CN201168628Y - 多功能实验室微波搅拌球磨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能实验室微波搅拌球磨机，包括机架、固定在机架上的球磨桶、搅拌器及通过传动机构带动搅拌器转动的电机，还包括微波发生器和对其进行控制的微波源控制系统；球磨桶由桶体和密封盖板组成，搅拌器从密封盖板的中心开口插入桶体内部，桶体从内至外依次为内衬桶、球磨桶内桶和球磨桶外桶，内衬桶为陶瓷桶、聚四氟乙烯桶或氧化锆桶，球磨桶内桶和球磨桶外桶间设置有循环冷却隔套和保温层；微波发生器的信号出口通过管道与内衬桶外壁相接；内衬桶内设置有与所述微波源控制系统相接的测温仪；搅拌器底部设置有刮板器。本实用新型结构简单、使用操作简便、功能多且研磨效率高，能进行湿法或干法研磨并能有效保持物料的纯度。

Description

多功能实验室微波搅拌球磨机

技术领域

本实用新型属于超细粉体工程机械技术领域，尤其是涉及一种多功能实验室微波搅拌球磨机。

背景技术

近几十年来的国内外研究表明，搅拌球磨机在粉碎超细脆性材料时，比振动磨、气流磨等机械设备具有更突出的优越性，是超细粉碎机中最有发展前途、能量利用率最高、产品粒度最细的一种超细粉碎设备。因此，开发新型超细粉碎设备，并对其进行做理论研究和实验分析将具有重要的理论意义及广阔的市场前景和经济效益。为了避免采用湿式粉磨需进行干燥过程，干式搅拌磨成为搅拌磨超细粉碎的新热点，瑞典、瑞士、德国和日本相继推出立式连续干式搅拌磨。随着搅拌磨性能的提高，其应用日趋广泛，搅拌磨在超细粉碎作业中的地位愈发重要，市场需求量日益增大。

由于粉体颗粒粒度细化后其表面积增大，可在填料、染料、颜料、医药、催化剂、磁记忆元件、固体润滑剂、精细陶瓷、化妆品等方面的应用中表现出良好的性能。粉体的制备过程，特别是研磨的过程，是一个既耗时又耗能的过程，因此研磨效率的高低就成为粉体制备的关键因素。因而，需要对目前所使用的搅拌球磨机进行改进，将其干燥性能、研磨速率等进行更进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多功能实验室微波搅拌球磨机，其结构简单、使用操作简便、功能多且研磨效率高，能进行湿法或干法研磨并能有效保持物料的纯度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种多功能实验室微波搅拌球磨机，包括机架、固定在机架上的球磨桶、位于球磨桶内的搅拌器以及通过传动机构带动搅拌器转动的电机，其特征在于：还包括微波发生器和对其进行控制的微波源控制系统；所述球磨桶由桶体和密封盖板组成，搅拌器从密封盖板的中心开口插入所述桶体内部，所述桶体从内至外依次为内衬桶、球磨桶内桶和球磨桶外桶，所述内衬桶为陶瓷桶、聚四氟乙烯桶或氧化锆桶，球磨桶内桶和球磨桶外桶间从内至外依次设置有循环冷却隔套和保温层；微波发生器的信号出口通过管道与所述内衬桶的外壁相接；所述内衬桶内设置有与所述微波源控制系统相接的测温仪；所述搅拌器底部设置有刮板器。

所述搅拌器由搅拌轴和与搅拌轴呈十字交错固定的多个销棒组成，所述销棒固定在搅拌轴位于所述桶体内部的一段上。

所述销棒为氧化锆搅拌棒，所述搅拌轴外设置有一层氧化锆外衬层。

所述陶瓷桶为刚玉桶。

所述微波源控制系统由供电部分、控制器以及与控制器相接的控制面板和显示屏组成；所述控制器接微波发生器，测温仪接控制器。

所述控制器为PLC可编程控制器。

所述电机与对其进行控制的变频器相接。

所述循环冷却隔套内装有水或液氮，所述保温层为石棉保温层。

所述传动机构包括与电机相连的电机皮带轮、通过三角皮带与电机皮带轮相连的传动皮带轮和传动箱，传动皮带轮与传动箱中的传动轴上部相连，传动轴下部通过联轴器与所述搅拌器的搅拌轴相连。

所述电机皮带轮、三角皮带和传动皮带轮从左至右依次固定在机架上方，电机固定在位于机架左侧的电机皮带轮下方，所述搅拌器固定在位于机架右侧的传动皮带轮下方，所述球磨桶通过左侧的支撑台和右侧的支撑柱安装在机架的右侧中部，所述球磨桶与支撑台和支撑柱之间通过轴承进行连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点，1、结构简单且使用操作简便；2、球磨机转速即磨料强度可调节，其电机为无级调速电机，通过调速器可方便地实现300-3000r/min内无级调速，并且电机的运行时间采用定时装置进行自动控制；3、电机通过皮带轮传动并由联轴器带动搅拌器研磨装置旋转，既可以进行湿磨，也能够进行干磨；且在设备运行过程中，桶体固定不动，仅搅拌轴带动搅拌棒发挥强有力的作用，可针对不同磨料配不同类型的搅拌研磨装置；4、使用范围广、研磨效率高且能防止物料污染，内衬桶罐体选择耐磨、耐高温的刚玉材料(刚玉是氧化铝陶瓷，莫氏硬度9，耐高温1450-1800℃)，因而提高了研磨介质和易损件的硬度和耐磨性，主要应用于电子、汽车、航空航天、陶瓷、色釉、轻工、化工、食品、医药、高岭土、蒙脱土、油漆油墨、涂料、电子陶瓷粉料等高纯物料的超细粉碎和研磨，并且可以防止物料污染，有效保持物料的纯度；5、搅拌器是由十字交错的搅拌棒和搅拌轴组成，并且搅拌轴外衬层和搅拌销棒均采用耐磨、耐高温、不污染原料的氧化锆材料，而球磨桶内配氧化锆研磨球，由于氧化锆具有密度高、韧性强、硬度高、耐高温、耐腐蚀、防磁性、买磨损等特性，解决了非金属矿深加工、药物、颜料、染料、陶瓷等物料的研磨中的铁元素二次污染问题；其搅拌器形状可为圆形棒、矩形棒、圆形盘和三角形棒，圆形盘搅拌装置适合湿法超细搅拌磨，销棒搅拌装置适合干法超细磨，该搅拌器传递给介质的能量密度高，搅拌罐体内能量分布均匀，出现二次湍流，不规则运动更加剧烈，而搅拌器底部有刮板器以防止物料死角；6、通过测温仪能够随时监控研磨或微波辐射的物料表面温度；7、在球磨桶内桶和球磨桶外桶之间设置有有循环冷却隔套(水或氮)和保温层，前者对球磨罐进行循环冷却，防止物料受热而影响研磨效果；而当使用微波辅射高温烧结时，石棉保温层能保证持续稳定的温度，在搅拌研磨物料的同时用微波辐射干燥物料；8、能进行微波辐射辅助表面化学改性、微波辐射辅助化学合成等工艺，总之，本实用新型是搅拌球磨装置和微波及电子自动控温装置的组合，可进行湿法或干法研磨，集搅拌球磨物料、微波干燥物料、微波化学合成、微波高温烧结等多功能于一体，一机多用，结构紧凑、操作简便、效率高，主要用于电子、航空、陶瓷、化工、食品、医药、涂料、矿物等高纯物料的超细粉碎和研磨，可以防止物料污染，有效保持物料的纯度。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型球磨桶的结构示意图。

图4为本实用新型电机传动部分的电路原理框图。

图5为本实用新型微波源控制系统的电路原理框图。

附图标记说明：

1-机架；2-电机；3-电机皮带轮；

4-三角皮带；5-皮带罩壳；6-传动轴；

7-传动皮带轮；8-传动箱；9-联轴器；

10-搅拌轴；11-密封盖板；12-氧化锆搅拌棒；

13-轴承；14-变频器；15-微波发生器法兰接口；

16-球磨桶外桶；17-石棉保温层；18-循环冷却隔套；

19-球磨桶内桶；20-陶瓷桶；21-传动部分；

22-搅拌器；23-供电部分；24-显示屏；

25-控制面板；26-控制器；27-微波发生器；

28-测温仪。

具体实施方式

如图1、图2及图4所示，本实用新型包括机架1、固定在机架1上的球磨桶、位于球磨桶内的搅拌器22以及通过传动机构21带动搅拌器22转动的电机2，还包括微波发生器27和对其进行控制的微波源控制系统。本实施例中，电机2的功率为0.75KW，变频调速，电源电压为220V，频率为50HZ；球磨桶的容积为2L，处理量为1L。其中，传动机构21包括与电机2相连的电机皮带轮3、通过三角皮带4与电机皮带轮3相连的传动皮带轮7和传动箱8，传动皮带轮7与传动箱8中的传动轴6上部相连，传动轴6下部通过联轴器9与所述搅拌器的搅拌轴10相连。而电机皮带轮3、三角皮带4和传动皮带轮7从左至右依次固定在机架1上方，动力源即电机2固定于机架1上且固定在位于机架1左侧的电机皮带轮3下方，而搅拌器固定在位于机架1右侧的传动皮带轮7下方，并且在三角皮带4外侧罩有皮带罩壳5。另外，电机2与对其进行控制的变频器14相接，所述变频器14固定在机架1的后侧。所述球磨桶通过左侧的支撑台和右侧的支撑柱安装在机架1的右侧中部，所述球磨桶与支撑台和支撑柱之间通过轴承13进行连接。在研磨过程中，球磨桶固定不动。

如图3所示，球磨桶由桶体和密封盖板11组成，搅拌器22从密封盖板11的中心开口插入所述桶体内部，所述桶体从内至外依次为内衬桶、球磨桶内桶19和球磨桶外桶16。其中，内衬桶为陶瓷桶20且为氧化铝陶瓷即为刚玉桶，另外该内衬桶还可以为聚四氟乙烯桶或氧化锆桶。而球磨桶内桶19和球磨桶外桶16间从内至外依次设置有循环冷却隔套18和保温层，而循环冷却隔套18内装有水或液氮，保温层为石棉保温层17。微波发生器27的信号出口通过管道与所述内衬桶的外壁相接，具体是通过设置在与内衬桶外壁相接的微波发生器法兰接口15进行连接。

搅拌器22由搅拌轴10和与搅拌轴10呈十字交错固定的多个销棒组成，所述销棒固定在搅拌轴10位于所述桶体内部的一段上。本实施例中，销棒的数量为四个，并且销棒即搅拌棒为氧化锆搅拌棒12，搅拌轴10外设置有一层氧化锆外衬层。同时，搅拌器22底部设置有刮板器，防止物料死角。需注意的是：搅拌棒的数量、长度和分布情况也是考核超细搅拌磨的重要指标，增加搅拌棒的数量可使球磨介质得到充分调动从而提高粉磨效果，但实践表明，其数量也不是越多越好；另外，搅拌棒的长度尺寸也非常重要，因为搅拌棒的最佳作用点并不在搅拌筒即球磨桶的内边壁处，也不在搅拌筒中心，而是在大约在中心到边壁距离的2/3处，因而搅拌棒过长会增加阻力，搅拌棒过短又起不到最佳搅拌作用，因此应谨慎设计搅拌棒的长短分布。对于搅拌轴10的支承问题，目前无论是干法或湿法超细搅拌磨多采用单支承轴结构，但由于搅拌轴10为高速旋转部件，若能采用双支承结构，则其稳定性和耐磨性方面可得到很好改善。

结合图5，微波源控制系统由供电部分23、控制器26以及与控制器26相接的控制面板25和显示屏24组成，所述控制器26接微波发生器27，内衬桶内设置的测温仪28接控制器26，通过显示屏24能同时对所检测的温度值进行实时显示。在本实施例中，控制器26为PLC可编程控制器，其显示屏24为触摸屏，控制面板25上设置有急停开关等控制开关。在研磨过程中，微波源控制系统以时间设定为最高优先级，其微波的辐射时间可以通过控制面板25进行任意设定；且以测温仪28所检测的物料温度确定微波发生器27的输出功率，其所设定的物料温度及微波输出功率能够进行调节，通过控制器26实现在物料温度达到设定值自动停止微波输出。

本实用新型的工作过程是：首先在研磨之前，将机架1的底部垫平，并且在附近备有排水管道，便于机器清洗时排污用。之后，接通与循环冷却隔套18的冷却管，其下部进水口接自来水，上部出水口通排水管道。再插上电源按下“启动”按钮，如需加快搅拌轴10转速则按“加速”按钮；反之按“减速”按钮；停机按“停止”按钮。空车开机试车，确保各部件应运转平稳，无异常响声，并且检查各部件，尤其是传动件的固定螺钉是否松动。检查完毕后，用清洁剂将球磨桶桶内彻底清洗干净并将球磨介质放入球磨桶内，再将要粉碎的物料根据工艺配方，放进搅拌桶内(应先放净水，再放粉料)，由电机2通过皮带轮带动传动轴6旋转，搅拌轴10和搅拌棒产生的高速运动力使研磨介质球与被粉碎物料作无规则运动，介质球和物料之间发生相互撞击、摩擦和剪切，全部动能均有效地用于物料的破碎，从而实现对物料的超细粉碎，电机2为变频调速，根据工艺要求，自行调节搅拌轴10的转速，转速读数参看变频器14的液晶屏。针对不同的被粉碎物料选取不同的球磨介质、转轴的转速和搅拌器的形式，以达到较好的研磨粉碎效果。另外，球磨时间主要取决于被加工物料的特性，如原始粒度、硬度、添加料的数量和料与水的比例，也取决于球磨介质的物性，如介质的直径、真密度和硬度，以及传动轴6的转速和搅拌器的形式。在研磨过程中，通过测温仪28实时对球磨桶内的温度进行监测并在显示屏24上进行同步显示。对于温度有要求的物料接入冷却循环系统(水或氮)，即接通循环冷却隔套18。而对于需要微波辐射的物料，可用通过微波源控制系统对微波发生器27的微波输出功率进行相应控制，从而对所研磨的物料同步进行微波辐射。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能实验室微波搅拌球磨机，包括机架(1)、固定在机架(1)上的球磨桶、位于球磨桶内的搅拌器(22)以及通过传动机构(21)带动搅拌器(22)转动的电机(2)，其特征在于：还包括微波发生器(27)和对其进行控制的微波源控制系统；所述球磨桶由桶体和密封盖板(11)组成，搅拌器(22)从密封盖板(11)的中心开口插入所述桶体内部，所述桶体从内至外依次为内衬桶、球磨桶内桶(19)和球磨桶外桶(16)，所述内衬桶为陶瓷桶(20)、聚四氟乙烯桶或氧化锆桶，球磨桶内桶(19)和球磨桶外桶(16)间从内至外依次设置有循环冷却隔套(18)和保温层；微波发生器(27)的信号出口通过管道与所述内衬桶的外壁相接；所述内衬桶内设置有与所述微波源控制系统相接的测温仪(28)；所述搅拌器(22)底部设置有刮板器。

2.按照权利要求1所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述搅拌器(22)由搅拌轴(10)和与搅拌轴(10)呈十字交错固定的多个销棒组成，所述销棒固定在搅拌轴(10)位于所述桶体内部的一段上。

3.按照权利要求1或2所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述销棒为氧化锆搅拌棒(12)，所述搅拌轴(10)外设置有一层氧化锆外衬层。

4.按照权利要求1或2所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述陶瓷桶(20)为刚玉桶。

5.按照权利要求1或2所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述微波源控制系统由供电部分(23)、控制器(26)以及与控制器(26)相接的控制面板(25)和显示屏(24)组成；所述控制器(26)接微波发生器(27)，测温仪(28)接控制器(26)。

6.按照权利要求5所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述控制器(26)为PLC可编程控制器。

7.按照权利要求1或2所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述电机(2)与对其进行控制的变频器(14)相接。

8.按照权利要求1或2所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述循环冷却隔套(18)内装有水或液氮，所述保温层为石棉保温层(17)。

9.按照权利要求2所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述传动机构(21)包括与电机(2)相连的电机皮带轮(3)、通过三角皮带(4)与电机皮带轮(3)相连的传动皮带轮(7)和传动箱(8)，传动皮带轮(7)与传动箱(8)中的传动轴(6)上部相连，传动轴(6)下部通过联轴器(9)与所述搅拌器的搅拌轴(10)相连。

10.按照权利要求9所述的多功能实验室微波搅拌球磨机，其特征在于：所述电机皮带轮(3)、三角皮带(4)和传动皮带轮(7)从左至右依次固定在机架(1)上方，电机(2)固定在位于机架(1)左侧的电机皮带轮(3)下方，所述搅拌器固定在位于机架(1)右侧的传动皮带轮(7)下方，所述球磨桶通过左侧的支撑台和右侧的支撑柱安装在机架(1)的右侧中部，所述球磨桶与支撑台和支撑柱之间通过轴承(13)进行连接。

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