CN111570019A - 超细粉体磨机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超细粉体磨机，其基本结构包括：壳体；转轴；驱动器；转子。受销棒在转轴轴向设置或者大致呈轴向设置的结构的影响，不会产生装配干涉，而易于对销棒进行维护。此外，由于销棒在转轴轴向设置或者大致呈轴向设置，空间占用相对较小，并且销棒的例如轴向设置，在径向可以设置多层，销棒的数量限制大大减小，相对而言，具备相同粉碎能力的条件下，基于本发明实施例的超细粉体磨机结构更紧凑。

Description

超细粉体磨机

技术领域

本发明涉及一种超细粉体磨机，具体是涉及一种销棒式超细粉体磨机。

背景技术

超细粉体是指平均直径小于10μm的细粉（fine powder），其应用极为广泛，在粉末冶金、激光熔覆、3D打印等新兴技术领域都有比较广的应用，并且需求越来越大。超细粉体技术是一门跨学科、跨行业的新技术，是在现代科学技术综合化的形势下，由相关学科(如机械、物理、化学、力学、计算机控制等)交叉形成。随着我国社会和经济的快速发展，对粉末的需求量也越来越大。

超细粉体的制备工艺主要有三类，依次是机械粉碎法、物理法和化学合成法，其中机械法主要是粉碎研磨法、气流粉碎法、机械冲击法等。其中机械冲击法主要依靠机械冲击式粉碎机制备超细粉体，机械冲击式粉碎机是利用围绕水平或垂直轴高速旋转的冲击元件(棒、叶片、羽板状等)对物料施以激烈的冲击，并使物料与定子间及物料颗粒之间产生高频强力撞击、剪切、摩擦及气流振颤等多种作用而粉碎物料的设备。较为常见的机械冲击式粉碎机为销棒式粉碎机（pin mill）。

销棒式粉碎机的粉碎部件为圆柱形或者正多棱柱体（一般为正四棱柱体或正六棱柱体）销棒，销棒一般以辐射方式阵列在圆柱形的包板上而形成转子，即销棒的一端铆接在包板上，径向延伸，整体类同于刺钉辊。这类销棒装配结构，因销棒只有一端固定，固定可靠性相对较差，同时，为了避免销棒在包板上布置过密，一般还配设包围转子的定子，定子上也阵列有销棒，定子上的销棒与转子上的销棒在定子的轴向相互错开，进料口需要规避开定子和转子，进料口的设置位置会受到较大的影响。

典型地，如中国专利文献CN2425708Y，其公开了一种涡轮销棒式超微粉粉碎机，其具有转子和壳体，其中转子由分配盘、锤夹板、锤击块及风扇盘组成，壳体圆周上交错固定径向的销棒。由于销棒与锤夹板间交错排列，锤夹板和销棒的可维护性相对较差。此外，销棒的粉碎作用是被动地，依靠锤夹板对物料的带动，被动地在销棒上粉碎。其所适用物料为稻壳、玉米芯棒等生物质物料，阻力非常大，销棒易于损坏，与前述的可维护性比较差相适应。

中国专利文献CN2299660Y公开了一种销棒式冲击自磨粉碎-分级机，其所配置销棒分为两组，其中一组固定在定子板上，另一组固定在粉碎圆盘上，粉碎圆盘为旋转部件，定子板上的销棒与粉碎圆盘上的销棒也采用交错方式排列，并且要求两组销棒间间距比较小，从而能够对进入到销棒间间隙的物料磨碎。因此其粉碎方式主要是依靠物料在粉碎室内受到固定在粉碎圆盘和定子板上的销棒冲击和相互之间的自磨作用进行粉碎。因销棒间交错排列，销棒的可维护性相对较差，无论是定子板还是粉碎圆盘都不容易单独取出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、可维护性相对较好的超细粉体磨机，该超细粉体磨机属于销棒式超细粉体磨机。

在本发明的实施例中，提供一种超细粉体磨机，其基本结构包括：

壳体，卧式设置，且该壳体两端通过端板封接并具有内圆柱面，其中端板中心设有轴承座孔；

转轴，端部通过轴承支承于所在端轴承座孔；

驱动器，输出连接所述转轴，以驱动转轴旋转；

转子，该转子包括一对平行于端板的固定板，于转轴位于壳体内部分的两端各固定有一个；所述转子还包括端部固定在所在端固定板上的销棒组，组内销棒垂直于固定板或与固定板间成给定角度；

若销棒垂直于固定板，于一固定板的外侧设有一向远离该固定板方送风的叶轮，并于叶轮的外侧设有一筛板；

若销棒与固定板间成给定角度时，销棒具有叶片结构，以产生送风作用，并于送风指向侧的固定板外侧设有一筛板；

相应地，位于筛板侧的端板开有出料口，而壳体的上侧中间设有进料口。

可选地，销棒在转子上具有两个环形阵列，而形成位于离心侧的外销棒阵列和位于向心侧的内销棒阵列。

可选地，外销棒阵列位于转子径向末端；

内销棒阵列位于转子径向距轴线三分之二R~四分之三R处；

其中，R为外销棒阵列分度圆半径。

可选地，内销棒的数量为外销棒数量的2倍。

可选地，所述给定角度为85~89度。

可选地，壳体的内圆柱面装设有衬板。

可选地，所述衬板由多个弧形衬板块拼合而成；

弧形衬板块通过经由壳体外介入的螺钉固定在壳体内表面。

可选地，所述轴承为磁悬浮轴承；

所述驱动器所配电动机为磁悬浮电动机。

可选地，所述进料口装有过滤筛。

可选地，筛板与所在侧的端板间留有沉降距离；

出料口位于所在端板的下部。

在本发明的实施例中，转子构造在一转轴上，该转子包括于转轴位于壳体内部分的两端各设有的一个固定板，销棒的两端相应与所在端的固定板固定连接，相对于传统销棒一端固定的方式，基于本发明实施例的两固定方式的固定可靠性更好，不容易失效。受销棒在转轴轴向设置或者大致呈轴向设置的结构的影响，不会产生装配干涉，而易于对销棒进行维护。此外，由于销棒在转轴轴向设置或者大致呈轴向设置，空间占用相对较小，并且销棒的例如轴向设置，在径向可以设置多层，销棒的数量限制大大减小，相对而言，具备相同粉碎能力的条件下，基于本发明实施例的超细粉体磨机结构更紧凑。

附图说明

图1为一实施例中超细粉体磨机立体结构示意图。

图2为一实施例中超细粉体磨机主视结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图中：1.电动机，2.壳体，3.前端板，4.螺钉，5.进料斗，6.后端板，7.粉碎腔，8.转轴，9.磁悬浮轴承，10.联轴器，11.衬板，12.过滤筛，13.筛板，14.叶轮，15.沉降腔，16.内销棒，17.外销棒，18.前固定板，19.后固定板，20.出料口。

具体实施方式

一般而言，传统的销棒式超细粉体磨机的销棒都是径向设置的，销棒也通常在两个部件上安装，其一是具有包板的转子，另一则是壳体2本身，位于两个部件上的销棒相互交错设置。受径向空间的限制和包板个体的限制，销棒的作用空间偏小，或者说粉碎空间偏小。并且由于两组销棒交错设置，销棒的使用状况难以查看，整体装配难度也比较大，相对而言，整体的可维护性相对较差，且整体的尺寸规格相对较大。例如包板，为了能够安装相对较多的销棒，包板所确定出的圆柱面需要有足够大的直径，粉体的分散空间相对较小，为了获得足够大的粉碎能力，不可避免的，超细粉体磨机的个体相对较大。

在本发明的实施例中，销棒采用了横向设置的方式，这种横向区别于传统的径向，可以类比为轴向，但不限于与如图3中的转轴8平行，也可以与转轴8呈一定角度，该角度还可以表征为与图3中的前端板3或者后端板6间所成的角度，该角度称为给定角度。

注：本发明中径向和轴向除非特别说明都以壳体2的内柱面为参考系。

在图1~3所示的结构中，超细粉体磨机的基本结构包括一个卧式的壳体2、从前端板3介入到壳体2内的转轴8、驱动转轴8的电动机1、安装在转轴8上的转子，以及图3中安装在转轴8上的叶轮14。图3中于叶轮14的右侧还设有一个筛板13。

关于壳体2，在超细粉体磨机中，壳体2普遍为圆壳体，根据其轴线的布置方式而区分为卧式和立式，其中，壳体2的轴线水平或者与水平面夹角小于45度，都可称之为卧式，因此，在本发明的实施例中，参见图3，壳体2为卧式结构。

在图3中，壳体2整体上包含一个圆筒和两块封板，封板又称端板，用于在两端封接圆筒，从而形成一个相对封闭的内部柱形空间，该内部柱形空间即图3中所示的粉碎腔7。

端板的封接方式一般是通过法兰连接配合密封毡圈的方式进行封接。

对于壳体2而言，其为静态部件，在一些应用中壳体2的后端板6作为安装座而安装在其他部件上；在一些应用中，壳体2的下侧焊接有或者直接承压在一具有弧形槽口的座部上。

图3中，前端板3和后端板6开有中心孔，中心孔构造为轴承座孔，其中，后端板6上的中心孔可以是盲孔，也可以是通孔，无论采用哪种孔型，气密封都相对简单，尤其是盲孔。若为通孔，后端盖6的后端面配设轴承盖即可。

转轴8的主体部分优选为管轴，也可以采用实心轴，采用管轴时，具备相同抗剪截面系数的条件下，管轴重量更轻。

相应地，转轴8通过轴承安装在相应的轴承座孔上，形成两端支撑。

在图1中，转轴8通过电动机1进行驱动，电动机1通过联轴器10与转轴8连接。

在超细粉体的机械法制备中，对转轴8的转速要求比较高，通常在万转每分钟级别，因此，对于电动机1可以配置减速器。

转轴8转速较快，轴承寿命相对较短，为了获得比较长的维护周期，轴承优选磁悬浮轴承9。

磁悬浮轴承9(Magnetic Bearing) 是利用磁力作用将转子悬浮于空中的一种轴承，使转子与定子之间脱开而没有机械接触，从而能够避免机械摩擦，轴承具有更长的使用寿命，在高速应用中具有特定的优势。

目前国产磁悬浮轴承还没有产业应用，国外则已经实现了应用，因此，当前磁悬浮轴承都是进口轴承。尽管价格较为昂贵，不过对于高速旋转的转轴8而言，长期可靠的支承，尤其是免维护尤为重要。

如前所述，由于超细粉体磨机的转子转速比较高，因此，为适应高速旋转的应用场景，所配电动机1也优选磁悬浮电动机。相对于磁悬浮轴承9当前需要依赖进口的现状，磁悬浮电机的国产化应用已经比较成熟，对此不再赘述。

磁悬浮电机相对于普通电机而言，其可以直接输出更高的速度。

图3中，位于壳体2内的转轴8上安装有转子，该转子包括一对平行于端板的固定板，如图3中所示的前固定板18和后固定板19，固定板可以焊接在转轴8上，也可以采用花键或者其他键连接的方式联接到转轴8上，然后使用圆螺母或卡簧配合轴肩进行轴向定位。

两个固定板在转轴8轴向的距离用于确定出粉碎部件的安装空间，粉碎部件即销棒，在图3所示的结构中，销棒以两个固定板为安装基体，具体是销棒的两端与相应端的固定板间固定连接。

销棒与固定板间的连接方式，可以采用可拆连接方式，如螺钉连接，也可以采用不可拆连接方式，如铆接或者焊接。

由于销棒属于两端连接，相对于传统的销棒单端固定的方式，安装可靠性大大提高。

图3中显示出了两块固定板，在两块固定板间还可以设置中间支撑板，中间支撑板对位于销棒开过孔，销棒中部支撑在过孔上，以提高整体的动刚度。

销棒与转轴8间平行或者成一角度，为方便描述，以端面为参考，销棒可以与固定板间垂直，也可以与固定板间成给定角度。无论哪种装配方式都与当前的销棒一端固定且径向延伸的固定方式不同。

若销棒垂直于固定板，于一固定板的外侧，具体是图3中所示的右侧，该侧与电动机1所在侧相对，在该侧的固定板，即图中所示的后固定板1的后侧安装有一个叶轮14，叶轮14的送风方向为远离该固定板的方向。

相应地，叶轮14的外侧设有一筛板13。

可以理解的是，按照一般的观点，两固定板界定出的相对合的方向为向内，反之为向外。

另，可以理解的是，如图3中进料斗5进入的物料本身粒度就已经非常的细，通常为微米级的细粉，超细粉体磨机是对细粉的进一步粉碎。

由于粉料比表面积比较大，而转子可以达到万转级的高速转动，所产生的的涡流能够有效的避免粉料沉积在壳体2底部。

而对于筛板13，可以理解的是，在粉料技术领域，过筛与筛余基于所获得的期望粒度的粉体而言，筛余部分会被弹开而重新进入粉碎腔7被继续粉碎。

此外可以理解的是，出料口20有一定的送风压力，粉碎后的物料被通过风力送出相对而言，对于粉碎腔7，其具有一定的负压，在通过进料斗5给料时，能够将物料吸入。

对于如图3中所示的过滤筛12和筛板13，可以通过反吹的方式，使用压缩气体进行清理。

此外，对于筛板13而言，其可以固定在转轴8上并与壳体2间动密封配合，也可以固定在壳体2的内表面并与转轴8动密封配合，以前者为佳。

在一些实施例中，若销棒与固定板间成给定角度时，销棒具有叶片结构，以产生送风作用，并于送风指向侧的固定板外侧设有一筛板13，该种结构销棒稍长，即便是采用圆销棒，也会因销棒与其公转轴线存在夹角而产生的送风力。

进一步地，对于不单独设置叶轮14的应用中，销棒可以采用圆柱基体上设置翅片的方式，以使其具有更强的送风能力。

可以理解的是，由于转子高速旋转，即便是销棒上所设置翅片较短，仍然会产生相对较大的送风力。

进一步地，关于所述给定角度，如前所述，不宜过大，一般选择为85~89度为宜。

在前述的内容中指出，由于销棒安装方式不同，在本发明的实施例中，于壳体2径向有足够的安装空间，销棒可以安装多层。在优选的实施例中销棒在转子上具有两个环形阵列，而形成位于壳体2内离心侧的外销棒阵列和位于壳体内向心侧的内销棒阵列，所对应的转子构成双层销棒式转子。

当从进料斗5进入的物料的粒度较大和速度较快时，可能会产生壳体2内积攒粉体较多的情形，这时，部分粉体会穿过外销棒阵列，这时粉体会碰撞到内销棒阵列，反弹到外层销棒或者衬板11上，进行破碎；或当物料较少时，转子产生的风速较大时，离心力的作用会将部分粉体卷入内销棒阵列，这时可以进行二次或多次破碎。

优选地，外销棒阵列位于转子径向末端；内销棒阵列位于转子径向距轴线三分之二R~四分之三R处；

其中，R为外销棒阵列分度圆半径。

优选地，包含于内销棒阵列中的内销棒16的数量为包含于外销棒阵列中的外销棒17数量的2倍，经过测算，具有极佳的粉碎效果。

关于超细粉体磨机的粉碎，其一是利用销棒的击打，另一则是壳体内表面或者如图3中所示的衬板11的反击。壳体2需要具备较高的强度，个体成本高，而不宜频繁更换，相对而言，衬板11可以具有较小的厚度，成本相对较低，可以选用硬度较大而其他性质相对较差的材料制作，例如铸铁，因此，在壳体2内可以安装衬板11，以提高整体的可维护性。

优选地，所述衬板11由多个弧形衬板块拼合而成，可以独立更换。

相应地，弧形衬板块通过经由壳体2外介入的螺钉4固定在壳体2内表面，即弧形衬板块的装配结构属于独立可以对其更换的装配结构。

关于弧形衬板块，以圆心角为30度的弧形衬板块为宜。

在图3所示的结构中，进料斗5的底部适配于壳体2上侧所开的进料口，于进料口处装有过滤筛12，以避免过大的物料进入到粉碎腔7，从而避免在粉碎腔7内堆积。

在图3的右侧，筛板13与所在侧的端板间留有沉降距离，该沉降距离以壳体2内柱面直径为参考，沉降距离不小于壳体2内柱面八分之一，一般也不宜过大，通常不大于壳体2内柱面的二分之一。

相应地，出料口20位于所在端板的下部，也就是图3中后端板6的下部。

Claims (10)

1.一种超细粉体磨机，其特征在于，包括：

壳体，卧式设置，且该壳体两端通过端板封接并具有内圆柱面，其中端板中心设有轴承座孔；

转轴，端部通过轴承支承于所在端轴承座孔；

驱动器，输出连接所述转轴，以驱动转轴旋转；

转子，该转子包括一对平行于端板的固定板，于转轴位于壳体内部分的两端各固定有一个；所述转子还包括端部固定在所在端固定板上的销棒组，组内销棒垂直于固定板或与固定板间成给定角度；

若销棒垂直于固定板，于一固定板的外侧设有一向远离该固定板方送风的叶轮，并于叶轮的外侧设有一筛板；

若销棒与固定板间成给定角度时，销棒具有叶片结构，以产生送风作用，并于送风指向侧的固定板外侧设有一筛板；

相应地，位于筛板侧的端板开有出料口，而壳体的上侧中间设有进料口。

2.根据权利要求1所述的超细粉体磨机，其特征在于，销棒在转子上具有两个环形阵列，而形成位于离心侧的外销棒阵列和位于向心侧的内销棒阵列。

3.根据权利要求2所述的超细粉体磨机，其特征在于，外销棒阵列位于转子径向末端；

内销棒阵列位于转子径向距轴线三分之二R~四分之三R处；

其中，R为外销棒阵列分度圆半径。

4.根据权利要求2或3所述的超细粉体磨机，其特征在于，内销棒的数量为外销棒数量的2倍。

5.根据权利要求1所述的超细粉体磨机，其特征在于，所述给定角度为85~89度。

6.根据权利要求1所述的超细粉体磨机，其特征在于，壳体的内圆柱面装设有衬板。

7.根据权利要求6所述的超细粉体磨机，其特征在于，所述衬板由多个弧形衬板块拼合而成；

弧形衬板块通过经由壳体外介入的螺钉固定在壳体内表面。

8.根据权利要求1所述的超细粉体磨机，其特征在于，所述轴承为磁悬浮轴承；

所述驱动器所配电动机为磁悬浮电动机。

9.根据权利要求1所述的超细粉体磨机，其特征在于，所述进料口装有过滤筛。

10.根据权利要求1所述的超细粉体磨机，其特征在于，筛板与所在侧的端板间留有沉降距离；

出料口位于所在端板的下部。

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