CN200970538Y - 高能纳米粉体制备机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于机电一体化装置,该装置由驱动装置、振动装置、研磨装置和底座组成,其中驱动装置由两个电动机、柔性联轴器和同步轴组成,为装置振动提供能量;振动装置由激振器、激振架和支撑弹簧组成,与磨管一起振动;研磨装置由手动球阀(抽真空或注惰性气体)、进料口、两个磨管及磨管内不同级配的研磨球和出料口组成,该部分主要完成物料的进出、粉碎、抽真空、注惰性气体和温度、压力等的在线测量。底座由电机座、底座和支座组成,是整个装置的基础和振动部分的支架。该装置不但研磨效率高,而且能实现同时对两种材料的粉磨,既可以实现两个磨管同时间歇粉磨、连续粉磨,又可以实现二级连续粉磨。

Description

高能纳米粉体制备机
技术领域
本实用新型属于机电一体化设备,主要用于新型材料研究领域,是高效制备纳米粉体材料的设备。
背景技术
制备纳米粉体的方法有物理方法和化学方法两大类,由于物理方法在制备某些纳米粉体时,是化学方法无法取代的,因而在纳米粉体的制备领域得到广泛应用。物理方法制备纳米粉体的设备有,滚压机、滚碾机、高速旋转磨、球磨机、介质搅拌磨、气流粉碎机等。上述设备用于纳米粉体制备时,由于结构和工作原理等原因,使得生产效率较低、能耗大、噪声污染严重,且不利于在线测量和注排气工作。振动方法制备纳米粉体属物理方法,通过高频振动把能量传递给研磨介质球,使介质球产生粉碎材料所需的冲击、剪切、摩擦和挤压力。被粉碎材料的加入减少了介质球之间以及和磨管之间的刚性碰撞,使工作噪声大大降低,在粉碎过程中,振动体绕平衡位置作周期圆周运动,即搅拌振动,它可以实现在工作情况下对温度、压力、真空度等的实时测量,还可以在线进行抽真空和注入惰性气体工作,但是获得一种高效率的纳米粉体制备机仍是该领域研究人员的研究目标。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高效制备纳米粉体的高能纳米粉体制备机。
本实用新型提出的一种高能纳米粉体制备机,由驱动装置、振动装置、研磨装置和底座组成;驱动装置是电动机1联接柔性联轴器2和同步轴4,为振动提供能量;振动装置是激振器3、激振架14和支撑弹簧15组成,与磨管一起振动,研磨装置是手动球阀5和进料口6位于磨管7上部,磨管内有不同级配的研磨球,出料口13位于磨管7下方,底座由电机座10、底座11和支座12组成,是整个设备的基础和振动装置的支架。
本实用新型工作时主要通过高频振动产生介质球对粉体的高频冲击、碰撞、磨剥、挤压作用,同时由磨管摩擦带动各层介质球之间相对高速旋转而产生粉体之间或粉体与介质球之间互相摩擦,通过对被粉磨材料微粒进行高频冲击、研磨和磨剥使其在高频交变应力作用下发生微塑性变形与疲劳破坏而使其纳米化。振动所产生的高频挤压和研磨力不但使材料微粒表层剥落,产生不完全粉碎,此时颗粒愈小,受挤压、研磨的表面积愈大,粉磨效率愈显著,新生表面积大。而且有利于克服微粒之间的物理化学力,以及粘附、聚结现象。由此,该实用新型的粉碎效率比以冲击粉碎为主的其它备的效率高得多。
本实用新型中磨管是两个平行放置的磨管,其既可以实现同时对两种材料的粉磨,又可以实现两个磨管同时间歇粉磨、连续粉磨和二级连续粉磨。
本实用新型采用椭圆球介质,根据研磨材料的特性,采用不同大小的级配,不但提高了粉碎效率、延长了磨管使用寿命,而且降低了介质之间和介质与磨管之间的冲击噪声,并减少了纳米粉体“包球”的发生。
本实用新型的两个激振器位于磨管两端,分别由两个电动机驱动,虽与磨管一起振动,但与磨管完全隔离。且磨管只在确定的平衡位置附近作周期振动而不转动,因而有利于在线测量、调温、调压、抽真空和注气工作的进行(有些纳米材料的制备需在高真空和惰性气体保护下进行)。也不存在象搅拌磨那样的轴承密封问题。
本实用新型激振器由2-10块偏心块组成,通过增减偏心块的多少,改变激振力的大小,以适应不同粉体研磨的需要,提高研磨效率,增强了设备的应用范围。
本实用新型利用磨管内外温度梯度导致的压力差,调整出料篦板的高度,实现粉体的自浮分选。
本实用新型装置通过高频振动产生对被粉磨材料的高频冲击、研磨和磨剥,使材料微塑变形和疲劳破坏而纳米化。本实用新型粉碎装置可由两个磨管组成,因此可以实现同时对两种材料的粉磨。在粉磨过程中,既可以实现两个磨管同时间歇粉磨、连续粉磨,又可以实现二级连续粉磨,即材料由第一个磨管进入,经一级粉磨后自动进入第二个磨管,经二级粉磨后,由第二个磨管出料。由于两个磨管内研磨介质球的大小和级配的不同,可以实现对不同粒径材料的最佳粉磨,提高粉磨效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构图。
图中标号:1.电动机,2.柔性联轴器,3.激振器,4.同步轴,5.手动球阀(抽真空或注惰性气体),6.进料口,7.磨管,8.空气滤清器,9.防护罩,10.电机座,11.底座,12.支座,13.出料口,14.激振架,15.支撑弹簧。
具体实施方式
本实用新型可实现对不同材料进行纳米粉体的制备,通过调节激振器3偏心块的多少,实现粉磨力大小和形式的调节;改变两个磨管连接方式和管内介质球的大小、形状,实现对不同粒径材料的有效粉磨。可完成间歇粉磨和连续粉磨,具体制作过程如下。
本实用新型设备外形尺寸为2020×680×800(mm),底座11由槽钢焊接而成,支座12和电机座10由角钢焊接而成,用螺栓固定在底座11上;每个激振器3由10块扇形偏心块组成,固定在激振器轴上,并装入密封的腔体内,两个腔体用螺栓分别固定在激振架14的两端;两个磨管7、手动球阀5、出料口13由不锈钢制成,每个磨管体积为4升,用螺栓平行固定在激振架14两侧上,激振架14通过8只弹簧与支座12连接;两个电动机,每个功率为1.1千瓦,用螺栓分别固定在电机座10上,电机轴通过柔性联轴器2与激振器轴连接,两个激振器通过同步轴4连接,保证两个激振器的同步运转。
上述装置制作完毕,其可实现如下粉磨过程:
间歇粉磨
在两个磨管7中装入不同大小的椭球介质,如果两个磨管中材料的性质和粒径不同,则两个磨管中的介质球大小不同,材料粒径越小,介质球的尺寸越小,也可以采用不同级配的介质球。介质球的填充率应是磨管腔体体积的60%-80%,粉磨材料的填充率应是介质空隙的100%-130%。具体实施过程如下:
1、根据加入介质球和材料的重量,并考虑参振体的重量和振动强度的大小,计算所需激振力的大小,确定激振器3偏心块的数量。
2、从进料口6加入介质球,根据粉磨材料的粒径,选择介质球的大小,材料粒径越小,介质球的尺寸越小。介质球的填充率应是磨管腔体体积的60%-80%。
3、关闭出料口13,从进料口6加入要粉磨的材料,可以在两个磨管中加入同种材料,也可以加入不同种类的材料,粉磨材料的填充率应是介质空隙的100%-130%,低于这个比例,研磨效率降低。如果需要,可加入过程控制剂,防止团聚、结块和粘球。然后关闭进料口。
4、打开空气滤清器8,加入润滑油,加入量达到激振器3腔体的50%,装上空气滤清器。
5、如果需要,从手动阀5进行抽真空,从另一个手动阀注入惰性气体。
6、用手转动同步轴4,观看旋转系统是否能够正常运转。
7、启动电机,粉磨开始,根据粉磨细度要求,间隔一段时间,进行取样检测,如果达到细度要求,即可停机。如果抽真空,在粉磨过程中,要观察真空度的变化,如果真空度下降,可随时进行抽真空。
连续粉磨
连续粉磨过程和间歇粉磨过程1-7相同,只是在粉磨前,根据粉磨需要,对磨管安装位置进行调整。如果用两个磨管分别对一种或两种材料进行粉磨,磨管安装位置不动,粉磨中,一边从进料口6进料,一边从出料口13出料,或把出料口排出的材料再进入进料口,进行循环粉磨,直到达到粉磨细度要求。如果需要提高研磨梯度,增加研磨时间,可把一个磨管位置提高,然后把处于高位置磨管的出料口和低磨管的进料口相连接,然后从高磨管进料口入料,经过两个磨管的粉磨后,由低磨管的出料口出料,也可以让出料再进入进料口,进行循环粉磨,直到细度达到要求。连续粉磨过程中细度的检测可从出料口取样检测。

Claims (6)

1、一种高能纳米粉体制备机,其特征在于由驱动装置、振动装置、研磨装置和底座组成;驱动装置是电动机(1)联接柔性联轴器(2)和同步轴(4),为振动提供能量;振动装置是激振器(3)位于激振架(14)上和激振架(14)下的支撑弹簧(15)组成,在激振架(14)的两端均有激振器(3)和相应的支撑弹簧(15),两个激振器(3)通过同步轴(4)联接,两个磨管(7)平行固定在激振架(14)两侧,研磨装置是手动球阀(5)和进料口(6)位于磨管(7)上部,磨管内有不同级配的研磨球,出料口(13)位于磨管(7)下方,底座由电机座(10)、底座(11)和支座(12)组成,是整个设备的基础和振动装置的支架。
2、根据权利要求1所述的高能纳米粉体制备机,其特征在于磨管是两个平行放置的。
3、根据权利要求1所述的高能纳米粉体制备机,其特征在于磨管内研磨介质是椭圆球。
4、根据权利要求1所述的高能纳米粉体制备机,其特征在于两个激振器位于磨管两端,分别由两个电动机驱动。
5、根据权利要求4所述的高能纳米粉体制备机,其特征在于每个激振器是2-10块偏心块组成。
6、根据权利要求1所述的高能纳米粉体制备机,其特征在于磨管内是篦板式分选装置。
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