ЛАБОРАТОРНАЯ МЕЛЬНИЦА С ВРАЩАЮЩИМИСЯ УЗЛАМИ ВВОДА ДЛЯ ПОДЛЕЖАЩИХ ОБЕСПЕЧЕНИЮ СРЕДОЙ РАЗМОЛЬНЫХ СТАКАНОВ Российский патент 2013 года по МПК B02C17/08 

Изобретение относится к лабораторной мельнице по меньшей мере с одним совершающим вращательное движение вокруг своей центральной оси размольным стаканом, к которому подключены два трубопровода для подвода и отвода жидкой или газообразной среды, причем по меньшей мере один трубопровод проходит через вращающийся узел ввода с неподвижной деталью и связанной с движением размольного стакана подвижной деталью.

Подобная лабораторная мельница известна из GB 2257379 А. Известная лабораторная мельница выполнена с возможностью размалывания, или измельчения, суспензии, содержащей размалываемые частицы и при этом непрерывно подаваемой из резервуара по стационарному трубопроводу во вращающийся размольный стакан. Для этого между стационарным трубопроводом и расположенным на размольном стакане подводящем трубопроводе выполнен вращающийся узел ввода, обеспечивающий введение конца стационарного трубопровода как неподвижной детали в скользящее соединение с концом связанного с движением размольного стакана подвижного патрубка.

В случае других лабораторных мельниц, выполненных, например, в виде вибрационной мельницы или планетарной мельницы с соотношением скоростей 1:-1, известно, что хрупкие материалы в подобных лабораторных мельницах подвергаются особенно эффективному измельчению, в определенных случаях осуществляют дополнительное охрупчивание измельчаемого материала посредством охлаждения жидким азотом. Для этого жидкий азот должен непрерывно подводиться к находящимся в движении размольным стаканам и отводиться от них. В этой связи известно обеспечение размольных стаканов жидкой или газообразной средой, например азотом, посредством расположенных соответствующим образом гибких шлангов. При этом шланги закреплены непосредственно на держателе размольного стакана, при этом между держателем размольного стакана и вставляемым размольным стаканом имеется гидравлическое соединение. Однако при практическом использовании эти шланговые соединения имеют небольшой срок службы из-за большой амплитуды переменных нагрузок вследствие движения размольного стакана. Поэтому, прежде всего, при использовании жидкого азота необходимы дополнительные меры безопасности, чтобы исключить угрозу персоналу при отказе шлангового соединения.

Наряду с использованием азота, другие применения механической энергии в процессе измельчения используют кратковременное локальное выделение больших количеств энергии для инициирования химических реакций. В зависимости от начинающихся реакций размольный стакан должен при определенных условиях охлаждаться или нагреваться. И это требует их непрерывного обеспечения средой для поддержания равномерной температуры реакционного объема.

В других случаях применения при измельчении измельчаемого материала выделяются газы, которые могут быть объектом последующего анализа. Поэтому эти газы должны постоянно отводиться из размольного стакана, и отобранный объем должен компенсироваться соответствующим подводом газа.

Всем вышеописанным применениям присуща при этом проблема подведения жидких или газообразных сред к движущемуся размольному стакану, поэтому в основу изобретения положена задача создания лабораторной мельницы с вышеупомянутыми признаками, у которой обеспечено надежное подключение соответствующих необходимых трубопроводов для пропускания жидких или газообразных сред.

Решение этой задачи следует, включая предпочтительные варианты выполнения и модификации изобретения, из содержания формулы изобретения, следующей за этим описанием.

Основная идея изобретения предусматривает, что через вращающийся узел ввода проходят оба трубопровода, при этом на неподвижной детали вращающегося узла ввода выполнены два внешних соединительных элемента для стационарных трубопроводов, а на подвижной детали вращающегося узла ввода выполнены два внутренних соединительных элемента для трубопроводов, ведущих к размольному стакану.

С изобретением связано преимущество, заключающееся в том, что соединение размольного стакана с подводящим и отводящим трубопроводом для среды может происходить через в значительной степени жесткую систему трубопроводов, так как относительное движение между подвижным размольным стаканом и стационарной системой подвода или же отвода компенсируется посредством перемещаемой относительно неподвижной детали подвижной детали промежуточно встроенного вращающегося узла ввода. Соответствующие перемещения внутри вращающегося узла ввода уменьшаются до минимально возможного радиуса, так что вследствие минимизированных относительной скорости и относительного перемещения между неподвижной и подвижной деталями вращающегося узла ввода может быть использовано контактное уплотнение, которое эффективно работает между соосными участками каналов как в неподвижной, так и в подвижной детали вращающегося узла ввода.

Согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что как в неподвижной детали, так и в подвижной детали вращающегося узла ввода выполнены каналы для прохода среды через вращающийся узел ввода, и каналы в неподвижной детали и в подвижной детали имеют соответственно расположенный соосно относительно друг друга, приходящий по оси перемещения подвижной детали соосный участок.

В отношении получения герметичного пути протекания согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что расположенные соосно относительно друг друга участки выполненных во вращающемся узле ввода каналов уплотнены относительно друг друга соответственно между неподвижной деталью подвижной деталью.

В частности, дополнительно может быть предусмотрено, что на подвижной части вращающегося узла ввода в продолжении соосно расположенного участка канала выполнен выступающий штуцер, который входит с геометрическим замыканием в выполненное в неподвижной части приемное гнездо, при этом между штуцером и приемным гнездом расположено уплотнение.

В альтернативном варианте осуществления изобретения в отношении взаимного расположения деталей вращающегося узла ввода может быть предусмотрено, что неподвижная деталь вращающегося узла ввода может быть уплотнена относительно подвижной детали как в радиальном, так и в торцевом направлении.

Поскольку известно, что лабораторные мельницы имеют несколько размольных стаканов, то в одном примере осуществления изобретения предусмотрено, что установлено несколько размольных стаканов, с которыми тогда соотнесен соответственно вращающийся узел ввода.

Насколько также известно из уровня техники, размольные стаканы принято устанавливать в расположенных в лабораторной мельнице держателях размольных стаканов, поэтому согласно одному примеру осуществления изобретения соответственно предусмотрено, что к держателю размольного стакана подключен по меньшей мере один трубопровод, и держатель размольного стакана гидравлически связан с размольным стаканом. Соответственно, в таком случае с держателем размольного стакана может быть соотнесен вращающийся узел ввода.

Поскольку размольные стаканы в лабораторных мельницах разной конструкции могут совершать различные движения, то согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что размольные стаканы совершают лишь неполное круговое движение. Поскольку в таком варианте осуществления движение подвижной детали вращающегося узла ввода относительно неподвижной детали ограничено, то в подобном варианте выполнения лабораторной мельницы может быть предусмотрено, что выполненные на неподвижной детали соединительные элементы соединены с выполненными на подвижной части соединительными элементами гибкими участками трубопровода.

Альтернативно может быть предусмотрено, что размольные стаканы совершают в соотнесенных с ними держателях ротационное движение, при этом соответственно для подвижной детали вращающегося узла ввода должно быть придано ротационное движение.

Согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что размольные стаканы с их центральными осями совершают ротационное движение вокруг находящейся от них на расстоянии оси прибора, при этом соответственно с каждой осью ротационного движения соотнесен вращающийся узел ввода. Это является, например, отличительным признаком планетарной мельницы, у которой размольный стакан вращается концентрически вокруг центральной оси планетарной шайбы, в то время как эта планетарная шайба вращается вокруг центра солнечного колеса. При таких накладывающихся друг на друга круговых движениях для каждого центра ротационного движения должен тогда использоваться по меньшей мере один вращающийся узел ввода.

Наконец, с точки зрения применения лабораторной мельницы предусмотрено, что средой является жидкий азот или что используемые жидкие или газообразные среды являются поддерживаемыми с равномерной температурой для того, чтобы, например, вызывать эффект нагревания или охлаждения для размольного стакана или что среда состоит из специального анализируемого газа.

На чертежах представлены примеры осуществления изобретения.

Фиг.1 - схематический рисунок сконструированной для работы с жидким азотом лабораторной мельницы с соответствующими загрузочными и разгрузочными устройствами и промежуточно включенным вращающимся узлом ввода.

Фиг.2 - аксонометрический чертеж выполненной в форме вибрационной мельницы лабораторной мельницы с размольным стаканом и соотнесенным вращающимся узлом ввода.

Фиг.3 - вариант выполнения вращающегося узла ввода согласно Фиг.2 в увеличенном изображении.

Фиг.4 - вращающийся узел ввода согласно Фиг.3 в другом варианте выполнения.

Как видно на Фиг.1, представленная лишь в схематическом виде лабораторная мельница 10 имеет размольный стакан 11, к которому подсоединены подводящий трубопровод 12 и отводящий трубопровод 13 для обеспечения размольного стакана 11 жидким азотом. С учетом вращательного движения размольного стакана 11 трубопроводы 12 и 13 присоединены через вращающийся узел 14 ввода с неподвижной деталью 15 и подвижной деталью 16. Неподвижная деталь 15 состоит из двух зажимающих с двух сторон подвижную деталь 16 деталей 15a и 15b, которые закреплены относительно друг друга с помощью не показанного здесь, предназначенного для соединения с корпусом лабораторной мельницы 10 держателя. В подвижной детали выполнены два канала 17a и 17b, при этом канал 17a соединен с подводящим трубопроводом 12, а канал 17b - с отводящим трубопроводом 13. В подвижной детали 16 вращающегося узла ввода 14 каналы 17a и 17b изгибаются соответственно на 90 градусов в наружном направлении и оказываются напротив соответственно выполненных в неподвижных деталях 15a и 15b каналов 18a и 18b, при этом расположенные соосно относительно друг друга участки каналов 17a и 18a или же 17b и 18b расположены на оси перемещения подвижной детали 16 относительно неподвижной детали 15.

К каналу 18a неподвижной детали 15 присоединен подводящий трубопровод 19, идущий от резервуара 21 для жидкого азота, при этом в питающем трубопроводе 19 установлены соответствующие выполняющие функции управления и обеспечения безопасности клапаны 20. В резервуаре 21 находится жидкий азот с уровнем 22 жидкости.

К каналу 18b неподвижной детали 15b присоединен обратный трубопровод 23, который подведен к приемному сосуду 24, в котором также находится жидкий азот с уровнем 25 жидкости.

Из расположения деталей понятно, что подвижная деталь 16 может относительно перемещаться по отношению к каналу 14 в неподвижной детали 15 без перекрывания переход трубопровода между имеющимися в вышеназванных деталях каналами 17a и 18a или же 17b и 18b.

Выполнение соответствующего вращающегося узла 14 ввода вместе с лабораторной мельнице 10 понятно из Фиг.2. Здесь показан подводящий трубопровод 19 для жидкого азота, который через расположенный соответствующим образом клапан 20 присоединен к соединительному элементу 118а неподвижной детали 15 вращающегося узла 14 ввода. В представленном примере осуществления видно, что обе отдельные детали 15а и 15b неподвижной детали 15 зафиксированы с помощью соединенного с корпусом лабораторной мельницы держателя 30. Соответственно, от неподвижной детали 15b или ее соединительного элемента 118а к приемному сосуду 24 идет обратный трубопровод 23.

На Фиг.2 видна подвижная деталь 16 с ее соединительными элементами 117а и 117b с присоединенными к ней трубопроводами, а именно подводящим трубопроводом 12 и отводящим трубопроводом 13, которые оба идут к держателю 26 размольного стакана и подключены к нему. Держатель 26 размольного стакана закреплен на установленном в подшипниках с возможностью вращения качающемся рычаге 27 и выполняет колебательные движения вокруг оси 28 перемещения. За счет этого инициируется движение размольных тел внутри установленного в держателе 26 не показанного более подробно размольного стакана, который гидравлически соединен с держателем 26 размольного стакана. При этом вращающийся узел 14 ввода расположен так, что его центр или расположенные соосно относительно друг друга участки каналов 17а, 18а или 17b и 18b находятся на одной прямой с продолжением оси 28 перемещения.

Жидкий азот через подводящий трубопровод 19 и переключающий клапан 20, а также через соединительный элемент 118а поступает во вращающийся узел 14 ввода и покидает вращающийся узел 14 ввода через присоединенный к соединительному элементу 117а подвижной детали 16 подводящий трубопровод 12. Поток жидкого азота поступает к держателю 26 размольного стакана, а оттуда - назад к подвижной детали 16 вращающегося узла 14 ввода и, наконец, через неподвижную деталь 15 вращающегося узла 14 ввода и присоединенного к ней обратного трубопровода 23 попадает в приемный сосуд 24. Как только расположенный в приемном сосуде 24 датчик 31 приходит в контакт с жидким кислородом, переключающий клапан 20 закрывается. После того, как азот испарится в такой степени, что датчик больше не будет им смачиваться, переключающий клапан 20 снова открывается.

Как более подробно видно на Фиг.3, подвижная деталь 16 с соответственно выступающим в радиальном направлении штуцером 32 входит в одно из выполненных на обеих подвижных деталях 15а и 15b гнезд 33, при этом в гнезде 33 установлено радиальное кольцевое уплотнение 34, которое охватывает штуцер 32 подвижной детали 16, и его рабочей кромкой уплотняет зазор между неподвижной деталью 15а и 15b и подвижной деталью 16. Поскольку в представленном примере осуществления уплотнение выполнено с радиальным расположением, то уплотнение может происходить и по торцевой поверхности.

В случае представленного на Фиг.4 варианта осуществления изобретения внутри неподвижной детали и подвижной детали каналы отсутствуют. Более того, соответствующие соединительные элементы 118а, 118b для подводящего трубопровода 19 и отводящего трубопровода 23 на неподвижных деталях 15а, 15b, с одной стороны, и соединительные элементы 117а, 117b для подводящего трубопровода 12 и отводящего трубопровода 13 на подвижной детали 16, с другой стороны, соединены посредством гибких отрезков 35 трубопровода, например шланговых соединений. Однако подобный вариант выполнения имеет смысл только в случае лабораторных мельниц, в которых размольные стаканы совершают неполное круговое движение.

Раскрытые в представленном выше описании, в формуле изобретения, в реферате и чертежах признаки предмета данного документа как по отдельности, так и в различных комбинациях могут быть существенными для осуществления изобретения в различных вариантах выполнения.

Изобретение относится к лабораторной мельнице по меньшей мере с одним размольным стаканом, совершающим вращательное движение вокруг своей центральной оси. Лабораторная мельница 10 содержит по меньшей мере один размольный стакан 11, совершающий вращательное движение вокруг своей центральной оси. К размольному стакану 11 подключены два трубопровода 12, 13 для подвода и отвода жидкой или газообразной среды. По меньшей мере один трубопровод 19, 12 проходит через вращающийся узел 14 ввода. Вращающийся узел 14 ввода имеет неподвижную деталь 15 и связанную с движением размольного стакана 11 подвижную деталь 16. Причем через вращающийся узел 14 ввода проходят оба трубопровода 12, 13, при этом на неподвижной детали 15 вращающегося узла 14 ввода выполнены два внешних соединительных элемента для стационарных трубопроводов 19, 23, а на подвижной детали 16 вращающегося узла 14 ввода выполнены два внутренних соединительных элемента для трубопроводов 12, 13, ведущих к размольному стакану 11. В мельнице обеспечивается надежное подключение трубопроводов для пропускания жидких или газообразных сред. 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Лабораторная мельница (10) по меньшей мере с одним совершающим вращательное движение вокруг своей центральной оси размольным стаканом (11), к которому подключены два трубопровода (12, 13) для подвода и отвода жидкой или газообразной среды, причем по меньшей мере один трубопровод (19, 12) проходит через вращающийся узел (14) ввода с неподвижной деталью (15) и связанной с движением размольного стакана подвижной деталью (16), отличающаяся тем, что через вращающийся узел (14) ввода проходят оба трубопровода (12, 13), при этом на неподвижной детали (15) вращающегося узла (14) ввода выполнено два внешних соединительных элемента (118а, 118b) для стационарных трубопроводов (19, 23), а на подвижной детали (16) вращающегося узла (14) ввода выполнено два внутренних соединительных элемента (117а, 117b) для трубопроводов (12, 13), ведущих к размольному стакану (11).

2. Лабораторная мельница по п.1, отличающаяся тем, что как в неподвижной детали (15), так и в подвижной детали (16) вращающегося узла (14) ввода выполнены каналы (17, 18) для прохода среды через вращающийся узел (14) ввода, и каналы (18) в неподвижной детали (15) и в подвижной детали (16) имеют соответственно расположенный соосно относительно друг друга, проходящий по оси перемещения подвижной детали (16) участок.

3. Лабораторная мельница по п.2, отличающаяся тем, что расположенные соосно относительно друг друга участки выполненных во вращающемся узле (14) ввода каналов (17, 18) соответственно уплотнены относительно друг друга между неподвижной деталью (15) и подвижной деталью (16).

4. Лабораторная мельница по п.3, отличающаяся тем, что на подвижной детали (16) вращающегося узла (14) ввода на продолжении соосного участка канала (17, 18) выполнен выступающий штуцер (32), который входит с геометрическим замыканием в выполненное в неподвижной детали (15) приемное гнездо (33), при этом между штуцером (32) и приемным гнездом (33) расположено уплотнение (34).

5. Лабораторная мельница по п.3 или 4, отличающаяся тем, что неподвижная деталь (15) вращающегося узла (14) ввода радиально уплотнена относительно подвижной детали (16).

6. Лабораторная мельница по п.3 или 4, отличающаяся тем, что неподвижная деталь (15) вращающегося узла (14) ввода уплотнена относительно подвижной детали (16) по торцевой поверхности.

7. Лабораторная мельница по п.1, отличающаяся тем, что установлено несколько размольных стаканов (11), при этом с каждым размольным стаканом (11) соотнесен вращающийся (14) узел ввода.

8. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что при этом размольные стаканы (11) закреплены в расположенных в лабораторной мельнице (10) и совершающих, со своей стороны, вращательное движение держателях (26) размольных стаканов, при этом к держателю (26) размольных стаканов подключен по меньшей мере один трубопровод, и держатель (26) размольных стаканов гидравлически соединен с размольным стаканом (11).

9. Лабораторная мельница по п.7, отличающаяся тем, что размольные стаканы (11) закреплены в расположенных в лабораторной мельнице (10) и совершающих, со своей стороны, вращательное движение держателях (26) размольных стаканов, при этом к держателю (26) размольных стаканов подключен по меньшей мере один трубопровод, и держатель (26) размольных стаканов гидравлически соединен с размольным стаканом (11).

10. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, 7 или 9, отличающаяся тем, что размольный стакан (11) совершает неполное круговое движение.

11. Лабораторная мельница по п.10, отличающаяся тем, что выполненные на неподвижной детали (15) соединительные элементы (118а, 118b) соединены с выполненными на подвижной детали (16) соединительными элементами (117а, 117b) гибкими участками (35) трубопровода.

12. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, 7 или 9, отличающаяся тем, что размольный стакан (11) выполняет ротационное движение.

13. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, 7 или 9, отличающаяся тем, что размольные стаканы (11) с их центральными осями совершают ротационное движение вокруг находящейся от них на расстоянии оси прибора, при этом соответственно с каждой осью ротационного движения соотнесен вращающийся узел (14) ввода.

14. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, 7 или 9, отличающаяся тем, что средой является жидкий азот.

15. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, 7 или 9, отличающаяся тем, что жидкая или газообразная среда является поддерживаемой с равномерной температурой.

16. Лабораторная мельница по одному из пп.1-4, 7 или 9, отличающаяся тем, что средой является анализируемый газ.