒内的研磨球选用0.05mm-2mm的氧化锆珠。
由转子高速旋转带动混合好的材料料浆和研磨筒内的氧化锆珠转动，其内部棒销式、圆盘式或涡轮式的的结构能够加强料浆中材料和氧化锆珠的摩擦力度和摩擦频率，为了达到粒径的均匀度，研磨筒外部还需加一个小型的搅拌循环装置，即将研磨筒内的料浆抽到小型的筒体1内搅拌，搅拌的目的是防止沉淀以及对研磨机的出料口造成堵塞，再进入研磨筒内研磨，加此循环装置的目的是提高研磨的效率和粒径的均匀度。
当物料研磨到8000目(约1.6um)的时候很难再磨细了，粒径大小也很不均匀，分布很广，这是因为物料产生了团聚现象，这时往研磨的料浆中加入一定比例的分散剂，阻止团聚现象，继续研磨从而得到微纳米级的料浆。请参阅图1-10，一种纳米材料的研磨方法，包括搅拌循环装置，所述搅拌循环装置包括循环泵、导水管和搅拌桶，所述循环泵的输入端通过导水管与研磨机的内部连通，且循环泵的输出端通过导水管与搅拌桶连通，所述搅拌桶的底部设有排料口，所述搅拌桶与研磨机的内部连通，通过循环泵将研磨机内的料浆输入搅拌桶内，搅拌桶对料浆进行搅拌，并将搅拌后的料浆输出至研磨机内，实现了料浆的循环搅拌。
所述搅拌桶包括筒体1和可将筒体1内壁残留料浆刮除的混料装置2，通过混料装置2防止了筒体1的内壁上附着料浆，对料浆起到搅拌作用和减少料浆损失的同时，防止后期残留的料浆在筒体1内壁上结晶，不便于清洁，影响下次使用。
所述混料装置2包括刮除电机3和刮除头4，所述刮除头4位于筒体1的内部，所述刮除电机3固定在筒体1的顶部，且刮除电机3带动刮除头4转动将筒体1内部残留的料浆刮除并对料浆进行搅拌。
所述刮除头4包括一端与刮除电机3固定的驱动轴5、位于筒体1内部的第一壳体6、两个分别连接在第一壳体6上部和下部的第二壳体7、第一齿轮8、多个第二齿轮9、刮除臂10、升降块11、第一驱动块12和驱动电机13，位于第一壳体6下部的第二壳体7上固定有支撑杆14，所述支撑杆14的底端与筒体1的底部固定，所述第一驱动块12位于第一壳体6和第二壳体7的内部，且第一驱动块12的外侧固定有限位块15，所述升降块11上设有与第一驱动块12和限位块15相配合的通孔16，所述第一驱动块12和限位块15穿插在通孔16内，所述驱动轴5远离刮除电机3的一端穿过第二壳体7的顶部与第一驱动块12的顶端固定，所述第一壳体6包括多个凸出的安装部17，所述第一齿轮8和多个第二齿轮9分别位于多个安装部17内，所述升降块11的外侧固定有多个第二驱动块18，所述第二驱动块18远离升降块11的一侧设有分别与第一齿轮8和第二齿轮9相啮合的齿槽19，第一齿轮8和第二齿轮9均匀齿槽的侧壁贴合，所述刮除臂10的一端与第二齿轮固定，另一端穿过第一壳体6与筒体1的内壁贴合，所述第一齿轮8的两端分别通过转轴与安装部17转动连接，且驱动电机13的输出轴与第一齿轮8一侧的转轴固定，所述驱动电机13固定在安装部17的外侧，在刮除头4工作时，刮除电机3输出轴的转动可带动驱动轴5的转动，通过驱动轴5的转动可带动刮除臂10将筒体1内壁附着的料浆刮除，且刮除臂10的转动可将筒体1内部的料浆进行搅拌，通过驱动电机13输出轴的转动可带动第一齿轮8的转动，第一齿轮8的转动可带动升降块11在驱动块上滑动，升降块11滑动时带动了第二齿轮的转动，第二齿轮9的转动带动了刮除臂10的摆动，从而使刮除臂10可对筒体1内部不同位置附着的料浆进行刮除。
所述刮除臂10包括第一杆体20、第二杆体21、弹簧22、滚珠23、连接块24、弧形密封板25、安装板26和刮条27，所述安装部17上设有开口28，所述第一杆体20的一端与第二齿轮固定，另一端穿过开口28延伸至安装部17的外侧，且第一杆体20远离安装部17的一端设有与第二杆体21相配合的凹槽29，所述第二杆体21的一端穿插在凹槽29内，且弹簧22的两端分别与凹槽29的底部和第二杆体21固定，所述滚珠23与第二杆体21远离弹簧22的一端固定，且滚珠23滑动嵌接在连接块24上，所述连接块24与安装板26固定，所述刮条27固定在安装板26上，且刮条27与筒体1的内壁贴合，所述安装部17的端部为圆弧形结构，所述弧形密封板25与安装部17端部的内壁贴合，且弧形密封板25与第一杆体20固定，弧形密封板25可将开口28进行密封，防止料浆进入安装部17内，在刮除臂10摆动时，第一杆体20可在开口28内移动，第二杆体21在弹簧22的作用下始终对安装板26施加推力，使刮条27始终与筒体1的内壁贴合。
所述刮条27与水平面之间的角度为α，0度＜α＜90度，便于刮除的材料向下流动。
所述刮条27由柔性材料制成，使刮条27的刮除的效果更好，所述安装板26的两端分别固定有支撑球30，所述支撑球30与筒体1的内壁贴合，减少了刮条27与筒体1内壁接触的静摩擦力，便于刮条27的运动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
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 (5)

1.一种纳米材料的研磨设备，包括搅拌循环装置和研磨机，其特征在于：所述搅拌循环装置包括循环泵、导水管和搅拌桶，所述循环泵的输入端通过导水管与研磨机的内部连通，且循环泵的输出端通过导水管与搅拌桶连通，所述搅拌桶的底部设有排料口，所述搅拌桶与研磨机的内部连通，通过循环泵将研磨机内的料浆输入搅拌桶内，搅拌桶对料浆进行搅拌，并将搅拌后的料浆输出至研磨机内，实现了料浆的循环搅拌；
所述搅拌桶包括筒体(1)和用于将筒体(1)内壁残留料浆刮除的混料装置(2)，所述混料装置(2)包括刮除电机(3)和刮除头(4)，所述刮除头(4)位于筒体(1)的内部，所述刮除电机(3)固定在筒体(1)的顶部，且刮除电机(3)带动刮除头(4)转动将筒体(1)内部残留的料浆刮除；
所述刮除头(4)包括一端与刮除电机(3)固定的驱动轴(5)、位于筒体(1)内部的第一壳体(6)、两个分别连接在第一壳体(6)上部和下部的第二壳体(7)、第一齿轮(8)、多个第二齿轮(9)、刮除臂(10)、升降块(11)、第一驱动块(12)和驱动电机(13)，位于第一壳体(6)下部的第二壳体(7)上固定有支撑杆(14)，所述支撑杆(14)的底端与筒体(1)的底部固定，所述第一驱动块(12)位于第一壳体(6)和第二壳体(7)的内部，且第一驱动块(12)的外侧固定有限位块(15)，所述升降块(11)上设有与第一驱动块(12)和限位块(15)相配合的通孔(16)，所述第一驱动块(12)和限位块(15)穿插在通孔(16)内，所述驱动轴(5)远离刮除电机(3)的一端穿过第二壳体(7)的顶部与第一驱动块(12)的顶端固定，所述第一壳体(6)包括多个凸出的安装部(17)，所述第一齿轮(8)和多个第二齿轮(9)分别位于多个安装部(17)内，所述升降块(11)的外侧固定有多个第二驱动块(18)，所述第二驱动块(18)远离升降块(11)的一侧设有分别与第一齿轮(8)和第二齿轮相啮合的齿槽(19)，所述刮除臂(10)的一端与第二齿轮固定，另一端穿过第一壳体(6)与筒体(1)的内壁贴合，所述第一齿轮(8)的两端分别通过转轴与安装部(17)转动连接，且驱动电机(13)的输出轴与第一齿轮(8)一侧的转轴固定，所述驱动电机(13)固定在安装部(17)的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种纳米材料的研磨设备，其特征在于：所述刮除臂(10)包括第一杆体(20)、第二杆体(21)、弹簧(22)、滚珠(23)、连接块(24)、弧形密封板(25)、安装板(26)和刮条(27)，所述安装部(17)上设有开口(28)，所述第一杆体(20)的一端与第二齿轮固定，另一端穿过开口(28)延伸至安装部(17)的外侧，且第一杆体(20)远离安装部(17)的一端设有与第二杆体(21)相配合的凹槽(29)，所述第二杆体(21)的一端穿插在凹槽(29)内，且弹簧(22)的两端分别与凹槽(29)的底部和第二杆体(21)固定，所述滚珠(23)与第二杆体(21)远离弹簧(22)的一端固定，且滚珠(23)滑动嵌接在连接块(24)上，所述连接块(24)与安装板(26)固定，所述刮条(27)固定在安装板(26)上，且刮条(27)与筒体(1)的内壁贴合，所述安装部(17)的端部为圆弧形结构，所述弧形密封板(25)与安装部(17)端部的内壁贴合，且弧形密封板(25)与第一杆体(20)固定。
3.根据权利要求2所述的一种纳米材料的研磨设备，其特征在于：所述刮条(27)与水平面之间的角度为α，0度＜α＜90度。
4.根据权利要求3所述的一种纳米材料的研磨设备，其特征在于：所述刮条(27)由柔性材料制成，且安装板(26)的两端分别固定有支撑球(30)，所述支撑球(30)与筒体(1)的内壁贴合。
5.根据权利要求4所述的一种纳米材料的研磨设备，其特征在于：所述弧形密封板(25)与安装板(26)的连接处、驱动轴(5)与第二壳体(7)的连接处分别设有密封件(31)。
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