专利名称：多功能刮铲搅拌式球磨机的制作方法
本发明的目的是提供一种磨机不存在沉粉和筒壁粘粉，具有真空球磨、保护气氛球磨、高温和低温球磨及保护气氛取料及主要球磨参量能够通过计算机实时监控，无氧化、无泄漏、无污染、无危险的多功能刮铲搅拌式球磨机。实现发明目的的技术方案是这样解决的由主机和附加外围设备组成，其主机又是由机身、升降台、电机、传动部件、主轴和球磨罐组成，其本发明突出的实质性特点在于所说的附加外围设备又由冷却系统、真空系统、供气系统、取料系统、测控系统、微机遥控系统组成，主机的机身的龙门框架上部横梁上连接有电机、下端连接有升降台；电机输出轴连接联轴器，外侧设有外壳，外壳的上端口与龙门框架上部横梁连接、下端口与隔板连接；主轴的上端与联轴器连接、下端通过螺纹与搅拌杆连接；主轴通过轴承与轴承座连接，安装在罐盖上；隔板的下面连接有另一外壳、并还与主轴相配合的动密封圈连接；罐盖下面连接有进气阀，球磨罐内置有内胆并与罐盖连接，搅拌杆的中下部及底端分别连接有刮铲和球面形端头；其外围设备主要由冷却系统通过水泵将液体分别输送到电机、轴承座、球磨罐的环形空间内；真空系统主要包括真空泵、过滤器、测控仪表，对内罐、联轴器与外壳的内空间形成真空空间；供气系统主要包括高压气瓶、减压器将气流通过管路经过进气阀送入搅拌杆的中心孔进入球磨罐内胆底部；取料系统主要包括手套箱、取料器，其取料过程是将取料器置于手套箱内，在保护气氛下将料取出；测控系统主要包括测控仪表及电控柜；微机遥控系统包括微机、打印机及控制软件组成各自独立单元由微机控制球磨。本发明与现有技术相比，一体化分层动—静结合式密封形式，将电机置于整个密封系统之内，对球磨罐和电机传动部分同时抽真空或充保护气体，造成球磨罐内外等真空或等压的环境，确保材料在机械合金化过程中无泄漏、无有害气体侵入，密封可靠性大大提高，密封材料的寿命可延长数十至上百倍。通过真空或气氛保护球磨，解决了球磨时粉末氧化和污染。在抽真空后充入小流量保护气体，可将球磨粉末从密封的球磨罐内自动送入手套箱保护取出，出粉率达95％以上。利用端头刮板的刮铲作用解决了筒壁粘粉的问题；采用球面过渡端头，同样以刮铲作用解决了底部沉粉的问题，使球磨效果大大提高。本设备除解决了上述存在的缺陷外，还具备了下列特点a、冷却与加热球磨实验中常为研究机理目的及开发某些新材料需要进行不同温度球磨，本发明的球磨罐带有冷却套，可进行循环水冷或用液氮深冷球磨；也配备了加热套和温度测控系统，可实现加热球磨。b、现场机械电器控制与远程微机实时监控现场机械电器控制集成于一台控制柜上，可手动操作进行电机运转控制、温度测控、真空机组运转、真空测量及安全连锁、声光报警。在运转速度、工作温度及真空度的监、测、控上实现了与计算机的数据通讯。并专门设计了微机监控软件，对实验过程进行实时远程控制、监测、自动故障保护及采集数据、存储、输出打印。本发明彻底解决了现有搅拌式高能球磨机存在的关键性问题。由此可发生以下明显效果(1)使机械合金化开发新材料不受活泼元素的使用限制，大大扩展了新材料的研制范围。
(2)使实验数据更为精确。
(3)研制费用大大降低。
(4)研制周期大大缩短。
(5)在合金化过程中主要能将两种以上材料合成纳米晶。
本发明的推广，一定能加快新材料的研制步伐。并能获得巨大的经济和社会效益。必将在材料科学领域中产生深远的影响。
四

图1为本发明主视剖面结构示意图；图2为图1的内胆与罐盖连接主视剖面结构示意图；图3为图1的搅拌杆及刮铲的主视剖面结构示意图；图4为图2的搅拌杆及刮铲的俯视剖面结构示意图；图5为取料器主视剖面结构示意图；图6为电气控制原理图。
五
附图为本发明的具体实施例下面结合附图对本发明的内容作进一步说明参照图1所示，多功能刮铲搅拌式球磨机，由主机和附加外围设备组成，其主机又是由机身1-1、升降台1-2、电机1-3-1、联轴器1-4-1、主轴1-5-1和球磨罐1-6组成，附加外围设备又由冷却系统2、真空系统3、供气系统4、取料系统5、测控系统6、微机遥控系统7组成，所说主机的机身1-1的龙门框架上部横梁上连接有电机1-3-1、下端连接有升降台1-2；电机1-3-1输出轴连接联轴器1-4-1，联轴器1-4-1外侧设有外壳1-4-2，外壳1-4-2的上端口与龙门框架上部横梁连接、下端口与隔板1-5-5连接；主轴1-5-1的上端与联轴器1-4-1连接、下端通过螺纹与搅拌杆1-6-4连接；主轴1-5-1通过轴承1-5-2与安装在罐盖1-6-1上的轴承座1-5-3连接；隔板1-5-5的下面连接有另一外壳1-5-6、并还与主轴1-5相配合的动密封圈1-5-4连接；罐盖1-6-1下面连接有进气阀1-6-3，球磨罐1-6内置有内胆1-6-2并与罐盖1-6-1连接，搅拌杆1-6-4的中下部及底端分别连接有刮铲1-6-5和球面形端头1-6-6，罐盖(1-6-1)上开有进气口(1-6-7)和出料口(1-6-8)；其外围设备主要由冷却系统2通过水泵将液体分别输送到电机1-3、轴承座1-5-3、球磨罐1-6的环形空间内，电机是端面可密封并有电机罩，由电机罩内环形空间循环水冷却的电机；真空系统3主要包括真空泵、过滤器、测控仪表，对内胆1-6-2、联轴器1-4-1与外壳1-4-2的内空间形成真空空间；供气系统4主要包括高压气瓶、减压器将气流通过管路经过进气阀1-6-3送入搅拌杆1-6-4的中心孔进入内胆1-6-2底部；取料系统5主要包括手套箱(5-1)、取料器(5-2)，其取料器置于真空手套箱内；测控系统6主要包括测控仪表及电控柜；微机摇控系统7包括微机、打印机及控制软件组成各自独立单元由微机控制球磨。
图2为图1的内胆与罐盖连接主视剖面结构示意图，其罐盖1-6-1下面连接有进气阀1-6-3，内胆1-6-2并与罐盖1-6-1连接，搅拌杆1-6-4的中下部及底端分别连接有刮铲1-6-5和球面形端头1-6-6，罐盖(1-6-1)上开有进气口(1-6-7)和出料口(1-6-8)。
图3所示为搅拌杆1-6-4的中下部及底端分别连接有4个刮铲1-6-5和球面形端头1-6-6。
图4所示，内胆1-6-2、搅拌杆1-6-4与刮铲1-6-5连接图，由图3可知刮铲1-6-5是插入搅拌杆内，同时显示搅拌杆内所设的中心通气孔。
图5所示，；取料系统5主要包括手套箱5-1、取料器5-2，由筒体5-2-1、筒盖5-2-2、过滤网5-2-3，快速装卸卡箍5-2-4组成，其取料器5-2置于手套箱5-1内，手套箱5-1通过阀门分别与真空系统3、供气系统4连接。
图6所示，电气原理图电路中K1为空气开关，KW1为电度表，ABB为变频器，D1为球磨机电机， 为电流表，1HD为指示灯，工作时，合上K1，按下常开按钮1QA，电流由C相经熔断器1RD经过常闭按钮1TA经过常开按钮1QA，使继电器线圈1J得电，经热继电器1RJ到地线N形成回路，此时继电器触点1J1、1J2、1J3、1J4吸合，变频器ABB通电，电机D1运转；关机时，按下常闭按钮1TA，使继电器线圈1J失电，继电器触点1J1、1J2、1J3、1J4断开，变频器ABB断电，电机D1停止运转。通过设定变频器ABB的参数，可控制电机D1的转速，并可设定过载保护、声光报警等功能，变频器ABB带有数据通讯功能，可将运转中的实时数据显示并传输到计算机进行处理，存储、打印。
综上所述，主机由机身(1-1)、升降台(1-2)、电机(1-3-1)、联轴器(1-4-1)、主轴部分(1-5-1)和球磨罐(1-6)组成机身采用龙门框架式结构，电机置于机身顶端，确保运行平稳。升降台采用手动方式，用一对锥齿轮带动丝杠螺母副使升降台上下运动，便于装卸球磨罐。电机采用经过特别改造的可调速电机，采取端面密封、外部水冷的结构方式，可对转子部分抽真空。冷却系统2由水泵、水箱、管件、阀门组成。真空系统3由真空泵、过滤器、测控仪表、管件、阀门组成。供气系统4由气瓶、减压器、管件、阀门组成。取料系统5由手套箱、取料器、管件、阀门组成。测控系统6装有测控仪表的电控柜一台。微机遥控系统7装有专用软件的微机一台及打印机等。
工作原理及特点将横梁、电机、外壳、主轴、罐盖、内胆和球磨罐用静密封O形圈联为一体；通过罐盖上的进料口加入磨球和粉料；开动真空系统，对传动部分和球磨罐同时抽真空，此时主轴上的动密封仅起隔离粉料的作用，大大降低了对动密封的要求，而后直接保持真空或充入保护气体；开动冷却系统，对电机、主轴和球磨罐进行循环水冷或对球磨罐注入液氮进行深冷或加热，通过测控系统或微机遥控系统输入实验所需的各种参数，开动电机，进行球磨。
保护取料机构粉料磨成后，对取料系统预先抽真空，开启连接在罐盖上的阀门，同时，通过连接在罐盖上的进气阀，该阀内部开有环形沟槽，确保气体在搅拌杆转动的任何位置都能进入搅拌杆的中心通孔，将小流量的保护气体从搅拌杆中心向球磨罐底部吹出，使粉料随着气体自动从球磨罐进入取料器内，(取料器采用一端负压另一端正压的压差式过滤取料方式，)然后将手套箱内的取料器在保护气氛下打开，将粉料取出。该机通过结构方面的发明和操作工艺方面的独到技术，确保了在整个球磨过程和取料过程中无氧化、无泄漏、无污染、无危险。
刮铲式搅拌杆搅拌杆的杆梢采用特殊形状的刮铲；搅拌杆的端头采用球面过渡形状。也就是说搅拌杆的底端连接的端头的外曲线与内胆的内曲线为球面过渡曲线。在搅拌球磨过程中，边搅拌边刮铲，使粉料不会粘结在筒壁上，也不会沉留在罐底。
采用多功能刮铲搅拌式球磨机进行了机械合金化Mg-Ni贮氢合金开发研究，一次球磨时间达60小时，不卡机，罐壁不沾粉，罐底无沉积粉末，合成的非晶Mg-Ni和纳米晶Mg2Ni合金无氧化，并通过搅拌杆底部通气方式，在球磨过程中，无需打开球磨罐，即可按要求保护取出检验用粉，方便实验进行。
除此外在以下新材料开发中也成功应用低成本AlN制备、药材加工、军工钨合金、面料用纳米ZnO添加剂等多种行业使用。


本发明涉及多功能刮铲搅拌式球磨机，由主机和附加外围设备组成，其主机又是由机身、升降台、电机、传动部件、主轴和球磨罐组成，附加外围设备又由冷却系统、真空系统、供气系统、取料系统、测控系统、微机遥控系统组成。一体化分层动静结合式密封，球磨罐和电机传动部分同时抽真空或充保护气体，材料在合金化过程中无泄漏、无有害气体侵入。密封材料寿命延长数十倍以上。真空或气氛保护球磨，解决球磨粉末氧化和污染。抽真空后充小流量保护气体，可将球磨粉末从密封的球磨罐内自动送入手套箱保护取出，出粉率达95％以上。端头刮板的刮铲解决了罐壁粘粉问题；球面过渡端头，解决底部沉粉使球磨效果大大提高。适用制药、军工等加工纳米材料。