專利名稱：一種高效制造納米級(jí)粉體的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造納米級(jí)粉體的加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前機(jī)械制粉設(shè)備有很多種，但多數(shù)都是只能制造微米級(jí)粉體，并且只能達(dá)到1-2微米，欲制造nm級(jí)粉體，則效率極其低下，原因是制粉設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)不夠合理，如流態(tài)化氣流沖擊粉碎裝置中的粉碎室是一個(gè)中空室，粉體只能在高壓噴嘴作用下在粉碎室內(nèi)做柔性碰撞；又如高頻振動(dòng)球磨裝置中的球磨室是單層密封結(jié)構(gòu)，磨介鋼球和粉體都是一次只能放入一種，而且磨介鋼球易產(chǎn)生過厚跳動(dòng)困難現(xiàn)象，這些粉碎裝置粉碎效果都不好，并且只能一次制造一種粉體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有制粉設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理，加工粉體難以達(dá)到nm級(jí)尺寸、生產(chǎn)效率低及只能制造一種粉體的缺點(diǎn)，研究一種能夠連續(xù)、高效和能夠批量生產(chǎn)納米級(jí)粉體的機(jī)械加工設(shè)備，本發(fā)明包含流態(tài)氣源室I、流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II、湍流粉碎及粗粒分離室III、氣壓調(diào)節(jié)室IV、粉體進(jìn)給裝置V。流態(tài)氣源室I設(shè)置在最下方，其上依次設(shè)置有流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II，湍流粉碎及粗粒分離室III和氣壓調(diào)節(jié)室IV，粉體進(jìn)給裝置V固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的側(cè)壁上。它還包含有高速旋轉(zhuǎn)鋼球1、鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18、湍流產(chǎn)生器7。高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)的高壓噴嘴5噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處，高壓噴嘴5成雙數(shù)對(duì)稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的四周上，高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18，在湍流粉碎及粗粒分離室III內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生器7。其工作原理是兩個(gè)質(zhì)量為m1和m2，速度為V1和V2的彈性物體碰撞時(shí)的動(dòng)量為m1V1+m2V2，動(dòng)能為1/2m1V12+1/2m2V22假定粉體的質(zhì)量為m1，碰撞前速度為V1，則動(dòng)量為m1V1，動(dòng)能為1/2m1V12，假定鋼球質(zhì)量為m2，鋼球的動(dòng)量為m2V2，動(dòng)能為1/2m2V22，假定鋼球質(zhì)量m2＝1000克，粉體質(zhì)量m1＝10毫克，則比值m2/m1＝105，鋼球在6000-12000r/min的高速下轉(zhuǎn)動(dòng)，與沒有鋼球沖擊時(shí)的動(dòng)量比較相差數(shù)千甚至數(shù)萬倍，所以粉體在高速旋轉(zhuǎn)鋼球的碰撞下粉碎效果要好很多。粉體通過粉體進(jìn)給裝置V而進(jìn)入到流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)，在高壓噴嘴5及流態(tài)氣源室I內(nèi)的氣流作用下與高速旋轉(zhuǎn)鋼球1相互碰撞粉碎，然后進(jìn)入湍流粉碎及粗粒分離室III內(nèi)，在湍流產(chǎn)生器7的作用下使氣流速度增強(qiáng)，并產(chǎn)生激烈的湍流，粉體在剩余動(dòng)能的帶動(dòng)下在氣道內(nèi)產(chǎn)生激烈碰撞與磨擦，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步粉碎。由于流體受月牙形通道的限制，此時(shí)粗粒粉體的速度變慢而下沉返回到流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)，再次接受沖擊碰撞粉碎，粉體經(jīng)反復(fù)沖擊碰撞粉碎后，最后形成nm級(jí)粉體。本發(fā)明可以粉碎不同化學(xué)成份、不同性質(zhì)的有機(jī)物或無機(jī)物，特別適合脆性氧化物納米粉體的批量生產(chǎn)，如TiO2、AI2O3、SiO2等；在保證高效生產(chǎn)效率的前提下，對(duì)原料粉體的粒度有一定要求，一般粒度直徑在30-5微米，制出的nm粉粒徑在30-100nm之間，并呈正態(tài)分布。由于增加了高速旋轉(zhuǎn)鋼球和湍流產(chǎn)生器機(jī)構(gòu)，使沖擊粉碎的動(dòng)量增加了數(shù)千甚至數(shù)萬倍。又由于高速旋轉(zhuǎn)鋼球居中設(shè)置，噴嘴相對(duì)于鋼球球心對(duì)稱設(shè)置，因此鋼球磨蝕均勻，粉體粉碎效果好，生產(chǎn)效率有顯著提高。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實(shí)施方式
二的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是具體實(shí)施方式
三的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是具體實(shí)施方式
一中高壓噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是具體實(shí)施方式
四中高壓噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
一本實(shí)施方式由流態(tài)氣源室I、流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II、湍流粉碎及粗粒分離室III、氣壓調(diào)節(jié)室IV、粉體進(jìn)給裝置V、高速旋轉(zhuǎn)鋼球1、鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18、湍流產(chǎn)生器7組成。流態(tài)氣源室I設(shè)置在最下方，其上依次設(shè)置有流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II，湍流粉碎及粗粒分離室III和氣壓調(diào)節(jié)室IV，粉體進(jìn)給裝置V固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的側(cè)壁上。高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)的高壓噴嘴5噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處，高壓噴嘴5成雙數(shù)對(duì)稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的四周上，高速旋轉(zhuǎn)鋼球1的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置18，在湍流粉碎及粗粒分離室III內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生器7。在流態(tài)氣源室I的下端固定有主機(jī)支座19，在流態(tài)氣源室I與流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II之間設(shè)置有支承板17和多孔導(dǎo)風(fēng)板20。高壓噴嘴5設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的側(cè)壁上，高壓噴嘴5與高壓氣環(huán)管14固定連接。粉體進(jìn)給裝置V由螺旋進(jìn)料器15和進(jìn)料斗27組成。螺旋進(jìn)料器15與進(jìn)料斗27固定連接，并且相通；粒度分離筒23與湍流產(chǎn)生器7的上端固定連接；導(dǎo)料板21設(shè)置在湍流粉碎及粗粒分離室III內(nèi)，并與其側(cè)壁形成粗粒返回環(huán)縫22；氣壓調(diào)節(jié)室IV的上端固定著粉體出口6。高壓噴嘴5由噴嘴5-1、密封圈5-2、支座5-3、進(jìn)氣口5-4、堵頭5-5組成；噴嘴5-1固定在支座5-3上，在噴嘴5-1右端的中心設(shè)有與噴嘴軸向平行的噴射孔5-6，在噴嘴5-1的左端開有進(jìn)氣小孔5-7，密封圈5-2設(shè)置在噴嘴5-1的外壁5-9與支座5-3的右側(cè)壁之間，在支座5-3上設(shè)置有進(jìn)氣口5-4，堵頭5-5固定在噴嘴5-1的左側(cè)。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是它還包含有立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置26，立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置26的粉體入口3與粉體出口6固定連接。在立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置26的立式籠屜8內(nèi)設(shè)置有帶孔隔板10，從氣流沖擊高速旋轉(zhuǎn)鋼球碰撞粉碎出來的粉體通過氣流從粉體出口6進(jìn)入到固定連接在一起的立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置26中的立式籠屜8中，在振動(dòng)裝置4的作用下，立式籠屜8內(nèi)的磨介鋼球16和粉體一起振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粉體的再一次粉碎，直至所需粒度后，從粉體出口2排出。本實(shí)施方式能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。如當(dāng)噴嘴5的出口壓力為0.8MPa，噴嘴氣流速度0.8馬赫數(shù)，鋼球旋轉(zhuǎn)速度為10000r/min，振動(dòng)頻率f為1000Hz/min，振幅A為8mm時(shí)，對(duì)原料粒徑為5微米的鈦白粉，制成平均粒徑70nm時(shí)的生產(chǎn)率約為45Kg/h。當(dāng)出口壓力為1.0MPa，噴嘴氣流速度1.0馬赫數(shù)，鋼球旋轉(zhuǎn)速度10000r/min，振動(dòng)頻率f為1200Hz/min，振幅A為5mm，對(duì)粒徑為8微米的原料要求制出粒徑為60nm時(shí)的生產(chǎn)率為26Kg/h。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二不同的是它只包含立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置，在立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置的立式籠屜8內(nèi)設(shè)置有隔板10，在立式籠屜8的側(cè)壁上設(shè)置有與立式籠屜格11相對(duì)應(yīng)的密封小門12，在立式籠屜8的底板13的進(jìn)口處設(shè)置有密封擋板25-1在頂板24的出口處設(shè)置有密封擋板25-2。工作時(shí)，可一次將相同或不同的粉體從密封小門12放入立式籠屜格11內(nèi)，目的是可以同時(shí)制造多種nm級(jí)粉體，特別適合制造實(shí)驗(yàn)用的粉體。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、二不同的是在高壓噴嘴5的支座5-3上還設(shè)置有粉體入口5-8，目的是使粉體隨同高壓氣流一起對(duì)高速轉(zhuǎn)鋼球1進(jìn)行強(qiáng)制性噴射撞擊粉碎。
權(quán)利要求
1.一種高效制造納米級(jí)粉體的設(shè)備，它包含流態(tài)氣源室(I)、流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)、湍流粉碎及粗粒分離室(III)、氣壓調(diào)節(jié)室(IV)、粉體進(jìn)給裝置(V)，流態(tài)氣源室(I)設(shè)置在最下方，其上依次設(shè)置有流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)，湍流粉碎及粗粒分離室(III)和氣壓調(diào)節(jié)室(IV)，粉體進(jìn)給裝置(V)固定在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)的側(cè)壁上，其特征在于它還包含高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)、鋼球旋轉(zhuǎn)裝置(18)、湍流產(chǎn)生器(7)，高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II內(nèi)的高壓噴嘴(5)噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處，高壓噴嘴(5)成雙數(shù)對(duì)稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室II的四周上，高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置(18)，在湍流粉碎及粗粒分離室III內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生器(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效制造納米級(jí)粉體的設(shè)備，其特征在于它還包含有立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置(26)，立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置(26)的粉體入口(3)與粉體出口(6)固定連接，在立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置(26)的立式籠屜(8)內(nèi)設(shè)置有帶孔隔板(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效制造納米級(jí)粉體的設(shè)備，其特征在于高壓噴嘴(5)由噴嘴(5-1)、密封圈(5-2)、支座(5-3)、進(jìn)氣凸(5-4)、堵頭(5-5)組成；噴嘴(5-1)固定在支座(5-3)上，在噴嘴(5-1)右端的中心設(shè)有與噴嘴軸向平行的噴射孔(5-6)，在噴嘴(5-1)的左端開有進(jìn)氣小孔(5-7)，密封圈(5-2)設(shè)置在噴嘴(5-1)的外壁(5-9)與支座(5-3)的右側(cè)壁之間，在支座(5-3)上設(shè)置有進(jìn)氣口(5-4)，堵頭(5-5)固定在噴嘴(5-1)的左側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效制造納米級(jí)粉的設(shè)備，其特征在于它只包含立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置，在立式籠屜高頻振動(dòng)球磨粉碎裝置的立式籠屜(8)內(nèi)設(shè)置有隔板(10)，在立式籠屜(8)的側(cè)壁上設(shè)置有與立式籠屜格(11)相對(duì)應(yīng)的密封小門(12)，在立式籠屜(8)的底板(13)的進(jìn)口處設(shè)置有密封擋板(25-1)，在頂板(24)的出口處設(shè)置有密封擋板(25-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高效制造納米級(jí)粉體的設(shè)備，其特征在于在高壓噴嘴(5)的支座(5-3)上還設(shè)置有粉體入口(5-8)。
全文摘要
一種高效制造納米級(jí)粉體的設(shè)備,它涉及一種制造納米級(jí)粉體的加工設(shè)備,高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)的中心點(diǎn)設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)內(nèi)的高壓噴嘴(5)噴射氣流最強(qiáng)區(qū)域的中心處,高壓噴嘴(5)成雙數(shù)對(duì)稱設(shè)置在流態(tài)化及高速氣流沖擊粉碎室(II)的四周上,高速旋轉(zhuǎn)鋼球(1)的下端固定著鋼球旋轉(zhuǎn)裝置(18),在湍流粉碎及粗粒分離室(III)內(nèi)設(shè)置有湍流產(chǎn)生器(7)。如果再與立式籠屜高頻振動(dòng)球磨裝置串接則可組成批量生產(chǎn)nm級(jí)粉體的高效制粉設(shè)備,由于增加了高速旋轉(zhuǎn)鋼球使沖擊粉碎的動(dòng)量增加了數(shù)千甚至數(shù)萬倍,粉體的粉碎效果更好,生產(chǎn)效率有顯著提高,特別適合脆性氧化物納米粉體的批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B02C19/06GK1347763SQ01128278
公開日2002年5月8日 申請(qǐng)日期2001年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
發(fā)明者劉志儒, 閻牧夫, 高彩橋 申請(qǐng)人:劉志儒