第二節　立式敞開式砂磨機

砂磨機是一種利用硬度較高的玻璃珠(直徑約2mm)與含有顏料的色漆漿進行混合摩擦達到分散效果的研磨設備,它具有生產效率高、可以連續操作等特點,已成為目前涂料行業的一種最廣泛采用的色漆研磨設備。

砂磨的型式主要有立式和臥式兩大類,立式砂磨又分敞開式和密封式兩大類。

砂磨機的結構主要由三部分組成,即盛玻璃砂的筒體(直立式或橫臥式)、攪拌軸和強制送料系統以及附屬設備。筒體的容積可從1L到200L,甚至更大。攪拌軸的轉速一般為890r/min。強制送料系統配備有特制的大功率的無級變速泵。

一、立式砂磨機的最新發展

砂磨機由一主電機帶動分散軸作800~1500r/min高速轉動,研磨介質是玻璃砂,靠分散軸帶動砂子和研磨料一起旋轉研磨分散,可以連續研磨,酷似分散體制備中的砂子磨,可以相互代用。砂磨機結構簡單、操作方便,可以連續生產,生產效率高。

德國公司在20世紀80年代末推出VMSM雙室異形磨筒砂磨機代表了立式砂磨機技術的發展新方向。它突破了圓柱形筒體的思維定式,采用高密度的氧化鋯球作研磨介質,雙筒并聯或串聯使用。以下作詳細介紹。

二、立式砂磨機的設備結構

在行業內眾所周知,雙軸搭接分散盤高速分散機的剪切率遠高于單軸高速分散機,分散性能也遠優于后者。德國的Vollrath公司從中得到啟示,首先試驗雙軸搭接分散盤,單室圓柱形磨筒砂磨機,獲得較好的效果。第二步,對六種幾何形斷面的磨筒進行對比試驗(見圖4?3),以求最佳分散性能磨筒斷面幾何形狀。試驗都在單室內進行。以所研磨分散成品的飽和度作為分散性能的判別數據。從所測試得到的各種斷面磨筒的色飽和度數據中,令人驚異地表明,目前仍在普遍使用的圓(柱)形磨筒的分散性能遠非是最佳的,正好相反,實屬最差的。色飽和度數據證明以正方形為最佳,90°扇形次之,正六邊形居第三,其余按圖4?4自左向右地排列。依照試驗結果,確定了雙室正方形磨筒砂磨機(結構見圖4?4),其特性見表4?2。二室串聯,分別裝不同粒徑的研磨體(珠球)。第一磨筒(室)裝填較大粒徑的珠球,粉碎較大的顏料聚塊,

作預分散室。第二磨筒(室)裝填較小粒徑的珠球,作精細分散室。實驗證明,高速轉動的各個圓形分散盤在正方形磨筒的水平區形成交錯的增壓流層和減壓流層,這樣避免了在磨筒壁上以及篩網區部分傳動軸上形成剩留的未經分散的顏料附聚體,而這些顏料附聚體最有可能沖出物料出口。

正方形磨筒砂磨機的生產能力是很高的,一般說來是同規格圓柱形磨筒砂磨機的2~4倍。同時,其機體也比同規格的密封式、圓柱形磨筒砂磨機小得多。

德國的公司還對各種材質的研磨體進行了對比試驗,選定了氧化鋯和氧化硅球混合球為研磨體,其組成為:ZrO₂球68.5%,SiO₂球31.5%。

經實驗證實,這種混合球的分散研磨性能對分散盤、篩網、磨筒、軸以及自身的磨耗達到最佳值。

研磨體的規格要求:

密度　　　3.79×10³kg/m³;硬度(維氏)　　800~1000kg/mm²;

假密度　　2.36kg/L;　　　顏色　　　　　　白色;

硬度(莫氏)　7

第一磨筒應裝填粒徑?(1.6~2.5)mm的混合球。其他材質(自然砂除外)的研磨體也能用。混合體的磨損強度比目前常用的玻璃球提高了3倍。

雙室正方形磨筒砂磨機設備結構介紹如下。

(1)傳動　一臺電動機,由三角皮帶同時驅動兩個分散盤傳動軸。軸封系壓力式密封箱,采用液壓式或機械式控制裝置。另外裝有離心式離合器,其優點:啟動平穩,瞬時即可達到額定轉速;有剪力式保護銷,過載時保護電機;啟動快速,瞬時啟動電流減至最小。

(2)給料泵　該泵系齒輪泵。傳動方式:泵電機→三角皮帶→無級變速箱。變速范圍:0~300r/min。無級變速箱與泵之間用剪力保護銷離合器連接,當泵咬死時保護無級變速箱。用傘齒輪和調速手柄調速,能快速調節泵輸出量。附有轉速指示器。

泵特性:PS30　0.03L/s;PS60　0.06L/s。

根據物料的不同,也可另裝螺旋泵、葉片泵。

泵入口處也裝有特殊加熱或冷卻的漏斗,為某些高黏度物料加料用。同時附有過濾器,瞬防顏料團粒阻塞泵進口處。

(3)磨筒　其斷面為正方形,長徑比為2.8~2.9(圓形斷面磨筒一般長徑比為3.2~3.0)聯矩形篩網,條狀篩孔,槽寬可變。高黏度物料可用大表面積篩網,表面積要大于磨筒斷面積使磨筒內升壓減至最小。

磨筒上部篩網出口處有蓋板,以防物料干燥,并有指示物料料溫的溫度計。磨筒上裝有研磨體裝填測高尺,以避免裝填過量進入上部法蘭口。

磨筒上的膜式壓力計來指示其內部壓力變化。磨筒底部法蘭是鏈連接,故換色、換研磨體和清洗都極為方便快速。底部進料閥為止回閥,依據物料不同也可改裝球閥。

每一根傳動軸上裝12個分散盤,但沒有平衡盤。分散盤與軸是過盈配合,沒有間隙,也不可能存料、容易清洗。分散盤為圓形,輪輻式,進料通暢。

傳動軸由軸承和雙動軸承密封環組成的密封箱支承,其上端是三角皮帶輪。密封箱內注浸密封液(冷卻劑)并連接熱虹吸槽,組成溫差環流系統。密封箱是加壓的,以防物料進入。密封箱內壓力高于磨筒內壓1Pa。密封箱與磨筒上各裝有觸點式壓力計,與控制系統連鎖。當二者壓差小于1Pa時,自動停機。

磨筒外夾套內有特殊折流板,冷卻效率較高。而正方形磨筒冷卻表面積本來就大于同規格圓形磨筒的冷卻表面積約15%。密封液和夾套冷卻水系統由恒溫閥控制。雙磨筒一般為串球使用,可接管線(軟管),也可單獨使用。分散盤的線速度是固定的,根據物料不同,改裝傳動軸三角皮帶輪即可獲得所要求的線速度。目前常用的系列是2×2L、2×15L和2×30L。

歸納起來,雙室異形磨筒砂磨機有如下幾個優點:

① 效率高,是同規格圓形磨筒砂磨機的2~4倍;

② 結構緊湊,占地小,價格較低廉;

③ 密閉式,防污染;

④ 控制系統連鎖,操作安全;

⑤ 清洗快速方便;

⑥ 雙室可串聯使用,也可單獨使用;

⑦ 研磨體磨耗小,壽命是常用的玻璃球的3倍;

⑧ 適用的物料黏度范圍大,可達1000~20000mPa·s。

三、立式砂磨機示例

立式開啟式砂磨機見圖4?5,涂料檢測儀器KSM?2適用于涂料、染料等化工行業實驗室使用。供各種有關產品如油漆、油墨、染料、涂料、磁性錄音帶涂層等作分散試驗。

本砂磨機的葉盤線速度可達10.5m/s,使筒體內的物料上下劇烈翻動,并與研磨介質產生強烈的撞擊和剪切,使聚集物體破壞,達到迅速分散與均勻混合的目的。

本機能為大規模生產提高工作效率,提供基本依據,以及為試制新產品或提高產品質量提供工藝依據。

KSM?4實驗室立式砂磨機見圖4?6。

適用范圍:砂磨專用設備。

技術特征:能密度高,特有底部卸料、恒磁瞬間開閉出料塞。

技術參數:

電機國產電機(SMC);

電源220V/50Hz;

電機功率2200W;

調速范圍(無級調速)100~3000r/min;

控制儀PHOENIX—I(電位器調速,二排LED顯示轉速及時間);

砂磨筒4L不銹鋼帶冷卻夾套,筒底有出料口;

升降形式手動/電動;

升降行程400mm;

安裝形式控制儀與機架一體,砂磨筒懸掛在機架上,可卸;

外形尺寸500mm×600mm×750mm(電動);500mm×600mm×1200mm(手動)。