專利名稱：用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣流渦旋球化機，具體地說是專用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球 化機。
背景技術(shù)：
目前，用于生產(chǎn)普通石墨粉的粉碎設(shè)備較多，其品種也較為雜亂，但是，專用于生 產(chǎn)球形石墨粉的設(shè)備還沒有問世。近幾年來，有個別的生產(chǎn)企業(yè)為生產(chǎn)球形石墨粉，對生產(chǎn) 普通石墨粉的設(shè)備進(jìn)行了改造，但其生產(chǎn)效果不好，制得的產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到球形石墨的指 標(biāo)要求，特別是球形度、粒度分布范圍、振實密度、松裝密度、真密度、比表面積等指標(biāo)無法 實現(xiàn)用戶所需的技術(shù)要求，在一定的程度上制約了我國及國際上對球形石墨的應(yīng)用，制約 了特殊行業(yè)的需求。究其技術(shù)方面的主要原因是因一般石墨粉(不包括球形石墨)采用 的是機械粉碎的原理，即采取的技術(shù)方案是將石墨粉用機械的方式進(jìn)行粉碎，使大顆粒變 成小顆粒即可。機械方式粉碎出的石墨粉，其顆粒狀呈不規(guī)則形，片狀的、三角形的、類似球 形的混雜在一起；就粒度的分布來說，因設(shè)備的技術(shù)因素使得產(chǎn)品粒度分布大小不一，分篩 時也十分困難，為此，制得的產(chǎn)品只能作為一般的材料使用。從現(xiàn)有設(shè)備不能制得球形石墨 的具體缺陷來說，其技術(shù)上困擾的難題體現(xiàn)在如下方面一是，設(shè)備的粉碎腔或球化室設(shè)計 不合理，一般設(shè)備的進(jìn)料口和出料口均設(shè)置在粉碎腔上，當(dāng)物料進(jìn)入后直接在粉碎腔實施 粉碎，在很短時間內(nèi)從出料口排出，只形成機械的破碎過程，缺乏物理碰撞和團(tuán)聚的過程； 二是，磨盤及刀具設(shè)計不合理，一般的設(shè)備均采用“破碎機”磨盤的工作原理，將刀具設(shè)置在 磨盤的上平面上，當(dāng)物料從破碎腔進(jìn)入后直接落入磨盤的上平面上，磨盤轉(zhuǎn)動中只能使物 料在磨盤的上方進(jìn)行破碎或運動，其磨盤上的刀具只能實施局部的剪切；三是，一般的設(shè)備 采用較高的轉(zhuǎn)子速度，人們普遍認(rèn)為速度越高其破碎的效果越好，其實并非如此。上述問題 是當(dāng)今石墨制備中，嚴(yán)重制約本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員發(fā)展的關(guān)鍵因素，也是阻礙制備球形 石墨技術(shù)的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種專用于生產(chǎn)球形石墨的氣 流渦旋球化機，該設(shè)備能夠使得石墨粉在氣流渦旋球化室內(nèi)實現(xiàn)細(xì)化、剪切、碰撞、摩擦、卷 曲、團(tuán)聚、密實的物理過程，或?qū)崿F(xiàn)物理球化過程與機械粉體細(xì)化過程相結(jié)合，以實現(xiàn)制得 的產(chǎn)品為球形，其球形石墨粉的球形度、粒度分布、振實密度、松裝密度、真密度、比表面積 等指標(biāo)均可控制在事先設(shè)定值的范圍內(nèi)，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)量可提高3倍以上，可實現(xiàn)全自動控 制，極大降低生產(chǎn)成本，設(shè)備的密閉性能好，無粉塵泄漏，噪音小。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦 旋球化機，由機體、球化傳動裝置和內(nèi)分級機傳動裝置組成，在機體的下端設(shè)有進(jìn)料口，在 機體的頂端設(shè)有出料口，在機體內(nèi)壁中部設(shè)有齒圈，齒圈的下端面與機體底面之間為物料 流動室，齒圈的下端面與機體頂面之間為球化室；在物料流動室中設(shè)有一個密封體，在密封體的上端設(shè)有一個粉體球化轉(zhuǎn)盤，粉體球化轉(zhuǎn)盤的圓周端面與齒圈相對，在粉體球化轉(zhuǎn)盤的圓周上平面一周等距設(shè)有粉體刀，粉體刀的數(shù)量為5-10個，粉體刀長度的三分之一伸出 粉體球化轉(zhuǎn)盤；粉體球化轉(zhuǎn)盤固定在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸上設(shè)有軸承和軸承座，轉(zhuǎn)軸、軸承和軸承 座設(shè)置在密封體內(nèi)，在密封體與軸承座之間為一個密閉的空腔，在空腔內(nèi)設(shè)有可循環(huán)流動 的冷卻液；在球化室內(nèi)設(shè)有分流環(huán)和內(nèi)分級機，內(nèi)分級機設(shè)置在分流環(huán)內(nèi)。本發(fā)明，所述的進(jìn)料口由物料流動室經(jīng)齒圈和粉體球化轉(zhuǎn)盤之間的間隙與球化室 相通。本發(fā)明，所述的出料口，經(jīng)分流環(huán)與球化室相通。本發(fā)明，所述的球化傳動裝置，由電機、傳動帶和轉(zhuǎn)軸組成。本發(fā)明，所述的內(nèi)分級機傳動裝置，由內(nèi)分級機電機、傳動帶和內(nèi)分級機轉(zhuǎn)軸組 成。本發(fā)明，所述粉體刀的外端面與齒圈之間的間隙為Imm 30mm。本發(fā)明，所述的齒圈，齒圈的高度為80-115mm，齒圈的直徑為450_500mm，在其內(nèi) 表面上等距垂直設(shè)有多條凸凹的齒條，齒條數(shù)為60-90個，齒條的厚度為1-2. 5mm。本發(fā)明的有益效果是為充分說明本發(fā)明有益效果，在沒有相同技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)比較的情況下，將 本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)對比，作如下的區(qū)別分析。本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)中的區(qū)別之一是，將氣流渦旋球化機中的腔 體設(shè)置為上球化室和下物料流動室，其物料入口設(shè)置在流動室的底部，當(dāng)物料從入口流向 球化室時，必須從底部的流動室向上流動，當(dāng)向上流動的過程中，物料所流向的唯一通路是 球化轉(zhuǎn)盤與齒圈之間的間隙，即實現(xiàn)了石墨粉在流向球化室的通路中進(jìn)行摩擦、剪切、碰 撞、卷曲、團(tuán)聚、密實的第一個過程。本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之二是，產(chǎn)品的出口設(shè)置在球化室的 頂部，當(dāng)石墨粉流向出口時，必須經(jīng)過球化室中設(shè)置的分流環(huán)和上分級機，石墨粉在分流環(huán) 和上分級機的作用下，必須再經(jīng)過球化室的碰撞、摩擦卷曲、團(tuán)聚、密實團(tuán)聚的多次過程后， 再由分流環(huán)和上分級機分離后合格的顆粒排出，未能合格的顆粒繼續(xù)進(jìn)行摩擦、剪切、碰 撞、卷曲、團(tuán)聚、密實的過程。本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之三是，刀具的設(shè)置方式，即刀具設(shè) 置在球化轉(zhuǎn)盤端部，其粉體刀長度的三分之一伸出粉體球化轉(zhuǎn)盤，粉體刀的外端面與齒圈 之間的間隙為Imm 30mm，所述的齒圈的高度為80_115mm，其直徑為450_500mm，在其內(nèi)表 面上等距垂直設(shè)有多條凸凹的齒條，齒條數(shù)為60-90個，齒條的厚度為1-2. 5mm。通過設(shè) 置以上參數(shù)有效控制了石墨粉從底部向上流動的速度，有效控制了石墨粉的摩擦、剪切、碰 撞、卷曲、團(tuán)聚、密實的質(zhì)量，以實現(xiàn)制得的產(chǎn)品為球形，且生產(chǎn)后的石墨產(chǎn)品的球形度、粒 度分布、振實密度、松裝密度、真密度、比表面積等指標(biāo)均可控制在事先設(shè)定值的范圍內(nèi)，質(zhì) 量穩(wěn)定。本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別之四是，氣流渦旋球化機中的轉(zhuǎn)軸、 軸承和軸承座的冷卻系統(tǒng)，設(shè)置該冷卻系統(tǒng)后可有效降低機體內(nèi)的溫度，其作用有二，一是 能夠降低機體內(nèi)部的溫度，確保石墨粉在所要求的恒定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行物理化過程；二是 可降低轉(zhuǎn)軸、軸承和軸承座溫度，減少轉(zhuǎn)子的故障率，確保設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)長時間的運轉(zhuǎn)。
本發(fā)明與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)對比，可提高產(chǎn)率3倍以上；能夠?qū)崿F(xiàn)制得 的產(chǎn)品為球形，其球形石墨粉的球形度、粒度分布、振實密度、松裝密度、真密度、比表面積 等指標(biāo)均可控制在事先設(shè)定值的范圍內(nèi)，可滿足不同用戶的需求；可實現(xiàn)全自動控制；設(shè) 備的密閉性能好，無粉塵泄漏，噪音??；可實現(xiàn)降低能耗50%以上，極大降低生產(chǎn)成本；該 設(shè)備可實現(xiàn)多天連續(xù)運轉(zhuǎn)，安全可靠。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記1、機體，2、球化傳動裝置，3、內(nèi)分級機傳動裝置，4、進(jìn)料口，5、出料口， 6、齒圈，7、粉體球化轉(zhuǎn)盤，8、轉(zhuǎn)軸，9、軸承，10、軸承座，11、密封體，12、粉體刀，13、分流環(huán)， 14、球化室，15、電機，16、內(nèi)分級機電機，17、內(nèi)分級機轉(zhuǎn)軸，18、內(nèi)分級機，19、物料流動室， 20、空腔，21、傳動帶，22、傳動帶。
具體實施例方式如圖所示，用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，由機體1、球化傳動裝置2和內(nèi) 分級機傳動裝置3組成，在機體1的下端設(shè)有進(jìn)料口 4，在機體1的頂端設(shè)有出料口 5，在機 體1內(nèi)壁中部設(shè)有齒圈6，齒圈6的下端面與機體1底面之間為物料流動室19，齒圈6的下 端面與機體1頂面之間為球化室14 ；在物料流動室19中設(shè)有一個密封體11，在密封體11 的上端設(shè)有一個粉體球化轉(zhuǎn)盤7，粉體球化轉(zhuǎn)盤7的圓周端面與齒圈6相對，在粉體球化轉(zhuǎn) 盤7的圓周上平面一周等距設(shè)有粉體刀12，粉體刀的數(shù)量為5-10個，粉體刀12長度的三 分之一伸出粉體球化轉(zhuǎn)盤7 ；粉體球化轉(zhuǎn)盤7固定在轉(zhuǎn)軸8上，轉(zhuǎn)軸8上設(shè)有軸承9和軸承 座10，轉(zhuǎn)軸8、軸承9和軸承座10設(shè)置在密封體11內(nèi)，在密封體11與軸承座10之間為一 個密閉的空腔20，在空腔20內(nèi)設(shè)有可循環(huán)流動的冷卻液；在球化室14內(nèi)設(shè)有分流環(huán)13和 內(nèi)分級機18，內(nèi)分級機18設(shè)置在分流環(huán)13內(nèi)。本發(fā)明，所述的進(jìn)料口 4由物料流動室19經(jīng)齒圈6和粉體球化轉(zhuǎn)盤7之間的間隙 與球化室14相通。本發(fā)明，所述的出料口 5，經(jīng)分流環(huán)13與球化室14相通。本發(fā)明，所述的球化傳動裝置2，由電機15、傳動帶21和轉(zhuǎn)軸8組成。本發(fā)明，所述的內(nèi)分級機傳動裝置3，由內(nèi)分級機電機16、傳動帶22和內(nèi)分級機轉(zhuǎn) 軸17組成。本發(fā)明，所述粉體刀12的外端面與齒圈6之間的間隙為Imm 30mm，所述粉體刀 12可選用合金鋼、陶瓷或者鑄鐵等耐磨材料，粉體刀12形狀可以為長方體。本發(fā)明，所述的齒圈6，其直徑470mm，其高度為100mm，在其內(nèi)表面上等距垂直設(shè) 有多條凸凹的齒條，齒條數(shù)為72個，齒條的厚度為1.6mm，所述的齒圈可選用合金鋼、陶瓷 或者鑄鐵等耐磨材料。本發(fā)明，所述的分流環(huán)13呈圓錐形，兩端有開口，上端開口大于下端開口，所述的 分流環(huán)上端通過支架設(shè)置在出料口處，且其上端面與球化室的上壁距離為20-35mm，當(dāng)較重 的顆粒被葉輪離心力甩至出料口時，可以沿分流環(huán)上端的縫隙處進(jìn)入球化室，循環(huán)處理。本發(fā)明中所述的密封體11上設(shè)有冷卻液進(jìn)口和冷卻液出口，冷卻液進(jìn)口設(shè)置在密封體的下部，冷卻液出口設(shè)置在密封體的上部，冷卻液進(jìn)口與外部壓力泵連接，因此，冷 卻液從下部進(jìn)入時，沿軸承座四周并將其冷卻(高速轉(zhuǎn)動的軸承將產(chǎn)生的熱量傳遞給軸承 座)，從上部的出口處將熱量帶出，有效降低其內(nèi)軸承系統(tǒng)的溫度，延長了軸承、軸承座、轉(zhuǎn) 軸使用壽命，實現(xiàn)設(shè)備能夠長時間的連續(xù)運轉(zhuǎn)，且運行穩(wěn)定，減少設(shè)備維修費用，降低生產(chǎn) 成本，提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明采用粉體刀切割和高速氣流沖擊，碰撞雙重處理功能于一體，在粉體刀切 割過程中，物料在粉體球化轉(zhuǎn)盤的粉體刀與齒圈之間的摩擦、碰撞，同時粉體球化轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生 高速氣流隨粉體刀切割方向旋轉(zhuǎn)，物料在氣流中加速，并與固定齒圈產(chǎn)生高速碰撞，使得天 然鱗片在次過程中實施碰撞、剪切、氣流摩擦、卷曲、團(tuán)聚、密實等動作，反復(fù)循環(huán)沖擊使物 料同時受到雙重粉體細(xì)化，加速物料的粉體細(xì)化率。首先石墨顆粒在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用 下，先被迅速分散，同時不斷受到粉體刀、齒圈和高速氣流的強大沖擊、粒子之間的相互碰 撞、摩擦和剪切等作用 。石墨顆粒被不斷循環(huán)，在較短時間內(nèi)形狀不規(guī)則石墨顆粒被處理為 球形或近球形顆粒，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速為3000r/min，處理時間為10或15min。處理前后微晶石 墨和鱗片石墨顆粒的形狀均發(fā)生了明顯的變化，而且顆粒表面有小顆粒的粘附。因此可推 斷球形化的形成機理為(1)在初始階段是鱗片石墨微粉顆粒受沖擊彎曲、疊合，同時研磨 使得尖銳的棱角斷裂；(2)鱗片石墨微粉逐漸成球，但細(xì)顆粒增加；(3)細(xì)顆粒吸附在大顆 粒上；(4)細(xì)顆粒固定和嵌入后繼續(xù)受沖擊，球形石墨微粉逐漸密實。也即初始階段是沖擊 細(xì)化過程，然后是少量細(xì)顆粒在粗顆粒表面的粘附和固定密實過程。小顆粒吸附在大顆粒 表面主要發(fā)生在最初的幾分鐘內(nèi)，牢固吸附主要發(fā)生在整形的后幾分鐘內(nèi)，顆粒之間主要 以范德華引力和靜電引力發(fā)生吸附。本發(fā)明在球化室的出料口處設(shè)置分流環(huán)13和內(nèi)分級機18，其一、穩(wěn)定氣流，加速 物料粉體細(xì)化、球化，使物料實施氣流磨擦、團(tuán)聚等動作后易處理成球形；其二、完成初步球 化后的分級，分級效果好，分流環(huán)將球化室分成兩塊，球化室和由分流環(huán)圍成的空間構(gòu)成的 分級室，內(nèi)分級機設(shè)置在分級室內(nèi)并由變頻電機驅(qū)動，所述的內(nèi)分級機包括一個可旋轉(zhuǎn)葉 輪，電機帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，在分級室內(nèi)形成強大的離心力，在離心力的作用下，大或重的 顆粒受離心作用力大，故被甩至分流環(huán)外圍，并不再受離心力的影響，物料或者與設(shè)置在球 化室內(nèi)的固定齒圈產(chǎn)生高速碰撞、沖擊，或者落入粉體盤內(nèi)繼續(xù)粉體，小或輕的物料受離心 力作用小，在葉輪的中心處懸浮，受負(fù)壓抽風(fēng)機提供的負(fù)壓影響被帶至高處，順管道運動至 下一組件內(nèi)被分級或收集。每級產(chǎn)出的物料由質(zhì)檢員抽檢查出其分布粒徑，通過變頻調(diào)節(jié) 內(nèi)分級機的轉(zhuǎn)速和風(fēng)量大小便可調(diào)整分級室中離心力的大小，達(dá)到初步分出指定粒度的物 料的目的。以上可知，該設(shè)備能夠使得石墨粉在球化室內(nèi)實現(xiàn)細(xì)化、剪切、碰撞、摩擦、卷曲、 團(tuán)聚、密實的物理過程，或?qū)崿F(xiàn)物理球化過程與機械粉碎過程相結(jié)合，以實現(xiàn)制得的產(chǎn)品為 球形，其球形石墨粉的球形度、粒度分布、振實密度、松裝密度、真密度、比表面積等指標(biāo)均 可控制在事先設(shè)定值的范圍內(nèi)，質(zhì)量穩(wěn)定；產(chǎn)率可提高3倍以上；可實現(xiàn)全自動控制；設(shè)備 的密閉性能好，無粉塵泄漏，噪音?。豢蓪崿F(xiàn)降低能耗50%以上，極大降低生產(chǎn)成本；設(shè)備 的密閉性能好，無粉塵泄漏，噪音小；可實現(xiàn)多天連續(xù)運轉(zhuǎn)，安全可靠。
權(quán)利要求
用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，由機體(1)、球化傳動裝置(2)和內(nèi)分級機傳動裝置(3)組成，其特征是在機體(1)的下端設(shè)有進(jìn)料口(4)，在機體(1)的頂端設(shè)有出料口(5)，在機體(1)內(nèi)壁中部設(shè)有齒圈(6)，齒圈(6)的下端面與機體(1)底面之間為物料流動室(19)，齒圈(6)的下端面與機體(1)頂面之間為球化室(14)；在物料流動室(19)中設(shè)有一個密封體(11)，在密封體(11)的上端設(shè)有一個粉體球化轉(zhuǎn)盤(7)，粉體球化轉(zhuǎn)盤(7)的圓周端面與齒圈(6)相對，在粉體球化轉(zhuǎn)盤(7)的圓周上平面一周等距設(shè)有粉體刀(12)，粉體刀(12)的數(shù)量為5-10個，粉體刀(12)長度的三分之一伸出粉體球化轉(zhuǎn)盤(7)；粉體球化轉(zhuǎn)盤(7)固定在轉(zhuǎn)軸(8)上，轉(zhuǎn)軸(8)上設(shè)有軸承(9)和軸承座(10)，轉(zhuǎn)軸(8)、軸承(9)和軸承座(10)設(shè)置在密封體(11)內(nèi)，在密封體(11)與軸承座(10)之間為一個密閉的空腔(20)，在空腔(20)內(nèi)設(shè)有可循環(huán)流動的冷卻液；在球化室(14)內(nèi)設(shè)有分流環(huán)(13)和內(nèi)分級機(18)，內(nèi)分級機(18)設(shè)置在分流環(huán)(13)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，其特征是所述的進(jìn) 料口(4)由物料流動室(19)經(jīng)齒圈(6)和粉體球化轉(zhuǎn)盤(7)之間的間隙與球化室(14)相ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，其特征是所述的出 料口 (5)，經(jīng)分流環(huán)(13)與球化室(14)相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，其特征是所述的球 化傳動裝置(2)，由電機(15)、傳動帶(21)和轉(zhuǎn)軸⑶組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，其特征是所述的內(nèi) 分級機傳動裝置(3)，由內(nèi)分級機電機(16)、傳動帶(22)和內(nèi)分級機轉(zhuǎn)軸(17)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，其特征是所述粉體 刀(12)的外端面與齒圈(6)之間的間隙為Imm 30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，其特征是所述的齒 圈(6)，其高度為80-115mm，其直徑為450-500mm，在其內(nèi)表面上等距垂直設(shè)有多條凸凹的 齒條，齒條數(shù)為60-90個，齒條的厚度為1-2. 5mm。
全文摘要
用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，包括機體、球化傳動裝置和內(nèi)分級機傳動裝置組成，在機體內(nèi)設(shè)有內(nèi)分級機、粉體球化模塊和冷卻系統(tǒng)，本發(fā)明合理設(shè)計內(nèi)部球化模塊和分級模塊，從而提供一種專用于生產(chǎn)球形石墨的氣流渦旋球化機，該設(shè)備能夠使得石墨粉在氣流渦旋球化室內(nèi)實現(xiàn)細(xì)化、剪切、碰撞、摩擦、卷曲、團(tuán)聚、密實的物理過程，或?qū)崿F(xiàn)物理球化過程與機械粉體細(xì)化過程相結(jié)合，以實現(xiàn)制得的產(chǎn)品為球形，其球形石墨粉的球形度、粒度分布、振實密度、松裝密度、真密度、比表面積等指標(biāo)均可控制在事先設(shè)定值的范圍內(nèi)，質(zhì)量穩(wěn)定；產(chǎn)率可提高3倍以上；可實現(xiàn)降低能耗50％以上。
文檔編號C01B31/04GK101863464SQ20091017276
公開日2010年10月20日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者侯玉奇 申請人:洛陽市冠奇工貿(mào)有限責(zé)任公司