CN108620175A - 磨盘式球磨机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石墨烯生产设备技术领域，尤其涉及磨盘式球磨机。包括两个磨盘分别为上磨盘和下磨盘，上磨盘的中部设有进料孔，其中一个磨盘连接有驱动该磨盘旋转的驱动机构，其中：每个磨盘的接触面从内之外设有多条间隔设置的环形槽，环形槽内设有多个磨球，磨球与环形槽间隙设置；相邻的两条环形槽之间设有多条磨纹沟,磨纹沟的宽度小于磨球的直径，上磨盘的磨纹沟长度方向与下磨盘上对应的磨纹沟长度方向呈夹角设置，当上磨盘相对下磨盘旋转时，上磨盘的磨纹沟与下磨盘对应的磨纹沟在水平面上投影的交叉点逐渐向外移动。本发明在运行时，石墨浆料基本是通过摩擦挤压剪切变小，其石墨烯晶体结构较为完整，可有效提高石墨烯的生产质量。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯生产设备技术领域，尤其涉及磨盘式球磨机。
背景技术
石墨烯，是一种由单层碳原子六元环排列而构成的二维周期的、蜂窝状结构，又称为单碳层石墨烯或本征石墨烯。单碳层石墨烯是其他石墨材料的基本单元，它可以翘曲为零维的富勒烯，卷为一维形态的碳纳米管或者堆叠为三维形态的石墨。由于石墨烯是一种准二维晶体，由此可认为石墨烯在碳平面内具有无限次重复的周期结构，但是在垂直于碳平面的方向只具有纳米级的尺寸，所以又可将石墨烯看做是具有宏观尺寸的纳米材料，
从2004石墨烯被发现到现在，制备石墨烯的方法已经有：机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、氧化石墨还原法、热分解SIC法以及外延生长法等。机械法中大规模制备石墨烯通常采用球磨法，球磨法主要分为行星式球磨和搅拌球磨。
在行星式球磨法进行球磨过程中，磨球会因离心力的改变，产生磨球堆积重组现象，导致磨球与磨球之间、磨球与罐体之间产生碰撞，从而使石墨烯的晶体结构受到破坏。并且由球磨桶自转公转使磨球产生的剪切作用，但这种剪切效率表现比较小。在搅拌石墨中，磨球被带到高处落下，会产生严重的碰撞作用。以上两种方式生产制备的石墨烯在质量上都处在缺陷，生产的石墨烯的含量比例也较少。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磨盘式球磨机，可解决行星式球磨因磨球堆积重组导致磨球碰撞破坏石墨晶体，以及搅拌球磨中因磨球从高处落下导致严重碰撞的问题，并且提高剪切效率，提高石墨烯的生产比例含量。
本发明采用的技术方案为：
一种磨盘式球磨机，包括两个磨盘分别为上磨盘和下磨盘，上磨盘的中部设有进料孔，其中一个磨盘连接有驱动该磨盘旋转的驱动机构，其中：
每个磨盘的接触面从内之外设有多条间隔设置的环形槽，环形槽内设有多个磨球，磨球与环形槽间隙设置；相邻的两条环形槽之间设有多条磨纹沟, 磨纹沟的宽度小于磨球的直径，上磨盘的磨纹沟长度方向与下磨盘上对应的磨纹沟长度方向呈夹角设置，当上磨盘相对下磨盘旋转时，上磨盘的磨纹沟与下磨盘对应的磨纹沟在水平面上投影的交叉点逐渐向外移动。
进一步地，位于上磨盘的环形槽与位于下磨盘的环形槽对位设置。
进一步地，环形槽从内之外其宽度逐渐减小。
进一步地，磨纹沟的分布密度从内之外逐渐增加。
进一步地，上磨盘的磨纹沟的深度大于下磨盘磨纹沟的深度。优选地，上磨盘的磨纹沟的深度h1>2倍下磨盘的磨纹沟的深度h2，即h1>2*h2。
进一步地，上磨盘的最内侧环形槽与进料孔的端面之间设有上内磨纹沟；下磨盘对应上内磨纹沟的区域设有下内磨纹沟，且上内磨纹沟与下内磨纹沟夹角设置。
进一步地，上磨盘的最外侧环形槽的外侧连接有上外磨纹沟；下磨盘对应上外磨纹沟的区域设有下外磨纹沟，优选地，上外磨纹沟与下外磨纹沟夹角设置。下外磨纹沟的外端部设有与之连通的落料通槽。
进一步地，所述驱动机构包括传动轴，传动轴的一端与上磨盘连接，传动轴的另一端连接有驱动装置。
进一步的，所述上磨盘的中部设有安装孔，安装孔的中部设有固定筒，固定筒的侧面通过多个辐条与安装孔的侧面连接，相邻辐条之间的间隙为所述进料孔，固定筒与所述驱动机构连接。
进一步地，所述下磨盘连接有水冷装置。
进一步地，所述球磨机还包括上料装置，下磨盘的下方设有用于收集石墨浆料的锥形壳体，锥形壳体的下端出口通过管道连接有物料分流装置，物料分流装置的良品出口与成品收集器连接；物料分流装置的不良品出口与上料装置连接；所述上料装置包括料管和循环泵。
本发明的有益效果：本发明在运行时，石墨浆料基本是通过摩擦挤压剪切变小，其石墨烯晶体结构较为完整，可有效提高石墨烯的生产质量。
附图说明
图1为本实施例的一种结构示意图。
图2为上磨盘的一种结构示意图。
图3为下磨盘的一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。如图1至图3所示。
实施例：一种磨盘式球磨机，包括两个磨盘分别为上磨盘和下磨盘，上磨盘的中部设有进料孔，其中一个磨盘连接有驱动该磨盘旋转的驱动机构，其中：每个磨盘的接触面从内之外设有多条间隔设置的环形槽，环形槽内设有多个磨球，磨球与环形槽间隙设置；相邻的两条环形槽之间设有多条磨纹沟, 磨纹沟的宽度小于磨球的直径，上磨盘的磨纹沟长度方向与下磨盘上对应的磨纹沟长度方向呈夹角设置，当上磨盘相对下磨盘旋转时，上磨盘的磨纹沟与下磨盘对应的磨纹沟在水平面上投影的交叉点逐渐向外移动。
本技术方案在工作时，石墨浆料从进料孔进入上磨盘、下磨盘位于内圈的环形槽，随着磨盘运动，在离心力和摩擦力的作用下，石墨浆料逐渐通过环形槽、磨纹沟向外扩散，为方便石墨浆料向外运动，磨纹沟将与之相邻的两条环形槽连通。磨盘旋转过程中，可仅有上磨盘或下磨盘旋转，通过驱动机构带动磨盘旋转，本实施例中驱动机构带动上磨盘旋转。由于上磨盘和下磨盘的运动是相对，为方便理解，将上磨盘设置为顺时针旋转，下磨盘设置为逆时针旋转；上磨盘在旋转时，位于上磨盘环形槽内的磨球在上磨盘的带动下，以及与下磨盘的摩擦下，磨球在上磨盘环形槽内滚动，并与石墨浆料发生挤压碰撞，该挤压碰撞以摩擦力的方式进行，如位于环形槽壁与磨球之间的石墨浆料，磨球在与环形槽壁以及石墨浆料接触时，磨球除了碰撞还有相对运动，对石墨浆料表面形成摩擦切力，这样有利于将石墨浆料进行层剪切，即将多层结构的石墨，切成少层结构的石墨，减少石墨的层次；其次，位于磨纹沟内的石墨浆料当从磨纹沟内溢出或漏出时，该石墨浆料会受到另一个磨盘接触面的摩擦切力，石墨浆料被剪切。
石墨浆料在磨盘内，绝大部分受到的力都是作用在表面的切力（摩擦力），因此可避免其本身的石墨晶体受到正面冲击破坏，有效提高剪切效率，提高石墨烯的生产比例含量。
进一步地，位于上磨盘的环形槽与位于下磨盘的环形槽对位设置。
上磨盘的环形槽与下磨盘的环形槽相对设置后，位于其中一个磨盘上的磨纹沟不与另一磨盘上的环形槽抵接；只能是两个磨盘上的对应磨纹沟有接触，并形成剪刀结构，对位于之间的石墨浆料形成剪切力。
进一步地，环形槽从内之外其宽度逐渐减小。
将环形槽的宽度设置呈递减形式，这样会使得石墨浆料的研磨过程中，石墨浆料从内向外移动，石墨浆料的研磨细度逐渐减小，有利于提高研磨细度。
进一步地，磨纹沟的分布密度从内之外逐渐增加。
随着半径的增加，***的面积逐渐增加，增加磨纹沟的分布密度，可有效提高加工效率。
进一步地，上磨盘的磨纹沟的深度大于下磨盘磨纹沟的深度。优选地，上磨盘的磨纹沟的深度h1>2倍下磨盘的磨纹沟的深度h2，即h1>2*h2。
上大下小是因为：下磨盘固定上磨盘旋转，上磨盘旋转时磨纹沟中多的浆料带动下磨盘磨纹沟中少的浆料从内到外推移，避免浆料堵塞。
进一步地，上磨盘的最内侧环形槽与进料孔的端面之间设有上内磨纹沟；下磨盘对应上内磨纹沟的区域设有下内磨纹沟，且上内磨纹沟与下内磨纹沟夹角设置。
上内磨沟、下内磨纹沟可以将石墨浆料引致最近的环形槽内，然后向外扩散。
进一步地，上磨盘的最外侧环形槽的外侧连接有上外磨纹沟；下磨盘对应上外磨纹沟的区域设有下外磨纹沟，优选地，上外磨纹沟与下外磨纹沟夹角设置。下外磨纹沟的外端部设有与之连通的落料通槽。
石墨浆料在磨盘内研磨，同时在离心力以及摩擦力等作用下，石墨粉最终会进入下料盘的下外磨纹沟。设置落料通槽后，石墨浆料最终通过落料通槽落下，然后被收集。避免开磨收集。
进一步地，所述驱动机构包括传动轴，传动轴的一端与上磨盘连接，传动轴的另一端连接有驱动装置。
在实际应用中，传动轴可通过花键与上磨盘连接，当然也可以通过轴连接器与上磨盘连接，驱动装置可以为电机，电机可以直接驱动传动轴转动，也可以通过传动机构带动传动轴转动。
进一步的，所述上磨盘的中部设有安装孔，安装孔的中部设有固定筒，固定筒的侧面通过多个辐条与安装孔的侧面连接，相邻辐条之间的间隙为所述进料孔，固定筒与所述驱动机构连接。
为方便安装驱动上磨盘，本技术方案采用在上磨盘的中部设有固定筒以及辐条的结构，通过固定筒与传动轴连接，辐条之间的间隙可用于进料。
进一步地，所述下磨盘连接有水冷装置。
具体设置时，可在下磨盘内设有多条冷却槽，冷却槽的一端连接有进水管，另一端连接有出水管；然后通过水泵从水池中抽水，并控制水循环。在进行工作时，上、下磨盘均会通过摩擦产生大量热量，为避免温度过高对石墨浆料的结构造成影响，固连接有水冷装置。
进一步地，所述球磨机还包括上料装置，下磨盘的下方设有用于收集石墨浆料的锥形壳体，锥形壳体的下端出口通过管道连接有物料分流装置，物料分流装置的良品出口与成品收集器连接；物料分流装置的不良品出口与上料装置连接；所述上料装置包括料管和循环泵。
设置锥形壳体以方便石墨浆料的收集，石墨浆料收集后通过物料分流装置进行区分，良品被收集；不良品通过上料装置重新进入到球磨机内。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种磨盘式球磨机，其特征在于：包括两个磨盘分别为上磨盘和下磨盘，上磨盘的中部设有进料孔，其中一个磨盘连接有驱动该磨盘旋转的驱动机构，其中：每个磨盘的接触面从内之外设有多条间隔设置的环形槽，环形槽内设有多个磨球，磨球与环形槽间隙设置；相邻的两条环形槽之间设有多条磨纹沟, 磨纹沟的宽度小于磨球的直径，上磨盘的磨纹沟长度方向与下磨盘上对应的磨纹沟长度方向呈夹角设置，当上磨盘相对下磨盘旋转时，上磨盘的磨纹沟与下磨盘对应的磨纹沟在水平面上投影的交叉点逐渐向外移动。
2.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：位于上磨盘的环形槽与位于下磨盘的环形槽对位设置。
3.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：环形槽从内之外其宽度逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：磨纹沟的分布密度从内之外逐渐增加。
5.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：上磨盘的磨纹沟的深度大于下磨盘磨纹沟的深度。
6.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：上磨盘的最内侧环形槽与进料孔的端面之间设有上内磨纹沟；下磨盘对应上内磨纹沟的区域设有下内磨纹沟，且上内磨纹沟与下内磨纹沟夹角设置。
7.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：上磨盘的最外侧环形槽的外侧连接有上外磨纹沟；下磨盘对应上外磨纹沟的区域设有下外磨纹沟，下外磨纹沟的外端部设有与之连通的落料通槽。
8.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：所述驱动机构包括传动轴，传动轴的一端与上磨盘连接，传动轴的另一端连接有驱动装置。
9.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：所述上磨盘的中部设有安装孔，安装孔的中部设有固定筒，固定筒的侧面通过多个辐条与安装孔的侧面连接，相邻辐条之间的间隙为所述进料孔，固定筒与所述驱动机构连接。
10.根据权利要求1所述的磨盘式球磨机，其特征在于：所述球磨机还包括上料装置，下磨盘的下方设有用于收集石墨浆料的锥形壳体，锥形壳体的下端出口通过管道连接有物料分流装置，物料分流装置的良品出口与成品收集器连接；物料分流装置的不良品出口与上料装置连接；所述上料装置包括料管和循环泵。
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