CN107096603A - 一种小份量粉末电动研磨机 - Google Patents
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Abstract
一种小份量粉末电动研磨机,包括:顺次从下至上连接的底座、载物台、研钵臼体、升降研磨机构、以及用于支撑所述升降研磨机构的支撑架;所述升降研磨机构包括:依次从上至下连接的伸缩单元、研磨电机、联轴器、配重圆盘、研磨片,所述伸缩单元垂直固定于所述支撑架,所述研磨片的下端面与所述研钵臼体的上端面相向设置,且所述研磨片的下端面与所述研钵臼体的上端面均为弧形;其优点是:升降研磨机构与研磨臼体、工作台结构的结合设计,可自动研磨物料,效率高、更可根据需要选择研磨数量、研磨粒度,结构简单、操作方便、实用性强;研磨片上S型凸台,以及凹面的结构设计,实现粉碎的目的,并提高研磨效率和降低了劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及实验室小份量粉末颗粒试样研磨处理技术领域,具体地说是一种小份量粉末电动研磨机。
背景技术
试验过程中,经常会遇到需要将试样研磨后再进行下一步的处理工作。研磨具体是指通过研磨工具使试样在一定压力下相对运动,使得试样表面进行精整加工或固体颗粒粉碎;
研钵是化学验室、化工实验室和制药厂等实验场所粉碎小份量材料的常用工具,常由陶瓷、玻璃、金属、玛瑙、氧化铝等材料制成,配有钵杵;钵杵与研钵器壁之间产生相对运动,可用于固体试样的粉碎与混和。
研钵具有结构简单、实用性强等优点,广泛应用于实验室小份量试样的研磨处理。但该类研钵在使用中纯手工操作,研磨接触面积小,存在工作效率低、研磨效果差且劳动强度大等不足。市面上虽有各种类型的粉碎和研磨机械装置,但其设计对象多为粗料或大份量粉碎,能对实验室常见的小份量固体磨料进行精细研磨的机械设备却甚少。
发明内容
为了解决上述技术缺陷,本发明设计出适用于研磨小份量试样,可有效提高研磨效率,提升粉碎效果和减轻劳动强度的一种小份量粉末电动研磨机。
一种小份量粉末电动研磨机,包括:顺次从下至上连接的底座、载物台、研钵臼体、升降研磨机构、以及用于支撑所述升降研磨机构的支撑架;
其中,所述升降研磨机构包括:依次从上至下连接的伸缩单元、研磨电机、联轴器、配重圆盘、研磨片,所述伸缩单元垂直固定于所述支撑架,所述研磨片的下端面与所述研钵臼体的上端面相向设置,且所述研磨片的下端面与所述研钵臼体的上端面均为弧形;
所述研磨电机在工作过程中,带动所述伸缩单元中的硬质杆向所述研钵臼体一侧拉伸,所述联轴器在所述研磨电机的作用下带动所述配重圆盘、所述研磨片向所述研钵臼体一侧运动并进行水平旋转,继而所述研磨片与所述研钵臼体发生相对运动,使得位于所述研钵臼体内的被磨物受到水平方向上的剪切力而粉碎。
一种小份量粉末电动研磨机,其优点是:
升降研磨机构与研磨臼体、工作台结构的结合设计,可自动研磨物料,效率高、更可根据需要选择研磨数量、研磨粒度,结构简单、操作方便、实用性强;
研磨片上S型凸台,以及凹面的结构设计,配合研磨电机驱动研磨片的旋转方向变化,被磨料不断地被导入、排出于S型凸台,并在此过程中不断地被研磨和搅拌,从而实现粉碎的目的,并提高研磨效率和降低了劳动强度。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为图1中A部放大图;
图3为研磨片结构示意图;
图4为研磨片中弧形部的俯视图;
图5为本发明的电控模块结构示意图;
图6为BaTiO3原样粉末的激光粒度分布曲线图;
图7为BaTiO3原样粉末经本发明装置研磨40min后的激光粒度分布曲线图;
图8为BaTiO3原样粉末经本发明装置研磨360min后的激光粒度分布曲线图;
其中:
1、底座,11、主控制器,12、第一信号采集模块,13、第二信号采集模块,14、第一旋钮,15、第二旋钮,16、显示屏;
2、载物台,21、第一支脚,22、工作板,23、连杆,24、搅拌电机;
3、研钵臼体,31、活扣;
4、升降研磨机构,41、伸缩单元,411、硬质杆,412、弹簧,413、T型固定杆,414、固定扣件,
42、研磨电机,43、联轴器,44、配重圆盘,45、研磨片,451、圆形部,452、弧形部,452a、S型凸台,452b、凹面;
5、支撑架,51、第二支脚,52、横梁,53、调节螺栓。
具体实施方式
根据图1所示:一种小份量粉末电动研磨机,包括:顺次从下至上连接的底座1、载物台2、研钵臼体3、升降研磨机构4、以及用于支撑所述升降研磨机构4的支撑架5;
其中,所述升降研磨机构4包括:依次从上至下连接的伸缩单元41、研磨电机42、联轴器43、配重圆盘44、研磨片45,所述伸缩单元41垂直固定于所述支撑架5,所述研磨片45的下端面与所述研钵臼体3的上端面相向设置,且所述研磨片45的下端面与所述研钵臼体3的上端面均为弧形;
所述研磨电机42在工作过程中,带动所述伸缩单元41中的硬质杆411向所述研钵臼体3一侧拉伸,所述联轴器43在所述研磨电机42的作用下带动所述配重圆盘44、所述研磨片45向所述研钵臼体3一侧运动并进行水平旋转,继而所述研磨片45与所述研钵臼体3发生相对运动,使得位于所述研钵臼体3内的被磨物受到水平方向上的剪切力而粉碎。
优选地,所述载物台2包括两根平行设置的第一支脚21、水平设置的工作板22、连杆23、搅拌电机24,两根所述第一支脚21位于所述工作板22的同一侧,并与所述工作板22铰接;所述连杆23一端与所述工作板22铰接、另一端与所述搅拌电机24铰接,且所述连杆23、所述第一支脚21相向设置于所述工作板22两侧,使得所述搅拌电机24工作时带动所述连杆23运动,继而拉动所述工作板22围绕所述第一支脚21做上、下往复运动。
所述载物台2用于承载所述研钵臼体3;
进一步地,所述研钵臼体3通过活扣31与所述载物台2拆卸连接,且所述活扣31一端活动连接于所述载物台2的上端面、另一端与所述研钵臼体3连接固定;
进一步地,所述活扣31优选为四个,均匀分布于所述研钵臼体3外侧,用于控制所述研钵臼体3与所述载物台2之间的稳定。
优选地,所述支撑架5包括两根平行设置的第二支脚51、以及用于将两根所述第二支脚51连接的横梁52,所述第二支脚51垂直设置于所述底座1上端,所述横梁52与所述底座1平行设置,且所述伸缩单元41垂直设置于所述横梁52,使得所述载物台2、所述研钵臼体3位于两根所述第二支脚51之间,且与所述伸缩单元41共中轴线;
进一步地,所述支撑架5还包括两个分别设置于两根所述第二支脚51上端的调节螺栓53,且所述第二支脚51两端通过所述调节螺栓53与所述横梁52连接固定,通过所述调节螺栓53调节所述横梁52与所述工作板22之间的垂直距离。
优选地,根据图2所示:所述伸缩单元41还包括套设于所述硬质杆411外的弹簧412、设置于所述硬质杆411顶端的T型固定杆413、固定扣件414,所述硬质杆411与所述T型固定杆413位于同一直线;所述固定扣件414位于所述横梁52上,且所述T型固定杆413、所述硬质杆411分别位于所述固定扣件414的上、下端,通过所述T型固定杆413、所述硬质杆411的上、下配合移动,控制所述弹簧412的压缩、拉伸,用以适应不同变力情况下所述研磨片45对所述研钵臼体3的正压力,以补充所述配重圆盘44产生的正压力不足的问题;
优选地,所述硬质杆411为两个,相对应的,所述弹簧412、所述T型固定杆413、所述固定扣件414均为两个,且将所述研磨电机42横向长度均分。
进一步地,所述硬质杆411、所述T型固定杆413一体成型;
所述配重圆盘44、所述弹簧412用于向被磨物提供外加正压力,增大所述研磨片45与被磨物之间的剪切应力,提高研磨效果;
优选地,根据图3、4所示:所述研磨片45包括与所述配重圆盘44连接的圆形部451、以及用于与所述研钵臼体3接触的弧形部452,所述圆形部451、所述弧形部452相向设置且一体成型;
进一步地,所述弧形部452包括至少两个将所述弧形部452均分的S型凸台452a、以及位于相邻两个所述S型凸台452a之间的凹面452b,所述S型凸台452a的中点与所述弧形部452的中点重合,使得所述研磨片45沿逆时针方向旋转时,被磨物从所述研磨片45外侧被导入所述研钵臼体3,并沿所述凹面452b的内侧聚集,直至运动至所述S型凸台452a的底端面被研磨;当所述研磨片45按照顺时针方向旋转时,被研磨后的被磨物随所述S型凸台452a的S路线排出至所述研磨臼体内部边缘,重复上述操作,直至被磨物达到所需粒径即可。
所述S型凸台452a与所述研钵臼体3相对一面的宽度为1~3mm,所述S型凸台452a垂直方向的高度为0.5~1mm;
所述S型凸台452a用于向放置于所述研钵臼体3内的被磨物施加剪切力,使得被磨物得到粉碎后通过所述凹面452b排出。
根据图5所示:所述底座1上设置有电控模块,包括:主控制器11、第一信号采集模块12、第二信号采集模块13、第一旋钮14、第二旋钮15、显示屏16,所述研磨电机42与所述搅拌电机24的信号输入端均与所述主控制器11的信号输出端电连接;所述第一信号采集模块12与所述第二信号采集模块13的信号输出端均与所述主控制器11的信号输入端电连接,所述第一信号采集模块12、第二信号采集模块13的信号输入端分别与所述研磨电机42、所述搅拌电机24的信号输出端电连接,所述主控制器11的信号输出端与所述显示屏16的信号输入端电连接,使得所述研磨电机42、所述搅拌电机24的搅拌速度分别通过所述第一信号采集模块12、所述第二信号采集模块13反馈于所述主控制器11,显示于所述显示屏16上;
所述第一旋钮14、所述第二旋钮15的信号输入端均与所述主控制器11的信号输入端电连接,通过控制所述第一旋钮14、所述第二旋钮15分别调节所述研磨电机42、所述搅拌电机24的旋转状态。
进一步地,所述第一旋钮14、所述第二旋钮15、所述显示屏16均设置于所述底座1的外壳上,且所述第一旋钮14、第二旋钮15分别位于所述显示屏16的两侧。
本发明是这样实现的:
①将被磨物放置于所述研磨臼体内,同时,将所述升降研磨机构4在所述横梁52上调整至所需位置,使得所述研磨片45上的所述S型凸台452a与所述研磨臼体之间的距离达到最小;
②开启所述第一旋钮14、所述第二旋钮15,所述搅拌电机24、所述研磨电机42在所述主控制器11的控制下开始工作;
此时,一方面,所述搅拌电机24运动带动所述连杆23运动,继而拉动所述工作板22围绕所述第一支脚21在竖直方向上做上、下往复运动,所述研磨臼体中被磨物在重力作用下产生定向移;
另一方面,所述研磨电机42运动,所述硬质杆411通过所述固定扣件414,实现竖直方向上的上、下移动,当所述T型固定杆413上的横向支杆与所述固定扣件414接触时,所述硬质杆411向下移动距离达到最大,此时,所述弹簧412伸展长度达到最大,且所述升降研磨机构4向所述研磨臼体3提供向下的正压力最小;当所述T型固定杆413上的竖向支杆的底端与所述固定扣件414接触时,所述硬质杆411向上移动的距离达到最大,此时,所述弹簧412被压缩到最小长度,所述升降研磨机构4远离所述研磨臼体3,在所述研磨电机42的作用下,使得所述升降研磨机构4做上述往复运动;
因此,被磨物在所述升降研磨机构4、所述搅拌电机24的双重作用下被研磨。
③在研磨工作结束后,调大所述横梁52与所述工作板22支架的垂直距离,使得所述伸缩研磨机构远离所述研磨臼体,随后将研磨后的被磨物清理出来,清洁仪器,即工作完成。
以下就具体实施例对本发明作进一步说明:
材料:以市售BaTiO3固体粉末颗粒(山东国瓷功能材料股份有限公司出品)为试验对象;
试验装置:本发明所保护的装置
具体步骤:称取上述BaTiO3固体粉末颗粒5.00g放置于研磨臼体内,设置研磨电机为60转/分钟、搅拌电机为10转/分钟的工作速率进行工作;
分别取原样(作为对照组)及在第40分钟末、360分钟末取得的研磨样进行激光粒度分布曲线测试(结果分别如表1~3,和图3~5中所示)。
表1 BaTiO3原样粉末的激光粒度分布表
结合表1、图6可知:曲线呈正态分布,中值粒径(D50)的大小为27.615um,颗粒尺寸的平均粒径约31.678um,表面积/体积为0.251m2/cm3。数据表明原样中BaTiO3的粉末颗粒粒径较粗,颗粒粒径大多处在10~100um区间内。
表2 BaTiO3原样粉末经本发明装置研磨40min后的激光粒度分布表
结合表2、图7可知:曲线呈正态分布,与图3相比峰高明显降低,粒径分布曲线整体向小粒径方向偏移,粒径分布区间跨度增加,这些表明粉末颗粒在经40min的研磨后,颗粒大多得以破碎,从粒径上整体有明显减小的趋势;且此时中值粒径(D50)的大小为6.328um,约是原样的1/4,颗粒的平均粒径9.998um约是原样的1/3,表面积/体积为1.549m2/cm3约是原样的6倍,数据表明颗粒的粒径整体上得以明显减小,表体积得以明显增大。
表3 BaTiO3原样粉末经本发明装置研磨360min后的激光粒度分布表
结合表3、图8可知:曲线呈正态分布,与之前的测试样相比,曲线整体更是大幅向小粒径方向移动,但分布曲线范围却变小。这表明较大粉末颗粒被粉碎,颗粒更集中地分布于粒径在0.1~10um这样一个狭小范围内,粉末颗粒更为细小和均匀。实验测试数据也反映了这一点:中值粒径(D50)的大小为1.125um约是原样的1/24,颗粒的平均粒径约1.815um约是原样的1/17,表面积/体积为8.918m2/cm3约是原样的35倍。
综上所述,表明本发明研磨装置具有较好的研磨效果,粉末经较长时间研磨后有较小的粒径和较均匀的粒度分布,可满足实验室常见小份量固体粉末样品的研磨与搅拌工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:包括顺次从下至上连接的底座(1)、载物台(2)、研钵臼体(3)、升降研磨机构(4)、以及用于支撑所述升降研磨机构(4)的支撑架(5);
所述升降研磨机构(4)包括:依次从上至下连接的伸缩单元(41)、研磨电机(42)、联轴器(43)、配重圆盘(44)、研磨片(45),所述伸缩单元(41)垂直固定于所述支撑架(5),所述研磨片(45)的下端面与所述研钵臼体(3)的上端面相向设置,且所述研磨片(45)的下端面与所述研钵臼体(3)的上端面均为弧形;所述研磨电机(42)在工作过程中,带动所述伸缩单元(41)中的硬质杆(411)向所述研钵臼体(3)一侧拉伸,所述联轴器(43)在所述研磨电机(42)的作用下带动所述配重圆盘(44)、所述研磨片(45)向所述研钵臼体(3)一侧运动并进行水平旋转,继而所述研磨片(45)与所述研钵臼体(3)发生相对运动,使得位于所述研钵臼体(3)内的被磨物受到水平方向上的剪切力而粉碎。
2.根据权利要求1所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述载物台(2)包括两根平行设置的第一支脚(21)、水平设置的工作板(22)、连杆(23)、搅拌电机(24),两根所述第一支脚(21)位于所述工作板(22)的同一侧,并与所述工作板(22)铰接;所述连杆(23)一端与所述工作板(22)铰接、另一端与所述搅拌电机(24)铰接,且所述连杆(23)、所述第一支脚(21)相向设置于所述工作板(22)两侧,使得所述搅拌电机(24)工作时带动所述连杆(23)运动,继而拉动所述工作板(22)围绕所述第一支脚(21)做上、下往复运动。
3.根据权利要求1所述研磨机,其特征在于:所述研钵臼体(3)通过活扣(31)与所述载物台(2)拆卸连接,且活扣(31)一端活动连接于所述载物台(2)的上端面、另一端与所述研钵臼体(3)连接固定。
4.根据权利要求1所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述支撑架(5)包括两根平行设置的第二支脚(51)、以及用于将两根所述第二支脚(51)连接的横梁(52),所述第二支脚(51)垂直设置于所述底座(1)上端,所述横梁(52)与所述底座(1)平行设置,且所述伸缩单元(41)垂直设置于所述横梁(52),使得所述载物台(2)、所述研钵臼体(3)位于两根所述第二支脚(51)之间,且与所述伸缩单元(41)共中轴线。
5.根据权利要求4所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述伸缩单元(41)还包括套设于所述硬质杆(411)外的弹簧(412)、设置于所述硬质杆(411)顶端的T型固定杆(413)、固定扣件(414),所述硬质杆(411)与所述T型固定杆(413)位于同一直线;所述固定扣件(414)位于所述横梁(52)上,且所述T型固定杆(413)、所述硬质杆(411)分别位于所述固定扣件(414)的上、下端,通过所述T型固定杆(413)、所述硬质杆(411)的上、下配合移动,控制所述弹簧(412)的压缩、拉伸。
6.根据权利要求1至5任一所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述研磨片(45)包括与所述配重圆盘(44)连接的圆形部(451)、以及用于与所述研钵臼体(3)接触的弧形部(452),所述圆形部(451)、所述弧形部(452)相向设置且一体成型。
7.根据权利要求6所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述弧形部(452)包括至少两个将所述弧形部(452)均分的S型凸台(452a)、以及位于相邻两个所述S型凸台(452a)之间的凹面(452b),所述S型凸台(452a)的中点与所述弧形部(452)的中点重合,使得所述研磨片(45)沿逆时针方向旋转时,被磨物从所述研磨片(45)外侧被导入所述研钵臼体(3),并沿所述凹面(452b)的内侧聚集。
8.根据权利要求7所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述S型凸台(452a)与所述研钵臼体(3)相对一面的宽度为1~3mm,所述S型凸台(452a)垂直方向的高度为0.5~1mm。
9.根据权利要求7所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述S型凸台(452a)用于向放置于所述研钵臼体(3)内的被磨物施加剪切力,使得被磨物得到粉碎后通过所述凹面(452b)排出。
10.根据权利要求2所述一种小份量粉末电动研磨机,其特征在于:所述底座(1)上设置有电控模块,包括主控制器(11)、第一信号采集模块(12)、第二信号采集模块(13)、第一旋钮(14)、第二旋钮(15)、显示屏(16),所述研磨电机(42)与所述搅拌电机(24)的信号输入端均与所述主控制器(11)的信号输出端电连接;所述第一信号采集模块(12)与所述第二信号采集模块(13)的信号输出端均与所述主控制器(11)的信号输入端电连接,所述第一信号采集模块(12)、第二信号采集模块(13)的信号输入端分别与所述研磨电机(42)、所述搅拌电机(24)的信号输出端电连接,所述主控制器(11)的信号输出端与所述显示屏(16)的信号输入端电连接,使得所述研磨电机(42)、所述搅拌电机(24)的搅拌速度分别通过所述第一信号采集模块(12)、所述第二信号采集模块(13)反馈于所述主控制器(11),显示于所述显示屏(16)上。
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