CN1842366A - 分散设备 - Google Patents

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Abstract

在分散设备中，包括容纳待分散物料的容器(10)、由轴(21)驱动的溶解器盘(22)、以及研磨装置，该研磨装置内含有研磨介质，并且具有穿孔的壳体(34)和由驱动件驱动的、设置在壳体(34)内并且相对其旋转的搅拌工具，待分散物料可以在溶解器盘所产生的流体的作用下穿过穿孔的壳体(34)，其中壳体(34)环绕轴(21)，壳体(34)可以相对该轴(21)从升高的位置移动到下降的位置，并且轴(21)和该驱动件可以通过联轴器相连，该联轴器具有第一元件(47)和对应的第二元件(53)，这两个元件在下降的位置上为可操作关系，为了将该装置设计成符合即将颁布的防爆规章并且具有较简单的结构，提出将该联轴器第一元件布置在该壳体(34)的下端，联轴器第二元件设置在轴(21)的下端区域上。

Description

分散设备
本发明涉及一种分散设备，其包括用于待分散物料的接收容器、由轴驱动的流体产生装置、以及研磨装置，该研磨装置内盛有研磨介质，并具有穿孔的壳体和由驱动件驱动的、设置在壳体内并且相对其旋转的搅拌工具，待分散物料可以在该流体产生装置所产生的流体的作用下穿过该穿孔的壳体，其中该壳体环绕该轴，该壳体可以相对该轴从升高的位置移动到下降的位置，并且该轴和该驱动件可以通过联轴器相连，该联轴器具有第一元件和对应的第二元件，这两个元件在下降的位置上为可操作关系。
这种装置用于分散处于液相状态的、微小的以及极其细微的粉碎固体组分。在分散过程中，并行发生三个子步骤：
1.打湿固体物料的将与磨料的液体组分相结合的表面；
2.将大块状物机械粉碎成小块以及初始颗粒；以及
3.稳定该初始颗粒、块状物及聚合体，以防止重新固结(等于絮凝)。
为了实现经济的分散过程，待分散物料需要进行预分散。其优选通过溶解器盘(dissolver disc)来进行预分散，特别是处理难于分散的、且在下一步骤中需要利用研磨装置的块状物时，出于经济原因的考虑适当的预分散是必不可少的。不够充分的预分散产物不仅对于研磨装置来说需要更长的时间，而且通常精细度也无法达到所需水平。预分散过程中的疏漏或错误通常是无法补救的，或者要通过其它系统以不成比例的、相当高的复杂程度以及昂贵代价来进行补救。这特别是由于不充分的、需要进一步利用研磨装置的预分散产物引起的筛篮(sievebasket)孔堵塞，从而使穿过筛篮的循环流动变得更加困难甚至完全无法进行。
然而通常情况下溶解器只能进行预分散，也就是说待分散物料只能分散到一定程度的精细度(fineness)。为了进行进一步分散，在这里指的是精细分散(fine dispersion)，必须使用有搅拌器的球磨机(agitator ball mill)或者类似的研磨装置。
为了避免容器在预分散以及精细分散过程之间的变形，本申请人的欧洲专利说明书No.0850106提出了一种研磨装置，这种研磨装置的壳体围绕轴设置，并且可以在高度方向上相对轴移动。在预分散过程中，该研磨装置设置在高于待分散物料的升高的位置上；在精细分散过程中，该研磨装置被移动到下降的位置处，并且移动到待分散物料中，从而使其就在溶解器盘形式的流体产生装置的上方。在该研磨装置中，搅拌器工具的驱动件是中空轴，其围绕着轴，并且与研磨装置一起相对轴移动。弓形齿式联轴器可在轴与中空轴之间操作，该联轴器只在研磨装置处于下降的位置上时才将转矩从轴向中空轴传递，并且中空轴进而在其下端与搅拌器工具不可转动地连接。
这种公知的分散设备需要非常复杂且昂贵的设备来防止待分散物料穿过轴与中空轴之间的空间；而且最终还是无法百分之百的避免其发生。
当研磨装置处于升高的位置时，待分散物料在预分散过程中施加给轴的力会使轴额外偏斜几毫米。这种偏斜的结果就是轴会与设置在研磨装置上用来支撑轴的滑动轴承接触并损坏滑动轴承。为了达到满意的工作状态在滑动轴承和轴之间必须留有间隙。即便是最精准的结构，特别是在相对较大的分散设备中，一系列的公差叠加到一起，都不可能防止待分散物料通过该间隙进入中空轴和轴之间的空间内。在由于上文所述的轴额外偏斜而导致滑动轴承损坏的情况下，这些问题就更严峻了。另外，采用中空轴的现有结构需要有非常细长的轴承凸缘，其在下端通过弓形齿式联轴器的小齿轮上的滚针轴承来支撑；在大型分散设备的情况下，该细长的轴承凸缘不具有所需的稳定性。
新的防爆规章，例如针对于有爆炸危险的室内的ATEX 95(EUDirective94/9/EC)，其很快就要最终规定在中空轴和轴之间必须强制密封成一个整体。则上述问题意味着需要更复杂和更昂贵的代价来密封此空间。
因此，本发明的目的是至少部分地避免上述缺陷，来设计一种分散设备，其符合该即将颁布的防爆规章，并且可以简化该分散设备的结构。
根据本发明，通过将联轴器第一元件布置在该壳体的下端，而将联轴器第二元件设置在轴的下端区域来实现上述目的。
因此根据本发明，该联轴器在研磨装置上方不工作，而在研磨装置下方工作。相反，联轴器的第一连接元件设置在壳体下端。相应的联轴器的第二连接元件设置在轴的下端、流体产生装置上方。根据本发明的这种结构使得连接元件仅在研磨装置位于下降的位置时进行啮合，并且将轴的转矩传递给搅拌器工具。从而不再需要环绕轴的中空轴。因此，也无需采用昂贵且复杂的密封包装装置来密封轴与中空轴。这种明显简化的结构相当便宜并且首次将溶解器和有搅拌器的球磨机结合在相同价位的一个单元中。另外根据本发明的这种结构显著降低维修成本，因为不会具有相对较大的公差累积。最后，由于不采用中空轴，也就不再需要细长构形的轴承凸缘。因此，根据本发明的这种结构设计，轴承凸缘可以具有适当的加强支撑，从而即便是相对较大型的分散设备也能获得所需的稳定性。
优选地，第二连接元件设置在轴的下端上，紧挨着流体产生装置的上方，以在容器内可以尽可能的降低研磨装置。
根据本发明的主旨，该联轴器表示在轴和壳体之间的强制传递元件。该联轴器也可以是任意所需结构的联轴器。
该联轴器优选可以是可主动柔性锁定(positively lockinglyyielding)但刚性转动的联轴器，也就是互补联轴器(compensatingcoupling)。在研磨装置处于下降的位置时，两联轴器元件相互配合并传递转矩。同时，可以补偿由于操作时的热效应而引起的轴的纵向伸长。举例来说，该联轴器可以是爪形联轴器，其中构成联轴器的第一联轴元件的第一爪设置在壳体的下端，代表第二联轴元件的、相应的第二爪设置在轴的下端。已证明弓形齿式联轴器具体特殊优势，其在第二联轴元件上具有带冠外齿结构，其为小齿轮形式且可以在第二联轴元件的内齿结构上轴向移动和转动。
在更复杂的结构中，该联轴器也可以是筒形联轴器(barrelcoupling)。尽管使用摩擦联轴器也是常用的且也是可行的，但是上述弓形齿式联轴器具有稳定和廉价的优点；另外其也特别容易清洁，因而在维护上也有优势。
为了将轴安装在处于下降的位置的研磨装置中，已证明代表被动传递元件的驱动件为轴承座形式是特别有利的。该轴承座容纳滑动轴承或者滚动轴承来支撑轴，双滚动轴承是特别有利于维护的，且具有较长的使用寿命。通过在轴承座和搅拌器工具之间只设置一个小摩擦间隙，特别是在0.03mm到5mm之间，优选为2mm，则可以有效地防止研磨介质穿过其间。因此对于根据本发明的分散设备来说不会发生“磨球碎裂”的情况。
该待分散物料，也就是说产品流，可以用来冷却轴承以及防止轴承无润滑运转，以获得更长的使用寿命。为此，待分散物料穿过位于轴承座上端的上述间隙并穿过轴承流到其下端。所得到的介质产品流可以有效地防止产品局部过热以至损坏分散设备。同时，产品流在产品改变时也可以非常易于简便及迅速的清洁。
为了增加流速以及增加冷却能力，在双滚动轴承的情况下可以在滚动轴承上设置输送螺旋。
另外，为了进一步增加流速，最好使在第二联轴元件上方的轴承座具有至少一个吸入孔，从而产品流可以通过流体产生装置由该孔吸入。
将轴承座整体成型在研磨装置壳体的基座上特别有利于维护。例如该轴承座可以通过更换研磨筐下端的圆环盘来很容易地进行更换以及清洁。
该轴可以具有一个上部和下部，其中该下部的外径比上部的略大。这确保了在研磨装置的升高的位置上，在轴承座与轴之间存在足够大的间隙，以避免损坏轴承座。相反在下降的位置上轴承座搁置在轴较大外径的下侧部分上，从而保证在轴承座和轴之间达到满意的整体密封程度。
正如上文已经提到过的，轴承座在下降的位置上将轴转矩传递给位于研磨装置壳体内的搅拌工具。该搅拌工具的结构设计取决于所涉及的分散任务。例如其可以是圆环盘、带孔圆环盘或者带缝盘的形式。也可以用销。优选地该搅拌工具具有至少一个圆环盘，其在壳体内同轴心地纵向延伸。从而该搅拌工具可以确保壳体内的研磨介质能连续运动。
在本发明的优选结构中，流体产生装置具有分散装置。如果此分散装置是溶解器盘形式的则更为有利。然后，一方面该溶解器盘可以产生该分散设备运转所必需的流动，另外还可以进行研磨介质的预分散。该溶解器盘对于分散效果来说起了非常重要的作用，即产品可以均匀循环流动到混合容器的边缘区域。溶解器盘执行分散操作的功能，也就是说可以以非常经济的方式来打散块状物并湿润初始颗粒以使其处于液相，从而该分散操作可以比在研磨装置内更迅速的完成。
因此，根据本发明的分散设备被设计成该研磨装置可以在高度方向上可调，并且通过高度调节其可以浸入待分散物料中并且也可以完全脱离其中。
以这种方式，涉及预分散和精细分散的各单独的方法步骤可以完全相互分开，而无需将待分散物质从容器中取出，也无需改变搅拌工具。在预分散步骤和精细分散步骤之间的变换可以特别迅速且更经济的方式进行。
本发明以示例的方式表示在附图中并在下文参考附图详细介绍本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的分散设备的剖面图，其中研磨装置处于升高的预分散位置，
图2示出了图1的分散设备，其中研磨装置处于下降的预分散位置，
图3示出图1研磨装置剖面图的放大视图。
因此，根据本发明的分散设备包括基本上圆柱形的可由盖封闭的双壁容器10、溶解器20和有搅拌器的球磨机30。在容器内还设置有一个清洁装置，在这里未详细示出。
溶解器20包括圆柱形轴21，其下端具有溶解器盘22。溶解器盘22沿其外周设置多个齿23，这些齿在圆表面上交错地向上和向下弯曲。该轴21具有第一外径的中间部分24，该中间部分的下端进入下侧部分25中，该下侧部分的外径大于中间部分的外径。
轴21通过圆柱形轴承凸缘26固定到上机器部分60上，该上机器部分以箱型的方式环绕该轴承凸缘。为了保证必需的稳定性，轴承凸缘26优选地超过整个轴长度的三分之一。在本实施例中，有搅拌器的球磨机30可以通过气压缸62来调整高度，该气压缸的活塞杆64安装到中间板66上。多个空心杆33从中间板66的下侧延伸到有搅拌器的球磨机30的上端。通过这种结构，有搅拌器的球磨机30就可以通过气压缸62带动而垂直移动；另外，冷却剂可以通过空心杆而在有搅拌器的球磨机30中循环流动。也可以用其它调节装置来代替气压缸，例如通过液压缸或者蜗杆。
轴21通过滚动轴承支撑在轴承凸缘26上，在轴承凸缘26的下端上设有滚针轴承或滚柱轴承27，在上端上设有双自校正轴承(self-aligning bearing)28。轴21通过皮带轮以公知的方式驱动。为了加强轴承凸缘26，在上端设置多个加强肋32，这些加强肋在外周方向上位置都可互换。肋32大约从轴承凸缘26的中心位置处以连续的斜坡的形式延伸到水平凸缘上，水平凸缘在安装位置上是上凸缘。这些加强肋32与现有技术的轴承凸缘相比，显著增加了稳定性，以便防止轴21产生不必要的偏斜，特别是在预分散过程中。
有搅拌器的球磨机30通过多个的圆柱形空心杆33安装到上机器部分60的下侧，这些杆33通过中间板66而周向相互间隔开，从而该有搅拌器的球磨机30可以与上机器部分60通过气压缸62来调节高度。也可以用其它调节装置来代替气压缸，例如通过液压缸或者蜗杆。
有搅拌器的球磨机30自身具有壳体34，其被穿孔成筛状并支撑研磨球(图中未示出)。壳体34在其上端具有漏斗，漏斗底部有让轴21通过的开口35。壳体34可以是单壁结构、双壁结构或者其它任意适合的结构。壳体34形成具有中心孔35的环形通道。圆环盘36设置在该环形通道内，与该环形通道同轴地延伸。
圆环盘36在其上端通过环形盘37连接到轴承座上，轴承座总体上用39表示。该轴承座具有圆柱形套管40，在下降的位置时其以轴的下侧部分25为中心，套管40的下端具有向外扩大的台阶41。双滚动轴承42支撑在台阶41上，轴承通过外侧间隔环43相互间隔开。在双滚动轴承42的轴承之间的间隔环43径向向内设置有输送螺旋44。双滚动轴承42顶端通过另一个间隔环45支撑环形盘37的下侧。带有叶片的叶轮46设置在环形盘37的径向向外伸出的台阶上，以便使产品加速流出容器而进入壳体34中，同时防止研磨球在组件运转时意外掉出有搅拌器的球磨机。弓形齿式联轴器的内齿结构47设置在轴承座39上位于套管40的台阶41以下的下端，该齿式联轴器代表从轴21向环形盘36传递转矩的第一联接件。多个吸入孔48周向间隔设置在内齿结构47和套管40的台阶41之间。双滚动轴承机构42的轴承径向向外支撑在中空截锥台49的内侧上，该中空截锥台从其下圆柱部分向上端呈锥形延伸，且支撑在双滚动轴承42上轴承的内台阶上。
在中空截锥台49上端内侧之间，即上轴承以上的部分，在中空截锥台49和第二间隔环45之间存在一个大约0.3mm的间隙。在运行过程中产品流可以通过该间隙，以冷却轴承并防止其无润滑运转。这种结构可以防止珠子或者研磨球进入，从而也能防止所不希望的“珠碎裂”(bead breakage)。产品流在输送螺旋44和吸入孔48的作用下连续流过轴承，以实现自冷却功能。
中空截锥台通过多个在外周设置的螺钉50来紧固到圆盘部分51的内环件上。圆盘部分51构成了有搅拌器的球磨机30的基座，并容纳筛网52，该筛网从圆盘部分51的内环件径向向外延伸到外环件上。介质在精细分散过程中穿过该筛网52，并从磨珠中分离出原料(groundmaterial)。
在溶解器盘22上方和轴下侧部分25下方设置构成第二联接件的外齿结构53。当有搅拌器的球磨机30向下移动离开图1所示的预分散位置而进入图2所示的精细分散位置时，套管40移动到轴下侧部分25上，直到内齿结构47与外齿结构53啮合为止。现在该弓形齿联轴器可以将轴的转矩传递给圆环盘36以进行精细分散操作。
轴上侧部分24的外径小于轴下侧部分25，这种结构保证在预分散位置上时轴21和有搅拌器的球磨机30之间存在足够的间隙，以防止套管40在预分散过程中会由于轴21可能的侧向偏斜移动而损坏。
根据本发明的有搅拌器的球磨机下端的联轴器结构使得可以利用现有技术中的空心轴进行分散，但是同时进一步将一个预分散设备和精细分散设备结合在一个单元中，其中该方法各步骤之间的变换可以简单地通过在容器内降低该有搅拌器的球磨机来实现，而无需打开容器。可以理解也可以采用具有被动锁定关系的联轴器来取代该主动锁定联轴器以实现本发明的构思，例如采用圆盘联轴节或者类似装置。最后，在轴承座上也可以用滑动轴承来代替滚动轴承。
附图标记
10    容器
20    溶解器
21    轴
22    溶解器盘
23    齿
24    轴中间部分
25    轴下侧部分
26    轴承凸缘
27    滚针轴承
28    双自校正轴承
29    皮带轮
30    有搅拌器的球磨机
32    加强肋
33    空心杆
34    壳体
35    开口
36    圆环盘
37    环形盘
39    轴承座
40    套管
41    台阶
42    双滚动轴承
43    间隔环
44    输送螺旋
45    间隔环
46    叶轮
47    内齿结构
48    吸入孔
49    中空截锥台
50    螺钉
51    圆环盘部分
52    筛网
53    外齿部分
60    上机器部分
62    气压缸
64    活塞杆
66    中间板

Claims (10)

1.一种分散设备，用于布置在容器(10)中以分散物料，包括由轴(21)驱动的流体产生装置以及研磨装置，该研磨装置内含有研磨介质，并具有穿孔的壳体(34)和由驱动件驱动的、设置在壳体(34)内并且相对其转动的搅拌工具，待分散物可以在该流体产生装置所产生的流体的作用下穿过穿孔的壳体(34)，其中壳体(34)环绕该轴(21)，壳体(34)可以相对轴(21)从升高的位置移动到下降的位置，并且轴(21)和该驱动件可以通过联轴器相连，该联轴器具有第一元件和对应的第二元件，这两个元件在下降的位置上为可操作关系，其特征在于该第一联轴器元件设置在该壳体(34)的下端，第二联轴器元件设置在轴(21)的下端区域。
2.根据权利要求1所述的分散设备，其特征在于，该第二联轴器元件设置在轴(21)的下端。
3.根据前面权利要求中任一项所述的分散设备，其特征在于，该联轴器是可纵向移动的互补联轴器。
4.根据前面权利要求中任一项所述的分散设备，其特征在于，该驱动件包括轴承座(39)。
5.根据权利要求4所述的分散设备，其特征在于，轴承座(39)具有双滚动轴承(42)。
6.根据权利要求5所述的分散设备，其特征在于，在滚动轴承(42)之间设置有输送螺旋(44)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的分散设备，其特征在于，轴承座(39)在第二联轴器元件的上方具有至少一个吸入孔(48)。
8.根据权利要求4所述的分散设备，其特征在于，轴承座(39)整体形成在壳体(34)的基座上。
9.根据前面权利要求中任一项所述的分散设备，其特征在于，轴(21)具有中间部分(24)和下侧部分(25)，下侧部分(25)的外径大于中间部分(24)的外径。
10.根据前面权利要求中任一项所述的分散设备，其特征在于，流体产生装置是溶解器盘(22)。
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