超微细研磨分散机的研制

发布时间：2020-07-05 20:12

【摘要】：随着科技的不断发展超微研磨分散技术应用领域越来越普遍,对研磨分散过程的深入研究已经显得越来越重要。现有设备中多数研磨机和分散机是具有独立功能的两种设备,研磨后的物料还需经过另一道工序进行分散,这严重影响了设备的工作效率。而且对不同粘度的物料在研磨分散过程中流量变化范围大,静、动研磨体与研磨物料过程中产生较大的热量,散热性能较差等问题。本文研制了一种超微细研磨分散机,它具有分散机、研磨机、均质机、剪切机的功能,效率是胶体磨、高速剪切机、均质机等设备的2~5倍,效率高、散热性好、节约能耗、操作方便、可实现连续生产。以超微细研磨分散机为研究对象主要进行了结构设计、模态分析、流场分析等研究,具体工作如下:首先,对胶体磨、高剪切分散机工作原理进行分析,完成对超微细研磨分散机整机设计,并确定了工作转速、研磨体、分散体及转子和定子之间的间隙等关键参数。其次,由于超微细研磨分散机属于高速旋转机械,其动力学研究是非常重要的。运用ANSYS软件对机体、转子的有限元建模及仿真分析,得到了机体、转子的固有频率、振型等相关参数。同时为进一步结构优化提供了理论依据和分析基础。再次,通过Solidworks软件进行三维建模,用ANSYS FLUENT软件对分散盘、冷却腔进行了流场分析、流场热力学分析,得出了粉碎腔中的压力场、速度矢量、剪切应力和剪切率场的分布情况,对分散盘偏角、转速的流场情况进行了对比分析,得到了β为45°为本设备最优角度和冷却腔的最优方案,设备加工精度满足条件下转速越高越好。此外,还对研制的超微细研磨分散机进行了实验研究,结果表明,超微细研磨分散机研磨效果达到了预期要求,分散效果略低于预期的要求,分散有待提高。最后,对机体、螺纹筒、主轴、分散盘进行结构优化设计。本文为超微细研磨分散机的研发设计提供了新的思路和理论依据。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122
【图文】：

胶体磨,分散机

微细研磨分散机国内外研究现状及分析微细研磨分散机的起源及研究现状超微细研磨分散机的起源前的研磨分散设备中胶体磨、高速剪切机、均质机等最具有代在引进德国最先进技术的基础上，进行改进和创新的第二代湿的先进机械设备。胶体磨分为卧式、立式、封闭循环式、分体1 和 1-2 所示。胶体磨在国内公司生产的多种产品和国外先进公差距仍很大，主要是产品的研磨性能和加工工艺的技术方面需尽快达到世界上超微细设备的高端水平[3]。胶体磨主要应用于工等行业。

胶体磨,分体式

德国最先进技术的基础上，进行改进和创新的第二机械设备。胶体磨分为卧式、立式、封闭循环式、-2 所示。胶体磨在国内公司生产的多种产品和国外先很大，主要是产品的研磨性能和加工工艺的技术方到世界上超微细设备的高端水平[3]。胶体磨主要应业。a）卧式胶体磨 b）立式胶体磨图 1-1 卧式胶体磨和立式胶体磨Fig. 1-1 Horizontal colloid mill and vertical colloid mill

分散机,高速剪切

现在产出很多系列产品，德国 Fluko 公司也一直处于剪切机械行业的领先地位[5]。日本、美国和德国在研究和开发剪切均质机方面都取得了大量的科研成果。它们在剪切、均质等高科技产品中一直处于世界领先地位，如德国 IKA集团生产的剪切乳化机系列。我国引进国外先进技术，在此基础上进行研发创新，最具有代表性的是上海依肯机械设备有限公司生产的 EDL2000 系列高剪切分散乳化机代表国内先进水平。分散机的类型依照搅拌器的不同，分为强力分散机、高速分散机、单轴分散机、实验室分散机等。这种形式的剪切分散机具有集分散、乳化、混合、粉碎和溶解等功能于一体的特点，剪切粉碎机因此产生[6,7]。高速剪切分散机主要应用在化工、中成药、涂料、塑料、纺织、造纸、煤炭浮选剂、纳米材料等行业中，还常用于研发新产品的分散实验，及对要求细度高的化学、医药、化妆品、纳米材料的工业生产，是一种功能多、运用范围广的混合机器。目前在中国食品加工中，高速分散技术的认识度欠缺，无法得到普遍的推广，主要原因分为两个：一是此种设备种类单一，对不同的物料需要设计不同研磨分散装置和系统；二是国内高校科技研究者对高速切割粉碎技术及设备的研究不足，认识较不够[8,9]。图 1-3 为高剪切分散机。

【参考文献】