專利名稱：矩陣齒輪式超微研磨泵的制作方法
技術領域：
矩陣齒輪式超微研磨泵是一種齒輪式超微研磨機中用于對膠體物料進行超微細化加工的主機部件。 可以應用于食品、化工、制藥等領域中對含固體顆粒的流體進行超細化的破碎和研磨。
背景技術：
目前在對固體顆粒進行超細化破碎方面的研磨破碎設備有很多種，例如球磨機、膠磨機、氣流粉 碎機、均質機和高剪切機等。其中球磨機、膠磨機和高剪切機是一種以機械動能對被磨碎的固體顆粒施 以剪切力、摩擦力和機械振動力來實現物料破碎細化的。球磨機主要用于千粉方式破碎。而膠磨機和高 剪切機是以濕式膠體方式研磨破碎的。由于它們的運動方式和結構原理所限，這兩種破碎機起破碎作用 的定子和轉子間必須留有一定的細小間隙。被破碎的物料經過此間隙時，定轉子間的高速相對運動對顆 粒施加了強烈的剪切力和摩擦力使得物料粉碎細化。然而定轉子間隙不可能做到零間隙，因而其達到一 定的細化精度后，就不可能進一步的細化。目前只能做到1微米左右的破碎能力，要實現納米化的加工 較難做到。

發明內容
為了能對物料顆粒用機械方式實現納米化的加工，就要對物料做到零間隙施以作用力。從而使物料 細化到小于微米級顆粒后可繼續對其施以機械的擠壓、剪切和摩擦等力的作用，并且也不傷害到機械本 身的運動部件，從而實現對物料的納米級的加工。本發明采用了在液壓技術領域已存在多年的普通的齒 輪式液壓泵并配以進料機構、物料循環機構和冷卻機構組成一個新的完整的齒輪式超微研磨機。本發明 所應用的基本原理是含有固體顆粒的液體(也稱作膠體)被一對相互嚙合的齒輪吸入泵體內后，在流 體輸送過程中受到了一對嚙合輪齒的擠壓、剪切和摩擦，使大顆粒變小，小顆粒進而細化。沒有被作用 力施力的顆粒會在形成的循環流動中總有機會被施力而破碎。經過一段時間的反復多次循環， 一定量的 被破碎的物料最終會達到極細的結果。用只有一對齒輪組成的齒輪泵做研磨機的工作主機時， 一對齒輪 同時嚙合的牙齒不超過2對，這樣的研磨效率比較低。對每批物料做循環研磨需要的時間較長，產量較 低。若能在同一臺研磨泵中同時有多組齒輪付對物料進行研磨工作，可成倍地提高工作效能。縮短了每 批物料的研磨時間，能大大地提高產量。因而發明了由多個齒輪以矩陣排列的方式串聯嚙合而形成的矩 陣齒輪式超微研磨泵。
本發明的矩陣齒輪式超微研磨泵所采用的技術方案是在同一齒輪泵殼體內設置了多行多列個相同 模數、相同齒數的齒輪相互串聯嚙合。其中首行首列齒輪為主動齒輪，其他順序相互嚙合的齒輪都是從 動齒輪。用中間分隔板把泵殼體對稱分隔為左右兩部分。每一部分泵殼體都有多個成矩陣排列能容置齒 輪的圓弧空間。兩個左右泵蓋用螺栓和定位園柱銷使其與泵殼體和分隔板組合為一體。三個裝在左右泵 蓋和中間分隔板上的滑動軸承內插裝著主動軸。兩個寬體主動齒輪對稱地套裝在裝有平鍵的主動軸上。 中間分隔板的其他行列所有的軸孔上開有鍵槽并插入裝著平鍵的被動齒輪軸。每個被動齒輪軸上對稱地 套裝著多個裝有滑動軸承總寬等于兩個主動齒輪的窄體被動齒輪。在位于主動齒輪與其嚙合的被動齒輪 的牙齒嚙合分離區的泵殼和分隔板上開有進料通道。進料通道的上方設置了有能與外加料斗聯接的螺紋 進口的進料接頭。在位于齒輪嚙合最末尾的兩個被動齒輪的牙齒嚙合進入區的泵殼和分隔板上設置了物 料循環排出通道。排出通道與外部管道聯接的螺紋出口設置在左泵蓋上。除了主動齒輪和末位被動齒輪 以外在左右泵殼容納被動齒輪的地方都設有一條半徑大大地大于齒頂圓半徑的圓弧狀流體內流道空間。 每對齒輪的牙齒在嚙合的進入區把齒間的流體通過內流道壓向下一級齒輪牙齒嚙合的分離區，保證流體 在泵腔內由始至終地流動。在泵殼最底部設置的螺紋口與靠近底部的內流道連通。該螺紋接口可用于安 裝排料閥門。在泵殼和分隔板每兩行裝齒輪的空腔之間都設有封閉的冷卻水空腔。對應位置的左右泵蓋上設置了可與外部冷卻水管道聯接的螺紋進出水口。
本發明的矩陣齒輪式超微研磨泵的優點是，主動齒輪轉動時可同時帶動多個串連的被動齒輪轉動， 由此多個齒輪嚙合點同時工作增大了對牙齒間物料的擠壓剪切面積，提高了工作效能。加大齒輪寬度也 能增大牙齒嚙合面積。但制造精度誤差會使寬體齒輪的嚙合接觸面不良又降低了牙齒對物料的擠壓和剪 切效能。把主動軸的齒輪分為2個寬齒輪。每個從動軸上的齒輪被分成為多個窄齒輪可改善齒輪牙齒的 接觸性。由此提高了每個齒輪對物料的擠壓與剪切作用。泵殼體內設置冷卻水空腔，能更好地降低研磨 物料的溫升。


附圖1是本發明的矩陣齒輪式超微研磨泵的C-C剖開結構示意圖。 附圖2是本發明的矩陣齒輪式超微研磨泵的A-A剖開結構示意圖。 附圖3是本發明的矩陣齒輪式超微研磨泵的B-B剖開結構示意圖。 附圖4是齒輪泵的工作原理圖。 附圖5是單行五列齒輪式研磨泵剖開結構示意圖。
附圖6是本發明的矩陣齒輪式超微研磨泵安裝在研磨機系統中的工作原理圖。
圖中1左泵殼、2進水口I、 3主動齒輪、4主動軸、5平鍵I、 6進料通道、7螺紋進口、 SO型密封 圈、9螺釘、IO內流道、ll圓柱銷、12上冷卻水腔、13出水口I、 14從動軸、15滑動軸承I、 16從動齒 輪、17出水口n、 18下冷卻水腔、19循環排料通道、20排料螺紋口、 21進水口U、 22底腳、23鋼堵、 24滑動軸承n、 25進料接頭、26平鍵H、 27彈性擋圈、28唇型密封圈、29聯接螺栓、30平鍵III、 31 右泵蓋、32內六角螺釘、33中間分隔板、34左泵蓋、35螺紋出口、 36右泵殼、37泵殼、38齒輪、39 排出區、40吸入區、41電機、42皮帶輪I、 43皮帶、44水箱、45回水管、46矩陣齒輪式超微研磨泵、 47循環回流管道、48加料斗、49皮帶輪H、 50進水管、51連接管、52管道泵、53排料閥、54機架。
具體實施例方式
下面結合對附圖和實施例的描述給出本發明的矩陣式齒輪超微研磨泵的進一步說明。 參見附圖4齒輪泵的工作原理圖。泵殼37內的一對齒輪38相互嚙合轉動，在吸入區40處由于嚙合 的牙齒不斷分離出現了空間加大使得吸入區40出現負壓力，將使流體吸入泵腔內。泵腔排出區39處的 牙齒不斷進入嚙合使得該處空間連續減少，齒輪將其牙間的流體不斷擠出造成排出區39處的流體增多， 因而形成的壓力將流體排出泵腔外。齒輪牙齒嚙合處相互擠壓時會對牙齒間的流體顆粒施加了擠壓力。 一對相互嚙合的齒輪除了在嚙合節點處是純滾動擠壓外，牙齒面的其它部位之間都會有一個微小的速度 差。這種速度差的存在使齒面間產生相互滑動，該滑動力在齒面產生的剪切力會使齒面出現磨損。當附 著在齒面上的物料顆粒受到此剪切力的作用時，將會被破碎的更細小。由于齒輪轉動時在牙齒嚙合處以 無間隙相互擠壓、剪切和摩擦，因而從理論上而言可以把夾在其間的物料顆粒擠壓破碎到納米級尺寸。 從而實現對物料的超微研磨。由一對齒輪組成的齒輪泵同時嚙合的牙齒數不會超過2對，因而一對齒輪 泵的研磨效能較低。本發明設計了由多個齒輪排列組成的矩陣形式的多級齒輪串聯嚙合的研磨泵，可大 大提高研磨效能。加寬齒輪能使齒輪嚙合面增大，也能提高研磨的效率。本發明把泵的殼體設計成用中 間分隔板33將左泵殼1和右泵殼36對稱地分為兩個泵殼。每個泵殼都有多行多列對稱地分布著由圓弧 組成可容納齒輪的空腔。左右泵蓋34、 31用螺栓29和定位圓柱銷11將其與分隔板33、左右泵殼1、 36 組合為一體。在首行首列的左右泵蓋34、 31和分隔板33上裝有三個滑動軸承n 24,主動軸4插入軸承 II24中，軸4的外伸端裝有平鍵II26用于與外動力聯接。軸4的另一端用鋼堵23把左泵蓋34上的軸孔 堵死以防外泄漏。右泵蓋31上裝的并且套裝在主動軸4上的唇型密封圈28用于阻止沿軸4的外泄漏。2 個較寬的主動齒輪3套裝在裝有平鍵I 5的軸4上，并對稱地置于左右泵殼1和36內。軸4上裝的彈性 擋圈27阻止主動齒輪3的軸向移動。中間分隔板33上設置的多行多列個軸孔中都開有鍵槽。多個裝有 平鍵III30的從動軸14插入軸孔中。在每個從動軸14上都套裝著4個裝有滑動軸承115的從動齒輪16。 軸14上所有從動齒輪16的寬度尺寸和等于兩個主動齒輪3的寬度尺寸和。較窄的齒輪比寬齒輪能更好消除因制造誤差造成的齒輪付裝配后嚙合面接觸不良的現象。在容納主動齒輪3和與其相嚙合的被動齒 輪16的牙齒分離區的泵殼和分隔板33上開設了進料通道6。在通道6的上方用螺釘9把有嫘紋進口 7的 進料接頭25與左右泵殼1、 36和分隔板33聯接。接頭25內的O型密封圈8可阻止接合面的外泄漏。經 嫘紋進口 7可與外部加料斗聯接。除了最末一個被動齒輪16以外，其他所有容納被動齒輪16所在位置 的左右泵殼1、 36內，都設有一條半徑大大地大于被動齒輪頂圓半徑的圓弧狀內流道10。每對齒輪嚙合 進入區擠壓出的流體都會沿著圖1所示的內流道10中所標注箭頭方向流入下一級齒輪付牙齒嚙合脫離 區，從而實現流體在泵腔內的輸送。所有齒輪牙齒在嚙合的同時也對流體中所含的固體顆粒施加了擠壓 與剪切力。在容納兩個最末級被動齒輪16的牙齒嚙合進入區的泵殼1、 36和隔板33中設置了循環排料 通道19。在左泵蓋34的下部與通道19相通的地方設置了能與外部循環管路聯接的螺紋出口 35。在泵殼 1的最底部開有排料螺紋口 20與一個內流道10連通。在螺紋口 20上可以裝設排料控制閥門用于排放研 磨好的物料，也可以用于排放清洗研磨泵時的污水。在泵殼l、 36和分隔板33的每兩行齒輪之間區域設 置了封閉的上下冷卻水腔12、 18。該空腔的兩端被左右泵蓋34、 31封閉。泵蓋31、 34上開有能與外部 冷卻水管聯接的進水口 I 2、 II 21和出水口 I 13、 II17。冷卻水腔中通入冷卻水可以對研磨物料時泵體產 生的溫升進行冷卻。保護熱敏性物料的材料性能不因升溫受到影響。在左右泵殼1、 36的底部用內六角 嫘釘32把底腳22固裝在一起，該底腳22用于整個泵的安裝支承。附圖5所示的是單行五列齒輪式超微 研磨泵的剖井結構示意圖，這也是矩陣式排列的一個單行特例，其結構細節與前述的類似不做詳細的陳 述了。參見圖6是矩陣齒輪式超微研磨泵46安裝在研磨機系統中的工作原理圖。裝著皮帶輪I42、皮帶 輪H 49的電機41和泵46共裝在機架54上。裝在皮帶輪142、 II49上的皮帶43把電機41的動力傳遞給 泵46的主動軸4。加料斗48下端裝在泵46的進料接頭25上。與泵46的循環排料通道19的螺紋出口 35聯接的循環回流管道47另一端與加料斗48上部聯接。電機41帶動泵46工作時，加料斗48中的流體 物料從接頭25處的進料道6進入泵腔中。經過多級齒輪的擠壓、研磨和輸送再經與泵46的循環排料通 道19的螺紋出口 35聯接的循環回流管道47返回加料斗48中。加料斗48中定量物料經過多次連續反復 循環研磨，會變的越來越細，甚至達到納米級的細度。機架54底部安裝的水箱44的底部通過管道與管 道泵52的進口聯接。管道泵的出口經進水管50與泵46的下冷卻水腔18的進水口II21聯接。下冷卻水 腔18的出水口 II17用連接管51與上冷卻水腔的進水口 12聯接。泵46上冷卻水腔12的出水口 13經回 水管45與水箱44連接。水箱44中的冷卻水被管道泵52抽出并經管50和51送入泵46的上下冷卻水腔 12、 18中，再經管45回到水箱中。泵46連續輸送研磨物料所消耗的機械能引起的溫升可以被水冷卻下 來。由此可以避免加工熱敏性物料因高溫引起的性能改變。
權利要求
1. 矩陣齒輪式超微研磨泵是在同一齒輪泵殼體內設置了多行多列個模數相同、齒數相同相互串聯嚙合的齒輪，其特征在于左右泵殼被中間分隔板對稱地分為左右兩部分，左右泵殼上都有多個排成矩陣行列能容置齒輪的圓弧空間，左右兩個泵蓋用螺栓和定位圓柱銷使其與泵殼和分隔板組合為一體，三個裝在左右泵蓋和中間分隔板首行首列上的滑動軸承內插裝著主動軸，兩個寬體主動齒輪對稱地套裝在裝有平鍵的主動軸上，中間分隔板的其他行列所有的軸孔上開有鍵槽并插入裝著平鍵的被動齒輪軸，每個被動齒輪軸上對稱地套裝著多個裝有滑動軸承并且寬度和等于兩個主動齒輪寬度和的窄體被動齒輪。
2. 根據權利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于在左右泵殼上除了容納主動齒輪和末位被動齒輪所在的位置外，其余所有容納被動齒輪所在位置處都設有一條半徑大大地大于被動齒輪頂圓半徑的圓弧形狀的內流道空間。
3. 根據權利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于在左右泵殼和分隔板位于容納主動齒輪和與其嚙合的被動齒輪處設置了進料通道，進料通道的上方用螺釘裝有進料接頭，左右泵殼、分隔板和進料接頭之間夾有O型密封圈。
4. 根據權利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于左右泵殼和分隔板位于容納最末級的兩個被動齒輪位置處設有循環排料通道，左泵蓋在其對應位置設有與其相通的螺紋出口 。
5. 根據權利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于在泵殼的最底部設置的排料螺紋口與靠近底部的內流道連通。
6. 根據權利要求1中所述的矩陣齒輪式超微研磨泵，其特征在于左右泵殼和分隔板每兩行齒輪空間之間都設有封閉的冷卻水空腔，對應位置的左右泵蓋上設置了可與外部冷卻水管道聯接的進出水口 。
全文摘要
矩陣齒輪式超微研磨泵是一種在齒輪式超微研磨機中用于對膠體物料進行超微細化加工設備中的工作主機。可以應用于食品、化工、制藥等領域中對含有固體顆粒的液體進行超微細化破碎和研磨。該泵體是由中間夾有分隔板的對稱分布泵殼體和左右泵蓋組成的。多行多列個相同模數相同齒數的齒輪成矩陣形排列串聯嚙合置于泵的殼體內構成的多級齒輪泵。在被動齒輪處設有半徑遠大于齒頂半徑的圓弧狀內流道，用于實現流體在泵內的輸送。該泵在連續循環輸送含有固體顆粒流體的同時，相互嚙合的牙齒對夾在其間的顆粒進行擠壓、剪切和研磨從而使物料獲得超微的細化。
文檔編號B02C4/44GK101507933SQ20081001044
公開日2009年8月19日 申請日期2008年2月17日 優先權日2008年2月17日
發明者王曰信 申請人:王曰信