ЛАБОРАТОРНАЯ БИСЕРНАЯ МЕЛЬНИЦА
LABORATORY BEAD MILL

Предлагаемое изобретение относится к технике тонкого и сверхтонкого измельчения порошкообразных твердых материалов.
Известно широкое применение бисерных мельниц при производстве лакокрасочных материалов: П.И.Ермилов Диспергирование пигментов, М.: Химия, 1971 г., журналы «Лакокрасочные материалы и их применение» №9/2012, стр.55, №3/2012, стр.45, №1 - 2/2011 стр.53, а также в процессе изготовления ультрадисперсной фракции перхлората аммония патенты: RU 2246472, МПК C06B 21/00, 29/22, 45/30, C06D 5/00, RU 2247101, МПК C06B 21/00, B02C 17/16.
В каталоге «Оборудование для тонкого измельчения», ЦИНТИ-Химнефтемаш, Москва, 1985 г. дано краткое описание конструкций, назначения, области применения серийно изготовляемых бисерных измельчителей с объемом размольного контейнера от 5 до 250 литров.
Указанные измельчители предназначены для работы в непрерывном режиме для тонкого измельчения (диспергирования) в жидкой среде исходных компонентов в производстве красителей, пигментов, эмалей, лаков и др.
На практике в научно-исследовательских учреждениях и заводских лабораториях требуется применение модельных аппаратов, позволяющих проводить переработку продукции с изготовлением единичных образцов, отличающихся по компонентному составу и их соотношением. В данном случае из-за частой сменяемости композиции одним из основных требований к конструкции аппарата является обеспечение удобства в обслуживании, учитывая многооперационность выполняемых работ: загрузка бисера, исходных компонентов, жидкой среды, измельчение, выгрузка суспензии с отделением от бисера, промывка бисера и сушка его, чистка ротора и контейнера, сушка их, сборка.
К числу малообъемных аппаратов для измельчения твердых материалов относится лабораторная бисерная мельница по патенту RU 2389555C1, МПК B02C 17/16, который принят за прототип. К числу недостатков этой мельницы относятся малый объем размольного контейнера, который не позволяет изготовление укрупненных образцов, необходимых при широкомасштабных испытаниях изделий.
Особенностью лабораторной мельницы является стыковка размольного контейнера с крышкой путем поджима с помощью пневмоцилиндра, что обеспечивает безопасные условия в процессе эксплуатации.
Малый объем в прототипе связан с тем, что пневмоцилиндр установлен соосно с размольным контейнером, что не позволяет увеличить его объем из-за увеличения габаритов мельницы по высоте.
Требует жестких условий обеспечения и поддержания параметров сжатого воздуха для надежной герметизации в узле стыка контейнера с крышкой.
Технической задачей изобретения является создание лабораторной бисерной мельницы с увеличенной загрузкой для тонкого и сверхтонкого измельчения твердых материалов с обеспечением удобства в обслуживании при выполнении технологических операций, сборке и разборке и повышением эффективности измельчения.
Технический результат заключается в том, что лабораторная бисерная мельница, содержащая размольную камеру с рубашкой охлаждения и крышкой, ротор с дисками, привод вращения ротора, выполнена таким образом, что размольная камера с рубашкой охлаждения расположена соосно ротору и размещена с закреплением откидными болтами в поворотной обойме, сочлененной с подвижной гильзой и траверсой винтового механизма, служащего для поджима к крышке размольной камеры с возможностью опускания и подъема ее, при этом привод ротора установлен на поворотной стойке, которая вместе с подвижной гильзой смонтирована на общей несущей полой цилиндрической колонне с пазами для хода траверсы, диски ротора выполнены с радиальными ребрами, которые и размещены под углом 90°, при этом у нижнего диска-отбойника радиальные ребра обращены в сторону сливного клапана.
На фигуре 1 показан общий вид лабораторной бисерной мельницы, а на фигурах 2 и 3 соответственно фиксаторы поворотной обоймы и поворотной стойки, где:
1 - размольная камера
2 - ротор
3 - колонна
4 - подвижная гильза
5 - поворотная стойка
6 - винтовой механизм
7 - привод вращения ротора
8 - клиноременная передача
9 - подшипниковый узел
10 - сливной клапан
11 - поворотная обойма
12 - крышка
13, 14 - откидные болты
15 - рукоятка винтового механизма
16 - фиксатор поворотной обоймы
17 - заслонка
18 - плита
19 - стяжной узел
20 - траверса винтового механизма
21 - стопорный винт
22 - диск
23 - диск отбойный
24 - фиксатор поворотной стойки
25 - радиальное ребро диска
26 - радиальное ребро диска-отбойника
27 - цапфа
28 - рубашка охлаждения.
Технологический процесс измельчения продукта проводят следующим образом. В размольную камеру 1 (состыкованную с крышкой) через люк в крышке 12 загружают бисер (стеклянные шарики). Затем заливают приготовленную суспензию измельчаемого компонента в жидкой среде и люк закрывают заслонкой 17. Включают подачу охлаждающей среды в рубашку 28 размольной камеры 1. Включают привод 7 вращения ротора 2. При вращении ротора 2 с дисками 22 и 23 стеклянные шарики приходят в интенсивное движение и измельчаемый компонент между шариками подвергается трению, ударному воздействию и происходит измельчение. По истечении заданного времени измельчения выключают привод 7 вращения ротора, отключают подачу охлаждающей среды в рубашку 28 размольной камеры 1. При помощи откидных болтов 13 освобождают соединение размольной камеры 1 от крышки 12. Используя винтовой механизм 6 и рукоятку 15, постепенно опускают в нижнее положение размольную камеру 1. Опускание размольной камеры 1 происходит за счет связи ее с поворотной обоймой 11, соединенной с откидными болтами 14, траверсой 20, подвижной гильзой 4. Траверса 20 сочленена с цапфой 27 поворотной обоймы 11, которые фиксируют стопорным винтом 21. По мере опускания размольной камеры проводят очищение дисков 22, 23 от остатков суспензии, бисера, направляя их в размольную камеру. Размольную камеру 1 опускают до положения вывода ротора 2 из ее полости. На ротор 1 надевают чехол. Фиксатором 24 растормаживают поворотную стойку 5, затем ее поворачивают вместе с приводом 7, клиноременной передачей 8, подшипниковым узлом 9 и тем самым выводят ротор 2 из зоны измельчения. Подставляют под размольную камеру приемную емкость с сеткой, освобождают фиксатор 16 и медленно, держа за ручки размольную камеру, наклоняют. Суспензию вместе с бисером сливают. При этом бисер остается на сетке, а суспензия проходит и собирается в приемной емкости. Бисер с сетки переносят в другую емкость, где проводят промывку с последующей сушкой. Суспензию из приемной емкости перегружают в транспортную тару и направляют потребителю. Размольную камеру 1 после освобождения от суспензии подвергают промывке и сушке. Под ротор помещают емкость, снимают чехол, проводят мойку и сушку продувкой горячим воздухом.
Далее выполняют работы по подготовке установки для измельчения другого компонента. При помощи ручек поворачивают размольную камеру 1 до строго вертикального положения и фиксируют фиксатором 16. Затем поворачивают поворотную стойку по ходу часовой стрелки, установив на положение ротора над размольной камерой, и фиксируют фиксатором 24. Поднимают при помощи рукоятки 15 винтового механизма 6 размольную камеру 1 до стыковки с крышкой 12 и соединяют их между собой при помощи откидных болтов 13. Далее проводят изготовление очередной порции измельченного компонента вышеуказанным образом. При изготовлении нескольких загрузок одного и того же компонента процесс проводят без изменения положения размольной камеры и ротора. В этом случае последовательно изготовленные порции суспензии выгружают через сливной клапан 10. Чистку с промывкой и сушкой размольной камеры 1 и ротора 2 осуществляют после изготовления последней порции. Колонна 3 закреплена на плите 18 стяжным узлом 19.
Выполнение дисков 22 с радиальными ребрами 25 под углом 90° способствует интенсификации процесса измельчения за счет исключения возможного проскальзывания шариков, а расположенные с обратной стороны радиальные ребра 26 у нижнего диска-отбойника 23 обеспечивают отвод шариков из зоны решетки сливного клапана 10.
Заявленные отличительные признаки и их применение, а именно поворотной обоймы, поворотной стойки, стыковка размольной камеры с крышкой, возможность опускания и подъема при помощи винтового механизма, обеспечивают удобные условия эксплуатации при выполнении технологических операций, при разборке, сборке и переходе измельчения от одной порции к другой. Применение винтового механизма в полости колонны позволяет увеличить объем размольной камеры и обеспечить удобную ее разгрузку.
Основные узлы лабораторной бисерной мельницы испытаны с положительными результатами в условиях опытного химического завода ОАО «Научно-исследовательского института полимерных материалов».