CN2341714Y - 一种超细立式搅拌高能球磨机 - Google Patents

Abstract

本实用新型是涉及一种用于粉体加工领域的粉磨设备。其特别之处在于机内设有搅拌球磨装置和分级装置,并装有风扫机构和粗粉返料装置。可实现对物料连续粉磨和分级作业。其优点是具有超细粉磨与高效分级一体化结构,使传统搅拌磨粉磨和分级过程在一机内完成成为现实。为此,可简化生产环节和系统设备,降低投资成本。由于其特殊的机械结构对物料进行超细加工,可大幅度提高产量,降低能耗,生产出分级精度高的超细材料以及机械合金化特殊材料。

Description

一种超细立式搅拌高能球磨机

本实用新型是涉及一种应用于粉体材料加工的干法高能球磨粉磨设备。其特别之处在于机内设置有带旋转分级机的高速连续搅拌粉磨装置和可将加工后微粉送入分级机构的风扫装置以及将分级后的粗粉返回研磨桶内的返料锥管装置。

通常使用的超细干法搅拌磨主要粉磨原理是通过动力系统驱动搅拌器中心轴，并带动一系列水平侧臂(或叶片)在搅拌桶内作高速旋转，推动研磨介质球在桶内运动。在工作过程中，桶体固定不动，仅搅拌臂杆作强有力的冲击和剪切作用，以带动介质球与物料进行研磨。搅拌磨的机构形式可分为批量式和连续式两种。批量式搅拌磨是定时定量将物料加入搅拌桶内，研磨后调适卸料阀门的大小来控制出料粒度。主要特点是间断性工作，设备运转率低，合格产品不能及时与粗粉分离，所以生产效率不高。连续式搅拌磨的出料形式与批量式搅拌磨不同，出料口不在研磨桶底部，物料是在离心力作用下从桶壁下方旁侧卸料。其特点在于搅拌磨可连续喂料研磨，可提高产量，降低能耗。但是由于卸出物料的粒度无法控制，未合格的粗粉与合格产品一并被排卸出搅拌桶，所以产品质量不能充分保证。随着技术进步和生产工艺的不断更新和完善，近来出现了一种称为连续式粉磨分级搅拌设备，即可以在对物料进行粉碎的同时，又能将微粉分级处理。这种方式的搅拌磨不但可以大幅度地提高产量和产品质量，而且还能简化生产环节，降低成本和能源消耗。中国实用新型专利公报公告的名称为“立式超细微球磨机”的专利申请(申请号：94214031，公告号：2200481)，据该实用新型专利申请说明书介绍，立式超细微球磨机是由一个立式传动主轴驱动带有叶片的正锥形回转体旋转，在回转体周边设置固定的渐扩内凹曲面圆环体，圆环体的圆周方向开有若干个空气通道。物料通过上部给料口喂入粉磨腔研磨介质层内，研磨微介质球承受回转体叶片的强制推力和搅拌力，加强了介质球的运动强度，强化了介质球与物料之间的摩擦、辊压和剪切作用，促使物料粉碎。物料粉磨之后，通过空气通道处的负压气体被带入分级机构进行分级处理，从而达到粉磨和分级在装置内一次完成的目的。此项实用新型专利虽然有粉磨分级合为一体之优点，但不乏存在一些缺陷。首先，立式超细微球磨机的结构存在缺陷。譬如，从进料口进入粉磨腔的物料先经过分级区外侧与粉磨后的微粉和气流相遇，由于进口物料在重力作用下向粉磨腔运动，使得含微粉气体的上升阻力增大，气体的流动轨迹发生变化，由层流状态改变成无规律的紊流状态，至此有相当一部分微粉成品重新被裹带回到粉磨腔内，直接影响到加工后粉料的顺利分级，因此设备的过粉碎现象严重，无畏的能量消耗增大，产品的产量受到限制。其次，立式超细微球磨机的微介质球是受到正锥回转体上叶片的强制推动力作用，驱使介质球在凹曲面圆环体内做圆周运动。但是，由于圆环体结构所限，回转体叶片在回转体上无法伸出过长，所以回转叶片无法拨动或接触到更多的介质球，造成靠近叶片的部分微球随叶片做圆周运动或球与球、球与内壁之间的相对运动。而远离叶片的微球只能产生微弱的相对运动和滑动，边缘凹曲面壁旁的介质球在粉状物料的阻尼下将会出现止动或微动现象。这种情况将无法调动所有研磨介质球参与工作，导致驱动阻力增加，粉磨能力下降，工作效率降低，出现有害的饱磨现象。再次，由于立式超细微球磨机的结构特点决定了正锥回转体不但要承受介质球的径向压力和工作阻力，而且还承接介质球的轴向压力，因此，对设备的大型化开发所涉及的机械可靠性和合理性问题将得到严峻的考验。另外，由于微球磨机的分级机构是一个装有分级叶片的旋转分级轮，所以分级方式为强制涡流式分级机。根据涡轮式分级原理，可以看出，当确定介质阻力(斯托克斯力)与离心力相等时，影响分级粒径的主要因素之一就是气流速度。是否能有效地控制和调整分级轮内部和进出口的气流速度是高精度分级的关键，这一关键之处在立式超细微球磨机的机构设计中是很难得到实现的。

本实用新型的目的是提供一种高能球磨粉磨机械设备，在机内同时设置有立式搅拌球磨装置和带有导向风叶的分级装置，并安装有负压通风(风扫)机构。这种超细立式搅拌高能球磨机其机构合理，使用安全可靠，节能降耗，粉磨效率和产品分级精度高，生产能力大，操作环节和系统工艺流程简单，自动化控制程度高。适用于各行业的超细材料制备和材料的表面改性处理以及机械合金化材料的形成，可实现连续粉磨和分级出0.05～10μm的超细产品，还可满足用户的特殊需要。

本实用新型的优点在于采用高动能球磨粉磨机理与高效动态分级的一体化结构，使得传统超细立式搅拌粉磨设备的粉磨过程和分级过程能在一机内完成成为可能。为此，可以大大简化生产环节和减少系统设备，可降低设备的一次性投资。由于以其合理和特殊的机械结构对物料进行高能球磨超细加工，所以可大幅度提高产量，降低能耗，生产出分级精度很高的超微米级材料以及机械合金化特殊材料。

以下结合附图的说明，给出本实用新型实施例：

附图为本实用新型的结构示意图。

1、搅拌回转轴

2、导向可控风环

3、介质球

4、带螺旋板的耐磨衬套

5、强制喂料管

6、可调式导向叶片

7、细粉出料口

8、分级中心驱动轴

9、分级轮分级叶片

10、粗粉返料锥管

11、进料口

12、立式搅拌桶

13、搅拌棒

14、横向或顺向篦缝

15、负压进风管

16、底部搅拌叶片

17、动力皮带轮

18、机壳

19、排渣装置

本实用新型机械设备由粉磨装置、分级装置和负压风扫装置和排渣装置四部分组成。粉磨装置位于机壳内部的下方。粉磨装置由立式搅拌桶12、搅拌回转轴1、搅拌棒13、底部搅拌叶片16、强制喂料管5和介质球3构成。搅拌回转中心轴1在动力皮带轮17的驱动下高速旋转，带动镶嵌轴上均布的若干个搅拌棒13和底部搅拌叶片16做相应的转动，以推动立式搅拌桶12内所有搅拌介质球做无规则的圆周运动和自身旋转运动。在搅拌中心轴1上安装一个带有高压旋转气流的强制喂料管5，使原料强制喂入立式搅拌桶12的底部，形成流态化状态。立式搅拌桶12安装固定在机壳18上，桶内设有带螺旋板的耐磨衬套4，在桶的侧壁和耐磨衬套上开有若干组横向或顺向篦缝14，桶内装载着不同粒径级配的耐磨介质球3。分级装置位于机壳内部的上方。分级装置由分级中心驱动轴8、分级轮分级叶片9、可调式导向叶片6、粗粉返料锥管10和细粉出料口7构成。分级中心驱动轴8在动力作用下带动分级轮分级叶片9高速旋转，转动速度可根据产品粒度大小做相应的调整。均匀分布在分级轮分级叶片9周围的可调式导向叶片6，可视分级物料的不同而对叶片6进行角度为120°范围的调整，并随意控制风量的大小和进入分级轮分级叶片9的风速，以得到不同粒径的成品。合格细粉通过分级轮分级叶片9被带出细粉出料口7，在可调式导向叶片6与分级叶片9之间未通过分级轮分级叶片9的粗粉落入粗粉返料锥管10内返回粉磨区。负压风扫装置位于立式搅拌桶12外侧下方与机壳之间。负压风扫装置由1～3个负压进风管15和在圆周方向的一个导向可控风环2构成。通过进风管15的负压气体经过导向可控风环2后，进入横向或顺向篦缝将粉磨后的物料经立式搅拌桶12盖上的排料孔带出桶外，快速上升进入分级装置。排渣装置19位于负压风扫装置风道的下面。

由以上的粉磨装置、分级装置、负压风扫装置和排渣装置共同组成了立式高能超细搅拌球磨机的结构特征。

超细立式搅拌高能球磨机工作原理如下：

物料首先从进料口11经过返料锥管10被带有高压旋转气流的强制喂料管5强行喂入搅拌桶12的底部，形成流态化状态的物料与高速运动的介质球3进行相互碰撞和摩擦。搅拌回转轴1上的所有搅拌棒13在动力皮带轮17的驱动下高速旋转，并横切入不同位置的介质层中，在这种离心旋转力和地心引力(重力)以及螺旋板4的多重影响下，形成介质球3在搅拌研磨桶12内极无规律地运动，这一不规则运动其结果是造成介质球之间产生强大撞击力和剪切力的原因。撞击作用是由于搅拌棒推动介质球以及介质球之间的相互冲撞所至，剪切作用则是存在于介质球的紊乱运动所产生的不同转速和方向旋转之中的，自磨作用则是物料之间的相互摩擦和冲撞的结果，综合作用的结果导致了物料粒径减小及均匀分散，促使研磨区达到高效率的超细研磨效果。为了防止超细粉状物料在桶底部产生沉积，在搅拌桶12的底部装有一套底部搅拌叶片将沉积粉料和介质球向上翻动，增加介质球与粉料的研磨机会。

物料与介质球的研磨过程就是物料粒径减小的过程，研磨后的微粉在离心力和边壁螺旋板的作用下从搅拌桶1的下方逐渐上升到介质层的表面，被侧壁篦缝进来的气流裹带着通过搅拌桶上盖排料孔排出。排出的微粉随即被上升气体沿机壳的内壁及时带入分级装置的导向叶片6内。均匀分布在分级轮分级叶片9周围的可调式导向叶片6，可根据不同的分级物料松散度和分级物料密度，而对叶片6进行角度为120°范围的调整，试验证明对同一种微粉而言，当叶片与切线问的夹角愈小，分级粒径愈小。对于不同的微粉可视微粉的松散密度而随意控制风量和进入分级轮分级叶片9的风速，可得到不同粒径的成品。进入高速旋转的分级轮分级叶片9之间的微粉颗粒由于受到离心力场的作用，根据流体介质的阻力系数与雷诺指数可以判断，流体处在层流状态运动，此时微粉颗粒受到离心力和介质阻力(斯托克斯力)的作用，根据涡轮式分级原理，不难看出，当确定介质阻力(斯托克斯力)与离心力相等时，也就是产生分级中位粒径的开始。此时质量相对较小的细颗粒克服离心力的作用而被气流带入分级轮内经细粉出料口送出机外。质量相对较大的粗颗粒克服介质阻力而被离心力带出分级叶片9，在导向叶片6与分级叶片9之间的圆周方向做离心式旋转运动和重力向下移动进入返料锥管10内。由于进入返料锥管后的颗粒旋转半径不断缩小，使得颗粒向下的分力不断加大，促使返回的不合格粗粉料迅速落入强制喂料管5的工作区，再次返回到搅拌桶12内的底部重新进行粉磨。粉磨的通风气氛可根据不同的物料和产品表面改性要求在系统中加以选择，可以通入空气、氮气、氩气以及其它惰性气体来改变高能球磨的工作环境。

Claims (7)

1、一种超细立式搅拌高能球磨机是由搅拌球磨装置、分级装置、带导向可控风环(2)的风扫装置和排渣装置(19)以及粗粉返料锥管(10)组成，其特征在于搅拌球磨装置位于机壳(18)内的下半部位，而分级装置位于机壳(18)内的上半部位；风扫式导向可控风环(2)位于搅拌球磨装置的外侧；粗粉返料锥管(10)位于分级轮分级叶片(9)的下方与搅拌桶(12)之间。

2、根据权利要求1所述的搅拌高能球磨机，其特征在于搅拌球磨装置由立式搅拌桶(12)、搅拌回转轴(1)、搅拌棒(13)、强制喂料管(5)、底部搅拌叶片(16)和介质球(3)构成，搅拌回转轴(1)在动力皮带(17)的驱动下高速旋转，带动镶嵌在轴上的若干个搅拌棒(13)和底部搅拌叶片(16)做相应的转动，以推动立式搅拌桶(12)内所有介质球(3)做无规则的圆周运动和自身旋转运动。

3、根据权利要求1或2所述的搅拌高能球磨机，其特征在于搅拌棒(13)、底部搅拌叶片(16)和强制喂料管(5)都均匀分布或同定在立式搅拌回转轴(1)上，底部搅拌叶片(16)安装在搅拌回转轴(1)的下部；强制喂料管(5)安装在搅拌回转轴(1)的周围，其上部的切线方向设有高压气流管对物料进行强制喂料；均布在搅拌回转轴(1)上的搅拌棒(13)有长短之别。

4、根据权利要求1或2所述的搅拌高能球磨机，其特征在于搅拌桶(12)为立式桶，桶内安装有带螺旋形导流板的耐磨衬套(4)；搅拌桶(12)的侧壁开有若干个沿圆周方向横向或顺向的通风篦缝。

5、根据权利要求1所述的搅拌高能球磨机，其特征在于分级装置由分级中心驱动轴(8)、分级轮分级叶片(9)、可调式导向叶片(6)、粗粉返料锥管(10)以及细粉出料口(7)构成，分级中心驱动轴(8)在动力作用下带动分级轮分级叶片(9)高速旋转，可调式导向叶片(6)均布在分级轮分级叶片(9)的外侧圆周上。

6、根据权利要求1或2所述的搅拌高能球磨机，其特征在于位于搅拌桶(12)的外侧与壳体(18)内侧之间设置有沿搅拌桶(12)外部四周密闭的导向可控风环(2)，在导向可控风环(2)上开有若干个沿相同角度向上喷射的矩形喷射气口；在导向可控风环(2)的下方安装有负压进风管(15)。

7、根据权利要求1或5所述的搅拌高能球磨机，其特征在于位于机壳上部旁侧设置有可直接插入返料锥管的下料管进料口(11)；进料口(11)也可开设在分级轮分级叶片(9)与可调式导向叶片(6)之间的上部壳体上。

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