CN205628157U - 一种多频微波联合辅助球磨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多频微波联合辅助球磨装置，包括球磨罐及外部的陶瓷保温层，球磨罐内部设有搅拌杆和磨球，搅拌杆的端头连接调速马达，调速马达与速度动态记录控制器连接，球磨罐顶部还设有溶液补给通道，溶液补给通道上设有电磁阀，球磨罐中设有液位传感器，液位传感器与电磁阀同时与液位控制和溶液补给记录***连接，陶瓷保温层四周分别设置有取样口以及微波发射器组，微波发射器组与多频微波动态调节控制***连接。本实用新型能够实现球磨反应过程在线实时监控、能够实现多种粉体材料的高效、快速制备，制备的纳米粉体颗粒大小均匀、晶格完整、分散性好。实验过程中微波屏蔽效果好、测温准确、安全度高，具有能耗少、环保的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备纳米粉体的装置,特别涉及一种多频微波联合辅助球磨装置。
背景技术
目前制备纳米粉体的方法主要有化学汽相沉积法、有机金属气相沉积法、激光溅射法、化学共沉淀法，自蔓延燃烧法、溶胶凝胶法、水热法、球磨法等。其中球磨法是目前制备纳米粉末诸多方法中最有工业应用前景的一项技术，因为它相比较于其它方法来说，具有工艺原料多样、制备工艺过程简单、同时避免了酸碱等废弃物对环境的影响、更容易实现大规模工业生产。
球磨法制备纳米粉体的基本原理是：在球磨的过程中，粉末被不断破碎，当粉末颗粒的尺寸小到一定阶段的时候，其颗粒尺寸不再发生变化，但是却会诱发粉末颗粒内部产生大量的应力、应变和各种点缺陷、线缺陷、面缺陷，形成大量的高活性区。当这些能量和球磨过程中的撞击力（可以诱发上千度的高温）结合在一起的时候，就会诱发一种或者多种化学反应，从而在粉末颗粒表面形成新的化学物质。但是球磨作用本身具有较强的剥离作用，可以使得新形成的化合物从粉末颗粒表面被撞击脱落，形成纳米粉体。化合物脱落以后，在粉末颗粒表面会形成新的界面，该新界面在球磨的作用下，继续被活化和发生化学反应，如此反复，即可制备得到纳米粉体。
但是单纯的球磨法存在制备纳米粉体工艺周期长、某些纳米粉体制备困难甚至反应不彻底等缺陷，因此近几年发展了多种外场辅助球磨法，比如溶胶凝胶辅助球磨法、常温超声辅助水溶液球磨法，表面活性剂辅助球磨法、等离子体辅助球磨法、放电辅助球磨法等等。
现有的外场辅助球磨法虽然大幅度提高了制备纳米粉体的速度，大量文献报道已经制备出了多种性能优异的纳米粉体。但是纵观近几年出现的外场辅助球磨法，还存在着无法实现球磨反应过程在线实时监控、反应时间较长等缺点。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供了一种多频微波联合辅助球磨装置，微波的作用和机械力的作用都得到了充分发挥，化学反应时间短，制备得到的纳米粉体颗粒细小、均匀。制备原料种类多样可选、制备过程简单、能量消耗少、环保性好、具有很好的可持续发展性。
本实用新型的技术方案：一种多频微波联合辅助球磨装置，包括球磨罐及外部的陶瓷保温层，球磨罐内部设有搅拌杆和磨球，搅拌杆的端头连接调速马达，调速马达与速度动态记录控制器连接，球磨罐顶部还设有溶液补给通道，溶液补给通道上设有电磁阀，球磨罐中设有液位传感器，液位传感器与电磁阀同时与液位控制和溶液补给记录***连接，陶瓷保温层四周分别设置有取样口以及微波发射器组，微波发射器组与多频微波动态调节控制***连接。
前述的多频微波联合辅助球磨装置，所述取样口为1号取样口、2号取样口和3号取样口。
前述的多频微波联合辅助球磨装置，所述微波发射器组为1号微波发射器、2号微波发射器、3号微波发射器、4号微波发射器、5号微波发射器、6号微波发射器和7号微波发射器。
前述的多频微波联合辅助球磨装置，所述球磨罐顶部设有排气孔，排气孔中设置气压调节阀。
前述的多频微波联合辅助球磨装置，所述球磨罐顶部设有金属微波防漏盖。
前述的多频微波联合辅助球磨装置，所述陶瓷保温层外设置金属微波屏蔽层。
前述的多频微波联合辅助球磨装置，所述的液位传感器外面设置有金属微波屏蔽罩。
本实用新型的有益效果：该装置的球磨罐内设有液位传感器，同时设有带电磁阀得溶液补给通道，并通过液位控制器和溶液补给记录***，实现溶液的实时监测和定量补给。陶瓷保温层四周设置有多套不同频率的微波发射器，所有的微波发射器与多频微波动态调节***相连接，可以根据需要开启一个或多个微波发射器，实现了多个频率微波同时联合辅助球磨。球磨罐采用密封结构，使得球磨过程中，溶液与空气隔绝，避免了球磨过程中粉末的氧化；球磨罐顶部设置有排气口和气压调节阀，实时调节罐内气压的调节，实现密封高温球磨的安全进行。球磨罐外设置有陶瓷保温层，保温节能，保证了机械力化学作用的高效进行；陶瓷保温层上设置有三个取样窗口，三个取样窗口的位置分别位于球磨罐水溶液深度的2/3-顶部处、1/3-2/3处，底部-1/2处，可以获得不同尺寸的粉末颗粒。综述，本实用新型能够实现球磨反应过程在线实时监控、反应时间短，研磨效果好。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图。
附图中的标记为：
1.溶液补给通道，2.电磁阀，3.液位控制和溶液补给记录***，4.液位传感器，5.1号取样口，6.1号微波发射器，7.2号取样口，8.2号微波发射器，9.3号取样口，10.3号微波发射器，11.4号微波发射器，12.调速马达，13.速度动态记录控制器，14.排气孔，15.气压调节阀，16.微波防漏盖，17.5号微波发射器，18.6号微波发射器，19.搅拌杆，20.磨球，21.7号微波发射器，22.多频微波动态调节控制***，23.陶瓷保温层，24.球磨罐，25.金属微波屏蔽层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
一种多频微波联合辅助球磨装置，包括球磨罐24及外部的陶瓷保温层23，球磨罐24内部设有搅拌杆19和磨球20，搅拌杆19的端头连接调速马达12，调速马达12与速度动态记录控制器13连接，球磨罐24顶部还设有溶液补给通道1，溶液补给通道1上设有电磁阀2，球磨罐24中设有液位传感器4，液位传感器4与电磁阀2同时与液位控制和溶液补给记录***3连接，陶瓷保温层23四周分别设置有取样口以及微波发射器组，微波发射器组与多频微波动态调节控制***22连接。
所述取样口为1号取样口5、2号取样口7和3号取样口9，分别位于球磨罐水溶液深度的2/3-顶部处、1/3-2/3处，底部-1/2处，可以获得不同尺寸的粉末颗粒。
所述微波发射器组为1号微波发射器6、2号微波发射器8、3号微波发射器10、4号微波发射器11、5号微波发射器17、6号微波发射器18和7号微波发射器21，各微波发射器的频率不同。
所述球磨罐24顶部设有排气孔14，排气孔14中设置气压调节阀15。
所述球磨罐24顶部设有金属微波防漏盖16。
所述陶瓷保温层23外设置金属微波屏蔽层25。
所述的液位传感器4外面设置有金属微波屏蔽罩。
工作原理：先将搅拌杆19和磨球20放入到球磨罐24中，再将按照一定化学计量比配制好的粉末原料加入到球磨罐24中，***液位传感器4，盖上微波防漏盖16，将搅拌杆19连接到调速马达12上，将液位传感器4连接到液位控制和溶液补给记录***3上，设定液位高度值，电磁阀2将自动开启，水溶液将从溶液补给通道1中自动加入，当溶液的深度达到设定液位值的时候，溶液补给通道1上的电磁阀2将自动关闭，溶液添加完成。然后开启调速马达12，开始搅拌球磨试验，10分钟后，通过多频微波动态调节***22，根据实验设计需要，开启其中的一个或者若干个不同频率的微波发射器，如此，开始了多频微波联合辅助球磨试验，即粉末同时受到了球磨的作用和多种频率的微波的辐射作用。试验过程中，可以根据实验的需要，通过速度动态记录控制器13调节调速马达的转动速度，实现不同速度的球磨作用。也可以通过多频微波动态调节***22，在球磨的过程中实现不同频率的微波的同时加入或者动态交替加入。实验过程中，由于微波的加热作用，球磨罐24内的气压会不断上升，当气压超过气压调节阀15设定值时，单向气压调节阀15打开，排出气体，当气压低于气压调节阀15设定值时，阀门自动关闭。当多频微波联合辅助球磨试验进行到设定时间的时候根据实际需要通过三个取样窗口进行取样，然后继续进行球磨试验，如此反复，一直到试验结束。
Claims (7)
1. 一种多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：包括球磨罐（24）及外部的陶瓷保温层（23），球磨罐（24）内部设有搅拌杆（19）和磨球（20），搅拌杆（19）的端头连接调速马达（12），调速马达（12）与速度动态记录控制器（13）连接，球磨罐（24）顶部还设有溶液补给通道（1），溶液补给通道（1）上设有电磁阀（2），球磨罐（24）中设有液位传感器（4），液位传感器（4）与电磁阀（2）同时与液位控制和溶液补给记录***（3）连接，陶瓷保温层（23）四周分别设置有取样口以及微波发射器组，微波发射器组与多频微波动态调节控制***（22）连接。
2.如权利要求1所述的多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：所述取样口分别为1号取样口（5）、2号取样口（7）和3号取样口（9）。
3.如权利要求1所述的多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：球磨罐周围设置有1台以上不同频率的微波发射器，
所述微波发射器组为1号微波发射器（6）、2号微波发射器（8）、3号微波发射器（10）、4号微波发射器（11）、5号微波发射器（17）、6号微波发射器（18）和7号微波发射器（21）。
4.如权利要求1所述的多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：所述球磨罐（24）顶部设有排气口（14），排气口（14）中设置气压调节阀（15）。
5.如权利要求1所述的多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：所述球磨罐（24）顶部设有金属微波防漏盖（16）。
6. 如权利要求1所述的多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：所述陶瓷保温层（23）外设置金属微波屏蔽层（25）。
7.如权利要求1所述的多频微波联合辅助球磨装置，其特征在于：所述的液位传感器（4）外面设置有金属微波屏蔽罩。
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