CN108905701A - 全陶瓷双螺旋锥形混合机及其制造方法 - Google Patents

全陶瓷双螺旋锥形混合机及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全陶瓷双螺旋锥形混合机及其制造方法，包括倒圆锥形筒体、设置于筒体上方的第一驱动装置以及设置于筒体内部的搅拌装置，筒体内壁设有陶瓷层；搅拌装置包括通过第一驱动装置驱动旋转的转臂、位于转臂一端的第二驱动装置、通过第二驱动装置驱动的第一螺旋轴，位于转臂另一端的第三驱动装置、通过第三驱动装置驱动的第二螺旋轴，转臂、第二驱动装置、第三驱动装置及两个螺旋轴的外表面均包覆有陶瓷外套；且两个螺旋轴均设置有沿长度方向螺旋延伸的陶瓷叶片，两边陶瓷叶片的旋向相反。使用该混合机，物料在混合过程中不接触金属，杜绝了金属离子污染，且因陶瓷叶片为机加工成型，所以耐磨性能更高，使用寿命更长。

Description

全陶瓷双螺旋锥形混合机及其制造方法
技术领域
本发明涉及混合机领域，具体涉及一种全陶瓷双螺旋锥形混合机及其制造方法。
背景技术
双螺旋锥形混合机广泛应用于粉状产品加工，用于物料的混合。通常，双锥混合机中的螺旋叶片由普通钢板或耐磨铁板、不锈钢钢板制成。然而当前新材料的发展对产品的纯度提出非常高的要求，如锂电池正负极材料、超级电容、电子材料、石墨烯、超高纯氧化硅等超纯、超微新材料的产品合格检验指标中要求不能含有金属物污染。例如，锂电正负极材料生产口号为：“铁和水是我们的敌人”，可见生产过程中对含铁量和水的要求苛刻，含铁量指标甚至是PPM(part per million)级。这势必要求加工这些材料的新装备必须满足一定的技术参数才能生产出合格材料。换言之，在多种超纯复合材料的配方后的均匀混合工艺中，纯金属材料制造的传统双锥混合机，因其起混合作用的双螺旋叶片和锥形混合腔体等过流件磨损下的金属物污染是不能接受的。一经过全金属双锥混合机混合，因混合时物料和叶片及锥体混合腔的剧烈摩擦，金属离子从PPM级或几个PPM级一下子上升到上千个甚至近数千个PPM级的金属离子。这一金属离子的污染导致这些产品长期以来虽采用多种方法(如多道除铁工艺)也无法达到要求的纯度。因为金属离子中有不导磁金属“镍”等是无法用磁性机吸走的，而且无论怎么吸也不可能百分百的把铁吸掉，此外除铁工艺中不可避免地损耗掉部分物料，提高了生产成本。所以要想无金属离子的污染，唯一的办法就是混合时物料没有机会和金属接触。虽然有些制造者想出在金属上涂聚氨酯、特氟龙等涂层来隔离金属，但因涂层厚度和耐磨性能不够，特别是螺旋的运动使涂层很快被磨损，并不能解决实质性问题，只能掩盖问题，且出了问题不易发现到发现时损失严重。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种全陶瓷双螺旋锥形混合机，彻底解决物料在混合过程中的金属污染问题。
本发明的另一目的在于提供上述全陶瓷双螺旋锥形混合机的制造方法。
技术方案：一种全陶瓷双螺旋锥形混合机，包括倒圆锥形筒体、设置于筒体上方的第一驱动装置以及设置于筒体内部的搅拌装置，筒体内壁设有陶瓷层；搅拌装置包括通过第一驱动装置驱动旋转的转臂、位于转臂一端的第二驱动装置、通过第二驱动装置驱动的第一螺旋轴，位于转臂另一端的第三驱动装置、通过第三驱动装置驱动的第二螺旋轴，转臂、第二驱动装置、第三驱动装置、第一螺旋轴和第二螺旋轴的外表面均包覆有陶瓷外套；第一螺旋轴设置有沿长度方向螺旋延伸的第一螺旋陶瓷叶片，第二螺旋轴设置有沿长度方向螺旋延伸的第二螺旋陶瓷叶片。
优选地，第一螺旋轴和第二螺旋轴均沿着平行于陶瓷层的方向延伸，且第一螺旋轴的长度大于第二螺旋轴的长度，以提升混合效果。
优选地，第一螺旋陶瓷叶片和第二螺旋陶瓷叶片的旋向相反，可以取得更好的混合效果。
优选地，第一螺旋陶瓷叶片和第二螺旋陶瓷叶片的外径均沿着远离转臂的方向逐渐缩小，可以改善筒体上部位置的混合效果。
优选地，沿着较短的第二螺旋轴设置的第二螺旋陶瓷叶片的外径大于沿着较长的第一螺旋轴设置的第一螺旋陶瓷叶片的外径，可以使物料混合更充分均匀。
一种全陶瓷双螺旋锥形混合机的制造方法，包括以下步骤：
根据混合腔筒体尺寸准备筒体的陶瓷内衬，并准备混合腔内转臂、驱动装置和螺旋轴的陶瓷外套，将陶瓷内衬贴附于筒体内壁，陶瓷外套分别套入混合腔内转臂、驱动装置和螺旋轴；
分段制造螺旋陶瓷叶片，并将其组装至螺旋轴上，组装时将螺旋轴在定制的工装上卧放，再按叶片的顺序将陶瓷叶片的端面涂上陶瓷黏结专用胶，一个一个将其对准键槽中的钢键，推向螺旋轴上端固定，再将螺旋轴尾端的螺纹旋上陶瓷带铁芯螺帽。
优选地，螺旋陶瓷叶片的制造包括粗加工和精加工两个阶段，其中，
粗加工：采用冷等静压成型工艺压出圆柱形泥坯，拆除泥坯外模和上下封盖，留下内模钢轴和圆柱形泥坯，用车刀车出每段的螺旋外轮廓，然后将内模钢轴退出，最后将多段螺纹叶片泥坯进窑高温烧结；
精加工：出窑后的毛坯陶件两端平面磨平并满足尺寸要求，再磨出要安装入螺旋轴的轴孔，接着用成型钻轮装在专用高速磨头轴主轴上，将毛坯陶件磨削至合格产品。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、可保证产品纯度。物料经混合后还是与混合前一样纯度，这样不仅大大节约使用各类磁性机吸铁，简化工艺流程，而且可节约大量投资。
2、提高混合机的使用寿命。螺旋叶片为最易磨损的部件，改用超耐磨结构陶瓷叶片后，材料耐磨性能成数十倍上升，而且陶瓷叶片是机加工成型，厚度根据机型大小可在15毫米到30毫米之间调节，使用年限最少在五年以上。
3、结构上的改进带来更优的混合效果。两支陶瓷叶片的旋转方向相反设置，形成物料边上提边抛向中心的效果，大幅增加混合几率，提高混合均匀度，节省1-2分钟(每料)时间，增加产能20％左右。且螺旋叶片的外径自远离转臂的一端向另一端逐渐增大，使得倒圆锥形筒体上部内径较大一端的两个距离相隔较远的螺旋轴之间的物料搅拌的更充分和均匀。螺旋叶片的外径一大一小设置，物料抛洒时也可以混合得更充分和均匀。
附图说明
图1为根据本发明实施例的双锥混合机结构示意图；
图2为根据本发明实施例的螺旋同方向混合示意图；
图3为根据本发明实施例的两螺旋相反方向混合示意图；
图4为根据本发明实施例的泥坯粗加工方法原理结构图；
图5为根据本发明实施例的烧结后的螺旋毛坯精磨加工工艺示图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
参照图1，本发明所述的一种全陶瓷锥形双螺旋混合机包括筒体10、设置于筒体上方的第一驱动装置20以及设置于筒体内部的搅拌装置，该筒体10具有倒圆锥形的陶瓷内衬11，搅拌装置包括通过第一驱动装置20驱动旋转的转臂30、位于转臂30一端的第二驱动装置32、通过第二驱动装置32驱动的第一螺旋轴34，位于转臂30另一端的第三驱动装置33、通过第三驱动装置33驱动的第二螺旋轴35，转臂30、第二驱动装置32、第三驱动装置33、第一螺旋轴34和第二螺旋轴35的外表面均包覆有陶瓷外套；第一螺旋轴34设置有沿长度方向螺旋延伸的第一螺旋陶瓷叶片36，第二螺旋轴35设置有沿长度方向螺旋延伸的第二螺旋陶瓷叶片37，第一螺旋陶瓷叶片36和第二螺旋陶瓷叶片37的旋向相反。
两个螺旋陶瓷叶片的旋向相反设置，可以得到更好的混合效果。如果两支绞叶自转方向是一致的，旋转时一条抛向中心，一条则抛向边沿。如图2(a)和图2(b)中所示，因螺旋同属右旋，工作时自转提料抛出扬料时，短螺旋扬(抛)向上端中间，而长螺旋提升上去的物料却先抛向腔壁才反弹到中间，抛得不够远。在本发明的一个实施例中，叶片改用一支左螺旋，一支右螺旋，旋转方向不同，旋转中促使物料抛出的方向不一样。如图3(a)和图3(b)所示，长螺旋改成左旋，自转方向也反过来，自转提料时，同样将物料上提，但物料抛出方向也改变成直接抛向上端中间即腔体中心，增加多种物料混在一起的几率。从而改善混合效果，缩短混合时间，增加产能。
根据本发明的一个实施例，第一螺旋陶瓷叶片36和第二螺旋陶瓷叶片37的外径均沿着远离转臂30的方向逐渐缩小，陶瓷叶片的宽度均在60mm-120mm之间，厚度在15mm-30mm之间。因倒圆锥体内上半空间中，两根螺旋轴之间距离较远，物料直接下落不容易搅拌得到，因此两边陶瓷叶片设置为外径自远离转臂的一端向靠近转臂的一端逐渐增大，这样可以减小两根螺旋轴之间的相对距离，最大程度地让被混合物料和螺旋叶片接触，扩大了搅拌范围，使得倒圆锥形筒体上部内径较大的一端的两个螺旋轴之间的物料搅拌的更充分和均匀。此外，根据机型大小，筒体的陶瓷内衬和搅拌装置的陶瓷外套一般厚度在10mm-25mm为宜。
根据本发明的一个实施例，沿着较短的第二螺旋轴35设置的第二陶瓷叶片37的外径大于沿着较长的第一螺旋轴34设置的第一陶瓷叶片36的外径。旋转时第二陶瓷叶片37带起的物料抛洒范围较大，第一陶瓷叶片36的抛洒范围较小，两边配合抛洒物料可以取得更好的混合效果。
下面参照图4和图5，对该全陶瓷双螺旋锥形混合机的制造过程进行说明。双锥叶片属旋转混合的最重要部件，也是磨损最严重的部件，因此重点说明该陶瓷叶片的制造方法。为了达到高耐磨无铁质污染，本发明均采用成分含量99以上的高纯结构陶瓷材料制造，设计上将每支叶片分成若干段，应用冷等静压成型工艺。泥坯压出后呈圆柱形，拆除泥坯外模和上下封盖，留下内模钢轴和圆柱形泥坯，送到数控车床，装夹按图纸编制设计程序，编程后用车刀车出每段的螺旋外轮廓，如图4所示，车刀1设置于刀架2上，螺旋泥坯4围绕钢轴轴心，钢轴两端用双顶针3校正。注意加工时两支叶片要做成正反外螺纹，然后将轴心退出，最后将每支3-8段甚至更多段的螺纹叶片泥坯进窑高温烧结。
出窑后的毛坯陶件进入精加工，先将陶件两端平面磨平和满足图纸长度的尺寸。然后按图磨出最后要安装入螺旋轴的轴孔。接着用不同规格设计后预制的假轴(磨加工用工装夹具轴)将第一步加工后的陶瓷叶片装入工装，再次装上数控车床。这次改用成型钻轮装在专用高速磨头轴主轴上，磨头整体被安装在车床刀架拆除后的小拖板上，如图5所示，进刀小拖板8和进刀大拖板7进行纵向和横向移动，金刚石钻轮5由磨头电机6驱动，对螺旋叶片4进行精加工，机床开始按编程自动磨削至合格产品，即在陶瓷叶片内孔开好半圆键槽等以便于连接或安装。按上述工序将所有的螺旋叶片加工成合格零部件。
最后进行总装。在筒体内壁粘上陶瓷内衬，混合腔内有外露的金属轴一一备好陶瓷外套，使陶瓷外套包覆混合腔内的转臂、驱动装置和螺旋轴，然后将混合机的主体和传动部分安装到位，双锥叶片部分的螺旋轴在定制的工装上卧放再按叶片的顺序将陶瓷叶片的端面涂上陶瓷黏结专用胶，一个一个将其对准键槽中的钢键，推向螺旋轴上端固定，再将螺旋轴尾端的螺纹旋上陶瓷带铁芯螺帽。再在混合机进料口和出料口涂上特氟龙涂层，形成全新无污染的全陶瓷双螺旋锥形混合机。

Claims (9)

1.一种全陶瓷双螺旋锥形混合机，包括倒圆锥形筒体(10)、设置于筒体上方的第一驱动装置(20)以及设置于筒体内部的搅拌装置，其特征在于，所述筒体(10)内壁设有陶瓷层(11)；所述搅拌装置包括通过第一驱动装置(20)驱动旋转的转臂(30)、位于转臂一端的第二驱动装置(32)、通过第二驱动装置驱动的第一螺旋轴(34)，位于转臂另一端的第三驱动装置(33)、通过第三驱动装置驱动的第二螺旋轴(35)，所述转臂(30)、第二驱动装置(32)、第三驱动装置(33)、第一螺旋轴(34)和第二螺旋轴(35)的外表面均包覆有陶瓷外套；所述第一螺旋轴(34)设置有沿长度方向螺旋延伸的第一螺旋陶瓷叶片(36)，第二螺旋轴(35)设置有沿长度方向螺旋延伸的第二螺旋陶瓷叶片(37)。
2.根据权利要求1所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机，其特征在于，所述第一螺旋轴(34)和所述第二螺旋轴(35)均沿着平行于所述陶瓷层(11)的方向延伸。
3.根据权利要求2所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机，其特征在于，所述第一螺旋轴(34)的长度大于所述第二螺旋轴(35)的长度。
4.根据权利要求1所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机，其特征在于，所所述第一螺旋陶瓷叶片(36)和第二螺旋陶瓷叶片(37)的旋向相反。
5.根据权利要求1所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机，其特征在于，所述第一螺旋陶瓷叶片(36)和第二螺旋陶瓷叶片(37)的外径均沿着远离转臂的方向逐渐缩小。
6.根据权利要求3所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机，其特征在于，沿着较短的第二螺旋轴(35)设置的第二螺旋陶瓷叶片(37)的外径大于沿着较长的第一螺旋轴(34)设置的第一螺旋陶瓷叶片(36)的外径。
7.根据权利要求1所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机，其特征在于，所述陶瓷层(11)和陶瓷外套的厚度在10mm-25mm之间。
8.一种全陶瓷双螺旋锥形混合机的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据混合腔筒体尺寸准备筒体的陶瓷内衬，并准备陶瓷外套，将陶瓷内衬贴附于筒体内壁，陶瓷外套分别套入混合腔内的转臂、驱动装置和螺旋轴；
分段制造螺旋陶瓷叶片，并将其组装至螺旋轴上，组装时按叶片的顺序将陶瓷螺旋叶片的端面涂上陶瓷黏结专用胶，逐个将其对准键槽中的钢键，推向螺旋轴上端固定，再将螺旋轴尾端的螺纹旋上陶瓷带铁芯螺帽。
9.根据权利要求8所述的全陶瓷双螺旋锥形混合机的制造方法，其特征在于，所述螺旋叶片的制造包括粗加工和精加工两个阶段，
粗加工：采用冷等静压成型工艺压出圆柱形泥坯，拆除泥坯外模和上下封盖，留下内模钢轴和圆柱形泥坯，上车床用车刀车出每段的螺旋外轮廓，然后将内模钢轴退出，最后将多段螺纹叶片泥坯进窑高温烧结；
精加工：出窑后的毛坯陶件两端平面磨平并满足尺寸要求，再磨出要安装入螺旋轴的轴孔，接着用成型钻轮将毛坯陶件磨削至合格产品。
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