專利名稱：碾磨機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)式磨碎機(jī)，用于減小諸如陶瓷、礦物質(zhì)以及藥品等顆料的尺寸。
現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式磨碎機(jī)包括一繞一基本上水平軸線旋轉(zhuǎn)的圓筒鼓。旋轉(zhuǎn)鼓被供以諸如漿料或粉末等顆粒物料，鼓以“臨界速度”(即鼓內(nèi)表面處的物料與磨碎機(jī)相接觸地繞轉(zhuǎn)的最低速度)的二分之一到四分之三旋轉(zhuǎn)。由此在原料和任何磨碎介質(zhì)沿鼓的內(nèi)壁移動(dòng)到半道并隨后拋出時(shí)造成跌落作用，以沖擊或磨碎原料中的其它顆粒。顆粒的尺寸減小由此主要通過磨損和沖擊得以實(shí)現(xiàn)。
在傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式磨碎機(jī)中，磨碎機(jī)所需能量隨磨碎精細(xì)度的增加而徒增。對(duì)于需要細(xì)磨碎的應(yīng)用場(chǎng)合，其中對(duì)一批顆粒物料進(jìn)行攪拌以產(chǎn)生顆粒的剪切和無數(shù)低能量沖擊的攪拌磨碎機(jī)可用來在某種程度上改善這一問題。然而，在超細(xì)尺寸下攪拌磨碎機(jī)的該應(yīng)用受到給料上尺寸限和能量傳遞效率低兩者產(chǎn)生的減小比率限度的限制。這些限制連同生產(chǎn)率限制以及在超微細(xì)尺寸下由于粘滯作用造成的介質(zhì)/產(chǎn)品分離困難限制了此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)范圍。
本發(fā)明旨在提供一種可供替代的磨碎機(jī)結(jié)構(gòu)。
在一種形式中，本發(fā)明提供了一種用于顆料物料的磨碎機(jī)，包括一具有一內(nèi)表面的旋轉(zhuǎn)容器，用于將顆粒物料供入容器的供料裝置，以足夠高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)容器使得在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間顆粒物料形成抵靠內(nèi)表面的一層的裝置，以及接觸所述層以便在所述層中引發(fā)剪發(fā)的剪切引發(fā)裝置。
在非立式磨碎機(jī)中，顆粒物料得以與容器接觸地繞轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)速稱為“臨界速度”。這里所使用的該術(shù)語是相對(duì)于立式和非立式磨碎機(jī)兩者而言的，指顆粒物料得以在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成抵靠容器內(nèi)表面的一層的最低轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明還提供了一種磨碎方法，其中顆粒物料供入以高于臨界速度旋轉(zhuǎn)的一容器中，以便在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成抵靠容器的一層，以及通過與所述層接觸的剪切引發(fā)裝置在所述層中引發(fā)剪切。
優(yōu)選地，剪切引發(fā)裝置安裝在容器內(nèi)部并相對(duì)于容器旋轉(zhuǎn)。
在一第一實(shí)施例中，剪切引發(fā)裝置沿容器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以不同速度旋轉(zhuǎn)。在一第二實(shí)施例中，剪切引發(fā)裝置相對(duì)于容器反向旋轉(zhuǎn)。
另外，剪切引發(fā)裝置可以是不轉(zhuǎn)動(dòng)的，依賴與容器的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)引發(fā)物料層的剪切。
同樣優(yōu)選地，磨碎機(jī)以至少三倍于，更為可取地至少十倍于臨界速度的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中


圖1是第一實(shí)施例的剖視立面示意圖；圖2是第二實(shí)施例的剖視立面示意圖；圖3是在操作期間圖2磨碎機(jī)磨碎腔的放大剖視立面圖，表示腔內(nèi)交替的攪拌和死區(qū)的形成。
圖1所示磨碎機(jī)具有一安裝在軸承12上以繞其中心軸線14旋轉(zhuǎn)的圓筒形外鼓10，借助于配裝在其外表面上的鼓驅(qū)動(dòng)輪16得以驅(qū)動(dòng)。鼓外表面還帶有冷卻片18，冷卻片通過鼓下面的冷卻水槽20。
可流動(dòng)顆粒物料，例如漿料(slurry)或者粉末的加工原料經(jīng)由來料入口22從供料漏斗21送入鼓的一端，并被向外拋以形成抵靠鼓內(nèi)表面的一層23。鼓以充分高于臨界速度的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使得整個(gè)磨碎機(jī)的裝料以及任何磨碎介質(zhì)與鼓接觸地繞轉(zhuǎn)，而不同于現(xiàn)有磨碎機(jī)的亞臨界跌落操作(tumblingoperation)?？扇〉?，鼓以至少三倍于臨界速度的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，更為可取地，以至少十倍于臨界速度的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使得磨碎機(jī)裝料層處于由高離心力施壓的高壓下。所施加的壓力的大小可通過改變外鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)速度予以改變。
裝料層由位于鼓內(nèi)的反轉(zhuǎn)剪切引發(fā)構(gòu)件(shear inducing member)26的盤或指凸起24予以促動(dòng)，構(gòu)件26安裝在支撐于軸承30上的中心軸28上。該軸由一軸驅(qū)動(dòng)輪32帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。一冷卻水通道26延伸穿過軸28。
為了獲得最大剪切，軸以同鼓10相反的方向快速旋轉(zhuǎn)。另外，軸也可以同鼓相同的方向但以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。后一種配置消除了裝料層中的“死”軌跡，在該軌跡處轉(zhuǎn)動(dòng)“G”力為零，并減少了磨碎機(jī)的所需能量。
裝料層中的顆粒經(jīng)受強(qiáng)烈的由轉(zhuǎn)過受壓裝料層的凸起24的攪動(dòng)作用產(chǎn)生的顆粒間和/或顆粒與介質(zhì)間的剪切應(yīng)力。裝料層轉(zhuǎn)動(dòng)引起的高壓提高了從凸起到裝料的能量傳遞，從而把相對(duì)大比例的有效輸入能量作為破裂促進(jìn)應(yīng)力直接傳遞給顆粒。
受壓固體顆粒層的剪切引起顆粒的剪切和磨損破裂(abrasion fracture)，引起局部受力和破裂的充分能量同時(shí)施加給磨碎機(jī)內(nèi)的大比例的顆?？倲?shù)。凈結(jié)果是微細(xì)顆粒的優(yōu)良分布(high distribution)，該機(jī)構(gòu)能夠于磨碎機(jī)中以高顆?？倲?shù)擴(kuò)充率維持有效的破裂。
除了磨擦破裂，由于磨碎機(jī)內(nèi)過大的“重”力，顆粒也會(huì)由于介質(zhì)和固體顆粒體壓(bulk pressure)的壓力而破裂。這一壓力的大小以及顆粒/顆粒和顆粒/介質(zhì)搖實(shí)密度(packing density)可以改變。據(jù)信，由高速?zèng)_擊引起的震裂和顆粒表面的互磨所引發(fā)的某些破裂也會(huì)發(fā)生，但較之磨擦破裂程度較小。
磨碎機(jī)鼓10的出口端33具有一從鼓的內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸的環(huán)狀擋持板34。作用于重介質(zhì)顆粒的更大的離心力使介質(zhì)處于擋持板34的徑向外側(cè)而擋持在磨碎機(jī)內(nèi)，并因此保持于磨碎機(jī)內(nèi)，而微細(xì)產(chǎn)物被來料所代替并沿?fù)醭职鍙较蛳騼?nèi)移動(dòng)而進(jìn)入排放洗濯槽36。
圖3和4表示按照第二實(shí)施例建造的立式磨碎機(jī)，包括非旋轉(zhuǎn)剪切件。
磨碎機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)鼓40安裝在垂直轉(zhuǎn)軸42上，通過軸承46支承在架44上，并經(jīng)由鼓驅(qū)動(dòng)輪48高速旋轉(zhuǎn)。
磨碎機(jī)最初被裝以經(jīng)由球閥52從介質(zhì)料斗50裝入的磨碎介質(zhì)和通過供料口54裝入的粉末原料或漿料原料的混合物。裝料向下通過固定的供料管進(jìn)入鼓。裝設(shè)于轉(zhuǎn)動(dòng)鼓的原料攪拌器56把轉(zhuǎn)動(dòng)傳給裝料，裝料形成一抵靠于鼓內(nèi)表面的高壓層。
在圖2和3的實(shí)施例中，位于鼓內(nèi)的剪切引發(fā)件是固定的，由一或多個(gè)配裝于固定軸60上的徑向盤58構(gòu)成。各盤在裝料層的自由內(nèi)表面63的區(qū)域上具有孔62，以允許磨碎的微細(xì)物料通過磨碎機(jī)軸向移動(dòng)到出口端。如果指或其它凸起用來代替盤58，則不需要孔62。
在最初裝料引入后，不再需要添加磨碎介質(zhì)，但經(jīng)由供料口54連續(xù)裝入原料。根據(jù)所供原料和所需的尺寸減小，磨碎機(jī)適于接收高顆粒含量，例如50～90％顆粒，典型地55～75％，的漿料原料。
磨碎介質(zhì)和裝料層中的較大顆粒由于裝料上的高壓力傾向于不軸向通過磨碎機(jī)，而是產(chǎn)生顆粒的徑向移動(dòng)，其中，夾雜在漿料原料中的較大顆粒由于大的離心力而通過裝料徑向向外移動(dòng)，并借助于上面結(jié)合
圖1所述的有效機(jī)構(gòu)經(jīng)受磨碎和破裂。當(dāng)顆粒尺寸減小時(shí)，較小的顆粒徑向向內(nèi)移動(dòng)直到它們抵達(dá)裝料層的等于零(壓力計(jì))壓力軌跡的自由內(nèi)表面。
抵達(dá)自由表面的微細(xì)顆料于是可經(jīng)由盤上的孔62軸向通過磨碎機(jī)，沿排放環(huán)64徑向向內(nèi)移動(dòng)并進(jìn)入排放洗濯槽66。一刮板68可裝設(shè)到固定軸60上，以使物料自由流過排放環(huán)。
申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在磨碎機(jī)的非常高的工作轉(zhuǎn)速下，優(yōu)選地至少100倍于重力，例如高達(dá)200倍重力，裝料中的背離各剪切盤58的各區(qū)域堆實(shí)并一致地隨同轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)。這可以通過以一充分的距離使各剪切盤間隔開以在各相繼盤和相鄰的轉(zhuǎn)鼓各端面之間形成裝料的實(shí)體“死”區(qū)來有利地加以利用。在圖3中以較黑陰影圖示的這些死區(qū)10有效地用作從鼓的內(nèi)壁向內(nèi)延伸、與各盤平行并相對(duì)于各盤高速轉(zhuǎn)動(dòng)的密實(shí)盤。這在靠近各盤的被攪拌裝料區(qū)域72(在圖3中以較淺限影示出)中造成極高的剪切率，同時(shí)保護(hù)鼓的各端面不致過度磨損。
形成這一攪拌區(qū)/死區(qū)現(xiàn)象所需的最小盤間隔隨轉(zhuǎn)速和所用的填裝物料而變化，但在極高G力和高顆粒含量的情況下可少至50mm。
與
圖1的實(shí)施例相比較，圖2和3的實(shí)施例具有所需動(dòng)力小的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)椴恍枰?qū)動(dòng)剪切引發(fā)件。磨碎機(jī)所需動(dòng)力可通過減小磨碎室的長度和僅只采用單一一個(gè)剪切盤進(jìn)一步減小。
就給料最大尺寸、減小比率、能量效率和生產(chǎn)率而言，本發(fā)明磨碎機(jī)內(nèi)的高“重力”環(huán)境拓展了傳統(tǒng)攪拌磨碎機(jī)粉碎的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)界限。
雖然描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但對(duì)業(yè)內(nèi)人士顯而易見的是，本發(fā)明可以其它形式來體現(xiàn)而不背離其實(shí)質(zhì)特征。因此在所有方面，各實(shí)施例和實(shí)例應(yīng)理解為示例性的而非限定性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)項(xiàng)而非上述說明所限定，權(quán)項(xiàng)等同物的意義和范圍內(nèi)的所有變化因此也請(qǐng)求囊括其中。
權(quán)利要求
1.一種顆粒物料磨碎機(jī)，包括一具有一內(nèi)表面的轉(zhuǎn)動(dòng)容器，用于將顆料物料供入所述容器的給料裝置，以足夠高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)所述容器使得所述顆粒物料在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成抵靠所述內(nèi)表面的一層的裝置，以及接觸所述層以便在所述層中引發(fā)剪切的剪切引發(fā)裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置安裝在容器內(nèi)部并相對(duì)于所述容器轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置沿所述容器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求2所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置相對(duì)于所述容器反向旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述容器以至少三倍于最小轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在該最小速度下所述顆粒物料在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成抵靠所述容器內(nèi)表面的一層。
6.如權(quán)利要求1所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述容器以至少十倍于最小轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在該最小速度下所述顆粒物料在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成抵靠所述容器內(nèi)表面的一層。
7.如權(quán)利要求1所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述容器以足夠高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以在顆粒物料層上引起至少100倍于重力的力。
8.如權(quán)利要求1所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述容器以足夠高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以在顆粒物料層中造成一或多個(gè)基本上固化的區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置在顆粒物料層中產(chǎn)生一或多個(gè)攪拌區(qū)域，所述各攪拌區(qū)域位于所述剪切裝置和固化區(qū)域之間。
10.如權(quán)利要求9所述的磨碎機(jī)，其特征在于，包括多個(gè)沿所述容器軸向間隔開的剪切裝置以便形成交替的固化和攪拌區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置包括伸入顆粒物料層的各徑向剪切盤。
12.如權(quán)利要求11所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述各盤是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。
13.如權(quán)利要求1所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置包括一或多個(gè)伸入顆粒物料層的徑向構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求13所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。
15.如權(quán)利要求13所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置包括一或多個(gè)安裝在所述容器內(nèi)的徑向盤。
16.如權(quán)利要求15所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述各盤包括有允許已磨碎物料沿所述容器軸向通過的貫穿孔。
17.如權(quán)利要求15所述的磨碎機(jī)，其特征在于，所述剪切裝置包括多個(gè)所述徑向盤。
18.一種磨碎顆粒物料的方法，包括將顆粒物料供入具有一內(nèi)表面的容器，以充分高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所述容器使得顆粒物料在其整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)期間形成抵靠所述內(nèi)表面的一層，以及用剪切引發(fā)裝置接觸所述層以在所述層中引發(fā)剪切。
全文摘要
一種磨碎機(jī)具有一顆粒物料供入其中的容器(40)。容器以高于臨界速度的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以形成在高壓下抵靠容器內(nèi)表面的一層。安裝在容器內(nèi)的各剪切盤(58)引發(fā)所述層的剪切以通過受壓層中的剪切和磨損促進(jìn)顆粒破裂。已磨碎微細(xì)物料軸向移動(dòng)到容器出口端(64)。在本發(fā)明的一種形式中,容器以足夠高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以形成一系列與相臨于不轉(zhuǎn)動(dòng)剪切盤(58)的各攪拌區(qū)域(72)交替的固化區(qū)域(70)。這些固化區(qū)域用作隨容器轉(zhuǎn)動(dòng)的密實(shí)盤。
文檔編號(hào)B02C19/11GK1267239SQ98808267
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1998年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者克里斯托弗·G·凱爾西 申請(qǐng)人:勞安(管理)有限公司