一种立式纳米砂磨机及砂磨系统的制作方法

1.本实用新型涉及物料研磨技术领域，尤其是应用于无机矿物材料、金属氧化物、油墨涂料、食品或药材物料等纳米级别的超细研磨，具体涉及一种立式纳米砂磨机及砂磨系统。


背景技术：

2.传统的介质搅拌磨机及装置，包括立式剥片机等立式介质搅拌磨机及装置，作为立式介质搅拌磨机，问世以来一直有诸多的不足难于克服：
3.1、传统的立式搅拌磨机，因为工作时磨介在高压供浆泵的压力下，浆料的上升力会把磨介在研磨桶内的原紧贴状态向上顶松，使磨介与磨介之间分离于被研磨浆料之中处于悬浮状态，使磨介与磨介在搅拌研磨的情况下效率大打折扣。
4.2、传统的立式搅拌磨机，一般使用转轴拨盘结构或者转轴长梢杆结构，即使拨盘的外圈已经达到比较高的线速度，但是处于转轴中心部份的线速度仍然较低，因而仅仅是较高速的部分起到高效研磨作用，总的研磨效率不高。
5.3、传统的立式搅拌磨机，因为轴无法设立内冷却机构，且研磨室容积较大，因而摩擦生热无法迅速冷却，使浆料在进入研磨室内迅速升温，导致浆料粘性提高，使研磨效率迅速下降。
6.4、传统的立式搅拌磨机，基于上述第一点的原因，为避免过高的磨介悬浮效应，故需要将被研磨浆料的浓度降低，从而浆料容易穿透磨介与磨介之间的间隙而不被研磨，因被磨浆料浓度太低而使接触磨介的粒子不多，因而效率不高。
7.综上所述，传统立式搅拌磨机存在效率不高，能耗高的不足。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在上述技术问题，本实用新型提供一种立式纳米砂磨机及砂磨系统。
9.为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
10.提供一种立式纳米砂磨机，包括机座、研磨桶、支承轴和转子，研磨桶竖立固定于机座，转子通过支承轴可转动地安装在研磨桶中，支承轴竖立布置，机座设有用于驱动支承轴以及转子转动的驱动机构；研磨桶的内壁与转子的外壁之间形成研磨腔，研磨腔沿周向的面积是变化的；
11.转子的周侧设置有多个动肖棒，研磨桶的内壁设置有多个静肖棒，动肖棒和静肖棒在周向相互错开，动肖棒设有倾斜朝上的楔形面；
12.研磨桶的底部侧壁设置有连通研磨腔的进浆管，研磨桶的顶部侧壁设置有连通研磨腔的出浆管，研磨桶的底部设置有连通研磨腔底部的底浆管；
13.研磨桶的内壁设置有超声波发生装置；
14.支承轴、研磨桶的外壁和转子的内部分别设置有水冷通道。
15.具体的，研磨桶的内壁和/或转子的外壁横截面呈多边形状。
16.具体的，动肖棒的楔形面的倾斜角度可调节设置。
17.具体的，支承轴中空设置，其间穿设有进水管和出水管，转子呈桶状，支承轴的进水管、转子的内部和支承轴的出水管依次连通形成所述水冷通道，以在其中流动冷却水。
18.具体的，研磨桶的外壁设置有套筒，套筒与研磨桶的外壁之间围成所述水冷通道，该水冷通道设置有进水口和出水口。
19.具体的，驱动机构包括电机、皮带轮和传动皮带，两个皮带轮分别固定于电机的输出轴和支承轴，传动皮带绕在两个皮带轮外。
20.本实用新型还提供一种砂磨系统，包括上述的一种立式纳米砂磨机，还包括进浆机构、出浆机构和冷水机构，冷水机构包括冷水机和冷水桶，冷水机通过管道连通冷水桶，冷水桶通过管道以及冷水泵连通所述水冷通道的进水端，并通过回流管道连通水冷通道的出水端；
21.进浆机构包括来浆管、冷浆管和高压浆泵，来浆管经由高压浆泵连通冷浆管，冷浆管局部节段弯曲盘在水冷桶中，冷浆管分别连通进浆管和底浆管，底浆管设置有底流调节阀，进浆管与冷浆管之间设置有射流混料器；
22.出浆机构包括卸料管道、超声波震动分离筛、磨浆排出管和磨介提升装置，出浆管经由卸料管道连通超声波震动分离筛，磨浆排出管连接超声波震动分离筛以排出研磨后的物料，超声波震动分离筛分离出的磨介经由磨介提升装置输送至射流混料器。
23.具体的，射流混料器包括中空的壳体，壳体的上端部设置有连接冷浆管的喷咀，壳体的侧壁设有输入磨介的进砂通道。
24.具体的，壳体的内壁设置有耐磨层。
25.本实用新型的有益效果：
26.本实用新型的一种立式纳米砂磨机及砂磨系统，与现有技术相比，具有以下优点：
27.1、利用动肖棒的倾斜朝上的楔形面切角，在搅拌研磨的同时将浆料与磨介的混合体向上提升，而不需要通过浆料压力往上升，避免了传统搅拌磨机被浆料顶升力造成磨介与磨介之间的间隙加大造成研磨效率大幅度降低的情形，本实用新型可以在浓度较高的浆体中使磨介之间紧贴研磨，因而可以大大提高效率，降低能耗。
28.2、利用研磨腔周向面积变化(优选是多边形转子外壁配合多边形的研磨桶内壁)，在转子转动时，除了动肖棒的径向搅拌研磨外，由于转子与研磨桶之间的研磨腔在工作时因腔容的反复变化在研磨腔内产生剧烈的揉搓作用从而大大提高研磨效率，尤其是在高浓度浆料情况下；
29.3、支承轴、研磨桶的外壁和转子的内部分别设置有水冷通道，避免了浆料过热粘介现象，从而进一步提高了效率。
30.4、研磨桶内壁设计了超声波发生装置，利用一边研磨一边产生超空化效应，使研磨效率得以大辐提高。
31.5、使用超声波震动分离筛进行机外浆介分离的模式，使浓稠的浆料都可以与细小的磨介(砂子)分离，可以使被研磨的初始浆料固含量得以提高，从而大大提高了研磨效率。
附图说明
32.图1为实施例中的砂磨系统的布置示意图。
33.图2为实施例中的立式纳米砂磨机的布置示意图。
34.图3为图2的局部放大视图。
35.图4为实施例中研磨桶和转子的配合示意图。
36.图5为实施例中的动肖棒的示意图。
37.图6为实施例中的射流混料器的结构示意图。
38.附图标记：
39.立式纳米砂磨机1、机座11、研磨桶12、支承轴13、转子14、驱动机构15、电机151、皮带轮152、传动皮带153、研磨腔16、动肖棒17、静肖棒18、进浆管19、出浆管110、底浆管111、超声波发射棒112、超声波发射板113、套筒114、进水口115、出水口116、底流调节阀117；
40.进浆机构2、来浆管21、冷浆管22、高压浆泵23；
41.出浆机构3、卸料管道31、超声波震动分离筛32、磨浆排出管33、磨介提升装置34；
42.冷水机构4、冷水机41、冷水桶42、冷水泵43、回流管道44；
43.射流混料器5、壳体51、喷咀52、进砂通道53、耐磨层54。
具体实施方式
44.以下结合具体实施例及附图对本实用新型进行详细说明。
45.本实施例的砂磨系统，如图1所示，包括立式纳米砂磨机1，还包括进浆机构2、出浆机构3和冷水机构4，其中立式纳米砂磨机1作为核心主机，以下先阐述其具体结构：
46.立式纳米砂磨机1如图2至图6所示，包括机座11、研磨桶12、支承轴13和转子14，研磨桶12竖立固定于机座11，转子14通过支承轴13可转动地安装在研磨桶12中，支承轴13通过轴承座竖立布置安装，机座11设有用于驱动支承轴13以及转子14转动的驱动机构15，驱动机构15包括电机151、皮带轮152和传动皮带153，电机151固定于机座11，两个皮带轮152分别固定于电机151的输出轴和支承轴13，传动皮带153绕在两个皮带轮152外，使用时电机151转动，带动皮带轮152以及传动皮带153转动，从而带动支承轴13和转子14转动。
47.本实施例中，转子14的周侧设置有多个动肖棒17，研磨桶12的内壁设置有多个静肖棒18，动肖棒17和静肖棒18在周向相互错开，动肖棒17设有倾斜朝上的楔形面，楔形形状可以将研磨腔16里的浆料一边研磨一边提升，而不需要通过浆料压力往上升，避免了传统搅拌磨机被浆料顶升力造成磨介与磨介之间的间隙加大造成研磨效率大幅度降低的情形。如图5所示，在转子14绕方向a转动时，上方的两个动肖棒17和下方的两个动肖棒17示意了对浆料的提升方向。而中间的两个动肖棒17虚线则示意了动肖棒17的楔形面的倾斜角度可调节设置，通过把动肖棒17安装根部做成花键轴以及把转子14的安装孔做成花键孔，可以方便地通过调节楔形刃口安装角度，从而在不改变支承轴13的速度下调整浆料提升速度。
48.研磨桶12的内壁与转子14的外壁之间形成研磨腔16，研磨腔16沿周向的面积是变化的。具体的，研磨桶12的内壁和转子14的外壁横截面呈多边形状，在转子14转动时，使研磨做功除了动肖棒17的搅拌做功外，还增加了研磨腔16的捏挤做功，从而成倍地提高了做功容积区。除了动肖棒17的径向搅拌研磨外，由于转子14与研磨桶12之间的研磨腔16在工作时因腔容的反复变化在研磨腔16内产生剧烈的揉搓作用从而大大提高研磨效率，尤其是
在高浓度浆料情况下。
49.研磨桶12的底部侧壁设置有连通研磨腔16的进浆管19，研磨桶12的顶部侧壁设置有连通研磨腔16的出浆管110，研磨桶12的底部设置有连通研磨腔16底部的底浆管111，底浆管111的较高压力浆料为了避免较重的砂介(磨介)进入研磨桶12滞留。
50.研磨桶12的内壁设置有超声波发生装置，其中包括部分静肖棒18作为超声波发射棒112，通过用超声波发射棒112取代部分静肖棒18及在研磨腔16内板面安装了超声波发射板113，利用超空化功能协同机械研磨功能，从而大幅度提高了研磨效率。
51.支承轴13、研磨桶12的外壁和转子14的内部分别设置有水冷通道。这三者的水冷通道具体是这样的：支承轴13中空设置，其间穿设有进水管和出水管，出水管套在进水管外，进水管的外壁与出水管的外壁之间围成环形的通道作为出水通道。转子14呈桶状，支承轴13的进水管、转子14的内部和支承轴13的出水管依次连通形成两条所述水冷通道，如图2箭头所示以在其中流动冷却水，一条水冷通道是针对支承轴13，另一条水冷通道针对转子14，使磨机转子14内腔的冷却水循环得以解决，冷却水从进水管的上端向下流动，进入转子14内部，然后从出水管朝上流出形成循环，从而比传统磨机增加了内冷却系统，提高了冷却效率从而解决了因温升不得不降低研磨速度问题。转子14做成桶状中空形式，冷却水通过支承轴13的中空套管内通道进入转子14，冷却从浆料吸热的转子14后从支承轴13的中空壁与套管外径之间的间隙排出，避免了浆料过热粘介现象。
52.研磨桶12的外壁设置有套筒114，套筒114与研磨桶12的外壁之间围成第三条所述水冷通道，该水冷通道设置有进水口115和出水口116。通过设计了三冷却系统，使浆料的研磨生热被充分带走及进磨浆料温度被降低，解决了因剧烈研磨造成浆料温升粘介致使研磨失效的问题。
53.本实施例中，冷水机41构包括冷水机41和冷水桶42，冷水机41通过管道连通冷水桶42，冷水桶42通过管道以及冷水泵43连通所述水冷通道的进水端(支承轴13的上端和套筒114的进水口115)，并通过回流管道44连通水冷通道的出水端(支承轴13中间的出水管的上端和套筒114的出水口116)。
54.进浆机构2包括来浆管21、冷浆管22和高压浆泵23，来浆管21经由高压浆泵23连通冷浆管22，冷浆管22局部节段弯曲盘在水冷桶中，冷浆管22分别连通进浆管19和底浆管111，底浆管111设置有底流调节阀117，进浆管19与冷浆管22之间设置有射流混料器5。高压浆泵23将浆料泵入冷却水桶内的盘形冷浆管22，被磨浆料首先在冷水桶42中冷水进行冷却，然后送至射流混料器5与砂介混合。
55.出浆机构3包括卸料管道31、超声波震动分离筛32、磨浆排出管33和磨介提升装置34，出浆管110经由卸料管道31连通超声波震动分离筛32，磨浆排出管33连接超声波震动分离筛32以排出研磨后的物料，超声波震动分离筛32分离出的磨介经由磨介提升装置34输送至射流混料器5。冷却后的浆料通过高速射流产生背吸力，将磨介提升装置34提供的砂介吸入射流混料器5后，在射流力作用下进入研磨桶12的进浆管19由转子14提升及研磨。磨介提升装置34为螺旋送料机。
56.通过用超声波震动分离筛32进行浆介高效分离，解决了传统磨机用研磨桶12顶部围网分离困难必须将浆料固含量降低以方便分离的问题。同时随着浆料浓度提高而有更多的待研磨粒子参与到研磨中从而提高了效率。并且此设计的改进解决了传统搅拌磨机不能
研磨高浓度浆料的弊端，可以大大拓宽了磨机涵盖的各种高浓度制品范围以及减少了浆料磨后需要减少浆料水份的工序。需说明的是超声波震动分离筛32为现有外购件，原理是通过震动筛的震动来分离浆料和磨介(砂介)。
57.具体的，射流混料器5包括中空的壳体51，壳体51的上端部设置有连接冷浆管22的喷咀52，壳体51的侧壁设有输入磨介的进砂通道53，喷咀52喷入浆料，进砂通道53同时输入砂介(即磨介)，使浆料和砂介混合，射流混料器5解决了连续比例混料的问题。壳体51的内壁设置有耐磨层54，提高管道的耐磨性能和延长使用寿命。
58.本实施例还提供一种砂磨方法，该方法应用上述的砂磨系统，其包括以下步骤：
59.准备步骤：启动冷水机构4，制备出30℃以下(优选15℃以下)的冷却水在三条水冷通道循环运转；冷水机41制作好的冷水进入冷水桶42，经冷水泵43向三冷却通道进入主机冷却带走研磨生热后回流到主机从而完成冷却循环；
60.进浆步骤：把需要研磨的含固量在25％～70％的浆料在高压浆泵23的泵送下进入冷浆管22并经过冷水桶42冷却后，通过射流混合器与磨介混合，并在浆料射流力以及自重的推进下经由进浆管19进入研磨腔16，另一部分浆料经过旁通管进入底浆管111；
61.研磨步骤：浆料在研磨腔16中由转子14带动的动肖棒17搅动以及静肖棒18扰流，结合研磨腔16沿周向的面积的变化，研磨腔16的容积压缩舒张的反复捏挤以及超声波发生装置协同作用，浆料被研磨同时缓缓上升；砂介与浆料的粒子之间产生了激烈剪切、碰撞研磨及超空化汽泡爆裂冲击下，完成高效率的研磨细化加工；
62.出料步骤：被研磨后的浆料以及磨介混合料经由出浆管110送至超声波震动分离筛32，分离出的磨介由磨介提升装置34提升至射流混料器5与新浆混合从而完成磨介循环，被研磨后的浆料则经由磨浆排出管33排到成浆池进入下道工序。
63.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
65.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
66.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种立式纳米砂磨机，其特征是：包括机座、研磨桶、支承轴和转子，研磨桶竖立固定于机座，转子通过支承轴可转动地安装在研磨桶中，支承轴竖立布置，机座设有用于驱动支承轴以及转子转动的驱动机构；研磨桶的内壁与转子的外壁之间形成研磨腔，研磨腔沿周向的面积是变化的；转子的周侧设置有多个动肖棒，研磨桶的内壁设置有多个静肖棒，动肖棒和静肖棒在周向相互错开，动肖棒设有倾斜朝上的楔形面；研磨桶的底部侧壁设置有连通研磨腔的进浆管，研磨桶的顶部侧壁设置有连通研磨腔的出浆管，研磨桶的底部设置有连通研磨腔底部的底浆管；研磨桶的内壁设置有超声波发生装置；支承轴、研磨桶的外壁和转子的内部分别设置有水冷通道。2.根据权利要求1所述的一种立式纳米砂磨机，其特征是：研磨桶的内壁和/或转子的外壁横截面呈多边形状。3.根据权利要求1所述的一种立式纳米砂磨机，其特征是：动肖棒的楔形面的倾斜角度可调节设置。4.根据权利要求1所述的一种立式纳米砂磨机，其特征是：支承轴中空设置，其间穿设有进水管和出水管，转子呈桶状，支承轴的进水管、转子的内部和支承轴的出水管依次连通形成所述水冷通道，以在其中流动冷却水。5.根据权利要求1所述的一种立式纳米砂磨机，其特征是：研磨桶的外壁设置有套筒，套筒与研磨桶的外壁之间围成所述水冷通道，该水冷通道设置有进水口和出水口。6.根据权利要求1所述的一种立式纳米砂磨机，其特征是：驱动机构包括电机、皮带轮和传动皮带，两个皮带轮分别固定于电机的输出轴和支承轴，传动皮带绕在两个皮带轮外。7.砂磨系统，其特征是：包括如权利要求1至权利要求6任一项所述的一种立式纳米砂磨机，还包括进浆机构、出浆机构和冷水机构，冷水机构包括冷水机和冷水桶，冷水机通过管道连通冷水桶，冷水桶通过管道以及冷水泵连通所述水冷通道的进水端，并通过回流管道连通水冷通道的出水端；进浆机构包括来浆管、冷浆管和高压浆泵，来浆管经由高压浆泵连通冷浆管，冷浆管局部节段弯曲盘在水冷桶中，冷浆管分别连通进浆管和底浆管，底浆管设置有底流调节阀，进浆管与冷浆管之间设置有射流混料器；出浆机构包括卸料管道、超声波震动分离筛、磨浆排出管和磨介提升装置，出浆管经由卸料管道连通超声波震动分离筛，磨浆排出管连接超声波震动分离筛以排出研磨后的物料，超声波震动分离筛分离出的磨介经由磨介提升装置输送至射流混料器。8.根据权利要求7所述的砂磨系统，其特征是：射流混料器包括中空的壳体，壳体的上端部设置有连接冷浆管的喷咀，壳体的侧壁设有输入磨介的进砂通道。9.根据权利要求8所述的砂磨系统，其特征是：壳体的内壁设置有耐磨层。

技术总结
本实用新型涉及物料研磨技术领域，具体涉及一种立式纳米砂磨机及砂磨系统，系统包括立式纳米砂磨机、进浆机构、出浆机构和冷水机构，砂磨机利用动肖棒的倾斜朝上的楔形面切角，在搅拌研磨的同时将浆料与磨介的混合体向上提升，在浓度较高的浆体中使磨介之间紧贴研磨。多边形转子外壁配合多边形的研磨桶内壁，在转子转动时，除了动肖棒的径向搅拌研磨外，由于转子与研磨桶之间的研磨腔在工作时因腔容的反复变化在研磨腔内产生剧烈的揉搓作用，支承轴、研磨桶的外壁和转子的内部分别设置有水冷通道，避免了浆料过热粘介现象，超声波发生装置，利用一边研磨一边产生超空化效应，可以大大提高效率，降低能耗。降低能耗。降低能耗。


技术研发人员：林焕
受保护的技术使用者：林焕
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/7/17