专利名称：实用超细砂磨机的研磨装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种湿式砂磨机的研磨装置。
湿式砂磨机是一种研磨、分散含有液体与粉料相混合的物料，使该物料颗粒粒度达到产品要求的化工机械设备。本实用超细砂磨机的研磨装置，就是该化工机械设备的主要组成部件。
本实用新型是针对“一种立式砂磨机的研磨装置”(我国实用新型专利号912026081)中的某些弊端及不足之处，例如(1)物料在研磨片间流动不合理，造成动量抵消明显，能耗过多；(2)由于主轴纯悬空，高速旋转时产生较大偏摆，它不但引起振动，因而转速受限制，影响研磨效率。而且使研磨片与筒体间间隙时大时小，挤破研磨介质(玻璃珠)，使研磨介质非正常损耗过大；再则，它限制了主轴长度，因而使研磨片数量受限制，影响研磨效果；(3)主轴联接采用传统的联轴器联接，在经常的拆装中耗费很多时间去校正对中心；(4)缺乏必要的理论依据，严重影响设备的研磨效率，且能耗过多；本装置在原有技术上改进的目的在于改正现有技术中的不足之处，使机械设备适应目前精细化工的迅速发展对设备提出更高要求的需要。例如由于研磨的效果不理想，使物料颗粒不够细，因而化工产品易发生沉淀变质；或某些化学反应进行得不充分，从而使产品低劣；以及提高设备的工作效率，节约能源等。
本装置是由以下几个方面来实现的一、该装置的研磨、分散效率方面效率是设备的关键，我们采取以下几个必要措施，有效地提高了研磨、分散效率。
(1)合理选择研磨片的转速根据北京钢铁学院杨忠高《对细磨机和超细磨机的研究》(《矿山机械》1988.12)指出“在塔式磨机的设计中，……叶片转速也是主要参数之一。它对生产能力和磨矿效果的影响较大；叶片的螺旋角对效率也有很大影响。”所以，对研磨片转速的选择是必要的，一般说来，主要应考虑下列诸因素
①要能使在研磨片间的流柱产生湍流运动。
由《粘性流体动力学》(哈工大，王致清主编1990.12第一版)“层流与湍流”中指出“湍流是不规则和随机的运动，且流体质点间有强烈掺混作用。”又指出“湍流的动量输运能力远比分子热运动的输运能力大得多。湍流掺混作用的动量输运结果，则要产生湍流切应力或叫雷诺应力。这种应力起着重要的支配作用。”又说“在湍流运动中，动量、质量等输运过程比起纯粹由于分子运动引起的输运过程要强烈得多。”可见，要使粉料分子团均匀地分散在粘性流体(胶状悬浮液)中，主要是靠湍流切应力的强烈掺混作用。因此关键是要使研磨片之间的流体作湍流运动。这就需要使研磨片具有足够高的转速。
②研磨片转速过高，又会使能源消耗增大。
由电机的输出功率N=F·υ=F·πdn=πMn(式中M-研磨片的平均转矩；d-研磨片的直径；n-研磨片的转速)。
可知，由于转矩M是所分散溶液粘度决定的，所以控制转速n，就能起到节约能源的作用。
③控制转速n，又能有效控制玻璃珠的磨损及破损。
由于研磨片上有一定数量的凸螺线，且其上有一定的攻角。如转速过高，对玻璃珠产生过大的冲击力(打击力)因而易破损。
另外，研磨片的转速还受到主轴长度、刚度、旋转精度等诸方面的制约。经多次实验测试，认为研磨片转速在1350-1450转/分为宜。
(2)在研磨片上设置了一定数量的具有一定攻角的金属螺旋线(亦称“绊线”)。
据《粘性流体力学》([日]生井武文、井上雅弘著84.4第一版)指出“在层流边界层情况下，若在壁面上贴一根很细的金属线(绊线)，边界层就变得很容易过渡到湍流了。”又如《流体力学泵与风机》(周谟仁主编85.12第二版)书中介绍“对于湍流来说，其阻力由粘性阻力和惯性力两部分组成。而壁面的粗糙点都将成为不断产生并向管中输送漩涡引起湍动的源泉。因此，粗糙(指尼古拉兹粗糙)的影响在湍流中是一个十分重要的因素。
由此受到启发，我们在研磨片的上、下两表面设有均布的具有一定数量的渐开线凸形螺线，且上、下表面的螺旋角方向相反(即研磨片的正面凸形螺线布置成前弯形，而反面布置成后弯形)。它起到以下几个作用。
①起到“粗糙”与“绊线”的作用，因而在研磨片转速较低的情况下就能激起流柱作湍流运动。
②起到搅拌物料及给予研磨介质提供动量的作用。使研磨分散作用更强烈。
③由《流体力学泵与风机》中“欧拉的‘理想叶轮’相似前弯叶片式叶轮的出口绝对速度比较大，后弯叶片式叶轮的出口绝对速度比较小。”所以，在研磨片间的流柱在流动中是滚动着向前流动的(如
图1所示)。这无疑会加大了流体内部切应力与掺混作用。
(3)本装置中的研磨片上靠近轴心部位开设有通孔(通槽)，使流体能够作轴向流动以补充轴心部位真空。(见图2所示)。
由《粘性流体力学》(上海机械学院赵学端、廖其奠主编83.6第一版)旋转园盘附近的流动”一节中述“由无滑移条件可知，在园盘上的流体随园盘一起转动，同时在离心力的作用下被抛向四周。由连续条件，在园盘中心部分不断有轴向流动的流体进行补充”。流动图形如图3所示。
而国家专利产品的研磨片只简单地设计成园盘，其流动图形如图4所示。
即贴近园盘面的一薄层流体，在离心力的作用下被抛向四周。由连续条件，流体只能由园盘间直接流入补充。因粘性作用，在流体流出及流入的交界处粘性切应力相互抵消一大部分，这就引起了流体的一大部分能量损失，损耗的能量随转速的提高而增加。
(4)合理选择研磨筒高度与直径之比，使研磨、分散效率明显提高。
据《对细磨机和超细磨机的研究》文中指出“塔式磨机的主要特点是磨机筒体直径很小，而高度较高，这样可以提高磨矿介质的压强，这是提高效率的决定因素。”“在塔式磨机的设计中，关键是筒体高度与直径之比，一般为3-6倍。
但是筒体高度的增加，必然主轴更长，又给制造和运行中增加了技术难度和偏摆量；直径太小，使研磨片的平均线速度降低，达不到湍流所需的流速；经比较筛选，我们在设计中确定高度与直径之比为3.5-4倍较为合适，实践证明，明显地提高了设备的研磨效率。
例如，专利产品(规格为25升)的砂磨机，主电机就需要11千瓦；而我们设计的样机(规格为35升)，仅用5.5千瓦的主电机，且研磨效果很理想。
二、极大地减少了研磨介质(玻璃珠)的损耗国家专利产品的另一个致命缺点是小直径的玻璃球量被击碎和挤破，因而损耗极大，需经常更换玻璃球。这主要是该机主轴采用纯悬挂式，当启动或停机时主轴偏摆量过大所致。
本装置在研磨筒的底部设置了特殊的底盖堵头结构(见图5)。
它的主要作用是能使主轴下端轴肩采用轴承支承，轴承与轴肩的配合间隙较大(0.30-0.50mm)。其作用是当主轴刚启动(或刚停机)时，或主轴在受到不平衡的力作用时，轴承就限制了主轴的偏摆量；而当主轴正常运转(生产)时，主轴轴肩与轴承不接触(即轴承不起作用)。这就确保研磨片外边缘与筒体内壁的间距基本恒定，不至于击碎或挤破玻璃珠。
三、设备的拆装、清洗、维修更为方便。
由于湿式砂磨机用于研磨、分散的物料种类、品种较多，颜色也有很多种，或者使用后需闲置一段时间，都需要经常将主轴及研磨筒拆下清洗。国家专利产品的主轴与旋转轴联接只采用普通的联轴器联接，每次拆装时主轴都必须严格校正对中心，花费了很多时间。而本装置则采用标准锥度联接，保证了主轴联接中快捷自动对中心，大大节约了每次维修、清洗时拆装的时间。
四、整机设备总尺寸减少、重量减轻。
该设备支架采用钢型材焊接结构。外壳面板采用高强度的工程塑料。整机布置合理、简洁。总重量只有国家专利产品的一半，不但节约了大量的原材料，同时，在搬动、运输、减少占地面积等诸方面都更为有利。
实践证明本研磨装置与目前专利产品相比，具有生产效率更高、研磨粒度更细，一次性研磨颗粒达到20-10μM，且粒度分布窄。节能效果尤为显著，节约了近30％的能量。设备使用寿命延长近一倍，特别是研磨介质(玻璃珠)损耗大为降低。本设备结构设计合理，造型美观；拆装、维修极为方便；且重量只有国家专利产品的一半，大大地节约了原材料。该设备是现有同类设备的替代产品，肯定对我国精细化工产品的开发将发挥促进作用。
该实用新型的具体结构由以下实施例及其附图给出图6是根据本实用新型提出的研磨装置的剖视图。
图5是图6中，研磨筒底部底盖堵头结构的剖视图。
图7是该研磨装置的研磨片结构图。
以下结合附图详细说明依据本实用新型所提出的研磨装置的细节及工作情况图6是该研磨装置的剖视图，该装置包括主轴(1)，在主轴(1)上，套有图7所示出的研磨片(3)共11片，每片之间用轴套(4)隔开，全部串装好后用螺母锁紧，主轴下端的轴肩与轴承配合，配合间隙为0.50mm，轴承是装在底盖堵头(5)里，底盖堵头(5)焊在研磨筒底盖(6)上，底盖用6个均布的螺栓将它与研磨筒(2)连接在一起。底盖堵头(5)下端有导通物料的通孔，侧面钻有蜂窝状的很多小孔，这些小孔的总面积大于底部通孔截面积。主轴(1)靠锥度与由主电动机带动的旋转轴联接。
其工作情况是研磨筒(2)中放有研磨介质(玻璃珠)，物料(主要是胶状悬浮液由底盖堵头(5)导入(靠输送泵)，主轴(1)由旋转轴带动旋转。悬浮液中的固体成分就被研磨成超细粒度(一次性20μM-10μM)，并均匀地分散在悬浮液中。物料不断地被输送泵从底部送入，直至溢出研磨筒，从漏嘴中漏出到成品桶里。本装置可实现连续进料连续出料，直到物料研磨完停机为止。
权利要求一、一种实用超细砂磨机的研磨装置，其特征是包括一个靠锥度与由电动机带动的旋转轴联接的主轴(1)和一串与主轴(1)串联起来的研磨片(3)，主轴(1)下端与底盖堵头(5)中的轴承配合，配合间隙为0.30-0.50mm，底盖堵头(5)焊接在研磨筒底盖(6)上，底盖(6)用六个均布的螺栓将它与圆形研磨筒(2)连接在一起，底盖堵头(5)上装有轴承，下端有导通物料的通孔，侧面钻有蜂窝状的很多小孔(孔径小于研磨介质玻璃球直径)，这些小孔的总面积大于底部通孔截面积，所述研磨片(3)中央有一个供主轴(1)穿过的孔，其上、下两面有均布的具有一定数量的渐开线凸形螺线，且该凸形螺线的螺旋角上、下两面具有方向相反(即研磨片的正面凸形螺线布置成前弯形，而反面则布置成后弯形)，在所速研磨片靠近转轴部位设置均布的通孔(通槽)如图三。
二、根据权利要求(1)所述的用于砂磨机的研磨装置，其特征是主轴(1)靠锥度与旋转轴联接，锥度头部有内螺纹，用双头螺栓把主轴(1)与旋转轴固接在一起。
三、根据权利要求(1)所述的用于砂磨机的研磨装置，其特征是研磨片(3)由耐磨材料如灰口铸铁等制成。
四、根据权利要求(1)或(2)所述的用于砂磨机的研磨装置，其特征是主轴(1)由旋转轴带动，转速为1350-1450转/分为宜。
五、根据权利要求(1)所述的用于砂磨机的研磨装置，其特征是研磨筒(2)是图形双层的，且其内壁经耐磨处理，如喷丸等。
六、根据权利要求(1)所述的用于砂磨机的研磨装置，其特征是底盖堵头(5)上装有轴承，它与主轴(1)下端轴肩配合间隙为0.30-0.50mm。
专利摘要本实用新型涉及一种研磨、均化物料的研磨装置。主要用于悬浮液状物料的研磨及分散。本装置对现有设备中的主轴及研磨片结构进行必要的改进。增设了起特殊作用的底盖堵头,并对研磨筒长径比参数及主轴转速进行筛选,使其研磨、分散的效率更高、节能显著。且具有使用寿命长、拆装维修方便,重量轻、节约原材料等优点。它主要包括主轴、研磨片、研磨筒、底盖堵头及研磨介质等。驱动装置带动主轴和研磨片旋转,物料通过研磨片即被研磨并均匀地分散在悬浮液中。
文档编号B24B29/00GK2307655SQ96217108
公开日1999年2月17日 申请日期1996年7月8日 优先权日1996年7月8日
发明者黄自荣 申请人:黄自荣