ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ СРЕДЫ ДЛЯ СТРУЙНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2019 года по МПК B24C1/00 B02C4/02 B02C4/32 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для уменьшения размера хрупких частиц и, в частности, относится к способу и устройству для уменьшения размера криогенной среды для струйной обработки. Изобретение будет раскрыто в сочетании со способом и устройством для уменьшения размера частиц углекислоты, увлеченных в потоке.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Углекислотные системы, включающие устройства для создания частиц твердой углекислоты, для увлечения частиц в транспортный газ и для направления увлеченных частиц к объектам, являются хорошо известными, а также различные связанные с ними составные части, такие как сопла, представлены в патентах США 4,744,181, 4,843,770, 5,018,667, 5,050,805, 5,071,289, 5,188,151, 5,249,426, 5,288,028, 5,301,509, 5,473,903, 5,520,572, 6,024,304, 6,042,458, 6,346,035, 6,524,172, 6,695,679, 6,695,685, 6,726,549, 6,739,529, 6,824,450, 7,112,120, 7,950,984, 8,187,057, 8,277,288, 8,869,551 и 9,095,956, все из которых включены в данный документ во всей полноте в качестве ссылки. Кроме того, Заявка на патент США № 11/853194, поданная 11 сентября 2007 г., для частиц системы струйной обработки с синхронизированным питателем и генератором частиц; Предварительная заявка на патент США № 61/589 551, поданная 23 января 2012 года, для способа и устройства для определения размеров частиц углекислоты; Предварительная заявка на патент США № 61/592,313, поданная 30 января 2012 года, для способа и устройства для дозирования частиц углекислоты; Предварительная заявка на патент США № 13/475,454, поданная 18 мая 2012 года, для способа и устройства для формирования гранул углекислоты; Заявка на патент США № 13/757133, поданная 1 февраля 2013 г. для устройства и способа струйной обработки с высоким расходом частиц без хранения частиц; Заявка на патент США № 14/062118, поданная 24 октября 2013 г. для установки, включающей, по меньшей мере, крыльчатку или отклонитель потока и для дозирования частиц углекислоты и способа их использования; Патентная заявка США № 14/516,125, поданная 16 октября 2014 года, для способа и устройства для образования твердой углекислоты; Заявка на патент США № 14/596607, поданная 14 января 2015 г. для фрагментации среды для струйной обработки; Предварительная заявка на патент США № 62/129,483, поданная 6 марта 2015 года для устройства подачи частиц; и Заявка на патент США № 14/849.819, поданная 10 сентября 2015 г. для устройства и способа для струйной обработки с высоким потоком частиц без хранения частиц, все из которых включены здесь полностью в качестве ссылки.

[0003] Для некоторых применений может быть желательно иметь небольшие частицы, например, в диапазоне размеров от 3 мм в диаметре до 0,3 мм в диаметре. Патент США 5,520,572 иллюстрирует устройство для струйной обработки частицами, которое включает генератор частиц, который производит мелкие частицы, путем срезания их из блока углекислоты и увлекает гранулы углекислоты в поток транспортного газа без накопления гранул. В патенте США 6,824,450 и в публикации патента США № 2009-0093196A1 раскрывается устройство для струйной обработки частицами, которое включает в себя генератор частиц, который производит мелкие частицы, путем срезания их из блока углекислоты, устройство подачи частиц, которое принимает частицы от генератора частиц и увлекает их, которые затем доставляются в устройство подачи частиц, которое заставляет частицы увлекаться в движущийся поток транспортного газа. Увлекаемый поток частиц протекает через подающий шланг в форсунку для конечного использования, например, направления против заготовки или другой цели.

[0004] Несмотря на то, что системы, такие как проиллюстрированные в патенте США 5,520,572 и патентной публикации США № 2009-0093196A1, работают хорошо, они не сконфигурированы для непрерывного использования в результате того, что источником частиц является блок углекислоты. Когда блок углекислоты истекает, струйная обработка частицами должна прекратиться, когда новый блок углекислого газа загружается в устройство.

[0005] Помимо того, что это не является непрерывным процессом, блоки углекислоты не всегда доступны. Напротив, частицы углекислоты могут быть получены на месте посредством грануляторов, как показано в публикации патента США № 2014-0110501A1. Частицы, которые также могут упоминаться как гранулы, образованные такими грануляторами, имеют существенно больший размер частиц в диапазоне размеров, желательном для конечного использования. Грануляторы могут быть автономными или могут быть включены в качестве компонента устройства для струйной обработки частицами, такого как показано в патенте США 4,744,181, непосредственно подаваемого в бункер, который доставляет частицы на станцию загрузки устройства подачи частиц. Кроме того, частицы могут быть образованы в другом месте и доставлены в место расположения устройства для струйной обработки частицами. Небольшие частицы, напротив, являются обычно слишком маленькими, чтобы прослужить достаточно долго, чтобы транспортироваться от места, где они изготовлены к месту, где находится устройство для струйной обработки частицами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Прилагаемые чертежи иллюстрируют варианты осуществления, которые служат для объяснения принципов настоящего нововведения.

[0007] Фиг.1 иллюстрирует измельчитель.

[0008] Фиг.2 представляет собой покомпонентный вид измельчителя по фиг.1.

[0009] Фиг.3 представляет собой перспективный вид в разрезе измельчителя по фиг.1, выполненный по вертикальной плоскости, проходящей через среднюю линию впуска.

[0010] Фиг.4А представляет собой вид сверху в разрезе измельчителя по фиг.1, выполненный по горизонтальной плоскости, проходящей через среднюю линию впуска.

[0011] Фиг.4В представляет собой увеличенный фрагментарный вид сверху, выполненный по фиг.4А, иллюстрирующий зазор 96 между периферийными поверхностями 12b и 14b.

[0012] Фиг.4С представляет собой увеличенный фрагментарный вид сверху, выполненный по фиг.4А, иллюстрирующий впуск 16а.

[0013] Фиг.5 представляет собой вид сбоку в разрезе по линии 5-5 по фиг.4А.

[0014] Фиг.6 представляет собой вид в разрезе, аналогичный фиг.5, с роликами, показанными полностью.

[0015] Фиг.7 представляет собой вид в разрезе снизу по линии 7-7 по фиг.6.

[0016] Фиг.8 представляет собой увеличенный фрагментарный вид в разрезе, выполненный через ролики с зазором, иллюстрирующий первый вариант осуществления выравнивания и интервала между роликами.

[0017] Фиг.9 представляет собой увеличенный фрагментарный вид в разрезе, выполненный через ролики с зазором, иллюстрирующий второй вариант осуществления выравнивания и интервала между роликами.

[0018] Фиг.10 представляет собой увеличенный фрагментарный вид в разрезе, выполненный через ролики с зазором, иллюстрирующий третий вариант осуществления выравнивания и интервала между роликами.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] В нижеследующем описании, аналогичные ссылочные позиции обозначают аналогичные или соответствующие части на протяжении нескольких видов. Кроме того, в нижеследующем описании следует понимать, что такие термины, как передний, задний, внутренний, внешний и т.п., являются удобными словами и не должны истолковываться как ограничивающие термины. Терминология, используемая в этом патенте, не должна ограничиваться, поскольку описанные здесь устройства или их участки могут быть присоединены или использованы в других ориентациях. Ссылаясь более подробно к чертежам, описан один или несколько вариантов осуществления, сконструированный согласно идеям настоящего нововведения.

[0020] Хотя этот патент относится конкретно к углекислоте при объяснении изобретения, изобретение не ограничивается углекислотой, а скорее может быть использовано с любым подходящим хрупким материалом, а также с любым подходящим криогенным материалом. Ссылки здесь на углекислоту, по меньшей мере, при описании вариантов осуществления, которые служат для объяснения принципов настоящего изобретения, обязательно ограничиваются углекислотой, но должны быть прочитаны для включения любого подходящего хрупкого или криогенного материала.

[0021] Ссылаясь к фигурам 1 и 2, показан измельчитель, в целом обозначенный позицией 2, сконфигурированный для использования в качестве компонента системы струйной обработки частицами углекислоты. Измельчитель 2 включает в себя корпус 4, и в показанном варианте осуществления, кожух 6 и двигатель 8. Корпус 4 включает нижний корпус 4а и верхний корпус 4b, которые могут быть изготовлены из любого подходящего материала, такого как алюминий, нержавеющая сталь, пластик или композиты без ограничения. В изображенном варианте осуществления, измельчитель 2 выполнен с возможностью размещения отдельно. В иллюстрированном варианте осуществления, кожух 6 несет корпус 4 и включает в себя множество ножек 6a, которые позволяют размещать измельчитель 2 на полу, когда он расположен внутри линии между передним по ходу нагнетательным шлангом (не показан), доставляющим поток увлеченных частиц, и задним по ходу нагнетательным шлангом (не показан), переносящим увлеченные измельченные частицы в сопло для струйной обработки. Кожух 6 также охватывает трансмиссию, которая соединяет ролики 12, 14 с двигателем 8. Измельчитель 2 может иначе располагаться внутри кожуха тележки, которая переносит устройство подачи частиц (не показано), соединенное непосредственно с выпуском устройства подачи частиц (не показано), и в этом случае кожух 6 может при желании быть опущен.

[0022] Нижний корпус 4а образует внутреннюю полость 10, внутри которой расположены вращающиеся ролики 12, 14. Нижний корпус 4а образует выемку 16, расположенную в поверхности 18, и включает в себя два разнесенных отверстия 20, 22 для вала роликов. Как видно из фигур 2 и 3, верхняя поверхность 24 нижнего корпуса 4а включает в себя уплотнительную канавку 26, в которой расположено уплотнение 28 с тем, чтобы уплотняться с верхним корпусом 4b, когда верхний корпус 4b прикреплен к нижнему корпусу 4а. Установочные штифты 30 продолжаются от верхней поверхности 24 нижнего корпуса 4а, чтобы расположить верхний корпус 4b относительно нижнего корпуса 4а. Ссылаясь также к фиг.3, верхний корпус 4b содержит углубление 32, расположенное в поверхности 34. Крышка 4c расположена наверху верхнего корпуса 4b и удерживает подшипники 40.

[0023] Ссылаясь также к фигурам 4А и 5, ролики 12, 14 могут вращаться относительно соответствующих, разнесенных, в целом, параллельных осей 12а, 14а вращения. Каждый ролик 12, 14 поддерживается аналогичным образом, так что будет описана только опора ролика 12. Вал 36 расположен с возможностью вращения вокруг оси 12а. Верхний конец 36а вала 36 включает в себя заплечик 38 подшипника, который контактирует с внутренним кольцом 40а верхнего подшипника 40. Внутреннее кольцо 40а может удерживаться на заплечике 38 гайкой 42, которая посредством резьбы входит в зацепление с верхним концом 36а, но любая подходящая конфигурация может использоваться для удержания внутреннего кольца 40а против заплечика 38. Верхний корпус 4b включает в себя отверстие 44 для подшипника, размером для внешнего кольца 40b. Крышка 4с включает в себя полость 46, которая обеспечивает просвет для верхнего конца 36а и гайки 42. Полость 46 имеет размер для удержания внешнего кольца 40b в отверстии 44 для подшипника. Верхний корпус 4b может включать в себя одно или несколько уплотнений 48a, 48b, расположенных в соответствующих канавках.

[0024] Конфигурация нижнего конца 36b вала 36 является аналогичной верхнему концу 36а. Нижний конец 36b вала 36 включает в себя заплечик 50 для подшипника, который контактирует с внутренним кольцом 52а нижнего подшипника 52. Внутреннее кольцо 52а может удерживаться против заплечика 50 гайкой 54, которая посредством резьбы входит в зацепление с нижним концом 36b, но любая подходящая конфигурация может использоваться для удержания внутреннего кольца 52а против заплечика 50. Нижний корпус 4а включает в себя отверстие 56 для подшипника, размером для внешнего кольца 52b. Нижний корпус 4а может включать в себя одно или несколько уплотнений 58a, 58b, расположенных в соответствующих канавках.

[0025] Нижний конец 36b продолжается за гайку 54 и включает в себя заплечик 60. Звездочка 62 не вращательно прикреплена к валу 36, например, через установочный винт (не показан) через втулку 62а звездочки.

[0026] Хомут 64 расположен вокруг вала 36 прилегающим к поверхности 18. Хомут 64 имеет прорезь 64а, по меньшей мере, через одну сторону хомута в отверстии 64b. Также может быть прорезь 64с, образованная напротив прорези 64а. Прорези 64а и 64с позволяют хомуту 64 изгибаться, когда резьбовые крепежные детали, расположенные в горизонтальном отверстии с резьбой на одном конце, стягивающие прорезь 64а (не видимом на хомуте 64, но соответствующем горизонтальному отверстию 66а и резьбовому отверстию 66b хомута 68, видимому на фиг.2), используются для направления противоположных сторон прорези 64а друг к другу для закрепления хомута 64 на валу 36.

[0027] Ролик 12 прикреплен к хомуту 64 одним или несколькими крепежными элементами 70, с хомутом 64, расположенным в выемке 12с ролика 12, позволяющему ролику 12 быть расположенным примыкающим к хомуту 64. Таким образом, зазор для ролика 12 между поверхностью 18 и поверхностью 34 устанавливается посредством суммирования допуска ролика 12 и хомута 64 относительно допуска высоты стенок 10с, 10d и плоскостности поверхностей 18 и 34.

[0028] Ролик 12 включает в себя шпоночный паз 72, хомут 64 включает в себя шпоночный паз 74, а вал 36 включает в себя шпоночный паз 76. Шпонка 78 расположена в шпоночных пазах 72, 74 и 76, закрепляя с помощью шпонки вал 36 к хомуту 64 и ролику 12, так что вращение вала 36 вызывает вращение ролика 12.

[0029] Ссылаясь к фиг.7, показана кинематическая цепь 80. Двигатель 8 включает в себя ведущую звездочку 82, которая входит в зацепление и приводит в движение цепь 84. Цепь 84 входит в зацепление и приводит в движение звездочку 62 вала 36/ролика 12 и звездочку 86 вала 88/ролика 14, при этом натяжная звездочка 90 упруго смещена для поддержания соответствующего натяжения в цепи 84. Цепь 84 маршрутизирована так, что ролики 12 и 14 вращаются в противоположных направлениях, с тем, чтобы создать между ними линию зажимания, как описывается ниже. Ролики 12 и 14 могут вращаться с одинаковой скоростью, что может происходить из-за того, что звездочки 62 и 88 имеют одинаковый размер с постоянным натяжением между ними. Альтернативно, в соответствии с приведенным ниже обсуждением, приводная цепь 80 может быть выполнена с возможностью создания разницы между скоростями вращения роликов 12 и 14. Кинематическая цепь 80 может иметь любую подходящую конфигурацию, включая, без ограничений, зубчатую передачу. Кроме того, кинематическая цепь 80, отдельно или в сочетании с конфигурацией роликов 12, 14 и их ориентацией к валам 36, 88, может быть выполнена с возможностью обеспечения управляемого выравнивания между поверхностями роликов 12 и 14.

[0030] Корпус 4 включает в себя впуск 92 и выпуск 94. В изображенном варианте осуществления фитинг 92a образует проходное сечение впуска 92, а фитинг 94a образует проходное сечение выпуска 94. В этом варианте осуществления, фитинг 92а выполнен с возможностью соединения с источником потока увлеченных частиц, таким как, передний по ходу подающий шланг (не показан), который может находиться в сообщении по текучей среде по ходу движения с выпуском устройства подачи частиц. Фитинг 94а выполнен с возможностью соединения с задним по ходу подающим шлангом (не показан) для переноса увлеченных частиц, которые были измельчены роликами 12, 14, далее к соплу для струйной обработки.

[0031] Ссылаясь к фигурам 4А, 4b, 4С и 6, оси вращения 12а и 14а расположены достаточно далеко, так что периферийные поверхности 12b, 14b роликов 12, 14 образуют зазор 96 между ними, продолжая осевую длину роликов 12, 14. Просвет между концами роликов 12, 14 и поверхностями 18, 34 нижнего корпуса 4а и верхнего корпуса 4b составляет, в изображенном варианте осуществления, 0,381 мм. Зазор 96 может иметь любую ширину, подходящую для разрушения частиц, поступающих в измельчитель 2 через впуск 92, как обсуждается ниже.

[0032] Со ссылкой к фигурам 3, 4А, 4В, 4С и 6 проточный канал образован внутри корпуса 4 участком 10а внутренней полости 10, зазором 96, выемками 16, 32 и участком 10b внутренней полости 10, который размещает впуск 92 в сообщение по текучей среде с выпуском 94. Транспортный газ поступает через впуск 92 с увлеченными частицами. Транспортный газ протекает через участок 10а, направленный к зазору 96. Хотя некоторый транспортный газ может протекать между периферийными поверхностями 12b, 14b и внутренними стенками 10c, 10d полости, а также между верхним и нижним концами роликов 12, 14 и поверхностями 18, 34, любой такой поток является незначительным по сравнению с общим потоком транспортного газа, так что внутренний проточный канал является, по существу, участком 10а, образованным корпусом 4, зазором 96 и выемками 16, 32 и участком 10b. Внутренний проточный канал между участком 10а и участком 10b содержит первый промежуточный канал, образованный зазором 96, и второй промежуточный канал, образованный выемками 16 и 32. В изображенном варианте осуществления, второй промежуточный канал содержит выемки 16 и 32, и впуск второго промежуточного канала, который содержит, в изображенном варианте осуществления, впуски 16а и 32а выемок 16 и 32, расположенные проксимально зазору 96 в поверхности 18 и в поверхности 34, продолжающиеся выше по потоку от него по направлению к впуску 92.

[0033] Эта конфигурация приводит к тому, что транспортный газ продолжает течь вперед по направлению к зазору 96, в целом, в том же направлении, в котором транспортный газ течет во впуск 92. Хотя зазор 96, первый промежуточный канал проточного канала, представляет собой препятствие для потока транспортного газа через него, второй промежуточный канал выемок 16 и 32 представляет очень небольшое сопротивление потоку транспортного газа, и транспортный газ может течь относительно беспрепятственно через впуски 16a, 32a, а также вплоть до зазора 96, поскольку впуски 16a, 32a являются проксимальными зазору 96 и продолжаются выше по потоку от него. Проходное сечение, обеспечиваемое вторым промежуточным каналом по отношению впусков 16a, 32a и выемок 16, 32, может быть приблизительно таким же, или не меньше, чем проходное сечение впуска 92. Второй промежуточный канал и впуск во второй промежуточный канал имеют размер, конфигурацию и расположение, в общем, с тем, чтобы приводить к минимальному обратному давлению потока транспортного газа так, чтобы не было снижения скорости транспортного газа. Экраны 16b, 32b расположены над углублениями 16b, 32b на впусках 16a, 32a, образуя множество щелей 16c, 32c, которые имеют соответствующую ширину меньше, чем самый маленький размер частиц, которые должны быть созданы роликами 12, 14, измельчающими входящие частицы через зазор 96. Общая открытая площадь щелей 16c, 32c на впусках 16a, 32a сконфигурирована таким образом, что не происходит снижения скорости транспортного газа, а общая открытая площадь щелей 16c, 32c на впусках 16a, 32a может быть примерно одинаковой или не меньше, чем проходное сечение впуска 92.

[0034] Как можно видеть на фигурах 3 и 4А выемки 16, 32 также продолжаются за зазор 96, который функционирует как выпуски 16d, 32d второго промежуточного канала, образованного выемками 16, 32. Проходное сечение выпусков 16d, 32d приблизительно, по меньшей мере, такое же большое, как проходное сечение впусков 16a, 32a, так что поток через второй промежуточный канал не ограничен, когда он выходит и присоединяется к части потока и измельченным частицам, выходящим из зазора 96. Общая площадь пропускного сечения щелей 16c, 32c на выпусках 16d, 32d подобным образом сконфигурирована так, что не происходит снижения скорости транспортного газа, протекающего через второй промежуточный канал. Более быстрый поток, выходящий из выпусков 16d, 32d имеет более низкое давление (по принципу Бернулли), чем более медленно движущаяся текучая среда, протекающая через зазор 96. Более низкое давление присоединяющегося потока из второго промежуточного канала тянет более медленную движущуюся текучую среду через первый промежуточный канал. Альтернативно, часть экранов 16, 32 в выпусках 16d, 32d может быть опущена, поскольку только на впусках 16a, 32a существует необходимость блокировать частицы, превышающие желаемый максимальный размер, от входа во второй промежуточный канал.

[0035] Близость впусков 16a, 32a к зазору 96 позволяет транспортному газу сохранять свое направление потока и скорость приближающегося зазора 96, при этом увлеченные частицы доставляются в зазор 96. По мере того как поток транспортного газа изгибается от впусков 16а, 32а, прямая скорость увлеченных частиц приводит к тому, что частицы продолжают двигаться, в целом, прямо вперед для зацепления периферийных поверхностей 12b, 14b роликов 12, 14 так, что частицы продвигаются посредством роликов 12, 14 через зазор 96, измельчая каждую частицу от ее соответствующего начального размера до размера, меньшего, чем желаемый максимальный размер.

[0036] В изображенном варианте осуществления, расстояние между осями 12а, 14а вращения является фиксированным, тем самым устанавливая фиксированную ширину для зазора 96. В качестве альтернативы, измельчитель 2 может быть сконфигурирован таким образом, что одна или обе оси 12а, 14а могут быть перемещены от или друг к другу, например, так, чтобы обе оси 12а, 14а всегда находились в одной и той же плоскости независимо от расстояния между ними. В случае такой конфигурации измельчителя 2, желательно не открывать дополнительные проточные каналы для транспортного газа при переменной установке ширины зазора 96. Внутренний проточный канал, как описано выше, продолжает нести, по существу, весь транспортный газ и частицы. Если обе оси 12а, 14а выполнены с возможностью быть подвижными, то измельчитель 2 может быть сконфигурирован так, что центр зазора 96 остается выровненным с центром впуска 92. Если только одна из осей 12а, 14а выполнена с возможностью быть подвижной, то измельчитель 2 может быть сконфигурирован так, что ролик неподвижной оси расположен так, что его периферийная поверхность в зазоре 96 выровнена с горизонтальным краем впуска 92, независимо формы сечения впуска 92. Одна или обе оси могут быть направлены на свое место посредством упругого смещения. Максимальный размер измельченных частиц может быть регулируемым вверх или вниз во время процесса путем увеличения или уменьшения ширины зазора 96, при этом размер щелей 16c, 32c устанавливается на наименьший желаемый максимальный размер частиц.

[0037] В изображенном варианте осуществления, впуск 92 имеет, как правило, круглое сечение, причем его осевая линия, в целом, совмещена с центром зазора 96. Альтернативно, впуск 92 может быть выполнен с возможностью перехода от формы круглого сечения к форме прямоугольного сечения без уменьшения, тем самым, более точно согласуясь с формой сечения внутреннего проточного канала. Прямоугольная форма может иметь одинаковую высоту (в вертикальном направлении чертежей) с высотой роликов 12, 14.

[0038] Ролики 12, 14 сконфигурированы и работают для продвижения частиц через зазор 96 и при этом измельчают каждую частицу от ее соответствующего начального размера до размера, меньше желаемого максимального размера. Скорость вращения роликов 12, 14 выбирается, а текстура поверхности периферийной поверхности 12b, 14b конфигурируется для обслуживания этих функций. Минимальная скорость вращения, необходимая для обеспечения того, чтобы частицы, не превышающие желаемый максимальный размер частиц, протекали ниже по потоку от зазора 96, может варьироваться в зависимости от рабочих параметров системы, в зависимости от таких факторов, как размер зазора, характеристики размера входящих частиц, включая размер, плотность, чистоту и скорость в увлекаемом потоке, характеристики потока транспортного газа, включая температуру, плотность и содержание воды, текстуры поверхности и чистоты поверхности периферийных поверхностей 12b, 14b. Скорость вращения роликов 12, 14 также может быть установлена на основе скорости частиц, когда они достигают положения, проксимального к роликам 12, 14, например, скорость вращения может быть установлена так, что тангенциальная скорость периферийных поверхностей 12b, 14b равна или больше, чем скорость частиц.

[0039] Ссылаясь к фиг.6, периферийные поверхности 12b, 14b роликов 12, 14 изображены с текстурой поверхности, содержащей множество приподнятых выступов 98 с впадинами 100, расположенными между выступами 98. В изображенном варианте осуществления, приподнятые выступы 98 могут считаться зубьями, которые могут быть образованы посредством накатки периферийных поверхностей 12b, 14b. Угол приподнятых выступов 98 может быть любым подходящим углом, таким как 30°, как изображено, и иметь любое подходящее количество зубцов на дюйм (TPI), такое как 16 TPI или 21 TPI. Могут использоваться другие накатки рисунков текстурирования поверхности. Накатка является лишь одним из способов текстурирования периферийных поверхностей 12b, 14b. Например, зубцы также могут быть прорезаны на периферийных поверхностях 12b, 14b. Также можно рассмотреть шероховатость поверхность текстурированных периферийных поверхностей 12b, 14b. Например, некоторые операции накатки могут создавать шероховатые поверхности вдоль одной или обеих поверхностей зубца. Может быть желательной и включаться более гладкая отделка поверхности, такая как Ra 32, например, путем резания зубцов или путем других способов формирования, кроме накатки. Ширина зазора 96 для производства измельченных частиц, меньше желаемого максимального размера частиц, может изменяться в зависимости от конкретной текстуры поверхности периферийных поверхностей 12b, 14b, а также может варьироваться в зависимости от чистоты поверхности. Например, желательные результаты могут быть достигнуты с шириной зазора 0,005 и 16 TPI; тогда как желательные результаты для 21 TPI могут быть достигнуты с зазором 0,012. В качестве примеров, диаметры роликов 12, 14 для, таким образом, сконфигурированных периферийных поверхностей 12b, 14b могут составлять 2,950 дюймов для зазора 0,012 с 21 TPI и 2,956 для зазора 0,005 дюймов с 16 TPI.

[0040] Периферийная поверхность 12b может быть зеркальным отображением периферийной поверхности 14b, как показано в иллюстрированном варианте осуществления. Как показано на фиг.8, показан один вариант осуществления выравнивания зубьев 98 и впадин 100 между роликами 12 и 14 в зазоре 96. Имея в виду, что зубья 98 и впадины 100 могут быть, как изображено, спирально расположенными на периферийных поверхностях 12b, 14b и, таким образом, «обертываться» вокруг периферийных поверхностей 12b, 14b, когда они продвигаются в направлении, параллельном осям 12a, 14a вращения, фиг.8 иллюстрирует зубья 98 одного ролика, выровненные с впадинами 100 другого ролика. Когда скорость вращения роликов 12, 14 одинакова и выравнивание установлено, как иллюстрировано на фиг.8, зубья или пики одного ролика будут синхронизированы для выравнивания с впадинами другого ролика в зазоре 96, когда ролики 12, 14 вращаются. В таком варианте осуществления, ширина зазора может рассматриваться как расстояние между выровненными соответствующими зубьями 98 на одном ролике и впадинами 100 на другом ролике.

[0041] Ссылаясь к фиг.9, иллюстрирован другой вариант осуществления выравнивания зубьев 98 и впадин 100. В изображенном варианте осуществления, зубья 98 каждого ролика выровнены с зубьями 98 другого ролика, а также впадины 100 каждого ролика совмещены с впадинами 100 другого ролика. В таком варианте осуществления, ширина зазора может рассматриваться как расстояние между выровненными соответствующими зубьями на каждом ролике. Когда скорость вращения роликов 12, 14 одинакова и выравнивание установлено, как иллюстрировано на фиг.9, зубья или пики одного ролика будут синхронизированы для выравнивания соответственно с зубьями и впадинами другого ролика в зазоре 96, когда ролики 12, 14 вращаются.

[0042] Ссылаясь к фиг.10, иллюстрирован еще один вариант осуществления с выравниванием зубьев 98 и впадин 100 одинаково, как иллюстрировано на фиг.8. Однако в этом варианте осуществления, ширина зазора 96 может рассматриваться как расстояние между линией, проходящей через концы зубьев 98 ролика 12 в зазоре 96, и линией, проходящей через концы зубьев 98 ролика 14 в зазоре 96. Сравнивая зазор, иллюстрированный на фиг.8, с зазором, иллюстрированном на фиг.10, причем оба считаются имеющими одинаковую ширину (хотя и измеренную по-разному), зазор 96 на фиг.8 имеет зигзагообразную конфигурацию в направлении, параллельном осям 12а, 14а вращения, тогда как зазор 96 на фиг.10 является прямым, тогда как расстояние между каждым выровненным зубцом 98 и впадиной 100 больше, чем определенная ширина зазора 96. На фиг.9, расстояние между каждой парой выровненных зубьев составляет ширину зазора 96, расстояние между каждой парой выровненных впадин больше, чем определенный зазор.

[0043] В соответствии с другим вариантом осуществления, выравнивание между зубьями 98 и впадинами 100 может изменяться посредством ролика 12, вращающегося с отличной скоростью вращения, чем ролик 14. Кроме того, в еще одном варианте осуществления, ролики 12 и 14 могут быть размещены без какого-либо внимания относительно выравнивания зубьев 98 и впадин 100 в зазоре 96. Когда скорости роликов 12 и 14 являются одинаковыми, это относительное выравнивание будет оставаться одинаковым для каждого полного вращения. В еще одном дополнительном варианте осуществления, текстурирование поверхности ролика 12 может отличаться от текстурирования поверхности ролика 14. Например, если текстурирование поверхности включает в себя зубья, ролики 12, 14 могут иметь различное количество зубьев на дюйм или разную глубину впадин 100.

[0044] Как обсуждалось выше, измельчитель 2 по настоящему изобретению выполнен с возможностью приема частиц от расположенного впереди устройства подачи, независимо от того, соединен ли измельчитель непосредственно к выпуску расположенного впереди устройства подачи частиц, или измельчитель соединен к расположенному впереди устройству подачи частиц посредством напорного шланга. В каждом случае, когда устройство подачи выполнено с возможностью приема частиц из бункера, процесс струйной обработки может быть непрерывным до тех пор, пока бункер непрерывно заполняется (например, когда расположенная впереди установка гранулирования подает частицы в бункер). В зависимости от конкретной конфигурации устройства подачи частиц, возможно, сконфигурировать измельчитель в соответствии с изложенными здесь принципами, чтобы увлечение частиц в транспортный газ происходило внутри измельчителя. Следующие примеры относятся к различным неисчерпывающим путям, в которых могут быть объединены или применены эти идеи. Должно быть понятно, что следующие примеры не предназначены для ограничения охвата любых претензий, которые могут быть представлены в любое время в настоящей заявке или в последующих документах этой заявки. Никакой отказ от прав не предусмотрен. Следующие примеры предусмотрены не для чего иного, как просто для иллюстративных целей. Предполагается, что различные идеи здесь могут быть организованы и применены многими другими способами. Также предполагается, что некоторые варианты могут опустить некоторые признаки, упомянутые в приведенных ниже примерах. Поэтому ни один из аспектов или признаков, упомянутых ниже, не должен считаться критическим, если иначе явно не указано как таковое позднее изобретателями или преемником, представляющим интерес для изобретателей. Если какие-либо претензии представлены в этой заявке или в последующих документах, связанных с этой заявкой, которые включают дополнительные признаки, помимо тех, о которых говорится ниже, эти дополнительные признаки не должны считаться добавленными по любой причине, касающейся патентоспособности.

[0045] Пример 1

[0046] Измельчитель, выполненный с возможностью уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, который меньше заданного размера, причем измельчитель содержит: впуск, образующий впускное проходное сечение; выпуск; проточный канал, размещающий упомянутый впуск в сообщении по текучей среде с упомянутым выпуском; первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска; зазор, образованный между упомянутым первым роликом и упомянутым вторым роликом; при этом упомянутый проточный канал содержит первый промежуточный канал и второй промежуточный канал, причем упомянутый первый промежуточный канал содержит упомянутый зазор, а упомянутый второй промежуточный канал содержит впуск второго промежуточного канала, расположенный проксимально к упомянутому зазору и продолжающийся в направлении выше по потоку от него.

[0047] Пример 2

[0048] Измельчитель, выполненный с возможностью уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, который меньше заданного размера, причем измельчитель содержит: впуск, содержащий впускную область; выпуск; проточный канал, размещающий упомянутый впуск в сообщении по текучей среде с упомянутым выпуском; первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска; зазор, образованный между упомянутым первым роликом и упомянутым вторым роликом; при этом упомянутый проточный канал содержит первый промежуточный канал и второй промежуточный канал, причем упомянутый первый промежуточный канал содержит упомянутый зазор, а упомянутый второй промежуточный канал содержит выход второго промежуточного канала, расположенный проксимально к упомянутому зазору и продолжающийся в направлении ниже по потоку от него.

[0049] Пример 3

[0050] Измельчитель, выполненный с возможностью уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, меньшего, чем заданный размер, причем измельчитель содержит: впуск, содержащий впускную область, при этом впуск является соединяемым с источником потока увлеченных частиц; выпуск; проточный канал, размещающий упомянутый впуск в сообщении по текучей среде с упомянутым выпуском; первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска; зазор, образованный между упомянутым первым роликом и упомянутым вторым роликом, причем первый и второй ролики выполнены с возможностью продвижения частиц в потоке увлеченных частиц через зазор, причем упомянутый первый ролик имеет соответствующую первую периферийную поверхность, тангенциальную скорости в зазоре, а упомянутый второй ролик имеет соответствующую вторую периферийную поверхность, тангенциальную скорости в зазоре, причем, по меньшей мере, одна из первой и второй тангенциальных скоростей больше, чем скорость частиц, когда частицы достигают зазора.

[0051] Пример 4

Измельчитель по примеру 4, в котором упомянутые первая и вторая тангенциальные скорости равны.

[0053] Пример 5

[0054] Измельчитель, выполненный с возможностью уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, меньшего, чем заданный размер, причем измельчитель содержит: впуск, содержащий впускную область; выпуск; проточный канал, размещающий упомянутый впуск в сообщении по текучей среде с упомянутым выпуском; первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска, причем первый ролик имеет первую периферийную поверхность ролика, а второй ролик имеет вторую периферийную поверхность ролика, при этом периферийная поверхность первого ролика содержит первое множество приподнятых выступов, а периферийная поверхность второго ролика содержит второе множество приподнятых выступов, причем периферийная поверхность первого ролика представляет собой зеркальное отображение периферийной поверхности второго ролика; зазор, образованный между упомянутым первым роликом и упомянутым вторым роликом; и при этом упомянутый проточный канал содержит, по меньшей мере, первый промежуточный канал, при этом упомянутый первый промежуточный канал содержит упомянутый зазор.

[0055] Пример 6

[0056] Измельчитель по примеру 5, в котором приподнятые выступы первого множества приподнятых выступов расположены под углом.

[0057] Пример 7

[0058] Измельчитель по любому из примеров, в котором второй промежуточный канал образует проходное сечение второго промежуточного канала, и при этом проходное сечение второго промежуточного канала является приблизительно таким же, как и площадь впускного проходного сечения.

[0059] Пример 8

[0060] Измельчитель по любому из примеров, в котором второй промежуточный канал содержит два прохода.

[0061] Пример 9

[0062] Измельчитель по любому из примеров, в котором каждый ролик содержит соответствующие верхние концы и соответствующие нижние концы, а второй промежуточный канал расположен прилегающим к верхним концам.

[0063] Пример 10

[0064] Измельчитель по любому из примеров, в котором зазор имеет ширину, и в котором ширина является регулируемой.

[0065] Пример 11

[0066] Измельчитель по любому из примеров, в котором первый ролик упруго смещен по направлению к зазору.

[0067] Пример 12

[0068] Измельчитель по любому из примеров, в котором давление потока, протекающего через второй промежуточный канал, больше, чем давление потока, выходящего из зазора.

[0069] Пример 13

[0070] Измельчитель по любому из примеров, в котором приподнятые выступы первого множества приподнятых выступов, соответственно, выровнены с приподнятыми выступами второго множества приподнятых выступов в зазоре.

[0071] Пример 14

[0072] Способ измельчения криогенных частиц от соответствующего начального размера каждой частицы до второго размера, меньшего заданного размера, причем способ включает в себя этапы, при которых: направляют поток увлеченных криогенных частиц в зазор; в первом местоположении разделяют поток, по меньшей мере, на первый поток и второй поток, причем первое местоположение находится выше по потоку от и проксимально к зазору, при этом криогенные частицы увлекаются в первый поток, причем первый поток проходит через зазор, при этом криогенные частицы, по существу, не увлекаются второй поток; и вновь соединяют второй поток с первым потоком во втором местоположении, причем второе местоположение находится ниже по потоку от и проксимально к зазору.

[0073] Пример 15

[0074] Способ по примеру 14, в котором зазор содержит впуск и выпуск, причем давление второго потока во втором местоположении ниже давления первого потока на выпуске из зазора.

[0075] Пример 16

[0076] Способ по примеру 14, в котором этап направления потока включает направление потока в первом направлении, и в котором, по меньшей мере, часть второго потока направляется в первом направлении.

[0077] Предшествующее описание одного или нескольких вариантов осуществления нововведения было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено для того, чтобы быть полным или чтобы ограничивать изобретение точной раскрытой формой. Очевидные модификации или варианты возможны в свете вышеупомянутых идей. Варианты осуществления выбирались и описывались для того, чтобы лучше всего иллюстрировать принципы нововведения и их практическое применение, чтобы, тем самым, дать возможность другим специалистам в данной области техники лучше всего использовать нововведение в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, которые являются подходящими для предполагаемого конкретного использования. Несмотря на то, что только ограниченное число вариантов осуществления нововведения подробно объяснены, следует понимать, что нововведение не ограничено в своей области деталями конструкции и расположением компонентов, излагаемых в предыдущем описании или иллюстрированных на чертежах. Нововведение допускает другие варианты осуществления и применяется или осуществляется различными способами. Также для ясности была использована и специальная терминология. Следует понимать, что каждый конкретный термин включает все технические эквиваленты, которые действуют аналогичным образом для достижения аналогичной цели. Подразумевается, что объем изобретения определен последующей формулой изобретения, представленной настоящим документом.

Изобретение относится к измельчителю для уменьшения размера криогенных частиц. Измельчитель содержит впуск, образующий впускное проходное сечение, выпуск, проточный канал, обеспечивающий сообщение по текучей среде между впуском и выпуском, первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска. Между первым роликом и вторым роликом образован зазор. Проточный канал содержит первый промежуточный канал и второй промежуточный канал. Второй промежуточный канал не включает в себя первый промежуточный канал. Первый промежуточный канал содержит упомянутый зазор. Второй промежуточный канал содержит впуск второго промежуточного канала, расположенный проксимально и выше по потоку от зазора и продолжающийся в направлении выше по потоку от зазора. Второй промежуточный канал содержит выпуск второго промежуточного канала, расположенный ниже по потоку от зазора. В результате обеспечивается непрерывный процесс измельчения криогенных частиц. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Измельчитель для уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, который меньше заданного размера, причем измельчитель содержит:

a. впуск, образующий впускное проходное сечение;

b. выпуск;

с. проточный канал, обеспечивающий сообщение по текучей среде между впуском и выпуском;

d. первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска;

е. зазор, образованный между первым роликом и вторым роликом;

f. при этом проточный канал содержит первый промежуточный канал и второй промежуточный канал, причем второй промежуточный канал не включает в себя первый промежуточный канал, при этом первый промежуточный канал содержит упомянутый зазор, причем второй промежуточный канал содержит впуск второго промежуточного канала, расположенный проксимально и выше по потоку от зазора и продолжающийся в направлении выше по потоку от зазора, причем второй промежуточный канал содержит выпуск второго промежуточного канала, расположенный ниже по потоку от упомянутого зазора.

2. Измельчитель по п.1, в котором второй промежуточный канал образует проходное сечение второго промежуточного канала, при этом проходное сечение второго промежуточного канала является таким же, как впускное проходное сечение или больше.

3. Измельчитель по п.1, в котором второй промежуточный канал содержит два канала.

4. Измельчитель по п.1, в котором каждый ролик содержит соответствующие верхние концы и соответствующие нижние концы, при этом второй промежуточный канал расположен смежно с верхними концами.

5. Измельчитель по п.1, в котором зазор имеет ширину, причем ширина является регулируемой.

6. Измельчитель по п.1, в котором первый ролик упруго смещен по направлению к зазору.

7. Измельчитель по п.1, в котором выпуск второго промежуточного канала расположен проксимально к зазору и продолжается в направлении ниже по потоку от него.

8. Измельчитель по п.1, в котором второй промежуточный канал выполнен с возможностью вызывать давление потока, протекающего через второй промежуточный канал, большее, чем давление потока, выходящего из зазора.

9. Способ измельчения криогенных частиц от соответствующего исходного размера каждой частицы до второго размера, который меньше заданного размера, причем способ включает в себя этапы, на которых:

а. направляют поток захваченных криогенных частиц в зазор для измельчения, образованный роликами;

b. в первом местоположении разделяют поток по меньшей мере на первый поток и второй поток, причем первое местоположение находится выше по потоку от и проксимально к зазору, при этом криогенные частицы увлекаются в первый поток, причем первый поток проходит через зазор, при этом криогенные частицы, по существу, не увлекаются во второй поток; и

с. вновь соединяют второй поток с первым потоком во втором местоположении, причем второе местоположение находится ниже по потоку и проксимально к зазору.

10. Способ по п.9, в котором давление второго потока во втором местоположении ниже давления первого потока, выходящего из зазора.

11. Способ по п.9, в котором этап направления потока включает направление потока в первом направлении, причем по меньшей мере часть второго потока направляется в первом направлении.

12. Измельчитель для уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, который меньше заданного размера, причем измельчитель содержит:

а. впуск, содержащий впускную область, причем впуск является соединяемым с источником потока увлеченных частиц;

b. выпуск;

с. проточный канал, обеспечивающий сообщение по текучей среде впуска с выпуском;

d. первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска;

е. зазор, образованный между первым роликом и вторым роликом, причем первый и второй ролики выполнены с возможностью продвижения частиц потока увлеченных частиц через зазор; и

f. привод, соединенный с первым роликом и вторым роликом, причем привод выполнен с возможностью вращения первого ролика с соответствующей первой тангенциальной скоростью периферийной поверхности в зазоре и вращения второго ролика с соответствующей второй тангенциальной скоростью периферийной поверхности в зазоре, при этом по меньшей мере одна из первой и второй тангенциальных скоростей больше скорости частиц, когда частицы достигают зазора.

13. Измельчитель по п.12, в котором упомянутые первая и вторая тангенциальные скорости равны.

14. Измельчитель для уменьшения размера криогенных частиц от соответствующих исходных размеров каждой частицы до второго размера, который меньше заданного размера, причем измельчитель содержит:

a. впуск, образующий впускную область;

b. выпуск;

с. проточный канал, обеспечивающий сообщение по текучей среде впуска с выпуском;

d. первый ролик и второй ролик, расположенные ниже по потоку от впуска, причем первый ролик имеет первую периферийную поверхность ролика, а второй ролик имеет вторую периферийную поверхность ролика, при этом периферийная поверхность первого ролика содержит первое множество приподнятых выступов, а периферийная поверхность второго ролика содержит второе множество приподнятых выступов, причем периферийная поверхность первого ролика представляет собой зеркальное отображение периферийной поверхности второго ролика;

е. зазор, образованный между упомянутым первым роликом и упомянутым вторым роликом; и

f. при этом упомянутый проточный канал содержит по меньшей мере первый промежуточный канал, причем первый промежуточный канал содержит упомянутый зазор.

15. Измельчитель по п.14, в котором приподнятые выступы первого множества приподнятых выступов расположены под углом.

16. Измельчитель по п.14, в котором приподнятые выступы первого множества приподнятых выступов, соответственно, выровнены с приподнятыми выступами второго множества приподнятых выступов в зазоре.