CN112517141B - 一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构及分散方法 - Google Patents

Abstract

一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，包括壳体、分散装置、提升装置，所述分散装置包括第一电机、第二电机、上转轴、下转轴，第一电机和第二电机分别设置在壳体的顶部和底部，第一电机输出轴连接上转轴，上转轴连接有研磨篮，研磨篮的顶部、底部以及侧壁上设有通孔，第二电机的输出轴连接下转轴，下转轴垂直贯穿研磨隔板和研磨篮的底部，且下转轴上依次设有推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘，推料桨叶位于所述输送腔中，推料桨叶的末端贴合输送腔的侧壁设置，所述下磨盘、剪切桨叶、上磨盘均位于研磨篮的内腔中，剪切桨叶位于上磨盘与下磨盘之间。能够充分对浆料进行分散作用，有效对团聚的大分子颗粒进行分散，从而提高分散质量。

Description

一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构及分散方法

技术领域

本发明属于浆料分散技术领域，具体涉及一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构及分散方法。

背景技术

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。碳纳米管因其具有独特的纳米结构和优良的机械、电学、磁学和光学性能而受到广泛关注。由于碳纳米管浆料具有一定的粘性，因此普通的搅拌分散设备在进行分散时，会出现沉积而导致分散不均匀以及大量团聚的现象，从而不适用于碳纳米管浆料的分散，而采用一般的磨盘式分散结构进行分散，虽然能够有效解决浆料中的团聚现象，但其结构简单，分散效率低，需要更长的工作时间，从而会影响后续的生产。

发明内容

本发明针对上述问题，公开了一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构及分散方法。

具体的技术方案如下：

一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，包括壳体、分散装置、提升装置，所述壳体底部设置支撑架，所述壳体顶部一侧设有进料斗，壳体内部的上下两端分别设有研磨腔和输送腔，所述研磨腔与输送腔之间设有研磨隔板，所述研磨隔板上开设有多个漏孔，使得研磨腔与输送腔之间通过所述漏孔进行连通，所述研磨腔的上端设有圆环状的导料凸台，所述导料凸台上表面呈向下倾斜设置，研磨腔的内壁上设有研磨内衬，所述壳体底部两侧分别连接设有出料管和导料管，所述出料管和导料管与所述输送腔连通，且出料管和导料管均呈倾斜向下设置，所述出料管和导料管靠近壳体的一端中分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀；所述分散装置包括第一电机、第二电机、上转轴、下转轴，所述第一电机和第二电机分别固定设置在壳体的顶部和底部，所述第一电机的输出轴贯穿壳体顶部并连接所述上转轴，所述上转轴的底端垂直连接有研磨篮，所述研磨篮为中空结构，且研磨篮呈中间宽、两端窄的结构，研磨篮的顶部、底部以及侧壁上均开设有若干个的通孔，且所述研磨篮的侧壁和底部分别与研磨腔的侧壁和研磨隔板上表面贴合设置，所述第二电机的输出轴贯穿壳体底部并连接所述下转轴，所述下转轴垂直贯穿所述研磨隔板和研磨篮的底部，且下转轴上依次设有推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘，所述推料桨叶位于所述输送腔中，且推料桨叶数量多个并均匀分布在下转轴上，推料桨叶呈板状结构，且推料桨叶的末端贴合输送腔的侧壁设置，所述下磨盘、剪切桨叶、上磨盘均位于研磨篮的内腔中，所述下磨盘与研磨篮的下端内壁贴合设置，所述上磨盘与研磨篮的上端内壁贴合设置，所述剪切桨叶位于上磨盘与下磨盘之间；所述提升装置包括提升管道、转动轴、驱动电机、输料管，所述提升管道设置在壳体的一侧，提升管道的下端与所述导料管的管下端连接，提升管道的底部设置有安装支架，所述安装支架中设置所述驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿提升管道的底部并连接所述转动轴，所述转动轴纵向设置在提升管道中，且转动轴上设置有螺旋叶片，所述输料管为倾斜设置，且输料管的上端与提升管道的上端连接，输料管的下端与所述壳体的顶部一侧连接，并与所述研磨腔连通。

进一步的，所述研磨隔板中心和研磨篮的底部中心均设有连接轴承，所述连接轴承的内圈与所述下转轴进行连接，实现下转轴与研磨篮和研磨隔板的转动连接。

进一步的，所述壳体侧壁上设有固定支架，所述固定支架与所述提升管道的中部固定连接。

进一步的，所述下磨盘底部设有若干研磨凸点，下磨盘的下端侧壁上沿中心排列设有多个凸条，所述凸条上设有阶梯状的凸块，下磨盘的上端侧壁上自下而上排列设有多个圆环状的研磨凸块，且多个所述研磨凸块呈阶梯状排列设置。

进一步的，所述上磨盘和下磨盘尺寸形状一致，且上磨盘和下磨盘呈相对设置在下转轴上。

进一步的，所述壳体侧壁上设有PLC控制器，所述PLC控制器通过导线分别与第一电机、第二电机、驱动电机、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散方法，包括如下步骤：

S1、工作前准备：检查设备各个部件是否安全，壳体内的研磨腔和输送腔以及提升管道中是否有杂物残留，试运行设备，检查各个部件运行是否稳定、可靠；

S2、加料：通过调节PLC控制器，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，随后将碳纳米管浆料通过进料斗缓缓倒入研磨腔中，直至浆料的水平面达到导料凸台位置，完成加料；

S3、研磨分散：通过调节PLC控制器，启动第一电机和第二电机，使得第一电机通过上转轴带动研磨篮进行转动，使研磨篮外壁与研磨腔内壁上的研磨内衬配合对浆料进行研磨分散，第二电机通过下转轴带动推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘转动，使上磨盘和下磨盘配合研磨篮内壁对浆料进行研磨分散，剪切桨叶对研磨篮内腔中的浆料进行剪切；

S4、循环分散：通过调节PLC控制器，打开第二电磁阀并启动驱动电机，使得输送腔中的浆料通过导料管流入到提升管道中，并且驱动电机带动转动轴转动，转动轴上的螺旋叶片将提升管道中的浆料提升至输料管处，并通过输料管输送至壳体的研磨腔中；设备在对浆料进行分散30～300分钟后，完成循环研磨；

S5、卸料：通过调节PLC控制器，关闭第二电磁阀，使得驱动电机通过转动配合螺旋叶片将提升管道中剩余的浆料进行输送，5分钟后，通过调节PLC控制器关闭驱动电机，并打开第一电磁阀，最终将分散好的碳纳米管浆料从出料管排出即可。

本发明的有益效果为：

(1)本发明设计合理、结构紧凑，通过第一电机带动研磨篮转动，并且研磨篮与研磨腔上研磨内衬相配合对碳纳米管浆料进行研磨分散，同时浆料通过研磨篮上的通孔流入到研磨篮的内腔中，并通过上磨盘和下磨盘与研磨篮的内壁配合进行研磨分散，能够充分对浆料进行分散作用，有效对团聚的大分子颗粒进行分散，从而提高分散质量。

(2)本发明中经过研磨分散后的浆料通过研磨隔板上的漏孔流入输送腔，并且推料桨叶能够将浆料推入导料管中，再通过提升管道中的转动轴配合螺旋叶片将浆料提升至输料管，并通过输料管重新从壳体顶部流入到研磨腔中，从而进行重复分散，有效防止浆料因沉积而导致分散不均匀的现象，并且浆料经过二次研磨分散后，能够进一步的提高浆料分散的均匀性，从而提升了碳纳米管浆料的质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中下磨盘的结构示意图。

附图标记说明

壳体1、支撑架11、进料斗12、固定支架13、研磨腔14、导料凸台141、输送腔15、研磨隔板16、漏孔161、连接轴承162、研磨内衬17、出料管18、第一电磁阀181、导料管19、第二电磁阀191、分散装置2、第一电机21、第二电机22、上转轴23、研磨篮231、通孔2311、下转轴24、下磨盘241、研磨凸点2411、凸条2412、凸块2413、研磨凸块2414、剪切桨叶242、上磨盘243、推料桨叶244、提升装置3、提升管道31、安装支架311、转动轴32、螺旋桨叶33、驱动电机34、输料管35、PLC控制器4。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。本发明中所提及的固定连接，固定设置均为机械领域中的通用连接方式，焊接、螺栓螺母连接以及螺钉连接均可。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，包括壳体、分散装置、提升装置，所述壳体底部设置支撑架，所述壳体顶部一侧设有进料斗，所述壳体侧壁上设有固定支架，壳体内部的上下两端分别设有研磨腔和输送腔，所述研磨腔与输送腔之间设有研磨隔板，所述研磨隔板上开设有多个漏孔，使得研磨腔与输送腔之间通过所述漏孔进行连通，所述研磨腔的上端设有圆环状的导料凸台，所述导料凸台上表面呈向下倾斜设置，研磨腔的内壁上设有研磨内衬，所述壳体底部两侧分别连接设有出料管和导料管，所述出料管和导料管与所述输送腔连通，且出料管和导料管均呈倾斜向下设置，所述出料管和导料管靠近壳体的一端中分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀；

所述分散装置包括第一电机、第二电机、上转轴、下转轴，所述第一电机和第二电机分别固定设置在壳体的顶部和底部，所述第一电机的输出轴贯穿壳体顶部并连接所述上转轴，所述上转轴的底端垂直连接有研磨篮，所述研磨篮为中空结构，且研磨篮呈中间宽、两端窄的结构，研磨篮的顶部、底部以及侧壁上均开设有若干个的通孔，且所述研磨篮的侧壁和底部分别与研磨腔的侧壁和研磨隔板上表面贴合设置，所述研磨隔板中心和研磨篮的底部中心均设有连接轴承，所述第二电机的输出轴贯穿壳体底部并连接所述下转轴，所述下转轴垂直贯穿所述研磨隔板和研磨篮的底部，且所述连接轴承的内圈与所述下转轴进行连接，实现下转轴与研磨篮和研磨隔板的转动连接，所述下转轴上依次设有推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘，所述推料桨叶位于所述输送腔中，且推料桨叶数量多个并均匀分布在下转轴上，推料桨叶呈板状结构，且推料桨叶的末端贴合输送腔的侧壁设置，所述下磨盘、剪切桨叶、上磨盘均位于研磨篮的内腔中，所述上磨盘和下磨盘尺寸形状一致，且上磨盘和下磨盘之间呈相对设置，下磨盘与研磨篮的下端内壁贴合设置，所述下磨盘底部设有若干研磨凸点，下磨盘的下端侧壁上沿中心排列设有多个凸条，所述凸条上设有阶梯状的凸块，下磨盘的上端侧壁上自下而上排列设有多个圆环状的研磨凸块，且多个所述研磨凸块呈阶梯状排列设置；所述上磨盘与研磨篮的上端内壁贴合设置，所述剪切桨叶位于上磨盘与下磨盘之间。

所述提升装置包括提升管道、转动轴、驱动电机、输料管，所述提升管道设置在壳体的一侧，且提升管道的中部与所述固定支架固定连接，提升管道的下端与所述导料管的管下端连接，提升管道的底部设置有安装支架，所述安装支架中设置所述驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿提升管道的底部并连接所述转动轴，所述转动轴纵向设置在提升管道中，且转动轴上设置有螺旋叶片，所述输料管为倾斜设置，且输料管的上端与提升管道的上端连接，输料管的下端与所述壳体的顶部一侧连接，并与所述研磨腔连通。所述壳体侧壁上设有PLC控制器，所述PLC控制器通过导线分别与第一电机、第二电机、驱动电机、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散方法，包括如下步骤：

S1、工作前准备：检查设备各个部件是否安全，壳体内的研磨腔和输送腔以及提升管道中是否有杂物残留，试运行设备，检查各个部件运行是否稳定、可靠；

S2、加料：通过调节PLC控制器，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，随后将碳纳米管浆料通过进料斗缓缓倒入研磨腔中，直至浆料的水平面达到导料凸台位置，完成加料；

S3、研磨分散：通过调节PLC控制器，启动第一电机和第二电机，使得第一电机通过上转轴带动研磨篮进行转动，并且第一电机的转速为10-150rpm，使得研磨篮外壁与研磨腔内壁上的研磨内衬配合对浆料进行研磨分散，第二电机通过下转轴带动推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘转动，并且第二电机的转速为10-300rpm，使得上磨盘和下磨盘配合研磨篮内壁对浆料进行研磨分散，剪切桨叶对研磨篮内腔中的浆料进行剪切；

S4、循环分散：在研磨分散进行5分钟后，通过调节PLC控制器，打开第二电磁阀并启动驱动电机，并且第二电机的转速为100-300rpm，使得输送腔中的浆料通过导料管流入到提升管道中，并且驱动电机带动转动轴转动，转动轴上的螺旋叶片将提升管道中的浆料提升至输料管处，并通过输料管输送至壳体的研磨腔中；设备在对浆料进行分散30～300分钟后，完成循环研磨；

S5、卸料：通过调节PLC控制器，关闭第二电磁阀，使得驱动电机通过转动配合螺旋叶片将提升管道中剩余的浆料进行输送，5分钟后，通过调节PLC控制器关闭驱动电机，并打开第一电磁阀，最终将分散好的碳纳米管浆料从出料管排出即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，其特征在于，包括壳体、分散装置、提升装置，所述壳体底部设置支撑架，所述壳体顶部一侧设有进料斗，壳体内部的上下两端分别设有研磨腔和输送腔，所述研磨腔与输送腔之间设有研磨隔板，所述研磨隔板上开设有多个漏孔，所述研磨腔的上端设有圆环状的导料凸台，所述导料凸台上表面呈向下倾斜设置，研磨腔的内壁上设有研磨内衬，所述壳体底部两侧分别连接设有出料管和导料管，所述出料管和导料管与所述输送腔连通，且出料管和导料管均呈倾斜向下设置，所述出料管和导料管靠近壳体的一端中分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀；所述分散装置包括第一电机、第二电机、上转轴、下转轴，所述第一电机和第二电机分别固定设置在壳体的顶部和底部，所述第一电机的输出轴贯穿壳体顶部并连接所述上转轴，所述上转轴的底端连接有研磨篮，所述研磨篮呈中间宽、两端窄的结构，研磨篮的顶部、底部以及侧壁上均开设有若干个的通孔，且所述研磨篮的侧壁和底部分别与研磨腔的侧壁和研磨隔板上表面贴合设置，所述第二电机的输出轴贯穿壳体底部并连接所述下转轴，所述下转轴垂直贯穿所述研磨隔板和研磨篮的底部，且下转轴上依次设有推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘，所述推料桨叶位于所述输送腔中，所述下磨盘、剪切桨叶、上磨盘均位于研磨篮的内腔中，所述下磨盘与研磨篮的下端内壁贴合设置，所述上磨盘与研磨篮的上端内壁贴合设置，所述剪切桨叶位于上磨盘与下磨盘之间；所述提升装置包括提升管道、转动轴、驱动电机、输料管，所述提升管道设置在壳体的一侧，提升管道的下端与所述导料管的管下端连接，提升管道的底部设置有安装支架，所述安装支架中设置所述驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿提升管道的底部并连接所述转动轴，所述转动轴设置在提升管道中，且转动轴上设有螺旋叶片，所述输料管为倾斜设置，且输料管的上端与提升管道的上端连接，输料管的下端与所述壳体的顶部一侧连接。

2.如权利要求1所述的一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，其特征在于，所述研磨隔板中心和研磨篮的底部中心均设有连接轴承，所述连接轴承的内圈与所述下转轴进行连接，实现下转轴与研磨篮和研磨隔板的转动连接。

3.如权利要求1所述的一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，其特征在于，所述研磨隔板中心和研磨篮的底部中心均设有连接轴承，所述连接轴承的内圈与所述下转轴进行连接，实现下转轴与研磨篮和研磨隔板的转动连接。

4.如权利要求1所述的一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，其特征在于，所述下磨盘底部设有若干研磨凸点，下磨盘的下端侧壁上沿中心排列设有多个凸条，所述凸条上设有阶梯状的凸块，下磨盘的上端侧壁上自下而上排列设有多个圆环状的研磨凸块，且多个所述研磨凸块呈阶梯状排列设置。

5.如权利要求1所述的一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，其特征在于，所述上磨盘和下磨盘尺寸形状一致，且上磨盘和下磨盘呈相对设置在下转轴上。

6.如权利要求1所述的一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构，其特征在于，所述壳体侧壁上设有PLC控制器，所述PLC控制器通过导线分别与第一电机、第二电机、驱动电机、第一电磁阀和第二电磁阀电连接。

7.如权利要求6所述的一种碳纳米管浆料生产用高效磨盘式分散结构的分散方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、工作前准备：检查设备各个部件是否安全，壳体内的研磨腔和输送腔以及提升管道中是否有杂物残留，试运行设备，检查各个部件运行是否稳定、可靠；

S2、加料：通过调节PLC控制器，关闭第一电磁阀和第二电磁阀，随后将碳纳米管浆料通过进料斗缓缓倒入研磨腔中，直至浆料的水平面达到导料凸台位置，完成加料；

S3、研磨分散：通过调节PLC控制器，启动第一电机和第二电机，使得第一电机通过上转轴带动研磨篮进行转动，使研磨篮外壁与研磨腔内壁上的研磨内衬配合对浆料进行研磨分散，第二电机通过下转轴带动推料桨叶、下磨盘、剪切桨叶、上磨盘转动，使上磨盘和下磨盘配合研磨篮内壁对浆料进行研磨分散，剪切桨叶对研磨篮内腔中的浆料进行剪切；

S4、循环分散：通过调节PLC控制器，打开第二电磁阀并启动驱动电机，使得输送腔中的浆料通过导料管流入到提升管道中，并且驱动电机带动转动轴转动，转动轴上的螺旋叶片将提升管道中的浆料提升至输料管处，并通过输料管输送至壳体的研磨腔中；设备在对浆料进行分散30～300分钟后，完成循环研磨；

S5、卸料：通过调节PLC控制器，关闭第二电磁阀，使得驱动电机通过转动配合螺旋叶片将提升管道中剩余的浆料进行输送，5分钟后，通过调节PLC控制器关闭驱动电机，并打开第一电磁阀，最终将分散好的碳纳米管浆料从出料管排出即可。

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