[發明專利]一種低溫球磨實驗裝置

無效

• 申請號: 201310330016.4
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103386347A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 孫良;李燁飛;高義民;湯姝莉;周寰林
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B02C17/08
• 分類號: B02C17/08;B02C17/18;B02C17/24;B02C23/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及一種能夠在常壓、工作溫度為-120℃～-196℃下服役的低溫球磨實驗系統，具體涉及一種低溫球磨實驗裝置。

背景技術

行星式球磨機主要是針對粉碎、研磨、分散金屬、非金屬、有機、中草藥等粉體而進行設計的，其工作原理就是利用磨料與粉末在研磨罐內高速翻滾，對物料產生強力剪切、沖擊、碾壓達到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的。行星式球磨機在同一轉盤上裝有四個球磨罐，當轉盤轉動時，球磨罐在繞轉盤軸公轉的同時又圍繞自身軸心自轉，作行星式運動。罐中磨球會在高速運動中相互碰撞，研磨和混合樣品。

然而，粉末的實際球磨粉碎過程卻是極為復雜的。如以某一單獨顆粒為研究對象，則球磨過程中它會反復地受到研磨壓應力的作用，致使存在于該顆粒表面上的裂紋擴張（固有的或新生成），進而致使其破碎或產生塑性變形。當該顆粒不斷地被粉碎時，產生的某一級新顆粒便難以進一步磨細了，這是因為新生顆粒表面上的裂紋較細，且出現某一最小斷裂應力的裂紋幾率也減小了的緣故。當破碎過程繼續進行時，所需的最終破碎應力可能會增大到使顆粒產生塑性變形的程度。此時，隨著塑性變形的產生，顆粒便不會最被磨細了。因此，研磨物料時會有一個粒度極限值。也就是說，當物料的粉磨進入到超細粉碎的范圍時，球磨機的粉碎作用便越來越困難了。在大多數粉磨系統中都存在一個實際的研磨極限，這一極限最主要地取決于研磨產物顆粒產生重新聚積的傾向，以及聚積與破碎之間所建立起來的物理平衡。因此，過長的延長球磨時間是毫無意義的，只會導致能耗的增加，因為過細的顆粒無法有效地儲存使裂紋擴張所需的彈性能量。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供一種低溫球磨實驗裝置，該裝置在低溫下對不同材料的粉末進行球磨細化或合金化，能夠制備更加細小，鈍化的納米粉末顆粒，具有精確，高效，快捷等特點。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：包括設置在密封箱內的行星式低溫球磨機，密封箱前端的進氣口與低溫氣體產生裝置相連，低溫氣體產生裝置通過帶有氣體溫控裝置的管道連接到進氣口上，冷卻氣體最終由開設在密封箱的頂部的排氣口排出；密封箱的后端安裝有驅動裝置，驅動裝置通過安裝在密封箱底部的傳動裝置帶動行星式低溫球磨機轉動，密封箱的底部安裝有機座，傳動裝置安裝在機座內。

所述的行星式低溫球磨機包括四個轉速為100～500r/min的球磨罐，每個球磨罐均裝在拉馬桶內，球磨罐的頂部設置有相互配合將其密封的橫梁、鎖緊螺桿以及壓緊螺桿，四個球磨罐均通過底座安裝在安裝盤上，底座的下方同軸固定有行星齒輪，安裝盤下方設置有與其同軸固定的過渡齒輪，過渡齒輪分別與各個行星齒輪相嚙合。

所述的壓緊螺桿、鎖緊螺桿以及橫梁使用9%Ni鋼制作。

所述的球磨罐與磨球的材質則為不銹鋼或氧化鋯或氧化鋁。

所述的驅動裝置包括設置在電機殼體內的電機和變頻器，電機殼體的后端通過后蓋板將電機殼體密封，電機殼體上還安裝有用于控制變頻器以及電機轉速的控制盒。

所述的傳動機構包括與電機輸出軸同軸固定第一帶輪以及與過渡齒輪同軸固定的第二帶輪，第一帶輪通過皮帶與第二帶輪相連；第二帶輪的直徑大于第一帶輪。

所述的低溫氣體產生裝置包括杜瓦瓶，杜瓦瓶的瓶口處安裝有低溫抽氣機，杜瓦瓶通過低溫保溫風道與密封箱的進氣口相連通。

所述的氣體溫控裝置包括設置在低溫保溫風道內部的功率加熱器以及第一測溫探頭。

所述的低溫保溫風道以及密封箱使用低溫合金鋼9%Ni鋼制成，二者的外殼都通過添置高真空保溫絕熱材料來進行保溫。

所述的密封箱的內壁上安裝有用于探測密封箱內溫度的第二測溫探頭。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明將低溫氣體產生裝置所產生的低溫氣體通入到密封箱中，在驅動機構驅動行星式低溫球磨機轉動的同時，利用低溫氣體來獲得低溫球磨的低溫溫度，并預冷球磨罐，達到節能的作用，最后氣體由密封箱頂部的排氣孔排出，實現了能夠精確、高效、快捷的制備更加細小、鈍化的納米粉末顆粒的球磨裝置。

進一步的，本發明在低溫保溫風道和密封箱均設置有測溫探頭，能夠合理的控制低溫溫度。

進一步的，本發明低溫保溫風道以及密封箱的外殼都通過添置高真空保溫絕熱材料來進行保溫，減少了熱量損失。

進一步的，本發明通過設置控制器來控制電機和變頻器，從而可以根據需要球磨的物品調節行星式低溫球磨機的轉速，以適應對不同材料的粉末進行球磨細化或合金化。

附圖說明