一种等离子体辅助高能行星球磨装置

摘要

本发明涉及高能球磨技术，具体是指一种等离子体辅助高能行星球磨装置。该装置在传统行星球磨机基础上改造装而成，电极轴通过电极密封圈固定在带抽气孔的罐盖上，并通过电极轴承和电极夹持架活动连接，用于夹持电极轴的电极夹持架与行星盘中心轴一端活动安装，电极夹持架与一端开有轴承孔的电极接轴活动连接，电极接轴接电源的正极，机箱接电源的负极，并接地。本发明实现了将等离子体引入行星球磨机的目的，球磨速度加快，粒径分布比较窄，同时也有效地提高了球磨效率。本发明提供的装置结构可靠、合理，便于制造，能有效推动等离子体辅助高能球磨技术在微纳米大规模批量生产中应用和推广。

说明书

技术领域

本发明涉及高能球磨技术，更具体的是指一种等离子体辅助高能行星球磨装置。

背景技术

行星球磨机是利用球磨罐的自转和公转，带动球磨罐中的磨球在公转离心力、自转离心力和重力的共同作用下，罐内各点所受力的大小与方向都在不断变化，运动轨迹杂乱无章，使得磨球与被磨材料在高速运转中相互之间猛烈碰撞、挤压，达到磨细被磨材料的目的。由于具有结构紧凑、能磨制不同的材料粉末，工作状况可调、球磨效率相对较高等特点，而广泛地应用于矿山、冶金、化工、建筑、电力和实验室研究等行业。然而，普通行星球磨机研磨材料的最小只可至0.1微米，在制备纳米粉末领域应用中受到限制。专利号为ZL200510036231.9的中国专利公开了一种等离子体辅助高能球磨方法，主要是对振动式球磨机进行改造，在球磨罐内加电极棒，从而实现球磨过程中电极与磨球之间电晕放电或辉光放电，把等离子体引入到球磨罐内部，将原球磨过程中单一的机械能与等离子体有机复合起来，加大对处理粉末的有效能量输入，对粉末进行复合处理，效率得到提高，球磨时间缩短。但这种振动式球磨机振动大，噪音大，而且磨球通过振动抛出，对电极棒冲击比较大，在粉磨过程中比较容易出现安全问题。

如果将等离子体辅助技术引入行星球磨机，来强化球磨过程，提高球磨效率，缩短球磨时间。但是，由于行星球磨机要实现球磨罐的自转和公转，因此存在结构复杂而难以改进的缺点，要将等离子体辅助技术引入行星球磨机必须解决球磨罐电极的电源稳定接入、电极安装等难点问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足之处，通过对行星球磨机的结构上的改进，提供一种等离子体辅助高能行星球磨装置。

本发明的技术方案如下：

一种等离子体辅助高能行星球磨装置，其特征在于：该装置是在传统行星球磨机基础上改装而成，具体是指改造装有电极夹持架、电极轴、电极密封圈、电极轴承、高压电源，它们与行星球磨机的连接关系是：固定装配有电极轴承的电极轴通过电极密封圈固定在带抽气孔的罐盖上，并通过电极轴承和电极夹持架活动连接，用于夹持电极轴的电极夹持架与行星盘中心轴一端活动安装，电极夹持架与一端开有轴承孔的电极接轴活动连接，电极接轴接电源的正极，机箱接电源的负极，并接地。

所述电极夹持架由架柄和成对出现的夹持静钳柄、夹持动钳柄组成，夹持静钳柄和夹持动钳柄的对数与行星球磨装置球磨罐体的个数相一致；架柄和夹持静钳柄连成一体，夹持静钳柄与夹持动钳柄通过铰链和弹簧活动连接。

所述电极接轴选择纵向装配时，电极接轴通过电极接轴上轴承穿过与其保持相对转动的上盖与电源相连，电极接轴下端的轴承孔内安装有电极接轴下轴承，并与电极夹持架活动连接。

所述电极接轴选择横向装配时，电极接轴通过电极接轴上轴承穿过与其保持相对转动的机箱侧壁，电极接轴右端的轴承孔中安装有电极接轴下轴承，并与电极夹持架活动连接。

电极轴通过电极密封圈固定在带抽气孔的罐盖上，通过电极轴承和电极夹持架活动连接，用于夹持电极轴的电极夹持架与行星盘中心轴一端活动安装，电极夹持架与一端开有轴承孔的电极接轴活动连接，电极接轴接电源的正极，机箱接电源的负极，并接地。

所述电极接轴选择纵向装配时，电极接轴通过电极接轴上轴承穿过与其保持相对转动的上盖与电源相连，电极接轴下端的轴承孔内安装有电极接轴下轴承，并与电极夹持架活动连接。

所述电极接轴选择横向装配时，电极接轴通过电极接轴上轴承穿过与其保持相对转动的机箱侧壁，电极接轴右端的轴承孔中安装有电极接轴下轴承，并与电极夹持架活动连接。

所述电极夹持架由架柄和成对出现的夹持静钳柄、夹持动钳柄组成，架柄和夹持静钳柄连成一体，夹持静钳柄与夹持动钳柄通过铰链和弹簧活动连接。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明通过对行星球磨机的结构上的改进，解决球磨罐电极的电源稳定接入、电极安装等难点问题，实现了将等离子体引入行星球磨机的目的，将等离子体引入到球磨罐内部，等离子体具有高能高活性的气氛，产生大量处于激发态的微观粒子，使其与中性粒子和纳米粉末碰撞时，作为一种热源，提供热运动的能量，同时也转变为激发能、电离能、光能，从而对所磨材料表面造成轰击，或者激活气相、纳米粉末的化学活性，诱发常规下难以发生的化学过程；而且当反应粉末离开热源后，冷却速度很大，这种急冷过程，使所磨粉末处于一种类似“冻结”的特殊状态，对纳米粒子的获得极为有利，与现有的行星球磨机相比，球磨速度加快、粉末更细；同时本发明的电晕放电具有一定的超声波效应，使所磨粉末接受能量更均匀，粉体细化后粒径分布窄；这样将原来的单纯机械能球磨过程变为机械能与等离子体结合的球磨过程，加大了对所磨粉末的有效能量输入，球磨罐内部的待磨材料在磨球机械能和等离子体的综合作用下快速被磨细，强化了球磨效果。

(2)本发明将等离子体引入行星球磨机，磨球在球磨罐内做多维运动，其内部磨球对电极冲击相对较小，克服了等离子体辅助高能振动式球磨机对电极轴冲击较大的不足，并有利于球磨安全；并满足了为球磨罐内物料提供等离子体的要求，有利于不同成分的粉末相互扩散，促进机械合金化进程。

(3)本发明提供的装置结构可靠、合理，便于制造，可广泛应用和推广于微纳米粉末大规模生产的领域。

附图说明

图1为电极接轴纵向装配时等离子体辅助高能行星球磨装置的结构示意图；

图2为图1正剖视图；

图3为图1中电极夹持架的结构示意图；

图4为电极接轴横向装配时等离子体辅助高能行星球磨装置的结构示意图。

具体实施方式

通过如下实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、图2所示，纵向装配时等离子体辅助高能行星球磨装置由机箱1、底盖2、侧盖3、上盖4、电极接轴上轴承5、电极接轴6、电极接轴下轴承7、电极夹持架8、电极轴9、罐盖10、球磨罐体11、罐体定位座12、行星盘13、行星盘驱动轮14、太阳轮15、行星轮16、电极密封圈17、电极轴承18、电源19、中间过轮20、电机轴齿轮21、驱动电机22组成。它们的连接关系如下：

第一部分：电极轴9上固定装配有电极轴承18，通过电极密封圈17固定在带抽气孔的罐盖10上，罐盖10与球磨罐体11紧密结合，形成球磨罐装配体。

第二部分：罐体定位座12通过轴承与行星盘13活动连接，而后与行星轮16固定装配，行星盘13中心轴下部穿过太阳轮15及机箱1的隔板，与行星盘驱动轮14固定装配，行星盘13中心轴上部通过绝缘体与电极夹持架8装配，形成行星盘装配体；电极夹持架8的结构如图3所示，由架柄24和四对夹持静钳柄25和夹持动钳柄26所组成，成对出现的夹持静钳柄25和夹持动钳柄26的对数应与行星球磨装置的球磨罐体11的个数一致，架柄24和夹持静钳柄25连成一体，夹持静钳柄25与夹持动钳柄26通过铰链和弹簧活动连接，呈夹持动钳柄26紧压夹持静钳柄25的状态。

第三部分：如图1所示，电极接轴6通过电极接轴上轴承5穿过上盖4，且与上盖4保持相对转动，电极接轴6下端的轴承孔内安装有电极接轴下轴承7，与电极夹持架8活动连接。上盖4一侧装有与机箱1相连的铰链，形成上盖装配体。

太阳轮15固定安装在机箱1隔板上，隔板下部装有一组啮合的中间过轮20，驱动电机22固定安装在机箱1的侧壁腔内，电机轴齿轮21固定安装在驱动电机22输出轴上，与中间过轮20啮合；行星盘装配体活动安装在机箱1上，其行星盘驱动轮14与中间过轮20啮合，行星轮16与太阳轮15啮合；球磨罐装配体卡在罐体定位座12上，电极轴9通过电极轴承18与电极夹持架8活动连接；上盖装配体与机箱1通过铰链活动连接，中部的电极接轴6通过电极接轴下轴承7与电极夹持架8活动连接；电极接轴6接电源19的正极，机箱1接电源的负极，并接地。

本发明的工作过程如下：

如图2所示，首先打开上盖装配体，旋动电极夹持架8，以便取出球磨罐装配体，将罐盖10打开，清洗球磨罐体11内部，将磨球和待磨材料装入球磨罐体11内部，密闭罐盖10。然后通过罐盖10上的抽气孔将球磨罐体11内抽成真空，通过进气管23充入放电气体介质氩气或氮或氨，根据球磨罐体11内部的真空度和介质的情况调整电源19的频率和电压，将驱动电机22的转速调整到需要的转速。开动等离子体电源19和驱动电机22，使等离子体辅助高能行星球磨机处于运行状态。固定在球磨罐中心位置的电极轴9经过电极接轴6和电极夹持架8获得电源19的高压正电，机箱1接地。作公转及自转的多个球磨罐体11内装有磨球，球磨罐体11与磨球均为导电材料，当高压电通过电极轴9引入到行星球磨机的球磨罐内时，磨球在球磨罐公转和自转的作用下做多维运动，磨球与电极轴9相隔适当距离时，电极轴9与磨球间相互摩擦的同时与电极轴9间产生电晕放电或辉光放电等离子体，耦合机械能与等离子体高能球磨粉末。

实施例2

图4为电极接轴横向装配时的等离子体辅助高能行星球磨装置的结构示意图。电极接轴横向装配是指：电极接轴6通过电极接轴上轴承5穿过机箱1侧壁，且与机箱1保持相对转动，电极接轴6右端的轴承孔中安装有电极接轴下轴承7，与电极夹持架8活动连接。

其它部分的连接、装配关系以及工作过程同实施例1。