CN2528531Y - 能生产纳米颗粒的机械设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于生产纳米级颗粒的机械设备，由给料粉碎装置、传动系统、主轴支承装置，粉体选分收集装置组成，其特征在于两套相同的给料粉碎装置与主轴相连，主轴支承在轴承座上，轴承座与机座相连，两个结构相同、对置的、反向旋转的截锥壳与主轴相连，磨口与截锥形壳体相连，粉体选分收集装置的上选分装置装在上外壳上，下选分装置装在下外壳上，上、下外壳连为一体，该设备由于采用双锥壳高速对转的破碎系统，实现了要粉碎物料大小颗粒，用低能耗方法进行混合加速，同时高效旋转物料形成的离心力还给物料造成大的挤压力、摩擦力、剪切力，这些力的综合作用，使物料能在低能耗、高效率、无介质的情况下实现粉碎，得到高纯度的纳米级粉体颗粒。

Description

能生产纳米颗粒的机械设备

技术领域

本实用新型属于机械设计领域，具体是一种用于生产纳米级颗粒的机械设备。

背景技术

在现有技术中，生产纳米颗粒的方法，多为化学法(合成、分解、置换、凝结等)；物理法(等离子气相沉积法、等离子气相合成法、激光气相沉积法、激光气相合成法等)；用机械粉碎方法制取纳米颗粒的设备，国内尚未发现，国外也只有少数国家拥有用气流粉碎方法制取500纳米颗粒的技术设备。化学法工艺路线复杂，生产品种单一，生产成本高。物理法设备复杂，生产量小，造价高昂，工业化大生产困难，生产成本更高。目前公用的机械破碎方法生产粉体的设备，除少数靠机械挤压破碎的外(如辊式磨、雷蒙磨等)，多数主要利用物料与物料，物料与介质球相互撞击而破碎的。撞击力的大小决定于介质量与速度的乘积。根据其所用物理量侧重点不同，大体可分为三类。一类以利用质量为主的粉体制备设备，如球蘑机、沙磨机、振动磨等，它们都是利用介质球的质量将物料粉碎的。二类为以利用速度为主的粉体制备设备，如各种类型的气流粉碎机。三类则为速度质量并用的粉碎设备，如用棒销、甩锤等各种冲击零件的冲击磨。第一类生产粉体，粒度大、纯度低，第二类则能耗大效率低，第三类则设备制造维修困难、纯度差、效率低。

发明内容

本实用新型经过多种方法的对比研究解决了发明一种能用机械破碎的方法生产出市场急切需要的粒径在100-500纳米的高纯度的各种材料的纳米颗粒的设备，以满足新材料，高新技术飞速发展的需要。

本实用新型是这样实现的，能生产纳米颗粒的机械设备，包括给料粉碎装置、传动系统、主轴支承装置，粉体选分收集装置，其特征在于两套相同的给料粉碎装置与主轴相连，并用支架支承，主轴支承在轴承座上，轴承座与机座相连，两个结构相同、对置的、反向旋转的截锥壳与主轴相连，磨口与截锥壳相连，粉体选分收集装置的上选分装置装在上外壳上，下选分装置装在下外壳上，上、下外壳连为一体，支承在轴承座前端的圆柱面上。该装置利用截锥壳的高速旋转，对由空心轴进入的大小颗粒混合的破碎料，沿截锥壳内表面边向前推边加速，到磨口出速度达到最大并引导其在此处高速对撞，实现了在撞击力、离心力挤压力、摩擦力综合作用下的不用介质球或物料以外的其它惯性介质的，高效节能高纯度的粉碎。

本实用新型所述的给料粉碎装置的磨口端面上设有均布一周的斜槽，构成破碎物料的排出通道。内表面由两段直线和一段曲线构成，其连接圆连续，形成物料的有效撞击轨道。

本实用新型所述的截锥壳与主轴用弹性挡圈、锥套、压板连接成一体。在压板上开有螺纹孔，通过该孔，用螺钉可方便的顶出锥套，从而调整拆卸破碎系统中的截锥壳在主轴上的位置。

本实用新型所述的两套相同的给料粉碎装置的主轴与直管的连接处装有密封壳，套装于空心主轴上，并再装入填料环、柔性石墨环、压盖)组成的密封填料函组，前输料管装于密封壳中与主轴同心。在其端面装有减磨垫，形成主轴的端面密封。前输料管和密封壳用法兰连接，其间装有密封圈。前输料管后输料管，用半柔性连接装置连接。在后输料管内装有静态混合器。防止物料堵塞。

本实用新型所述的给料粉碎装置的料仓壳体内装有提升杆和防堵罩提升杆的空心部分开有数个小孔，下端装有喷嘴，防堵罩焊接在提升杆，提升杆由密封壳、密封圈和压盖组成密封装置，提升杆与驱动器相连。

本实用新型所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的给料粉碎装置的截锥壳的半锥角为25°-75°。

本实用新型所述的粉体选分收集装置，其特征在于上下两个半外壳结构均由圆环壳、锥台形壳体、长短安装边、半端壳焊接而成，在磨口的壳体上，装有上下各对称的两个长衬板和两个短衬板；该衬板采用圆弧棱，以提高再次撞击的有效性和连接的可靠性。上下两个半外壳用螺栓、螺母安装连成一体组成粉体的总收集壳，并由两端的端半外壳组成圆筒体支撑于轴承座上。上选分装置安装在焊于上半外壳上的支架，选分壳下部的上部装有两个对置的蜗轮风扇，焊在上选分器壳上下端和锥台形壳体紧贴的插入定位夹板内的隔板，有效的将蜗轮风扇的吸入和分离排出有效隔开，防止其相互干涉。使吸入的粉体有效的粗细分离。各粗粒排出孔直接开在锥台形壳体上，自然的利用了壳体的锥度将粗料顺利收拢排出。

下选分装置上壳的上端与下外壳相连，下端固定在法兰盘上，螺旋桨式分散盘与电机相连，进行下落粉体的分散分离和细粉体的流化和上送，供气管装在下壳上，隔板和下内壳之间装有密封件。采用端面成马蹄形开口的供气管，利用改变送风压力，配合螺旋桨转数的方法，来改变流化粉体粒径的结构。

本实用新型由于采用这种双锥壳高速对转的破碎系统，实现了要粉碎物料大小颗粒，用低能耗方法进行混合加速，自行混合对撞，质量和速度形成的能量得到充分有效的利用。同时高效旋转物料形成的离心力还给物料造成大的挤压力、摩擦力、剪切力，这些力的综合作用的结果，使物料能在低能耗、高效率、无介质的情况下实现粉碎，得到高纯度的纳米级粉体颗粒。

本实用新型由于在壳体中安装了特形长短衬板22、22′不仅可使由磨口飞出物料得到再撞击再粉碎，提高了效率，而且可有效的保护壳体，延长使用寿命。

本实用新型与现有技术相比具有能够用机械破碎的方法，生产出粒度为100-500纳米高纯度的各种材料的纳米颗粒的设备。

附图说明

图1为能生产纳米颗粒的机械设备的装配图

图2为截锥壳23与主轴相连的结构图  图3为图2的左视图

图4为磨口24的结构图              图5为图4的主剖视图

图6为给料装置的结构图            图7为上外壳25的主视图

图8为图7的俯视图                 图9为图7的左视图

图10为上选分装置的结构

图11为上选分壳上隔板115的结构图

图12为下选分装置的结构图

图13为图12的A-A剖视图

图14为长衬板22的主视图           图14为图16的俯视图

图15为图14的剖视图

具体实施方式

根据附图对实施例做进一步的描述，能生产纳米颗粒的机械设备，包括给料粉碎装置、传动系统、主轴支承装置，破碎装置、粉体选分收集装置等组成，两套相同的给料粉碎装置1、30与主轴2相连，并用支架74支承，主轴2支承在轴承座48上，轴承座48与机座35相连，两个结构相同、对置的、反向旋转的截锥壳23与主轴2相连，磨口24与截锥形壳体23相连，粉体选分收集装置的上选分装置49装在上外壳25上，下选分装置34装在下外壳31上，上、下外壳连为一体，支承在轴承座48前端的圆柱面上。

1、给料粉碎装置由左右两套完全相同的给料装置1和30构成。如图6所示，它由料仓壳体71、料仓盖69及密封垫70用螺栓螺母连接成一体构成料仓。在料仓盖69上，装有返回料管及其控制阀60，新料输入管及其控制阀66，加压管及控制阀67，压力表安装管，压力表及其控制阀68。料仓中央，装有能控制输送料供停，及供料量大小；又能防止物料输送中蓬堵的类阀门机构。该机构由提升杆61、防蓬堵罩72、喷嘴73及密封装置等组成。阀杆61的空心部分有数个通气小孔64，防蓬堵罩72、焊于其上，下端装喷射嘴73。提升杆的实心部分，穿过密封壳62、密封圈63、压盖65，并由装在料仓盖上的提升机构(气动或手动)进行操纵控制。在料仓体下端焊有带法兰的弯管89，在其出口端装有静态混合器90。法兰与后输料管87法兰相连接，其间装有密封垫88。后输料管87与前输料管75用半柔性装置连接。该装置由上下两个相同的半外壳82、O型圈83、86、管85密封环84及螺栓、螺母等组成。密封壳78和前输料管75用法兰连接，其间由O型圈76密封。在75前端装有减磨垫77。主轴2装于密封壳78内组成密封填料腔，其间装有填料环79和柔性石墨环80组成的填料组，用压盖81固定，由螺栓、螺母压紧，使其在保证主轴运转灵活的前提下实现密封。

2、破碎装置，主要有截锥壳23、锥壳鼓54及用数个螺钉固定在截锥壳23上的磨口24组成，并用锥套55、压板58、螺栓56、螺母52压装紧圆于主轴2上。在锥壳26上设有均压孔26′。(防止工作时破碎锥壳中形成负压，使粉体难于由磨口排出)，为了拆卸调整方便，采用了用弹性挡圈57，将锥套55、压板58连成一体的结构。拆卸时只要松开螺母52，只要用螺钉拧入螺纹孔58′，顶推54的端面，即可使主轴2和破碎机构松开。

磨口24的结构如图4、5所示。在磨口端面上开有均布于一周的数个斜槽59，构成破碎系统的排料通道。内表面由两段直线和一段曲线构成，其连接圆滑连续。形成物料的有效撞击轨道，其它结构元素示于图中。

3、传动系统

左右传动系统29结构完全相同。它由可调节电机支座41，主电机42，电机皮带轮43、三角皮带44、皮带罩45、皮带轮4、主轴2小支座47等组成。主轴皮带轮4通过锥套5、压板6、螺栓3、螺母7，紧固于轴2上。主电机42通过该系统把动力传给主轴2。

4、主轴支撑系统

左右主轴支撑系统结构完全相同。它由轴承座48、后压盖8、后填料函9、后轴承盖10、后轴承13、调节螺钉、前轴承18、轴承盖19、前填料函20、前压盖21等组成。前后轴承18、13压装于主轴2的轴径上，并用园螺母11、16、止退垫12、17将其固定。前后填料函均由填料环、柔性石墨环组成填料函组，分别装于前后轴承盖中，并用压盖8、21通过螺栓、螺母压紧于轴承盖与主轴间形成轴密封。前后轴承盖19、10分别用双头螺栓、螺母固定于轴承座48的端面上。主轴的轴承系统采用润滑油润滑。润滑油由油泵39经抽油管38将油箱(37)中经冷却过滤的润滑油泵送到左右供油管15、27、32送入轴承座中，并喷向轴承进行润滑、冷却，而后经轴承座下部的回油管40，返回油箱形成循环，构成润滑系统。

5、粉体选分收集系统

该系统由上外壳(25)、下外壳(31)、上选分系统(49)、下选分系统(34)组成。

上外壳25由锥台形外壳144，圆环形壳(140)、顶板(141)、左右端半壳137、137′、大安装边138、短安装边139组装焊接而成。为了实现由磨壳高速甩出的粉体实现再粉碎，同时保护外壳，在锥台形壳144和圆环壳140上，分别对应磨口装有长短特形衬板22和22′。

为了在上外壳上安装上选分系统，在其上焊有上选分系统的左右电机支架51、选分壳下部129，4个定位夹板133。在锥台形壳体上制有分布于左右两侧的数个吸入孔126，在前后两侧只有宽口粗颗粒排出孔132、134，窄口粗颗粒排出口135、136。

上选分器由细料排出管142，上选分器壳143。在上选分器壳内左右两侧装有结构完全相同的蜗轮风扇式选分装置。它由蜗轮114，焊在选分壳上隔板115。蜗轮轴116等组成。蜗轮轴装于焊在外壳端板上的密封壳123内，其中装有密封填料117、金属环118，并由螺栓122、螺母121压紧密封压盖120实现密封。电机50的轴压装于蜗轮轴内。在隔板115上开有数个隔板孔124，蜗轮端面上开有数个蜗轮孔125。装配好的上选分器，装在选分器壳下部129上，隔板插入定位夹板133中，隔板下端椭圆弧卡在锥台形壳体144上。左右电机50装于左右电机支架51上。选分器上下两部，用法兰、螺栓、螺母紧密连接，其间装有密封垫130。

下外壳基本结构和上外壳相同，它由半端壳137、137′，圆环壳140、锥台形壳144、大安装边138、短安装边139，焊接而成在其上同样装有长衬板22，短衬板22′，只是在锥台形壳体小端不焊顶板141，不安装制造与上选分系统有关的部分，而是焊接下选分系统的上外壳112，在112内装有耐磨衬板112′。下选分系统用数个螺栓98螺母96紧密连接在上外壳112的法兰上，其间夹有密封垫97。

下选分系统，由粗颗粒收集部分，螺旋桨式分散器部分和选分电机及电机安装架部分组成。粗颗粒收集部分，由下外壳及其法兰111，下内壳及其法兰108，椭圆形下底部100，粗料排料管101，排料阀33，供气管113焊接而成。螺旋桨式分散器部分结构是这样的：风扇轴94，浆叶式分散盘95，用导流帽93，压装在一起。风扇轴穿过焊在盖板110上的密封壳107，其间装有柔性石墨环105，及金属环106组成密封填料函组。用螺栓、螺母及密封盖104压紧密封。整个部分通过均布在110上的凸块式法兰和108相连，其间装有O型密封圈109。选分电机102，安装在焊于111上的电机吊架103上。电机主轴和风扇轴套接，带动螺旋桨式分散盘，构成下选分系统。

上外壳25，下半外壳31用螺钉、螺母连接成一体，两端的端半壳用圆盘48′连接成一体，在两端形成圆管，支撑于前轴承盖和轴承座形成的圆柱面上。其轴向位置可通过安装于轴承上的支耳28，及轴承座前支撑筋板上，调节定位螺钉14进行调节。

整机通过机座35连为一体。为了保证左右两破碎装置的相对磨口间有恰当的间隙，以保证纳米颗粒的顺利排出和机器的正常运转，在机座支撑两个轴承座的机座台上，前后各装有2-3个微调装置36、46，该装置由连接机座台上的微调螺母，螺杆及锁紧螺母构成。

该机的工作过程及粉碎选分机理：

打开两端料仓上的新料进料管66上的阀门，向料仓中加入用其它方法粗破碎到一定颗粒度的粗颗粒。(其中要一定比例的大颗粒其大小以2-5mm为好)调整料仓减压器供气压力到一定值(0.05-0.3MPa范围内的某恰当值)。当料仓中料加到一定量后，关闭新料进料管66上的阀门。调整下选分器供气管113的供氧压力，使其达到能使所要粒度的颗粒，在螺旋桨式分散器作用下，能在外壳中流化的恰当压力(0.005-0.001Mpa范围内的某值.该值随颗粒要求不同而不同)启动油泵，启动主电机，上下选分电机，并将电机通过变频调速系统，调整到生产某种物料，某种粒度的恰当速度.启动料仓中类阀门机构的提升操纵装置，将提升杆61提升到合适高度.打开料仓上的加压管67把送料压力送入料仓，此时两端料仓中要粉碎的物料，分别经输料管，进入主轴2的中空管，最后进入以相同转速相反方向高速旋转的左右磨壳26。在旋转锥壳的推动下，要粉碎的大小颗粒边同步加速，边向磨口推进。当达到磨口时速度达到最大，并相互撞击。经撞击失速的物料，坠入破碎系统下方，经加速后进行再撞击。当物料所受撞击力达到物料的强度极限，则破碎。由于物料中混有一定比例的大质量颗粒，且线速度很大足以将物料粉碎成纳米颗粒。当物料达到一定粒度后则由磨口的斜槽形孔道及间隙中飞出，并与衬板22、22′在撞击。经再撞击的粉体较细的粉体颗粒上升，被上选分器的蜗轮风扇114，经由吸入孔126隔板孔124，蜗轮孔125吸入。经离心分离后，达到要求的细颗粒，由142排出进入分级机。而粗颗粒则经蜗轮离心力甩出由槽形孔132、134、135、136再返回上下半外壳组成的外壳空腔中，和其中一部分较大颗粒混合沉降进入下选分器。经螺旋桨式分散盘，高速离心分散后，由131供气管供入的气体，经螺旋桨分散盘向上推进加速后，将符合要求的颗粒向上吹，成悬浮流化状态，由上选分器吸入分离。而由螺旋桨式分散盘离心分离出的粗颗粒飞向上下外壳112、111落在椭圆形地板100上，经排料管101和排料阀33排入粗料仓。用气流输送机，输入返回料储料桶，经返回料输料管60送入料仓与部分大颗粒料混合后，再送入破碎系统破碎进入再循环。

Claims (7)

1、一种能生产纳米颗粒的机械设备，包括给料粉碎装置、传动系统、主轴支承装置，粉体选分收集装置，其特征在于两套相同的给料粉碎装置(1)、(30)与主轴(2)相连，并用支架(74)支承，主轴(2)支承在轴承座(48)上，轴承座(48)与机座(35)相连，两个结构相同、对置的、反向旋转的截锥壳(23)与主轴(2)相连，磨口(24)与截锥形壳体(23)相连，粉体选分收集装置的上选分装置(49)装在上外壳(25)上，下选分装置(34)装在下外壳(31)上，上、下外壳连为一体，支承在轴承座(48)前端的圆柱面上。

2、根据权利要求1所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的给料粉碎装置的磨口(24)端面上设有均布一周的斜槽(59)，构成破碎物料的排出通道。

3、根据权利要求1所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的截锥壳(23)与主轴(2)用弹性挡圈(57)、锥套(55)、压板(58)连接成一体。

4、根据权利要求1所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的两套相同的给料粉碎装置(1)、(30)的主轴(2)与直管(87)的连接处装有密封壳(78)，套装于空心主轴(2)上，并再装入填料环(79)、柔性石墨环(80)、压盖(81)组成的密封填料函组，前输料管(75)装于密封壳(78)中与主轴(2)同心。在其端面装有减磨垫(77)，形成主轴的端面密封。(75)(78)用法兰连接其间装有密封圈(76)。前输料管(75)后输料管(87)，用半柔性连接装置连接。在后输料管内装有静态混合器(90)。

5、根据权利要求1所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的给料粉碎装置的料仓壳体(71)内装有提升杆(61)和防堵罩(72)提升杆(61)的空心部分开有数个小孔(64)，下端装有喷嘴(73)，防堵罩(72)焊接在提升杆(61)上，提升杆由(62)(63)(65)组成密封装置，提升杆(61)与驱动器相连。

6、根据权利要求1、所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的给料粉碎装置的截锥壳(23)的半锥角为25°-75°。

7、根据权利要求1、所述的能生产纳米颗粒的机械设备，其特征在于所述的粉体选分收集装置，其特征在于上下两个半外壳结构均由圆环壳(140)、锥台形壳体(144)，长短安装边(138)(139)，半端壳(137)(137’)焊接而成，在磨口(24)的壳体上，装有上下各对称的两个长衬板和两个短衬板(22)(22′)，上选分装置安装在焊于上半外壳上的支架(51)，选分壳下部(129)的上部装有两个对置的蜗轮风扇，下选分装置上壳(112)的上端与下外壳(31)相连，下端固定在法兰盘上，，螺旋桨式分散盘(95)与电机相连，进行下落粉体的分散分离和细粉体的流化和上送，供气管(113)装在下壳(111)上，隔板(110)和下内壳(108)之间装有密封件(109)。

Images