CN105921221A - 一种超声破碎行星球磨机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超声破碎行星球磨机，包括行星齿轮传动机构，该行星齿轮传动机构的输入端与电机连接，该行星齿轮传动机构的转动盘上设置有至少两个球磨罐，所述球磨罐内设置有超声波发生器。本发明在对物料行星球磨的同时施加超声波强能量场，可以实现混料均匀同时将物料粉末从微米级破碎成纳米级，具有结构简单、球磨效率高和实现粉料破碎的优点。

Description

一种超声破碎行星球磨机
技术领域
本发明涉及球磨机技术领域，具体涉及一种采用超声破碎的行星球磨机。
背景技术
目前，行星球磨机是根据将小计量金属、非金属、有机物材料样品的混合、细磨的功能来开发，可以实现多个样品同时加工。当转动盘公转时，多个球磨罐和转动盘形成行星式运动，球磨罐发生自传带动球磨罐中的研磨球发生高速的相互碰撞，从而对粉体进行球磨并实现混合物料、粉碎物料的效果。但行星球磨机无法或者无法高效地将硬度较大的平均粒度为几个微米到几十微米的物料粉碎达到纳米级别50-1000nm，如金属和无机物。
CN102284326A公开来一种“带超声波的行星球磨机”，在球磨罐底部安装超声波振子，实现行星球磨的同时加入超声波振动。它虽然可以通过球磨罐内部产生超声波振荡来解决沉底、结块、粘壁、团聚等问题，但对于高效地将硬度较大的物料粉碎达到纳米级别50-1000nm并没有涉及；这是由于它使用的是超声波的振动作用，而没有选用高频率超声波特有的高密度能量场作用，从而无法高效地破碎粉末。同时，它虽然可以提高研磨效率，但这种结构能量传递效率低，能量消耗大；这是由于超声波振子安装在球磨罐底部，隔着球磨罐对物料进行超声，大部分超声波能量被球磨罐壁吸收。
发明内容
为了解决传统行星球磨机无法或者无法高效地将硬度较大的物料粉碎达到纳米级别50-1000nm的问题，本发明提供一种可以将硬度较大的物料粉碎达到纳米级别的超声破碎行星球磨机，大大的提高球磨效率，缩短工作时间。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种超声破碎行星球磨机，包括行星齿轮传动机构，该行星齿轮传动机构的输入端与电机连接，该行星齿轮传动机构的转动盘上设置有至少两个球磨罐，所述球磨罐内设置有超声波发生器。
在小尺寸球磨罐中，所述球磨罐的上盖连接有一个超声波发生器，该超声波发生器的中心线与球磨罐的中心线重合。
在大尺寸球磨罐中，所述球磨罐的侧面倾斜设置有至少一对超声波发生器，该些超声波发生器沿球磨罐侧面周向均匀分布，所述超声波发生器的中心线与球磨罐的中心线的倾斜角度为30-60°。
也可以在大尺寸球磨罐的上盖中连接超声波发生器，该超声波发生器的中心线与球磨罐的中心线重合。
优选地，所述球磨罐通过外罐与设置在转动盘上的转轴固定连接，外罐的顶端设置有用于固定球磨罐的旋紧机构。
优选地，所述转轴采用中空结构，该转轴的外侧套设有导电滑环，该导电滑环与穿入转轴内的超声波发生器的导线电连接。
优选地，所述超声波发生器的底部离球磨罐底部的距离为2-5mm。
由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：
（1）超声波频率高，工作功率大，和球磨同时发挥破碎粉末的作用，能高效地破碎粉末至纳米级粉末（50-1000nm）；
（2）效率高。超声波发生器直接与物料接触，超声波发生器的底部离球磨罐底部的距离为2mm，超声波能量直接传递到物料中，能量损耗很小；
（3）高频率的超声波带来的强超声波振动可以直接传导到物料，加速物料循环，可以更加有效的解决传统行星球磨机沉底、结块、粘壁、团聚等问题，使得物料更加均匀。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为图2中超声波发生器和球磨罐的装配示意图。
图中：1、行星齿轮传动机构，11、转动盘，2、电机，3、球磨罐，4、超声波发生器，5、外罐，6、转轴，7、旋紧机构，8、导电滑环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1和2所示，所述超声破碎行星球磨机包括电机2、行星齿轮传动机构1、球磨罐3、外罐5和超声波发生器4。所述行星齿轮传动机构1设置有转动盘11，该转动盘上设置有多个用于连接外罐的转轴6，所述球磨罐3置于外罐5内，并通过设置在外罐顶端的旋紧机构7对球磨罐进行固定。所述超声波发生器4设置在球磨罐3内，与物料直接接触，使物料直接吸收高频率超声波的强超声能量而到达超声破碎的效果。
所述转轴6采用中空结构，该转轴的外侧套设有导电滑环8，该导电滑环与穿入转轴内的超声波发生器的导线电连接。
所述超声波发生器4的工作频率为20~80kz，单个球磨罐需要的超声波工作功率为1w~1000w。
所述球磨罐3的数量可以为2个、4个或者6个，单个球磨罐可配1-6个超声波发生器，大小适中，可在球磨罐的上盖中配置超声波发生器，也可在球磨罐侧面配置至少一对超声波发生器，且超声波发生器之间呈现一定角度均匀分布，优选为两组4个超声波发生器或三组6个超声波发生器为最佳。
本发明能在对物料进行球磨的同时，施加超声波高密度能量场，将超声波破碎和行星球磨相结合，高效率地将硬度较大的物料（如金属和无机物）粉碎达到纳米级别50-1000nm。
实施例1：
本实施例用于盛放物料的球磨罐3的内径为50mm，外径为60mm。球磨罐材料为氧化锆，磨球材质为氧化锆，磨球平均直径为1mm。
如图1所示，所述超声波发生器4的中心线与球磨罐3的中心线重合，倾斜角度为0°。所述超声波发生器的底部离球磨罐底部的距离为2mm，超声波发生器探入球磨罐部分的长度为58mm，球磨罐高度为60mm，球磨机的转速控制为400rpm。
所述行星齿轮传动机构1上设有6个球磨罐3，每个球磨罐的上盖放置1个超声波发生器，所述的超声波发生器通过焊接方式连接球磨罐上盖，超声波发生器深入固定罐内，与物料直接接触，使物料直接吸收高频率超声波的强超声能量而到达超声破碎的效果。
本实施例1经过10小时的连续工作，可以将5g平均粒度为6~10um的富锂锰基锂离子正极材料或者磷酸铁锰锂锂离子正极材料破碎到平均粒度为500nm左右。
实施例2：
本实施例用于盛放物料的球磨罐3的内径为300mm，外径为320mm。球磨罐材料为氧化锆，磨球材质为氧化锆，磨球平均直径为5mm。
如图2所示，所述行星齿轮传动机构1上设有2个球磨罐3，每个球磨罐的侧面放置6个超声波发生器4，且超声波发生器之间呈现60°均匀分布，参照图3。所述超声波发生器4的中心线与球磨罐3的中心线的倾斜角度为45°，超声波发生器的底部离球磨罐底部的距离为5mm，球磨罐高度为320mm，球磨机的转速控制为400rpm。
所述超声波发生器4通过焊接方式连接球磨罐3侧面，超声波发生器深入固定罐内，与物料直接接触，使物料直接吸收高频率超声波的强超声能量而到达超声破碎的效果。
本实施例2经过10小时的连续工作，可以将2kg平均粒度为6~10um的富锂锰基锂离子正极材料或者磷酸铁锰锂锂离子正极材料破碎到平均粒度为100nm左右。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种超声破碎行星球磨机，其特征在于，包括行星齿轮传动机构(1)，该行星齿轮传动机构的输入端与电机(2)连接，该行星齿轮传动机构的转动盘(11)上设置有至少两个球磨罐(3)，所述球磨罐内设置有超声波发生器(4)。
2.根据权利要求1所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述球磨罐(3)的上盖连接有一个超声波发生器，该超声波发生器的中心线与球磨罐的中心线重合。
3.根据权利要求1所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述球磨罐(3)的侧面倾斜设置有至少一对超声波发生器，该些超声波发生器沿球磨罐侧面周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述球磨罐(3)的上盖连接有超声波发生器，该超声波发生器的中心线与球磨罐的中心线重合，所述球磨罐(3)的侧面倾斜设置有至少一对超声波发生器，该些超声波发生器沿球磨罐侧面周向均匀分布。
5.根据权利要求3或4所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，设置在球磨罐侧面的超声波发生器(4)的中心线与球磨罐(3)的中心线的倾斜角度为30-60°。
6.根据权利要求1所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述球磨罐(3)通过外罐(5)与设置在转动盘(11)上的转轴(6)固定连接。
7.根据权利要求6所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述外罐(5)的顶端设置有用于固定球磨罐的旋紧机构(7)。
8.根据权利要求6所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述转轴(6)采用中空结构，该转轴的外侧套设有导电滑环(8)，该导电滑环与穿入转轴内的超声波发生器的导线电连接。
9.根据权利要求1所述的超声破碎行星球磨机，其特征在于，所述超声波发生器(4)的底部离球磨罐底部的距离为2-5mm。
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