RU2388398C1 - Mill (design and grinding method) - Google Patents
Mill (design and grinding method) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2388398C1 RU2388398C1 RU2008140845/12A RU2008140845A RU2388398C1 RU 2388398 C1 RU2388398 C1 RU 2388398C1 RU 2008140845/12 A RU2008140845/12 A RU 2008140845/12A RU 2008140845 A RU2008140845 A RU 2008140845A RU 2388398 C1 RU2388398 C1 RU 2388398C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- grinding
- substance
- air
- hollow
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к бытовой и промышленной технике и может быть использовано для размола пищевых продуктов (кофе, зерна, травяного лекарственного и технического сырья), а также в промышленности и, в частности, для получения нанопорошков.The invention relates to household and industrial equipment and can be used for grinding food products (coffee, grain, herbal medicinal and technical raw materials), as well as in industry and, in particular, to obtain nanopowders.
Из уровня техники известны мельницы для размалывания кофе (RU, патент, 2110943, A47J 42/06, A23F 5/08 от 1998.05.20). Кофемолка (прототип) содержит корпус с помольной чашей. Рабочий орган и крыльчатка расположены на валу электродвигателя. Крышка корпуса имеет каналы, а крыльчатка расположена под помольной чашей, выполненной из перфорированного материала. На крышке выполнены кольцевой выступ в виде верхней половины кругового тороида и лабиринтное уплотнение на входе каналов. Это позволяет устранить налипание молотого кофе на стенки и дно помольной чаши.Mills for grinding coffee are known from the prior art (RU, patent, 2110943, A47J 42/06,
Недостатком данной кофемолки является невозможность получения мелкого помола, относящегося по размеру частиц к нанопорошкам.The disadvantage of this coffee grinder is the inability to obtain fine grinding, related in particle size to nanopowders.
Известна кофемолка (Черницкий И.И., Потапов И.Л. Ремонт бытовых машин и приборов в домашних условиях - М.: Машиностроение, 1992, с.14), содержащая корпус, внутри которого расположены размольная чаша и электродвигатель, в центре чаши расположен нож, насаженный на вал электродвигателя. Сверху чаша закрывается крышкой.Known coffee grinder (Chernitsky II, Potapov I.L. Repair of household machines and appliances at home - M .: Mashinostroenie, 1992, p.14), containing a housing, inside of which there is a grinding bowl and an electric motor, located in the center of the bowl a knife mounted on an electric motor shaft. The top is closed by a lid.
Недостатком данной кофемолки является трудность удаления перемолотого кофе из чаши из-за его налипания на стенки и дно.The disadvantage of this coffee grinder is the difficulty of removing ground coffee from the cup due to its sticking to the walls and bottom.
Задачей настоящего изобретения является создание возможности для получения на относительно простых устройствах мелкого порошка с дисперсностью менее 100 микрон.The objective of the present invention is to provide opportunities for obtaining on relatively simple devices fine powder with a dispersion of less than 100 microns.
Поставленная цель достигается тем, что размольная чаша заменена конусообразным полым ротором электромотора, выполненным с внутренними ребрами-зубьями и/или спицами и сквозными отверстиями. Средствами размола являются спицы и ротор, вибрирующий во время вращения. Ротор совершает вибрирующие микродвижения, которые можно корректировать магнитными подшипниками в заданном алгоритме. Помогающим фактором размола являются вихри внутри ротора, организованные загрузочным цилиндром, выполненным в верхней части с внутренними лопастями-ребрами и засасывающим в себя воздух вместе с материалом для размола. Загрузочный цилиндр (труба) может быть выполнен длинным и опускаться ниже средней поперечной линии ротора с таким расчетом, чтобы входящий через него воздух (газ) поднимал во взвешенное состояние материал для размола, находящийся на узком дне ротора, и препятствовал его налипанию на внутренние части ротора. Эти же вихревые потоки поднимают вверх мелкие частицы материала, находящиеся в промежутке между внешней стенкой ротора и внутренней стенкой статора, облегчая процесс их размельчения в вихревых потоках. При этом длинная загрузочная труба способствует распределению инертного газа внутри ротора и созданию более агрессивных вихревых потоков, что улучшает дезинтеграционные свойства вихревых воздействий на вещество.This goal is achieved by the fact that the grinding bowl is replaced by a cone-shaped hollow rotor of an electric motor made with internal ribs-teeth and / or spokes and through holes. The grinding means are knitting needles and a rotor vibrating during rotation. The rotor makes vibrating micromotion, which can be adjusted by magnetic bearings in a given algorithm. A contributing factor to the grinding is the vortices inside the rotor, organized by a loading cylinder, made in the upper part with internal fins and ribs and sucking in air together with the grinding material. The loading cylinder (pipe) can be made long and fall below the middle transverse line of the rotor so that the air (gas) entering through it lifts the grinding material suspended on the narrow bottom of the rotor and prevents it from sticking to the inner parts of the rotor . The same vortex flows lift up small particles of material located in the gap between the outer wall of the rotor and the inner wall of the stator, facilitating the process of their grinding in vortex flows. At the same time, a long loading tube promotes the distribution of inert gas inside the rotor and the creation of more aggressive vortex flows, which improves the disintegration properties of vortex effects on the substance.
При наработке очень мелкого помола возникает необходимость (в качестве профилактики взрыва и окисления) подавать в размольное пространство ротора инертный газ (азот, окись углерода и др.). Для выполнения этой операции достаточно поднести трубку с выходящим из нее газом вплотную к внешнему отверстию загрузочной воронки или загрузочной трубки с лопастями-ребрами и газ будет всасываться в отверстие трубки. При часто повторяющихся операциях такого рода в крышке мельницы целесообразно устроить патрубок для подачи газа, перекрываемый соответствующим клапаном.When operating a very fine grinding, it becomes necessary (as an explosion prevention and oxidation) to supply an inert gas (nitrogen, carbon monoxide, etc.) to the grinding space of the rotor. To perform this operation, it is enough to bring the tube with the gas exiting from it close to the external opening of the loading funnel or loading tube with blades-ribs and the gas will be sucked into the hole of the tube. For frequently repeated operations of this kind, it is advisable to arrange a nozzle for supplying gas in the cap of the mill, which is blocked by a corresponding valve.
При наработке нанопорошка загрузочную трубку ротора выполняют длинной (удлиняют, возможно, даже почти до узкого дна ротора), что улучшает равномерность распределения инертного газа по всему внутреннему объему ротора.When operating the nanopowder, the loading tube of the rotor is long (lengthen, possibly even almost to a narrow bottom of the rotor), which improves the uniform distribution of inert gas throughout the entire internal volume of the rotor.
Ротор при вращении подвешивается на магнитных подшипниках, выполненных с возможностью регулировать микровибрации ротора (с помощью электромагнитных импульсов) в вертикальном и горизонтальном направлениях. Корпус мельницы в обязательном порядке заземлен.The rotor is suspended by rotation on magnetic bearings, made with the ability to adjust the microvibration of the rotor (using electromagnetic pulses) in the vertical and horizontal directions. Mill body is necessarily grounded.
В конструктивном плане при наработке очень мелкого порошка и особенно при его сборе в сборные емкости возникает необходимость выполнить выводные отверстия сборных тубусов с возможностью герметизации их от внешней среды соответствующими материалами. Цель такого конструктивного решения в предотвращении разлетания очень мелких частиц вещества и целенаправленное их ссыпание в приемные емкости. В качестве такого материала могут использоваться синтетические микропористые ткани или даже обычный полиэтилен, на внешнюю поверхность которого нанесен токопроводящий слой, дающий возможность локального заземления этой части устройства.In the constructive plan, when producing very fine powder and especially when collecting it into prefabricated containers, it becomes necessary to make outlet openings of prefabricated tubes with the possibility of sealing them from the external environment with appropriate materials. The purpose of this constructive solution is to prevent the scattering of very small particles of the substance and their targeted pouring into receiving containers. As such a material, synthetic microporous fabrics or even ordinary polyethylene can be used, on the outer surface of which a conductive layer is applied, which makes it possible to localize this part of the device.
Кроме того, клапаны на выпускных тубусах мельницы могут быть выполнены с возможностью их автоматической регулировки электромеханическим устройством любого типа для создания автоматической системы управления работой мельницы.In addition, the valves on the exhaust tubes of the mill can be made with the possibility of automatic adjustment by any type of electromechanical device to create an automatic mill control system.
В кратком варианте устройство можно охарактеризовать следующим образом:In a brief embodiment, the device can be characterized as follows:
Мельница для размола веществ, включающая электродвигатель и систему размола, отличающаяся тем, что ротор двигателя выполнен конусообразным с возможностью замены размолочной чаши и внутренняя поверхность полого и перфорированного ротора изготовлена со спицами; при этом в верхней части ротора выполнена загрузочная труба с ребрами-лопастями для создания потока воздуха по направлению внутрь ротора, а нижняя часть выполнена с опорным основанием и углублением для шарика.A mill for grinding substances, including an electric motor and a grinding system, characterized in that the rotor of the engine is conical with the possibility of replacing the grinding bowl and the inner surface of the hollow and perforated rotor is made with knitting needles; while in the upper part of the rotor a loading pipe is made with ribs-blades to create an air flow towards the inside of the rotor, and the lower part is made with a support base and a recess for the ball.
Мельница, отличающаяся также и тем, что нижний и верхний магнитные подшипники ротора, подвешивающие его во время вращения, выполнены с возможностью регуляции вертикальных и горизонтальных микроколебаний ротора в процессе его вращения в заданном алгоритме.A mill, characterized in that the lower and upper magnetic bearings of the rotor, hanging it during rotation, are made with the possibility of regulating the vertical and horizontal microoscillations of the rotor during its rotation in a predetermined algorithm.
Известен способ размола веществ (RU 2110943) с использованием видоизмененной размолочной чаши и движения воздуха, создаваемой крыльчаткой, насаженной на ось двигателя.A known method of grinding substances (RU 2110943) using a modified grinding bowl and the movement of air created by the impeller mounted on the axis of the engine.
Недостатком способа является невозможность получения порошков менее 100 микрон в массовом масштабе (то есть в большом проценте от веса размалываемого вещества).The disadvantage of this method is the inability to obtain powders of less than 100 microns on a mass scale (that is, in a large percentage of the weight of the substance being ground).
Задачей настоящего изобретения является создание способа, позволяющего получать высокий (массовый) выход порошка с размерами менее 100 микрон.The objective of the present invention is to provide a method that allows to obtain a high (mass) yield of powder with sizes less than 100 microns.
Задача решается посредством того, что размол ведут в особо сконструированной мельнице, где факторами осуществления размола выступают дезинтегрирующая роль спиц ротора, вихревые потоки воздуха (газов) внутри ротора и микровибрации ротора. Кроме того, при получении мелких порошков в пространство для размола вводят инертный газ для предотвращения взрыва порошка и его окисления.The problem is solved by the fact that the grinding is carried out in a specially designed mill, where the disintegrating role of the rotor spokes, the vortex air (gas) flows inside the rotor and the rotor microvibration act as factors for the grinding. In addition, when producing fine powders, an inert gas is introduced into the grinding space to prevent the powder from exploding and oxidizing.
Сырье засасывают в размольную чашу (во внутреннее пространство полого ротора) через загрузочную трубу и направляют на быстро вращающиеся спицы (зубья) ротора. Получившиеся мелкие частицы материала приобретают другие аэростатические качества по сравнению с исходным сырьем и движутся по другим траекториям, благодаря чему вовлекаются в вихревой процесс размола.Raw materials are sucked into the grinding bowl (into the inner space of the hollow rotor) through the loading tube and sent to the rapidly rotating spokes (teeth) of the rotor. The resulting small particles of material acquire other aerostatic qualities compared to the feedstock and move along other trajectories, due to which they are involved in the vortex grinding process.
Особенности способа помола состоят также в том, что процесс ведут при одновременном воздействии трех факторов: дезинтегрирующее воздействие спиц ротора, агрессивные воздушные (газовые) вихри, микровибрации ротора в горизонтальном и вертикальном направлениях. Кроме того, помол происходит в двух пространствах сразу: внутри полого ротора и в пространстве между ротором и статором.The features of the grinding method also consist in the fact that the process is conducted under the simultaneous influence of three factors: the disintegrating effect of the rotor spokes, aggressive air (gas) vortices, microvibration of the rotor in horizontal and vertical directions. In addition, grinding occurs in two spaces at once: inside the hollow rotor and in the space between the rotor and the stator.
Процесс включает следующие операции:The process includes the following operations:
- подготовка сырья для размола;- preparation of raw materials for grinding;
- загрузка сырья через загрузочную воронку и загрузочную трубу ротора;- loading of raw materials through the loading funnel and the loading pipe of the rotor;
- ведение размола при заданных алгоритмах вращения и микроколебаний ротора при заданном вихревом режиме внутри ротора, при заданных движениях воздуха (газов) через клапаны тубусов, выводящих порошки в сборные емкости;- maintaining the grinding with the given algorithms of rotation and micro-oscillations of the rotor at a given vortex mode inside the rotor, with the given movements of air (gases) through the valves of the tubes that discharge the powders into the collecting containers;
- сбор порошков при заданных режимах движения воздуха (газов) через клапаны выводных тубусов.- collection of powders at given modes of movement of air (gases) through the valves of the outlet tubes.
В кратком описании способ может быть представлен следующим образом:In a brief description, the method can be represented as follows:
Способ размола вещества, включающий внесение его в размольную чашу, использование воздушных потоков для предотвращения налипания порошка на внутренние поверхности размольного устройства, отличающийся тем, что размол вещества осуществляют внутри полого и перфорированного ротора электродвигателя, снабженного с внутренней стороны зубьями (спицами), причем само вещество для размола втягивают с потоком воздуха (газов) внутрь ротора, где факторами, способствующими размолу, выступают удары спиц, микроколебания ротора и вихревые потоки воздуха (газов) внутри ротора; при этом процесс размола проводят с возможностью получения сразу двух фракций вещества.A method of grinding a substance, including introducing it into the grinding bowl, using air flows to prevent powder from sticking to the inner surfaces of the grinding device, characterized in that the grinding of the substance is carried out inside a hollow and perforated rotor of an electric motor equipped with teeth (spokes) on the inside, the substance itself for grinding, they draw with the flow of air (gases) inside the rotor, where the factors contributing to the grinding are the impacts of the spokes, rotor micro-oscillations and vortex air flows ha (gas) inside the rotor; while the grinding process is carried out with the possibility of obtaining two fractions of the substance.
Изобретение поясняется чертежами 1, 2, 3, где на фигуре 1 показано устройство в полном сборе, на фиг.2 представлен ротор более подробно, а на фиг.3 представлены принципиально важные элементы статора. Дальнейшее описание будет проводиться со ссылкой на эти фигуры.The invention is illustrated by
Мельница 1 (фиг.1) включает в себя корпус 2, в котором распределены статорные обмотки 3 и магнитный подшипник 4, а также выводные тубусы 5 (для порошка с наноразмерами) и 6 для более крупной фракции помола. Оба тубуса выполнены с клапанами, изменяющими свое положение посредством стержней 7. В верхней части корпус заканчивается выступами 8 с резьбовой нарезкой для навинчивания крышки 9, выполненной со вторым магнитным подшипником 10 и муфтой 11. В верхней части крышки выполнены пазы (не показаны) для крепления насадки 12 (с помощью выступов 12', см. фиг.3), в которой создано пространство для загрузочной воронки 13.Mill 1 (figure 1) includes a housing 2, in which the
Ротор 14 (фиг.1 и 2) выполнен полым и перфорированным с загрузочным каналом (трубкой) 15, спицами 16 и опорным основанием 17.The rotor 14 (figures 1 and 2) is made hollow and perforated with a loading channel (tube) 15,
Снаружи корпус мельницы оформлен декоративным прозрачным покрытием, внутри которого выполнены пространства для приемных емкостей 18 (для мелкой фракции помола) и 19 (для более крупной фракции помола).Outside, the mill body is decorated with a transparent transparent coating, inside of which there are spaces for receiving tanks 18 (for a fine grinding fraction) and 19 (for a larger grinding fraction).
Конструктивно ротор (фиг.2) выполнен разборным с верхней 20 и нижней 21 частями, соединенными резьбовым соединением. В опорном основании ротора выполнено углубление 22 под шаровую опору 23 (шарик) нижнего магнитного подшипника. Загрузочная трубка ротора выполнена с лопастями 24 для создания движения воздуха сверху вниз, то есть внутрь ротора.Structurally, the rotor (figure 2) is made collapsible with the upper 20 and lower 21 parts connected by a threaded connection. In the bearing base of the rotor, a
Принципиальные элементы статора и его корпуса представлены на фиг.3.The fundamental elements of the stator and its housing are presented in figure 3.
Работает мельница следующим образом.The mill operates as follows.
При включении напряжения ротор 14 совершает вращение на опорном шарике 23 при малых оборотах, а при больших скоростях вращения ротор находится в подвешенном состоянии на магнитном подшипнике 4 и частично на магнитном подшипнике 10. Задачей последнего является также создание наиболее стабильного вращения в муфте 11 при высоких оборотах ротора.When the voltage is turned on, the
Спицы 16 разбивают частицы сырья на более мелкие части, которые в большем своем объеме вовлекаются в вихревой процесс, способствующий дальнейшему размельчению вещества, проталкиваются через перфорации ротора в пространство между ротором и статором, поднимаются вверх к тубусу 5 и выходят через него в сборную емкость 18.The
Более крупные частицы (при работе на малых оборотах ротора) в большем своем объеме попадают в тубус 6 и собираются в емкость 19.Larger particles (when operating at low rotor speeds) in a larger volume fall into the
Перед загрузкой сырья в ротор 14 мельницу запускают на холостом ходу и добиваются ровного и подвешенного на магнитных подшипниках 4 и 10 состояния вращения ротора при закрытых клапанах тубусов 5 и 6. Затем в воронку 13 подают подготовленную по фракционному составы дозу сырья и проверяют качественные параметры получаемых фракций размола в емкостях 18 и 19. При необходимости режим вращения ротора меняют или корректируют.Before loading the raw materials into the
При закрытых или прикрытых клапанах в тубусах 5 и 6 помол продолжают и переводят вещество во все более и более в мелкую фракцию.When the valves are closed or closed in
При отработанном режиме (имеется в виду алгоритм) вращения ротора и количества подаваемого сырья в единицу времени устанавливают положения клапанов стержнями 7 в тубусах 5 и 6 и проводят непрерывный помол продукта в полуавтоматическом или автоматическом режимах.In the developed mode (meaning the algorithm) of the rotor rotation and the amount of raw material supplied per unit time, the valve positions are set by rods 7 in
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140845/12A RU2388398C1 (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Mill (design and grinding method) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008140845/12A RU2388398C1 (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Mill (design and grinding method) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2388398C1 true RU2388398C1 (en) | 2010-05-10 |
Family
ID=42673780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008140845/12A RU2388398C1 (en) | 2008-10-15 | 2008-10-15 | Mill (design and grinding method) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2388398C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641577C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Grinding mill |
-
2008
- 2008-10-15 RU RU2008140845/12A patent/RU2388398C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641577C1 (en) * | 2016-11-22 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Grinding mill |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8702023B2 (en) | Stirring ball mill | |
US7931222B2 (en) | Agitator mill | |
WO2013015237A1 (en) | Medium-stirring pulverizer | |
JPS6243731B2 (en) | ||
JP2010253339A (en) | Media-agitation type pulverizer | |
KR101676664B1 (en) | A Fines Classification Apparatus | |
CN107000035A (en) | Processing and the device of cooling casting molding sand | |
RU2388398C1 (en) | Mill (design and grinding method) | |
CN109200909B (en) | Butt joint protection device for airflow grinding tank | |
US20110121025A1 (en) | Metering device for powdery substances | |
JP4454037B2 (en) | Granulator | |
JPH10118511A (en) | Pulverizer | |
KR20140133300A (en) | Bead mill | |
JP2008259988A (en) | Pulverization treatment method | |
RU2641577C1 (en) | Grinding mill | |
JP2013046911A (en) | Granulator | |
KR100592922B1 (en) | The dry process type nano crusher and the dry process type nano crush system using that | |
JP6071758B2 (en) | Media stirring mill | |
JP5912858B2 (en) | Media stirring mill | |
JP2008114190A (en) | Crusher and crushing method | |
JP2017221879A (en) | Medium-circulation type crusher | |
JPH09206620A (en) | Jet grinder | |
JP2010094675A (en) | Granulator | |
JP5820684B2 (en) | Airflow classifier | |
JP3116691U (en) | Glass grain production equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111016 |