專利名稱：齒輪式超微研磨機的制作方法
技術領域：
齒輪式超微研磨機是一種膠體超微粉碎機。可以應用于食品、化工、制藥等領域中對含固體顆粒的 流體進行超細化的破碎。
背景技術：
目前在對固體顆粒進行超細化破碎方面的研磨破碎設備有很多種，例如球磨機、膠磨機、氣流粉 碎機、均質機和高剪切機等。其中球磨機、膠磨機和高剪切機是一種以機械動能對被破碎的固體顆粒施 以剪切力、摩擦力和機械振動力來實現物料破碎細化的。球磨機主要用于干粉方式破碎。而膠磨機和高 剪切機是以濕式膠體方式研磨破碎的。由于它們的運動方式和結構原理所限，這兩種破碎機中起破碎作 用的定子和轉子間必須留有一定的細小間隙。被破碎的物料經過此間隙時，定轉子間的髙速相對運動對 顆粒施加了強烈的剪切力和摩擦力使得物料粉碎細化。然而定轉子間隙不可能做到零間隙，因而其達到 一定的細化精度后，就不可能進一步的細化。目前只能做到1微米左右的破碎能力，要實現納米化的加 工較難做到。
發明內容
為了能對物料顆粒用機械方式實現納米化的加工，就要對物料做到零間隙施以作用力。從而使物料 細化到小于微米級顆粒后可繼續對其施以機械的擠壓、剪切和摩擦等力的作用，并且也不傷害到機械本 身的運動部件，從而達到對物料的納米級的加工。本發明采用了在液壓技術領域己存在多年的普通的齒 輪式液壓泵并配以進料機構、物料循環機構和冷卻機構組成一個新的完整的齒輪式超微研磨機。本發明 所應用的基本原理是含有固體顆粒的液體(也稱作膠體)被一對相互嚙合的齒輪吸入泵體內后，在流 體輸送過程中受到了一對嚙合輪齒的擠壓和剪切，使大顆粒變小，小顆粒進而細化。沒有被作用力施力 的顆粒會在形成的循環流動中總有機會被施力而被破碎。經過一段時間的反復多次循環， 一定量的被破 碎的物料最終會達到極細的結果。
本發明的齒輪式超微研磨機所采用的技術結構主要是由齒輪泵、電機、加料斗、循環回流系統和水 冷系統組成的。其特征在于，齒輪泵主動軸經聯軸結與電機聯接并共裝于機架上。雙層結構的加料斗下 端安裝在齒輪泵的進口上。齒輪泵的出口裝有循環回流系統。循環回流系統是由三通接頭、排料閥門、 加載閥門、快換接頭以及聯接管路組成的。三通接頭一端與泵的出口聯接，另一端經管路與加載閥門聯 接，第三端與排料閥聯接。加載閥門另一端經快換接頭和回流管路與雙層結構錐形加料斗上端內層的入 料管聯接。入料管軸線與加料斗內層圓周成切線形結構。水冷系統是由水箱、控水閥門、管道泵、逬水 軟管、回水軟管組成的。安裝在機架底部的冷卻水箱出水口經裝有控水閥門和活接頭的管道與管道泵的 進口聯接。管道泵出口經效水軟管與加料斗錐形下端外層的入水口連接。與加料斗上端外層圓周成切線 形聯接的出水接口經回水軟管與冷卻水箱上部的回水口連接。齒輪泵在電機帶動下能使加料斗內含固體 顆粒的液體經泵入口吸入泵內。齒輪牙的嚙合運動產生壓力把流體經循環回流系統送回加料斗內。齒輪 牙嚙合過程中對物料顆粒同時施加了擠壓、剪切和摩擦三力的作用，使物料顆粒得到細化。減小加載閥 門的開啟量，會使齒輪泵的負荷加大，能使齒輪嚙合力大增。由此可以增大齒輪對固體顆粒的擠壓、剪 切和摩擦力，提髙了研磨破碎效能。破碎與輸送過程產生的熱量被物料帶入雙層結構的料斗中時被夾層 中循環的冷卻水帶走。避免物料過熱。為了提髙齒輪泵的破ffi磨效能，把有一對齒輪組成的普通齒輪 泵設計成有一個動力齒輪與多個被動齒輪串聯相互嚙合的多級齒輪泵。除末級被動齒輪以外，在齒輪泵 殼體內位于其余被動齒輪的嚙合進入區到脫離區都設有一條半徑遠大于被動齒輪頂圓半徑圓弧狀的內流 道空間以供流體從上一級向下一級輸送。加料口設在動力齒輪與第一級被動齒輪的牙齒嚙合脫離區。反 餓循環出料口設在最末兩極齒輪的牙齒嚙合進入區。而排料口可設在靠近末級齒輪下方泵殼的內流道處。
這樣的結構使主動力齒輪每一轉帶動了多個被動齒輪同時嚙合轉動，使牙齒對物料的破碎研磨點增多， 提高了工作效能。
本發明的齒輪式超微研磨機的優點是以較簡單的機械結構完成對含固體顆粒流體的循環破碎與研磨 加工。可以對物料實現無間隙擠壓、剪切和摩擦破碎，從而對物料實現納米化加工。
附圖1是本發明的齒輪式超微研磨機結構示意圖。
附圖2是齒輪泵的工作原理圖。
附圖3是多級齒輪式超微研磨泵剖開結構示意圖。
圖中l加載閥門、2快換接頭I、 3回流管路、4料斗外層、5料斗內層、6快換接頭n、 7進料管路、 8齒輪泵、9泵支架、IO聯軸結、ll回水軟管、12進水軟管、13電機、14機架、15冷卻水箱、16管道 泵、17活接頭、18控水閥門、19出水管道、20三通接頭、21排料閥門、22入料管、23出水接口、 24 進水接口、 25齒輪泵殼、26主動齒輪、27泵出口、 28泵入口、 29從動齒輪、30動力齒輪、31加料口、 32被動齒輪I、 33內流道I、 34內流道n、 35被動齒輪n、 36排料口、 37反饋出料口、 38被動齒輪III、 39內流道IH、 40末級被動齒輪、41多級泵殼體。
具體實施例方式
下面結合對附圖和實施例的描述給出本發明的齒輪式超微研磨機進一步的說明。 參見附圖2齒輪泵的工作原理圖。泵殼25內的主動齒輪26逆時針轉動帶動從動齒輪29順時針轉動。 在泵進口 28處由于嚙合的牙齒不斷分離出現了空間的加大使得進口 28處出現負壓區，使得進口 28上方 安裝的加料斗中的流體物料被吸入泵腔中。泵出口27處齒輪嚙合進入區的空間連續減小，齒牙將其牙間 的流體不斷擠壓出造成出口27處流體物料的增多，因而形成壓力將流體排出泵腔外。齒輪牙齒嚙合處相 互擠壓時會對牙齒間的流體顆粒施加了擠壓力。 一對相互嚙合的齒輪除了在嚙合節點處是純滾動外，牙 齒面的其他部位的嚙合點都會有一個微小的速度差。這種速度差的存在使齒面間產生相互滑動，該滑動 力在齒面產生的剪切力會使齒面出現磨損。當附著在齒面上的物料顆粒受到此剪切力的作用時，將會破 碎的更細小。由于齒輪轉動時在牙齒嚙合處以無間隙相互擠壓、剪切和摩擦，因而從理論上而言可以對 夾在其間的物料顆粒擠壓破碎到納米級尺寸。本發明的齒輪超微研磨機就是基于上述機理而設計出來的。 參見圖1所示，齒輪泵8經泵支架9固裝在機架14的上面，其主動軸上裝的聯軸結10與同樣裝在機架 14上面的電機13聯接。電機13供給泵的工作動力。與齒輪泵8進口聯接的進料管路7經快換接頭II 6 與下端成錐形的雙層加料斗內層5的出料口連接。加料斗是雙層結構。內層裝被研磨加工的流體物料。 內外層之間注入冷卻水，用于降低內層物料研磨時產生的高溫。齒輪泵8的出口經回流管路3與加料斗 內層5的入料管22聯接。在泵8的出口處連接著一個三通接頭20,接頭20另一口經管路與加載閥門1 聯接。而中間口與排料閥門21聯接。關閉排料閥門21，由泵8排出的物料經循環回流管路3流回加料斗 內層5中。加料斗內的流體經過連續循環受到齒輪牙的無數次擠壓、剪切研磨后顆粒得到細化。與料斗 內層5聯接的入料管22的軸線與內層5的圓周是切線聯接。能使進入內層5的料流沿著料斗壁回轉向下 移動，能使研磨時被加熱的物料充分受到夾層內冷卻水的降溫。快換接頭12和快換接頭II6分別與加料 斗的進出料口連接，能方便快速拆卸料斗進行清洗。若將加載閥門1開口度關小，會增大泵的出口壓力， 使得泵的工作負荷加大。這樣一來，主動齒輪的轉矩會增大，也使嚙合點牙齒間的作用力增大。因而對 牙齒間流體顆粒的擠壓、剪切和摩擦力都增大，對顆粒的破碎力也增大了。提高了對物料的破碎研磨的 能力。打開排料閥21,可以把泵8排出的流體物料外排，直到將料斗內的物料全部排完。再加新料進行 新的研磨加工。在機架14的下部內設置了冷卻水箱15。水箱15下部設置的出水管道19，經控制閥門18 和活接頭17與管道泵16的進水口連接。管道泵16的出水口經進水軟管12與料斗外層4的錐形下端進 水接口 24聯接。與料斗外層4的上部圓周成切線方向設置的出水接口 23與回水軟管11聯接并與水箱上 部回水口連結。水箱15中的冷卻水被管道泵16源源不斷地注入料斗內外層之間的夾層內，通過料斗內 層5的桶壁把因破碎研磨升高溫度的流體物料的熱量帶走，從而避免物料產生過熱。
用一對齒輪做成的普通齒輪泵作為研磨機的主機時，齒輪轉一圈每個牙齒只能研磨一次，研磨效能 較低。為了增加研磨效率，把多個齒輪串聯嚙合組成一個例如圖3所示的多級齒輪研磨泵。動力齒輪30 每轉一圈將帶動所有被動齒輪都轉動一圈。若有n個齒輪，每個齒輪的齒數為z時，動力齒輪30每轉一 圈將會有(n-l) t個牙齒參入對流體物料的破碎研磨工作。因而研磨的效能是一對齒輪的(n-l)倍。例 如以圖3所示的5個齒輪組成的多級齒輪式超微研磨泵為例，加料口 31位于動力齒輪30和被動齒輪132 的牙齒嚙合脫離區。在齒輪132、齒輪II35和齒輪III38處的泵殼體41上都設有一條半徑遠大于齒頂圓 半徑的圓弧狀內流道I33、內流道II34和內流道ni39。流體從加料口 31進入泵腔內后，齒輪30和齒輪 132其牙齒嚙合進入區將把流體料流壓出并順著內流道133進入被動齒輪132和齒輪II35的牙齒嚙合分 離區。而其牙齒嚙合進入區又將流體壓出并順著齒輪II 35的上部內流道II 34進入齒輪II35和齒輪III38 的牙齒嚙合分離區。其下部的嚙合進入區又將流體順著內流道III 39壓向齒輪HI 38和末級被動齒輪40 的嚙合分離區。而其嚙合進入區的齒輪牙齒又將流體經該處設置的反饋出料口 37壓向通往料斗的反饋循 環系統。在多級泵殼體41的內流道III 39處設置了排料口 36。在排料口 36處連接排料閥門可控制整個 齒輪研磨泵系統的物料外排。
權利要求
1. 齒輪式超微研磨機是由齒輪泵、電機、加料斗、循環回流系統和水冷系統組成的，其特征在于齒輪泵主動軸經聯軸結與電機連接并共裝于機架上，雙層結構的錐形加料斗的下端裝在齒輪泵的進口上，齒輪泵的出口裝有的循環回流系統與加料斗內層上部的入料管聯接，水冷系統經進水軟管與加料斗錐形下端外層的入水口連接，加料斗上端外層的出水口經回水軟管與冷卻系統的水箱上部聯接。
2. 根據權利要求1中所述的齒輪式超微研磨機，其特征在于錐形加料斗是由內外兩層組成的，加料斗 上端的入料管的軸線與內層圓周成切線形聯接。
3. 根據權利要求1中所述的齒輪式超微研磨機，其特征在于循環回流系統中的三通接頭一端與齒輪泵 的出口聯接，另一端經管路與加載閥門聯接，第三端口與排料閥門聯接，加載閥門另一端經快換接頭 和回流管路與加料斗上端內層的入料管聯接。
4. 根據權利要求1中所述的齒輪式超微研磨機，其特征在于水冷系統中的水箱安裝在機架的底部，水 箱出口經裝有控水閥門和活接頭的管道與管道泵的進口聯接，管道泵的出口經進水軟管與加料斗錐形 下端外層的入水口連接，與加料斗上端外層圓周成切線形聯接的出水口經回水軟管與水箱上部的入口 聯接。
5. 根據權利要求1中所述的齒輪式超微研磨機，其特征在于齒輪泵可以是由一對齒輪組成的單級齒輪 泵，也可以是由一個動力齒輪與多個被動齒輪串聯相互嚙合組成的多級齒輪泵，多級齒輪泵的加料口 位于動力齒輪與第一級被動齒輪的牙齒嚙合脫離區，反饋循環出料口的位置設在最末兩級齒輪的牙齒 嚙合進入區，除了最末級被動齒輪外，齒輪泵殼在其余被動齒輪的牙齒嚙合進入區到嚙合脫離區都設 有一條半徑遠大于被動齒輪頂圓半徑的圓弧狀的內流通道空間，排料口設置在靠近末級齒輪下方泵殼 的內流道處。
全文摘要
齒輪式超微研磨機是一種膠體超微粉碎機，可以應用于食品、化工、制藥等領域中對含固體顆粒的流體進行納米化超細破碎與研磨。本發明利用了齒輪泵輸送流體時，相互嚙合的牙齒可以對流體內所含的固體顆粒施以擠壓、剪切和摩擦的研磨破碎功能原理。把齒輪泵與加料斗、循環回流系統和水冷系統機械連接在一起構成了稱為齒輪式超微研磨機。該裝置能對加料斗內的定量體積的膠體連續反復循環輸送，并在輸送過程中完成對膠體內的固體顆粒進行研磨細化。
文檔編號B02C4/00GK101380605SQ20081001044
公開日2009年3月11日 申請日期2008年2月17日 優先權日2008年2月17日
發明者王曰信 申請人:王曰信