本实用新型专利技术公开了一种超声波超细粉碎装置，装置包括超声发生器、换能器、研磨轮组、交流变频器和电动机；交流变频器通过电动机与研磨轮组相连，超能发生器与换能器相连接。本实用新型专利技术解决化学分析样品超细粉碎难题，尤其针对地质样品(矿石、土壤、非金属材料等)的超细粉碎问题，可以轻易将细粒固体材料超细粉碎，节约能源；达到减少称样量，减少化学试剂用量，间接减少环保污染；增加样品均匀性，提高化学分析检测质量。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种超声波粉碎装置，具体地说，是一种用于岩石、土壤及玻璃等 脆性材料的超声波超细粉碎装置。
技术介绍
在化学计量检测分析领域，检测样品粉碎加工的粒度要求是分析过程的第一步， 其粒度大小及其均匀性对后续分析准确性和精密度具有决定作用，60多年以来，大多数检 测样品的粒度要求为74μπι(200目）。随着科技发展和检测技术的进步，74μπι样品粒度这 一技术要求，正面临着严重挑战。特别是ICP-MS等高灵敏分析技术的出现，本来称样量可 以减少到毫克级（5mg~IOmg)，由于已有的样品加工设备难以将样品加工的更细、少量样 品的均匀性和代表性难以保证，仍然需要称取较大量的样品（0. 5g~Ig)。其结果是酸碱消 耗量大、试剂空白增加，环境污染和浪费加剧。至今还没有一种适合化学分析的超细样品加 工技术。 早在20世纪80年代末90年代初，犹他粉碎中心对超声波粉碎技术进行了开发， 组装并研究了 1台超声波粉碎设备。通过采用一种特殊的压电陶瓷并对其预加 KMkPa的 负荷以获得最大强度，使超声波转换器取得了较大改进。这种改进的系统使用稳定而快速 的振动促进矿石疲劳破裂，从而产生更有效的粉碎效果，对不同的物料用超声波啮辊磨机 使矿粒成功地得到了粉碎，石灰石的超声波粗碎和干式球磨结果比较表明，超声波设备的 产品比球磨机的产品粒度分布更窄，特别是在产品的粗粒级范围内很少残存大颗粒，在细 粒级范围内避免了物料过粉碎，但其粉碎出的产品粒径大于100 ym，与现有的化学分析制 样方法（球磨、振动、盘磨）相比没有优势，因而至今没有应用到实际工作之中。 Isoyama H，Uchida Y，Nagashima T等采用超声冲击研磨。先用金刚石刀片将烧 结过的陶瓷片（3mm厚）切割成两个样品块（35mmX 15mm)和（15mmX 15mm)分别作为件和 研钵。取部分经碰撞研碎后过筛（0.25mm~0.50mm)的样品0.2g于件和研钵之间，并施加 14. 7N压力。样品与杵和研钵相互碰撞，而粉碎成细小的样品。这种方法细碎的样品可以达 到化学分析对样品粒度的要求，但处理后要拆卸装置，样品量偏少，研磨时间长（IOmin)，研 钵材料容易污染样品，还无法应用于实际检测工作过程中的批量样品处理。 我国目前很少有人开展这方面的研究。因此，超声波粉碎技术在分析样品制备方 面具有较大的研究空间及应用前景。
技术实现思路
现有的超细碎样技术主要有搅拌超细球磨技术、高速气流粉碎技术、振动球磨技 术和已公布的超声细磨专利技术。已有技术主要用于大批量样品整体粉碎，无法满足小批 量化学分析样品的超细加工。存在的主要问题是：不适应少量（<20g)样品的超细加工、即 使可以达到超细粉碎，用时较长，耗能较大。当样品个数较多时，更换样品较为麻烦，无法避 免样品之间的交叉污染和设备材料带来的污染。 针对现有技术存在的缺陷，本技术提供了一种超声波超细粉碎装置，通过超 声波发生器产生超声波，通过超声波换能器和圆弧形连接头将超声波能量传递到硬质研磨 轮，被粉碎材料在磨轮的剪切力和高速振动挤压力作用下疲劳破裂，本技术是通过以 下技术方案来实现的： 本技术公开了一种超声波超细粉碎装置，所述的装置包括超声发生器、换能 器、研磨轮组、交流变频器和电动机；交流变频器通过电动机与研磨轮组相连，超声发生器 与换能器相连接。 作为进一步地改进，本技术所述的研磨轮组包括套接于轮轴A上的研磨轮A 和套接于轮轴B上的研磨轮B,轮轴A和轮轴B平行设置，轮轴A和轮轴B所在的平面垂直 于地面。 作为进一步地改进，本技术所述的装置还包括与换能器连接的圆弧形连接 头，圆弧形连接头与轮轴A滑面接触连接。 作为进一步地改进，本技术所述的电动机与轮轴B固定连接。 作为进一步地改进，本技术所述的研磨轮A的轮边与研磨轮B的轮边近乎相 切，研磨轮A的轮边与研磨轮B的轮边之间的距离在10 μπι~500 μπι范围内可调。 作为进一步地改进，本技术所述的装置还包括与轮轴A和轮轴B固定连接的 间距调节装置，所述的间距调节装置用以控制调节研磨轮A与研磨轮B之间的距离。 作为进一步地改进，本技术所述的研磨轮A和研磨轮B是高硬度材料制成。 作为进一步地改进，本技术所述的高硬度材料是氧化锆或氮化硼。 本技术的有益效果如下： 本技术解决化学分析样品超细粉碎难题，尤其针对地质样品（矿石、土壤、 非金属材料等）的超细粉碎问题，本技术的技术方案可以轻易将细粒固体材料超细 粉碎，节约能源；达到减少称样量，减少化学试剂用量，间接减少环保污染；增加样品均匀 性，提高化学分析检测质量；经过5分钟即可使碎出的细粒固体材料粒度达到超细化学分 析对样品粒度的要求（'〈5μπι)。达到此粒度的样品可以采用酸溶解，减少酸用量和加热 溶解时间；也可以直接以悬浮液的形式直接引入仪器检测。应用本技术的设备对150 目刚玉样品（约100 μ m粒径三氧化二铝粉末）进行粉碎，得到粉末的平均粒径为1. 49 μ m， 90 %的粉末粒径小于2. 84 μ m，99. 9 %的粉末粒径小于10 μ m。【附图说明】 图1是本技术装置的结构示意图； 图2是本技术装置用于150目（约100 μ m粒径）三氧化二铝（俗称刚玉） 细碎后粒度分布曲线示意图。 图中，1是超声发生器，2是换能器，3是研磨轮A，4是研磨轮B，5是圆弧形连接头， 6是电动机，7是交流变频器，8是轮轴A，9是轮轴B。 具体实施方案 本技术公开了一种超声波超细粉碎装置，包括超声发生器1、换能器2、研磨 轮组、交流变频器7和电动机6 ;交流变频器7通过电动机6与研磨轮组相连，超能发生器 与换能器2相连接，超声避免细粒物之间的团聚，达到细粒物质超细粉碎的作用。研磨轮组 包括套接于轮轴A8上的研磨轮A3和套接于轮轴B9上的研磨轮M，轮轴A8和轮轴B9平 行设置，轮轴A8和轮轴B9所在的平面垂直于地面。装置还包括与换能器2连接的圆弧形 连接头5,圆弧形连接头5与轮轴A8滑面接触连接，换能器2通过轮轴A8将超声能量传到 研磨轮A3,电动机6与轮轴B9固定连接，电动机6带动轮轴B9而联动研磨轮M，对细小物 料产生剪切和振动挤压的综合作用力使细粒物质破碎。研磨轮A3的轮边与研磨轮M的轮 边近乎相切，研磨轮A3与研磨轮M之间的距离在10 μ m~500 μ m可调，是研磨轮A3与研 磨轮M之间的距离通过间距调节装置来控制。研磨轮A3和研磨轮M是高硬度材料制成， 可以根据不污染所粉碎的物料原则选择，高硬度材料是氧化锆或氮化硼。 下面通过具体实施例对本技术的技术方案作进一步地说明： 以研磨150目刚玉样品（约100 μπι粒径三氧化二铝粉末）为例，图1是本实用新 型装置的结构示意图，超声波发生器产生的超声波经超声波换能器2,通过圆弧形连接头5 传递到高硬度研磨轮组中的研磨轮A3,另一研磨轮M在电动机6的驱动下旋转。约100 μπι 的细粒样品从研磨轮A3和研磨轮M近接触面的上部投入后，在研磨轮A3与B之间的剪 切力和超声波振动挤压力协同作用下使样品颗粒结构疲劳，达到破碎的目的。超声波换能 器2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声波超细粉碎装置，其特征在于,所述的装置包括超声发生器(1)、换能器(2)、研磨轮组、交流变频器(7)和电动机(6)；所述的交流变频器(7)通过电动机(6)与研磨轮组相连，所述的超声发生器(1)与换能器(2)相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑存江，陶晓明，
申请(专利权)人：浙江省地质矿产研究所，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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