CN115254327B - 一种液力微颗粒剪切研磨方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种微颗粒剪切研磨方法，其特征是：将含＜10%微米级颗粒的固液混合体在液体压力推动下由进料口（12）注入密封的剪切工作腔（8）中，并由上层定刀盘（3）上留有的进料孔（6）进入剪切槽（4），在动刀盘（2）旋转过程中混合液流动并进入动刀盘（2）的剪切槽（5）并被槽口剪切或研磨；经过初次剪切研磨的混合液由动刀盘（2）上留有的导流孔进入下层剪切槽（5），并在旋转过程中与下层定刀盘（3'）的剪切槽（4）交互，再次被槽口剪切或研磨；这个三盘四槽的剪切研磨过程提高了微颗粒受剪切或研磨的概率和效率；处理后的混合液经出料口（13）引出，收集于集料箱（11）中作进一步处理或再次进行循环加工，直至得到需要的粒径。本发明方法简单易行，研磨效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉碎技术，尤其是一种同时具有韧性和弹性的微颗粒细微加工技术，具体地说是一种弹性微颗粒的液力微颗粒剪切研磨方法及装置。
背景技术
目前，许多材料的微颗粒（塑料、橡胶等这类具有韧性和弹性的颗粒）在加工至40-60目后，由于弹性变形，受压后会产生弹性变形而不易再粉碎，如果想获得粒径更小的微颗粒，采用常规的研磨法或化学处理方法进行加工，难度大代价高，这大大影响了微颗粒的工业化生产，因此急需开发一种能将弹性微颗粒加工到80-500目(25μm-180μm)的加工技术。
发明内容
本发明的目的是针对弹性微纳米颗粒细微化加工难度大的问题，发明一种基于剪切和研磨复合加工原理的液力微颗粒剪切研磨方法及装置。
本发明的技术方案之一是：
一种以液力在动、定盘上的剪切平面之间产生一种自适应的轴向推力，使其两盘之间的剪切面无缝贴合，并通过相对旋转的刀盘间剪切槽做剪切运动的微颗粒剪切研磨方法。具体说来：含＜10%微米级颗粒的固液混合体在液体压力推动下由进料口注入密封的剪切工作腔中，并由上层定刀盘上留有的的进料孔进入剪切槽，在动刀盘旋转过程中混合液流动并进入动刀盘的剪切槽并被槽口剪切或研磨；经过初次剪切研磨的混合液由动刀盘上留有的导流孔进入下层剪切槽，并在旋转过程中与下层定刀盘3'的剪切槽交互，再次被槽口剪切或研磨。这个三盘四槽的剪切研磨过程提高了微颗粒受剪切或研磨的概率和效率。处理后的混合液经出料口引出，收集于集料箱中作进一步处理，或再次进行循环加工，直至得到需要的粒径。
所述的动刀盘和定刀盘上的剪切槽与盘体上的径向线之间的夹角为±10-30度，动刀盘上的剪切槽和定刀盘上的剪切槽之间的夹角为10-15度。
所述的动刀盘的转动线速度为0.1-0.3/s,混合液的输入压力为2-20MPa，其输入压力的选择依据材料的被剪切效果而调定。
所述的上层定刀盘和动刀盘在混合液的压力作用下相互贴合，这两个刀盘相对剪切工作腔的壳体的轴向可以上下滑动，并与相对壳体固定的下层定刀盘相贴合，以保证三盘之间密合并做相对运动，使得动刀盘与定刀盘的剪切槽在交互运动时产生足够的剪切力，以达到破碎类似既具有韧性又具有弹性的微颗粒的目的。同时，三盘之间的混合液也是三盘相对运动时的润滑液和冷却液，对这种贴合的剪切工作起到保护以防摩擦发热而磨损。
本发明的技术方案之二是：
一种液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：它由动刀盘、上层定刀盘、下层定刀盘、转轴和剪切腔等组成；转轴与动刀盘相连并带动动刀盘转动；上层定刀盘与动刀盘相对剪切工作腔壳体的轴向在混合液压力作用下可以上下滑动，使得上层定刀盘贴合动刀盘，且动刀盘向下贴合下层定刀盘；下层定刀盘与剪切工作腔固定相连并将其密封分隔；在上层定刀盘、下层定刀盘上设有供固液混合体注入的进料孔和流出的出料孔，进料孔和流出的出料孔与定刀盘上设有的剪切槽相连通；在动刀盘上设有供固液混合体注入的导流孔与动刀盘上设有的动刀盘剪切槽相连通；出料口通过导管与集料箱相连通。
所述的动刀盘剪切槽与动刀盘上的径向线之间的夹角为±10-30度，定刀盘剪切槽与上层定刀盘、下层定刀盘上的径向线之间的夹角为±10-30度，动刀盘剪切槽和定刀盘剪切槽之间的夹角为10-15度。
所述的动刀盘转动线速度为0.1-0.3m/s，混合液的输入压力为2-20MPa。
所述的集料箱中的固液混合体通过输料泵泵送至进料口中并进行循环加工。
所述的多组由动刀盘和上层定刀盘、下层定刀盘'组成的剪切研磨部件可以串接在同一根转轴上形成串联结构的剪切研磨装置，前一级剪切研磨装置的导出孔直接与下一级剪切研磨装置的导入孔相连，最后一级剪切研磨装置的出料口与集料箱相连通直接加以回收或再通过输料泵输送泵入第一级剪切研磨装置中进行循环剪切研磨。
所述的多组由动刀盘和上层定刀盘、下层定刀盘'组成的剪切研磨部件并联相连，每组剪切研磨装置的出料口均通过各自的管道与集料箱相连通加以回收或再通过输料泵送入各级剪切研磨装置中加以循环剪切研磨。
本发明的有益效果：
本发明利用剪切研磨原理将难以破碎的具有韧性和弹性的微颗粒进行剪力破碎，并利用液压力推动微颗粒在剪切槽内强迫移动，同时也利用也混合液压力使多层刀盘之间的剪切间隙得以自偿式调整贴合以达到自适应的剪切效果，解决了弹性微颗粒精细加工的难题，并通过单级或多级串、并联及串并组合的方式剪切研磨可将微颗粒的粒径加工至80-500目。同时也可提高工效而有利于形成工业化生产。
本发明结构简单，效率高，成本低。
附图说明
图1是本发明的剪切研磨结构示意图。
图2是本发明的剪切研磨原理示意图。
图3是本发明的剪切槽在旋转中的啮合过程示意图。
图4是本发明的单级循环剪切研磨工作法示意图。
图5是本发明的多级串联式循环剪切研磨工作法示意图。
图6是本发明的多级并联式循环剪切研磨工作法示意图。
图7是本发明的多级串、并联式循环剪切研磨工作法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1-3所示。
一种液力微颗粒剪切研磨装置，它主要包括了剪切动刀盘（以下简称动刀盘2）、剪切定刀盘（以下简称定刀盘3、3'）、转轴1和剪切腔8等；其中下层定刀盘3'与剪切腔8固定，动刀盘2随转轴1转动，上层定刀盘3与动刀盘2相对剪切腔8、壳体、转轴1的轴向在混合液压力作用下可以上下移动，在外力（例如：液力产生的轴向推力）作用下使得上层定刀盘3和动刀盘2向下移动相互贴合，并与下层定刀盘3'相贴合（如图1）；含＜10%微颗粒的固液混合体在压力推动下由进料口12注入，通过进料孔6流入剪切槽中，在动刀盘2旋转过程中，其表面上的动刀盘剪切槽5与定刀盘3、3'表面上的定刀盘剪切槽4不断交互而形成剪切，微颗粒在此过程中重复受到上下槽刃口的剪切破碎之后，再由出料孔7流出（如图2）。动刀盘2、定刀盘3、3'上的剪切槽设计并非沿几何半径的走向布设，而是分别与几何半径的走向呈±10-30°的夹角，且动刀盘2与定刀3、3'盘的剪切槽之间设计有10-15°的夹角,以便两槽在交互剪切时颗粒在槽中心向边缘处运动过程中始终受到剪切作用，此作用在动刀盘2旋转过程中始终存在并保持高效剪切工作。两槽的夹角设计还可增大在旋转过程中两刀盘剪切槽的交互总长度，从而增大剪切槽内混合液颗粒受到上下槽刃口剪切的效率。如图3所示为动刀盘每旋转10°剪切槽的交互情况。
实施例二。
如图4所示。
一种液力微颗粒循环剪切研磨系统，包括由动刀盘2和定刀盘3、3'组成的剪切研磨部件，在液力的压力作用下上层定刀盘3与动刀盘2相互贴合，并与下层定刀盘3'相贴合；在定刀盘3、3'上设有供固液混合体注入的进料孔6和流出的出料孔7，进料孔6和流出的出料孔7与定刀盘3、3'上设有的剪切槽4相连通；在动刀盘2上设有供固液混合体注入的导流孔与动刀盘2上设有的剪切槽5相连通；出料口13通过导管与集料箱11相连通。集料箱11中的固液混合体通过输料泵10回送至进料口12中并进行循环加工。其余与实施例一相同。
实施例三。
如图5所示。
一种液力微颗粒循环剪切研磨系统，由动刀盘2和定刀盘3、3'组成的剪切研磨部件，多个研磨部件可以串接在同一根转轴1上，前一级剪切研磨装置的导出孔直接与下一级剪切研磨装置的导入孔相连，最后一级剪切研磨装置的出料口13与集料箱11相连通直接加以回收或再通过输料泵10输送泵入第一级剪切研磨装置中进行循环剪切研磨。串接时相邻级的导出孔与导入孔之间通过内部管路通道相连通。其余与实施例一相同。
实施例四。
如图6所示。
一种液力微颗粒循环剪切研磨系统，由动刀盘2和定刀盘3、3'组成的剪切研磨部件，多个研磨部件并联组成，每组剪切研磨部件的出料口13均通过各自的管道与集料箱11相连通加以回收或再通过输料泵10送入各级剪切研磨装置中加以循环剪切研磨。其余与实施例一相同。
实施例五。
如图7所示。
一种液力微颗粒循环剪切研磨系统，由动刀盘2和定刀盘3、3'组成的剪切研磨部件，若干个（图中为2个）研磨部件串联组成一个小系统，再由若干个小系统（图中为2个）并联组成一个大系统，每组小系统中的剪切研磨部件的出料口13均通过各自的管道与集料箱11相连通加以回收或再通过输料泵10送入各级剪切研磨装置中加以循环剪切研磨。串接时相邻级的导出孔与导入孔之间通过内部管路通道相连通。其余与实施例一相同。本实施例是实施三与四的组合。
本发明的原理是：含＜10%微颗粒的固液混合体在压力推动下注入动刀盘和定刀盘之间的剪切槽中，利用动刀盘和定刀盘之间的相对运动，使进入剪切槽中的微颗粒受到剪切、碾压、研磨作用发生破碎，破碎后的微颗粒通过出料口收集于集料箱作进一步处理，或再次进行循环加工，直至得到需要的粒径。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种微颗粒剪切研磨方法，需剪切的微颗粒它以液力推动，并通过相对旋转的刀盘间剪切槽做剪切运动实现弹性微米颗粒的纳米化加工，其特征是：将含＜10%微米级颗粒的固液混合体在液体压力推动下由进料口（12）注入密封的剪切工作腔（8）中，并由上层定刀盘（3）上留有的进料孔（6）进入上层定刀盘（3）的定刀盘剪切槽（4）中，在动刀盘（2）旋转过程中混合液流动并进入动刀盘（2）上层的动刀盘剪切槽（5）并被槽口剪切或研磨；经过初次剪切研磨的混合液由动刀盘（2）上留有的导流孔进入下层的动刀盘剪切槽（5），并在旋转过程中与下层定刀盘（3'）的定刀盘剪切槽（4）交互，再次被槽口剪切或研磨；这个三盘四槽的剪切研磨过程提高了微颗粒受剪切或研磨的概率和效率；处理后的混合液经出料口（13）引出，收集于集料箱（11）中作进一步处理或再次进行循环加工，直至得到需要的粒径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的上层定刀盘和动刀盘在混合液的压力作用下相互贴合，这两个刀盘相对剪切工作腔的壳体的轴向能上下滑动，并与相对壳体固定的下层定刀盘相贴合，以保证三盘之间密合并做相对运动，使得动刀盘与定刀盘的剪切槽在交互运动时产生足够的剪切力，以达到破碎类似既具有韧性又具有弹性的微颗粒的目的；同时，三盘之间的混合液也是三盘相对运动时的润滑液和冷却液，对这种贴合的剪切工作起到保护以防摩擦发热而磨损。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的动刀盘剪切槽（5）与动刀盘（2）上的径向线之间的夹角为±10-30度，定刀盘剪切槽（4）与上层定刀盘（3）或下层定刀盘（3'）上的径向线之间的夹角为±10-30度，动刀盘剪切槽（5）和定刀盘剪切槽（4）之间的夹角为10-15度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的动刀盘（2）转动线速度为0.1-0.3m/s，混合液的输入压力为2-20MPa，其输入压力的选择依据材料的被剪切效果而调定。
5.一种液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：包括动刀盘（2）、上层定刀盘（3）、下层定刀盘（3'）、转轴（1）和剪切工作腔（8）；转轴（1）与动刀盘（2）相连并带动动刀盘（2）转动；上层定刀盘（3）与动刀盘（2）相对剪切工作腔（8）壳体的轴向在混合液压力作用下可以上下滑动，使得上层定刀盘（3）贴合动刀盘（2），且动刀盘（2）向下贴合下层定刀盘（3'）；下层定刀盘（3'）与剪切工作腔（8）固定相连并将其密封分隔；在上层定刀盘（3）上设有供固液混合体注入的进料孔（6），在下层定刀盘（3'）设有出料孔（7），进料孔（6）和出料孔（7）分别与对应的上层定刀盘（3）和下层定刀盘（3'）上的剪切槽（4）相连通；在动刀盘（2）上设有供固液混合体注入的导流孔与动刀盘（2）上设有的动刀盘剪切槽（5）相连通；出料口（13）通过导管与集料箱（11）相连通。
6.根据权利要求5所述的液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：所述的动刀盘剪切槽（5）与动刀盘（2）上的径向线之间的夹角为±10-30度，定刀盘剪切槽（4）与定刀盘（3、3'）上的径向线之间的夹角为±10-30度，动刀盘剪切槽（5）和定刀盘剪切槽（4）之间的夹角为10-15度。
7.根据权利要求5所述的液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：所述的动刀盘（2）转动线速度为0.1-0.3m/s，混合液的输入压力为2-20MPa。
8.根据权利要求5所述的液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：所述的集料箱（11）中的固液混合体通过输料泵（10）泵送至进料口（12）中并可以进行循环加工。
9.根据权利要求5所述的液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：多组由动刀盘（2）、上层定刀盘（3）、下层定刀盘（3'）组成的剪切研磨部件串接在同一根转轴（1）上形成串联结构的剪切研磨装置，前一级剪切研磨装置的导出孔直接与下一级剪切研磨装置的导入孔相连，最后一级剪切研磨装置的出料口（13）与集料箱（11）相连通直接加以回收或再通过输料泵（10）输送泵入第一级剪切研磨装置中进行循环剪切研磨。
10.根据权利要求5所述的液力微颗粒剪切研磨装置，其特征是：多组由动刀盘（2）、上层定刀盘（3）、下层定刀盘（3'）组成的剪切研磨部件并联相连，每组剪切研磨装置的出料口（13）均通过各自的管道与集料箱（11）相连通加以回收或再通过输料泵（10）送入各级剪切研磨装置中加以循环剪切研磨。
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