CN114160272B - 一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：包括：设置在地面上的底桶，在底桶上方设置有能够转动的转筒，转筒具有锥形的底面，且在转筒底面上构造有漏料孔，转筒转动由于离心力的作用将物料甩至转筒底部边缘并经过漏料孔流入至底桶内；在转筒和底桶之间设置有上料装置，上料装置将物料从底桶循环移送至转筒内；该装置完全革新传统的球磨机的形式，采用水平方向的破碎和纵向方向的混合破碎，使得在球磨过程中不光能够达到破碎的目的，同时还能够实现均匀混合的目的，这对彩色陶瓷的制备工艺具有重大意义；其次由于离心力的作用，使得具备了选择破碎的作用效果，从而使破碎后的原料粒度尺寸均衡。

Description

一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置

技术领域

本发明涉及彩色氧化锆混合和研磨设备领域，更具体的说，是涉及一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置。

背景技术

氧化锆主要用在高强度结构陶瓷方面，很多应用都是基于该材料的高强度、高韧性、热导率低和高熔点的特点，如耐火砖、陶瓷车刀、免磨陶瓷刀具、研磨球、陶瓷阀门、模具、陶瓷牙，5G手机背板等；因此氧化锆对于现代陶瓷技术来说是非常重要的一种材料。

高端氧化锆陶瓷的生产、使用过程中，稀土稳定氧化锆纳米粉体着色技术的开发非常重要，关系着产品品质的高低和产品功能的实现，在5G手机陶瓷背板、航空涡轮发动机热障涂层材料、陶瓷球、陶瓷刀等领域，更是具有广阔的应用前景。

彩色氧化锆不同于单色氧化锆原料，彩色氧化锆是在在配料阶段增加着色剂，然后进行研磨、造粒等工艺；彩色氧化锆制备的难点很难做到染色均匀，最终导致局部颜色单一且深浅不一致，造成这样的一部分原因是因为在研磨阶段染色剂与原料混合性差，最终倒是上色不均匀，即着色剂在原料中分布不均匀；另一部分原因是原料颗粒度上下限范围大，最终小颗粒具有更大的比表面积，与着色剂接触面多，因此最终成型后的颜色细腻较深，而颗粒大的则相反，关键是这种效果一经比对更加明显。

对于第一种原因：在研磨阶段，目前技术是采用球磨机将配置好的原料和着色剂同时进行破碎，球磨机的作用机理是不断的让原料在滚筒内翻转，从而达到将原料破碎的目的，这种工作方式在原料的破碎方面比较优秀，但是在混合方面体现相对较差，这一点尤其是体现在球磨机的轴向方向上的物料。

对于第二种原因，在球磨过程中一定会有一部分原料率先被破碎至目标粒度大小，而此时还有一部分没有破碎至目标粒度大小，因此球磨机依然在工作，而随着时间的推移，另一部分未被破碎至目标大小粒度的原料粒度达标后，之前那一部分率先达标的粒度更小了，这就导致了原料“粒度差”的产生，最终做出来的产品良品率低下，具体表现在局部色泽不均匀、陶瓷光泽不匀称、颗粒感突出（主要是被衬托而显现的）。

发明内容

有鉴于此，本申请目的在于提供一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，该装置完全革新传统的球磨机的形式，采用水平方向的破碎和纵向方向的混合破碎，使得在球磨过程中不光能够达到破碎的目的，同时还能够实现均匀混合的目的，这对彩色陶瓷的制备工艺具有重大意义；其次由于离心力的作用，使得具备了选择破碎的作用效果，从而使破碎后的原料粒度尺寸均衡。

第一方面，本申请提供了一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，包括：

设置在地面上的底桶，在底桶上方设置有能够转动的转筒，转筒具有锥形的底面，且在转筒底面上构造有漏料孔，转筒转动由于离心力的作用将物料甩至转筒底部边缘并经过漏料孔流入至底桶内；在转筒和底桶之间设置有上料装置，上料装置将物料从底桶循环移送至转筒内。

结合第一方面，在对上述底桶的结构进行设置时，底桶具有锥形的底部，在底桶的底部固定有支腿使得底桶能够稳定设置在地面上；

在支腿的侧面设置有载物台，在载物台上设置有至少一台驱动电机，在驱动电机上设置有驱动轮；在其余载物台上设置有滚轮；转筒设置在底桶上方时，由滚轮对转筒形成支撑，并由驱动电机驱动其进行旋转运动。

在上述结构基础上，在转筒的外壁设置有传动环，转筒设置在底桶上时，传动环设置在滚轮及驱动电机的上方，启动驱动电机，驱动电机带动转筒旋转。

为避免打滑，传动环下方设置有齿牙，相应的滚轮为与齿牙相适配的齿轮，同时在驱动电机上的驱动轮也为与齿牙相适配的驱动齿轮。

结合第一方面，在对上述上料装置进行设置时，上料装置包括上料管、绞龙，在底桶底部中心位置处设置有装配孔，上料管与装配孔固定连接，且上料管的上端延伸至转筒内，上料管与转筒之间转动连接；

在上料管上位于底桶的底部位置处设置有通孔，使得上料管与底桶连通，底桶内的物料经由通孔流入至上料管内；

在上料管的下端具有端盖，且在上料管内设置有绞龙，绞龙的下端与端盖转动连接，绞龙的上端持续到上料管的上端；此时，有两种结构，一种是另一台电机带动绞龙工作，让物料得以循环；另外一种方式是将绞龙与转筒连接，转筒转动时，带动绞龙旋转，进而绞龙将物料由底桶运送至转筒内。

结合第一方面，在对上述转筒的结构件设置时，在转筒的锥形下底面布置有用于将研磨球形成约束力的磁体，使研磨球在转筒的底部转动而不易脱离转筒（抵抗离心力）；其次，还可以在转筒的底部等间距的固定半球形或圆柱形研磨介质，利用旋转时产生的冲击力对物料破碎。

本发明的有益效果在于以下：

1.本申请的球磨装置，首先是将物料设置在具有锥形地面的转筒内，并且在内设置有研磨介质（研磨球和研磨液），利用转筒的转动产生的离心力，使得研磨球和物料在锥底内做圆周运动，这个过程中研磨介质与物料的撞击、研磨介质的碾压会对物料产生研磨式破碎；而物料运送至转筒内后，物料从绞龙上掉落从转筒底部靠近中心处的位置被逐渐甩至（依靠离心力）边缘并从漏料孔掉落至底桶内；这个过程中研磨介质会对物料进行破碎，这是水平方向上的碎料；而从漏料孔掉落的物料形成纵向的不断循环往复，这个过程中又对物料的混合起到了至关重要的作用，也即在破碎过程中，同时实现了充分混合的效果，最终使彩色氧化锆的原料混合得到保障。

2.物料在被破碎过程中，一定会有一部分物料被率先破碎到目标粒度，而这部分物料由于质量小，同样离心力的情况下，需要克服的重力小，因此在落入转筒内后会快速的被甩至转筒边沿并漏下去；而质量大的颗粒则（由于打滑、加速慢等原因）被甩至转筒边沿所用时间长，这个过程中，相当于是小颗粒的物料研磨时间短或未经理研磨，而对大颗粒物料研磨时间长，因此最终研磨出来的原料粒度相对比较均衡。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本装置整体结构示意图（该图展示的是转筒与底桶分离状态）。

图2为底桶结构示意图。

图3为支腿上设置滚轮结构示意图。

图4为转筒外侧结构示意图。

图5为外筒俯视结构示意图。

图6为上料装置结构示意图。

图7为绞龙与转筒连接示意图。

图8为物料在装置内原理示意图。

图中，1、底桶；1.1、支腿；1.2、载物台；1.3、滚轮；1.4、驱动电机；2、转筒；2.1、传动环；2.2、漏料孔；2.3、轴心孔；3、上料装置；3.1、上料管；3.2、通孔；3.3、绞龙；4、研磨介质。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

首先先对本申请的应用场景作简单介绍，本申请主要是针对的是氧化锆彩色陶瓷的制备工艺过程中，其中一个重要环节就是把原料（物料）着色剂混合后进行的球磨，而目前采用最为常规的方式就是传统的躺式球磨机来对原料进行研磨，而目前的球磨机在对研磨制备彩色氧化锆时（普通氧化锆对此问题不敏感），存在两个问题，第一个是目前的球磨机对于原料的混合程度比较差，尤其是沿球磨机轴向方向的原料，这会导致最终形成的彩色氧化锆颜色深浅不一致；第二个问题是目前的球磨机在在球磨过程中，粒度差比较大，这就导致最终氧化锆在显色时候，发生显色颗粒感严重（这是因为被显色细腻所凸显出来的），视觉上产生了缺陷，而这两种问题都是彩色氧化锆（追求的是观感）所不能接受的问题。对此本申请提出如下技术方案。

首先，先对彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置进行详细介绍，其中高能主要体现在研磨加充分混合，而充分混合主要体现在研磨过程中的混合（横向水平混合）和纵向循环的混恶化，使其混合更加均匀，本申请的具体结构如下：

如图1所示，本申请的装置上，具有一个能够稳定放置在地面上的底桶1，在底桶1上方设置有能够转动的转筒2（图中展示的是底桶1与转筒2分离时刻示意图），底桶1与转筒2不相连，转筒2下边沿内套在底桶1上，转筒2具有锥形的底面，且在转筒2底面上构造有漏料孔2.2（如图4、5结合所示），转筒2转动由于离心力的作用将物料甩至转筒2底部边缘并经过漏料孔2.2流入至底桶1内，同时由于转筒2具有锥形地面，在转筒2内设置有研磨球，转筒2在转动时，研磨球在这个过程中受到离心力和重力，这两个力沿锥面的分力反向相反，因此通过调整转速改变离心力的大小使研磨球在转筒2内做圆周运动，在这个运动过程中，研磨球对物料形成碾压、撞击、等方式进行研磨，这一研磨过程，是在水平方向上的研磨，同时研磨球的圆周运动实现了对物料产生了一定的“搅拌作用”；此外，在转筒2和底桶1之间设置有上料装置3，上料装置3将物料从底桶1循环移送至转筒2内，整个物料循环过程是从转筒2掉落至底桶1内，再由底桶1上移至转筒2内，以此不断循环进行，这个过程主要实现的是对物料的纵向混合，整个过程喝起来，即保证了研磨又提供了充分混合，使着色剂在物料中分布更加均衡。

以上为本申请结构的整体结构形式，下面通过对各个分体结构件进行详细介绍，下面分别对底桶1的结构，转筒2的结构，上料装置3等进行详细说明。

首先，底桶1的结构：如图2所示，在上述结构基础上，其中底桶1为具有锥形底部的桶状结构，在底桶1的底部均匀的焊接有四条支腿1.1使得底桶1能够稳定设置在地面上，四条支腿1.1通过螺栓稳定的固定在地面上；

此外，如图3所示，在四条支腿1.1的外侧面分别焊接有四个载物台1.2，在其中一个载物台1.2上利用螺栓固定有少一台驱动电机1.4，在驱动电机1.4上安装有一个驱动轮；在其余三个载物台1.2上设置有两组轮臂，在轮臂上通过转轴安装有滚轮1.3，安装滚轮1.3时，要求其与底桶1平行；转筒2设置在底桶1上方时，由滚轮1.3对转筒2形成支撑，并由驱动电机1.4驱动其进行旋转运动。

上述驱动电机1.4，包括电机，电机通过螺栓固定在载物板上，在电机的转子上通过联轴器连接有减速箱，减速箱的输出轴上以键槽配合的形式装配有驱动轮，驱动轮上设置有一层橡胶层。

具体由驱动电机1.4驱动时，驱动电机1.4的设置有两种方式，其中一种是在转筒2的外壁设置有传动环2.1（如图1所示），转筒2设置在底桶1上时，传动环2.1设置在滚轮1.3及驱动电机1.4的上方，启动驱动电机1.4，驱动电机1.4带动转筒2旋转。

另外一种是：驱动电机1.4的驱动轮与传动环2.1相切，即驱动轮位于传动环2.1的侧面（该种形式图中未示出），由传动环2.1的侧面对转筒2进行驱动；为了对转筒2的自由度进一步约束，可以在传动环2.1上与滚轮1.3相接触的位置加工滑道，使滚轮1.3位于滑道内件运行，从而来约束转筒2在水平方向上的自由度。

在启动驱动电机1.4后，驱动轮与传动环2.1之间极易发生打滑的问题，因此为避免打滑，在传动环2.1的侧壁或下方设置有齿牙（图中未示出该结构特征），相应的滚轮1.3为与齿牙相适配的齿轮，同时在驱动电机1.4上的驱动轮也为与齿牙相适配的驱动齿轮。

上料装置3的结构：如图6所示，上料装置3包括上料管3.1、绞龙3.3，在底桶1底部中心位置处设置有装配孔，上料管3.1竖向的插入在装配孔内（如图2所示），并且与底桶1采用满焊的形式焊接在一起，为保证将物料顺利输送至转筒2内，设置上料管3.1的上端延伸至转筒2内具体设置时，在转筒2的中心部加工有与上料管3.1相适配的轴心孔2.3（如图5所示），上料管3.1穿过轴心孔2.310-50mm（如图7所示），上料管3.1与转筒2之间可进行相对转动；

同时，如图2所示，在上料管3.1上位于底桶1的底部位置处加工有通孔3.2，使上料管3.1与底桶1连通，这样就能够保证底桶1内的物料经由通孔3.2流入至上料管3.1内；此时，因底桶1具有锥形底面（如图6所示），落入到底桶1内的物料能够沿着斜面汇集到底桶1的上料管3.1四周，而此时上料管3.1上又加工有通孔3.2，那么物料就能够通过通孔3.2进入到上料管3.1内；

此外，为了方便维护与维修，在上料管3.1的下端可拆卸的设置有端盖（如图7所示），且在上料管3.1内设置有绞龙3.3，绞龙3.3的下端与端盖转动（轴承）连接，绞龙3.3的上端持续到上料管3.1的上端，而转动绞龙3.3，就能够绞龙3.3就能够将物料从上料管3.1内输送至转筒2内，实现物料在转筒2和底桶1内的循环，这个循环过程是对物料的充分混合；

安装好绞龙3.3后，绞龙3.3共有两种驱动方式：一种是采用另一台电机带动绞龙3.3工作，让物料得以循环，即绞龙3.3延伸至下端盖以外，在绞龙3.3的下端通过联轴器安装有减速电机，由减速电机驱动绞龙3.3转动，减速电机通过螺栓固定在底桶1的支腿1.1上；

如图7所示，另外一种方式是将绞龙与转筒2连接，转筒2转动时，带动绞龙3.3旋转，进而绞龙3.3将物料由底桶1运送至转筒2内；具体为在绞龙3.3的上端设置有通过连接板将绞龙3.3与转筒2连接在一起，在转筒2上可拆卸的（在转筒2的边沿设置有螺纹孔，转筒2与顶盖通过螺栓连接）加装有顶盖，在转筒2工作时，转筒2由顶盖加盖；该种方式结构巧妙，通过一组电机就能够同时实现对物料的研磨和上料循环。

此外，本申请的研磨介质4具有两种形式，一种是活动式的设置在转筒2内，即直接将研磨球设置在转动内，同时可以在转筒2的底部外壁上均匀的设置一圈磁体，由磁体对研磨球进行抓取，使得在转动时，通过磁体对研磨球产生一个抓取力，这样就能够将转筒2的转速阈值拉宽，在实际生产使用时更加容易、方便调试；

其次是将研磨介质4（半球形或柱状钢材）固定在转筒2的锥形底部上，通过物料与研磨介质4之间的撞击将物料破碎，该种方式可通过提升转筒2的速度来提升对物料的破碎（研磨）效率。

本申请在实施时，先将物料加入到转筒2内，然后启动驱动电机1.4，驱动电机1.4带动转动旋转，转动的旋转时，会产生一个离心力，会将物料从漏料孔2.2中甩至底桶1内，而由于提供具有锥形的地面，物料由于重力的匀速会滑落至上料管3.1的四周，经过上料管3.1的通孔3.2流入到上料管3.1内，而上料管3.1内又有绞龙3.3，绞龙3.3的转动使物料被运送至转筒2内，物料从上料管3.1的上端不断溢处洒落在转筒2内上料管3.1周围，而转筒2继续转动，这个过程中由于研磨介质4的作用，会对物料形成碾压、撞击等破碎方式，同时物料与物料之间的摩擦也能够实现相互破碎；实现对物料的研磨破碎，完成一个循环；

在该方式中，物料不仅在转筒2内被破碎并搅拌，同时在纵向方向不断的循环，这个循环过程起到了对物料的充分混合；整个过程实现了对物料的水平方向的混合和竖直方向的混合，混合更加均衡；同时，转筒2的转动，质量越小的物料（颗粒越小），在由上料管3.1循环至转筒2内时，会被快速的甩至转筒2边沿并掉落至底桶1内进行循环，而质量大的物料则会缓慢的经过锥形面的研磨介质4碰撞、碾压等方式后被甩至转筒2的边沿；也即，已经被破碎较小的物料参与的被破碎时间少，而质量大的则参与的被破碎时间长，通过这个方式，使得最终破碎粒度差小，破碎粒度更加均衡。

值得指出的是，转筒2的底部设置为锥底是为了为研磨介质4提供一个向心的支撑力来抵消离心力；而底桶1的底部设置为锥底是为了物料能够滑落至中心位置处。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：包括：

设置在地面上的底桶（1），在底桶（1）上方设置有能够转动的转筒（2），转筒（2）具有锥形的底面，且在转筒（2）底面上构造有漏料孔（2.2），转筒（2）转动由于离心力的作用将物料甩至转筒（2）底部边缘并经过漏料孔（2.2）流入至底桶（1）内；在转筒（2）和底桶（1）之间设置有上料装置（3），上料装置（3）将物料从底桶（1）循环移送至转筒（2）内；

在转筒（2）的锥形下底面布置有用于将研磨球形成约束力的磁体，使研磨球在转筒（2）的底部转动而不易脱离转筒。

2.根据权利要求1所述的彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：底桶（1）具有锥形的底部，在底桶（1）的底部固定有支腿（1.1）使得底桶（1）能够稳定设置在地面上；

在支腿（1.1）的侧面设置有载物台（1.2），在载物台（1.2）上设置有至少一台驱动电机（1.4），在驱动电机（1.4）上设置有驱动轮；在其余载物台（1.2）上设置有滚轮（1.3）；转筒（2）设置在底桶（1）上方时，由滚轮（1.3）对转筒（2）形成支撑，并由驱动电机（1.4）驱动其进行旋转运动。

3.根据权利要求2所述的彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：在转筒（2）的外壁设置有传动环（2.1），转筒（2）设置在底桶（1）上时，传动环（2.1）设置在滚轮（1.3）及驱动电机（1.4）的上方，启动驱动电机（1.4），驱动电机（1.4）带动转筒（2）旋转。

4.根据权利要求3所述的彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：传动环（2.1）下方设置有齿牙，相应的滚轮（1.3）为与齿牙相适配的齿轮，同时在驱动电机（1.4）上的驱动轮也为与齿牙相适配的驱动齿轮。

5.根据权利要求1所述的彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：上料装置（3）包括上料管（3.1）、绞龙（3.3），在底桶（1）底部中心位置处设置有装配孔，上料管（3.1）与装配孔固定连接，且上料管（3.1）的上端延伸至转筒（2）内，上料管（3.1）与转筒（2）之间转动连接；

在上料管（3.1）上位于底桶（1）的底部位置处设置有通孔（3.2），使得上料管（3.1）与底桶（1）连通，底桶（1）内的物料经由通孔（3.2）流入至上料管（3.1）内；

在上料管（3.1）的下端具有端盖，且在上料管（3.1）内设置有绞龙（3.3），绞龙（3.3）的下端与端盖转动连接，绞龙（3.3）的上端持续到上料管（3.1）的上端。

6.根据权利要求5所述的彩色氧化锆陶瓷的高能混合球磨装置，其特征在于：绞龙与转筒（2）连接，转筒（2）转动时，带动绞龙（3.3）旋转，进而绞龙（3.3）将物料由底桶（1）运送至转筒（2）内。

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