一种超声波漩涡式磨机及具有该磨机的纳米粘土制备系统的制作方法

本发明涉及纳米粘土制备技术领域，具体涉及一种超声波漩涡式磨机及具有该磨机的纳米粘土制备系统。

背景技术：

橡胶工业是石油化工的重要组成部分，在国民经济中占有举足轻重的地位，粘土以储量丰富、价格低廉以及良好的补强效果成为最具应用前景的橡胶纳米补强剂。低填充量的粘土能够显著提高复合材料的力学性能，并赋予复合材料良好的耐磨耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油等多种性能，可延长制品的使用寿命。

纳米粘土作为主要的填料，其分散对橡胶复合材料的性能影响很大，为了使粘土以纳米片层的形式均匀分散在橡胶基体中，增强粘土/橡胶复合材料性能，很多方法己经被开发：原位聚合法、溶液共混法、熔体插层法、乳液共沉法等。原位聚合法是将粘土在液体单体中溶胀,然后单体在粘土层间引发聚合，这种方法反应体系较复杂、不易控制、反应时间长,粘土的质量份数很低；溶液共混法是将粘土分散在有机溶剂中,加入橡胶溶液混和，然后除去有机溶剂，粘土的质量份数越大,分散性要求越高，则所需的溶剂越多,所以脱除和回收溶剂成为很大的难题，而且使用有机溶剂对人或者环境危害较大；熔体插层法是将粘土进行有机改性,改性后的粘土与橡胶进行共混，由于这种方法使用的是有机粘土，有机改性过程会大大提升成本；乳液共沉法是将粘土水悬浮液和胶乳混合，然后加入电解质共絮凝，整个过程用水量大，造成水资源的浪费，另外后期的电解质溶液处理也是问题。

以上几种制备纳米粘土的方法都十分复杂，而且，其生产所需的设备组装和施工也十分困难。

另外，现有技术中制备纳米粘土，第一步都需要对矿浆进行研磨，现有的磨机是靠研磨筒内的粉碎介质或研磨盘对矿浆进行研磨，由传动装置带动转轴上的研磨盘转动，或者带动转轴上设有的搅拌棒搅动研磨筒体内的研磨介质，需要磨碎的矿浆在研磨筒体内被研磨盘或者运动的研磨介质磨碎。为了达到所需要的粒度和分散度，料浆需要在研磨筒内进行长时间的研磨，这种研磨方式不仅需要进行长时间研磨，研磨后料浆内的固体微粒粒度分布不均匀，因此现有的磨机往往难以达到要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种工作效率高的超声波漩涡式磨机，还提供一种具有该磨机的纳米粘土制备系统，采用该纳米粘土制备系统能够解决纳米粘土制备系统结构复杂、工作效果差的问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：提供一种超声波漩涡式磨机，包括旋转机构、磨头和圆形磨盘，圆形磨盘设置有进浆口、出浆口以及分别与进浆口和出浆口连通设置的研磨通道，研磨通道呈漩涡设置，磨头的一端固接旋转机构的输出轴，另一端设置有多个研磨件并插入研磨通道中，磨机还设置有超声波震动器，超声波震动器安装于研磨通道内。

其中，研磨通道的侧壁设置有多个连续排布或间隔排布的靶齿。

其中，圆形磨盘沿其迳向由内至外间隔设置有至少两个环形靶衬，相邻的两个环形靶衬连通设置并形成研磨通道，最内的环形靶衬与进浆口连通，最外的环形靶衬与圆形磨盘的出浆口连通。

其中，环形靶衬的一个或两个侧面设置有靶齿。

其中，各个环形靶衬均开设有至少一个缺口。

其中，圆形磨盘由内至外，各个环形靶衬的缺口与圆形磨盘迳向轴线之间的最小夹角依次减少。

其中，相邻的两个环形靶衬的缺口与圆形磨盘迳向轴线之间的最小夹角相差9度。

其中，各个环形靶衬均开设有四个缺口，四个缺口均布在环形靶衬上。

其中，靶齿的朝向与浆液流动的方向相反。

本发明还提供一种纳米粘土制备系统，包括上述中任一磨机，还包括喷浆动力装置以及依次连通设置的高压柱塞泵、浆流磨装置、泥浆泵、砂磨机、分级池、高压泥浆泵、板框压滤机、分散机、泥浆泵、喷雾干燥机、螺旋输送机、斗式干燥机、料包和包装机，磨机的出浆口与高压柱塞泵连通，磨机的进浆口分别与喷浆动力装置和分级池连通。

本发明的有益效果：本申请的超声波漩涡式磨机，与现有技术相比，漩涡状的研磨通道能够在不改变磨机的体积的情况下，增加浆液在研磨通道研磨的路径和时间，其结构简易，占用空间小，研磨效果好，另外，通过设置超声波振动器，进而使产生的撞击与震动叠加，显著提高了研磨效率，并且可以将凝聚的粒子粉碎或分散至一次粒子的程度，而且，研磨通道呈漩涡设置，加长了浆液研磨的路径，使研磨更为均匀，进一步提高研磨效果，缩短研磨时间，提高了工作效率，解决了以往研磨质量差、时间长等问题；

本申请的纳米粘土制备系统，其工艺简单、绿色环保、不需要复杂昂贵的设备，而且，结构简单，能耗低，制备出来的纳米粘土质量好，系统使用寿命长。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的一种超声波漩涡式磨机的圆形磨盘的结构示意图。

图2为图1中a处的放大图。

图3为本发明的一种超声波漩涡式磨机的剖视图。

图4为本发明的一种纳米粘土制备系统的结构示意图。

附图标记：圆形磨盘1、进浆口11、出浆口12、超声波震动器13、环形靶衬14、缺口15、靶齿16、研磨通道17、喷浆动力装置2、高压柱塞泵3、浆流磨装置4、泥浆泵5、砂磨机6、分级池7、高压泥浆泵8、板框压滤机9、分散机10、泥浆泵100、喷雾干燥机101、螺旋输送机102、斗式干燥机103、料包104、包装机105、磨头20、旋转机构201、研磨件202、夹角c、夹角b。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种超声波漩涡式磨机的具体实施方式，如图1至图3所示，请见图3，包括旋转机构201、磨头20和圆形磨盘1，圆形磨盘1设置有进浆口11、出浆口12以及分别与进浆口11和出浆口12连通设置的研磨通道17，磨头20的一端固接旋转机构201的输出轴，磨头20的另一端设置有多个研磨件202并插入研磨通道17中，请见图1，研磨通道17呈漩涡设置，磨机还设置有超声波震动器13，超声波震动器13安装于研磨通道17内。

具体的，作为改进的是，圆形磨盘1沿其迳向由内至外间隔设置有至少两个环形靶衬14，在本实施例中，环形靶衬14设置有三个，相邻的两个环形靶衬14连通设置并形成漩涡式的研磨通道17，在配合喷浆动力装置2的喷浆动力作用下，多个相连通的环形靶衬14使流动的浆液呈漩涡转动的方式进行流动研磨，进一步提高研磨的效率和质量，延长了浆液流动的路径，减少了磨机的占用体积，减少了成本；其中，位于最内的环形靶衬14(半径最小)与进浆口11连通，最外的环形靶衬14(半径最大)与圆形磨盘1的出浆口12连通。

应当说明的是，为了增强研磨效果，磨头20的研磨件202的数量和大小都需要根据环形靶衬14来进行选择设置，例如，可以将研磨件202也设置成多个环形研磨圈，多个环形研磨圈均布在磨头20的底端面，当然了，也可以将研磨件202设置成多组弧面块，每四个弧面块为一组，同一组的四个弧面块以圆形阵列的方式均布在磨头20的底端面，各组的弧面块对应插入两个环形靶衬14之间，具体研磨件202的设计，可以根据需求进行选择即可。作为优选的方案，旋转机构201为旋转机构。

为了进一步提高环形靶衬14之间形成的漩涡效应，各个环形靶衬14均开设有至少一个缺口15，在本实施例中，各个环形靶衬14均开设有四个缺口15，四个缺口15均布在环形靶衬14上，其中，圆形磨盘1由内至外，各个环形靶衬14的缺口15与圆形磨盘1迳向轴线之间的最小夹角(图1中的夹角c和夹角b)依次减少，最为优选的方案，相邻的两个环形靶衬14的缺口15，并且，位于最外的环形靶衬14与圆形磨盘1迳向轴线之间的最小夹角为0度，这种结构不仅能够使浆液在研磨通道17内流动顺畅，而且能够产生一定的紊流，使研磨效果更为优秀，另外，每组相邻的环形靶衬14所形成的研磨通道17彼此相同，形成阶梯研磨通道17，进一步提高研磨的效果。

在本实施例中，为了进一步提高研磨的效果和工作效率，研磨通道17的侧壁设置有多个连续排布或间隔排布的靶齿16，作为优选的方案，多个靶齿16是连续排布的，其研磨效果更为显著，其中，环形靶衬14的一个或两个侧面设置有靶齿16，在本实施例中，位于最外的环形靶衬14只设置靠里一侧有靶衬，其目的为了提高出料的顺畅程度，另外的环形靶衬14均设置有双面的靶齿16，尽可能地提高研磨质量。作为进一步改进的是，靶齿16的朝向与浆液流动的方向相反，这样在配合喷浆动力装置2的喷浆动力作用下，浆液在研磨通道17中与环形靶衬14的靶齿16发生撞击，使浆液内的颗粒进一步地粉碎，进而为制备纳米粘土提高必要的前提条件。

在本实施例的超声波漩涡式磨机，与现有技术相比，漩涡状的研磨通道17能够在不改变磨机的体积的情况下，增加浆液在研磨通道17研磨的路径和时间，其结构简易，占用空间小，研磨效果好，另外，通过设置超声波振动器，进而使产生的撞击与震动叠加，显著提高了研磨效率，并且可以将凝聚的粒子粉碎或分散至一次粒子的程度，而且，研磨通道17呈漩涡设置，加长了浆液研磨的路径，使研磨更为均匀，进一步提高研磨效果，缩短研磨时间，提高了工作效率，解决了以往研磨质量差、时间长等问题。

本实施例还提供一种纳米粘土制备系统，请见图4，包括上述中任一磨机，还包括依次连通设置的高压柱塞泵3、浆流磨装置4、泥浆泵5、砂磨机6、分级池7、高压泥浆泵8、板框压滤机9、分散机10、泥浆泵100、喷雾干燥机101、螺旋输送机102、斗式干燥机103、料包104和包装机105，磨机的出浆口12与高压柱塞泵3连通，磨机的进浆口11分别与喷浆动力装置2和分级池连通7。

在本实施例中，高压柱塞泵3、高压泥浆泵8、泥浆泵100、泥浆泵5等等所使用的动力源，均为市面上能够购买带到的泵，其属于现有技术，对于本领域的技术人员来讲能够清楚地认识这些泵的结构和用途。

本实施例中所采用的浆流磨装置4，其为专利号：201720467510.9所记载的浆流磨装置4，其结构包括机壳，所述机壳底部开设有出浆口，还包括设置在机壳内部的射浆管、设于所述射浆管出口前方的靶板以及迫使浆液进入所述射浆管并射出撞向所述靶板的喷浆动力装置2(本申请的高压柱塞泵3)，其作用主要用于对浆液进行分散研磨。

本实施例中所采用的砂磨机6、板块压滤机、分散机10、喷雾干燥机101和螺旋输送机102，其均为市面上广泛流传的相关设备，属于现有技术，对于本领域的技术人员来讲能够清楚地认识砂磨机6、板块压滤机、分散机10、喷雾干燥机101和螺旋输送机102的结构和用途。

该纳米粘土制备系统的工作过程，浆液从系统的进料端进入超声波磨机进行一次研磨，获得浆粒较细的浆液，一次研磨后的浆液通过高压柱塞泵3的加压作用进入浆流磨装置4内，一次研磨后的浆液在浆流磨装置4内再次喷射撞击完成二次研磨，二次研磨后的浆液通过泥浆泵5输送至砂磨机6进行三次研磨，进而研磨模块形成阶梯研磨系统，能够最大限度地提高浆液的分散性和研磨效果，三次研磨后的浆液进入分级池7进行分层，分层后的浆液经过高压泥浆泵8进入板框压滤机9继续一次脱水，一次脱水后的浆液进入分散机10进行分散乳化，分散乳化后的浆液经过泥浆泵100进入干燥模块的喷雾干燥机101中，喷雾干燥机101将分散乳化后的浆液进行二次脱水，除掉多余的水份后获得纳米粘土，纳米粘土再通过螺旋输送机102输送至斗式提升机，纳米粘土再通过斗式提升机进入至料包104进行收集，收集好的纳米粘土再进入包装机105进行包装装袋，完成整个纳米粘土制备过程。

与现有技术相比，本实施例的纳米粘土制备系统，其工艺简单、绿色环保、不需要复杂昂贵的设备，而且，结构简单，能耗低，制备出来的纳米粘土质量好，系统使用寿命长。

在本实施例中，为了提高纳米粘土的质量，提高研磨的充分性能，分级池7的底部设置有回流口，回流口与研磨模块的超声波磨机连通，具体的，回流口与超声波磨机之间通过泥浆泵连通设置，进而，经过三次研磨后的浆液在分级池7内进行分级沉淀，粒径较大的泥土会下沉至分级池7的底部的回流口，然后经过泥浆泵组合成的回流机构将沉淀的泥浆输送回超声波磨机进行再一次的研磨，提高纳米粘土的研磨效果。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。