УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ИЛИ РАЗМАЛЫВАНИЯ
DEVICE FOR CRUSHING AND MINCING

Изобретение относится к устройству для измельчения или размалывания продукта, в частности твердых, хрупких или крошащихся частиц или материалов, имеющему контейнер для приема размалываемого продукта и рабочего инструмента, вращающегося в этом контейнере во время измельчения или размалывания, а также привод для этого рабочего инструмента.
Подобные устройства, например измельчители, известны, прежде всего, из области проведения анализов и служат для размельчения определенных размалываемых продуктов для процесса анализа. В таких известных устройствах или измельчителях приемный контейнер соединен с корпусом для привода таким образом, что после процесса измельчения или размалывания контейнер и находящийся в нем рабочий инструмент нужно тщательно очистить для того, чтобы он был готов для последующего размалывания или измельчения. Это может быть очень дорогостоящим удовольствием, прежде всего, при манипулировании зараженными или ядовитыми материалами, и при известных условиях это не удается сделать полностью, так как, в частности, уплотнительные прокладки, отделяющие содержимое контейнера от привода и находящиеся в области рабочего инструмента, при известных обстоятельствах принимают часть такого материала и до этих областей, чтобы их очистить, очень трудно добраться. Соответственно, из-за такой очистки между двумя последовательными процессами измельчения или размалывания теряется много времени.
Поэтому задачей предложенного изобретения является создание устройства указанного типа, с помощью которого процессы измельчения можно осуществлять последовательно за более короткие интервалы времени.
Для решения этой задачи указанное устройство отличается тем, что контейнер вместе с рабочим инструментом выполнен с возможностью разъемного соединения с приводом и что рабочий инструмент в контейнере находится в отключенном или отсоединенном от контейнера положении и/или может свободно вращаться, а в рабочем положении соединен с приводом без возможности поворота при помощи муфты и соосность деталей оказывается выверенной с общей осью.
Благодаря такой конфигурации имеется возможность выполнить контейнер и рабочий инструмент доступными по цене, тем более, что рабочий инструмент не должен располагаться относительно контейнера. Скорее выверка соосности рабочего инструмента и контейнера с общей осью происходит только в результате соединения с приводом, так что этот контейнер с рабочим инструментом также без проблем можно утилизировать уже после однократного использования и заменить новым контейнером с рабочим инструментом, так что отпадает необходимость в очистке контейнера. При этом экономия времени, как правило, важнее, чем утилизируемый контейнер, который можно заменить таким же контейнером с рабочим инструментом. Кроме того, выгодно, что контейнер не нужно чистить, что, прежде всего, при наличии ядовитых или зараженных материалов можно рассматривать также и как выгоду для пользователя.
Также можно, однако, отсоединить контейнер с рабочим инструментом после завершения процесса переработки и сразу же заменить его другим подобным контейнером с рабочим инструментом так, чтобы использованный контейнер можно было бы очистить в спокойной обстановке. К изобретению относится и то, что контейнер с рабочим инструментом можно заменить либо новым, либо очищенным.
Целесообразно, если вал, приводящий в действие рабочий инструмент, проходит сквозь основание или стенку контейнера наружу или вниз и имеет продолжение муфты, которое соединено с ответным участком муфты, находящимся на приводе без возможности поворота, с замыканием силового и/или геометрического контура, и соосность этих деталей выверена с общей осью. Таким образом, можно быстро и просто отсоединить контейнер с рабочим инструментом от привода или соединить контейнер и рабочий инструмент с приводом.
Продолжение муфты и участок смежной муфты можно выполнить, по меньшей мере, в отдельных областях цилиндрическими, а для этого прилегающие участки выполняются сужающимися или конусообразными таким образом, что в рабочем положении наружный конус и внутренний конус, с одной стороны, и цилиндрические области, с другой стороны, соприкасаются, по меньшей мере, частью своих окружностей. Таким образом, при соединении получается хорошее и надежное центрирование.
Продолжение муфты на валу рабочего инструмента может быть выполнено в виде полого цилиндра, открытого с его торцевой стороны, повернутой от рабочего инструмента, и сужающегося в сторону вала, а участок ответной части муфты может иметь конусообразный участок, соответствующий сужению или конусу в продолжении муфты и расположенный коаксиально в цилиндрической области, поперечное сечение которой примерно соответствует наибольшему поперечному сечению конусообразной области. В собранном состоянии конусообразные области обеспечивают выверку соосности элементов с общей осью, а цилиндрические области, наряду с устойчивостью, обеспечивают также и передачу удерживающего усилия и вращающей силы.
Целесообразная форма выполнения может предусматривать, что продолжение муфты и ответную часть муфты можно зафиксировать при помощи выступов, торчащих наружу или в радиальном направлении, и подходящих для них пазов, открытых в осевом направлении и имеющих поднутрения, и что выемка, предусмотренная для фиксирования с соответствующим выступом, находится в том месте муфты, где продолжение муфты и ответная часть муфты сцепляются под воздействием взаимного осевого усилия, а область основания или область стенки контейнера, находящаяся рядом с продолжением муфты, прижимается к уплотнительной прокладке, окружающей вал. Таким образом, с помощью выступов, фиксируемых с поднутрениями, возможна, с одной стороны, передача крутящего момента, а с другой стороны, в результате процесса фиксации в осевом направлении прилагается сила, благодаря которой муфта стягивается и соединяется, а уплотнительная прокладка сдавливается в области вала. В результате простого и быстрого движения вставления меры по необходимой выверке соосности деталей с общей осью и уплотнению становятся эффективными, и после этого привод может передавать крутящий момент на теперь уже закрепленный и зафиксированный рабочий инструмент. И, тем не менее, разъединение выполняется так же просто, так как соединенные элементы должны быть разъединены только при преодолении силы фиксации, для чего, при необходимости, можно также воспользоваться инструментом.
Целесообразная форма выполнения, в частности области муфты, может предусматривать, что ответная часть муфты имеет, по меньшей мере, два выступа с предпочтительно круглым поперечным сечением, торчащие в радиальном направлении, а продолжение муфты имеет пазы, расширяющиеся в направлении вставления, причем расширение имеет размеры, примерно соответствующие размерам выступа, а в направлении вставления перед выступом имеется узкость, преодолеваемая для фиксирования. Таким образом, при соединении узкость должна быть смещена над выступом или относительно него, что возможно при некотором оттеснении или упругой податливости материала, пока соответствующий выступ не войдет зафиксированно в расширение отверстия муфты. При этом предпочтительным построением является размещение выступов на ответной части муфты, однако также можно, наоборот, пазы под фиксатор выполнить на ответной части муфты, а выступы - на продолжении муфты.
Выемки на продолжении муфты могут иметь входные скошенные участки, ведущие к узкостям. Таким образом, процесс соединения становится еще более простым, так как пользователь не должен абсолютно точно совмещать выступы и принимающие их вырезы, так как входные скошенные участки при соединении ориентируют выступы в правильном относительном положении. Для конуса и частей муфты, имеющих сужающееся внутреннее отверстие, можно предусмотреть два торчащих в радиальном направлении выступа на ответной части муфты или, при необходимости, на продолжении муфты. Вместе с конусообразными соприкасающимися областями это придает статическую определенность этому соединению.
Вариант выполнения предусматривает, что продолжение муфты и ответная часть муфты на всей своей рабочей длине имеют одинаковые поперечные сечения, а три торчащие в радиальном направлении выступа при соединении фиксируются в вырезах и отверстиях. Это также дает статическую определенность.
Оптимально, если привод защищен в корпусе, а контейнер и этот корпус выполнены с возможностью разъемного соединения друг с другом, причем движение отсоединения и соединения служит для освобождения или соединения муфты.
Соединение контейнера с корпусом может происходить в результате первого движения вставления в направлении оси и вращательного движения, осуществляемого за пределами угла, и движение вставления должно быть синхронным с движением соединения продолжения муфты с ответной частью. Таким образом, пользователю достаточно только соединить контейнер с корпусом привода, чтобы уже сцепить и соединить привод с рабочим инструментом.
Для соединения контейнера с корпусом можно предусмотреть штыковой затвор. При штыковом затворе требуется сначала движение в направлении оси для запирания, которое представляет собой уже упомянутое движение вставления, после чего происходит еще относительное частичное поворачивание. На контейнере вблизи нижнего (в рабочем положении) края можно расположить, по меньшей мере, один выступ, торчащий в радиальном направлении и соответствующий фиксирующему изгибу штыкового затвора, а фиксирующий изгиб на корпусе привода может иметь вертикальное входное отверстие и, в частности, скос, проходящий в окружном направлении. Для лучшего закрепления два таких выступа могут взаимодействовать с двумя фиксирующими изгибами, расположенными на окружности друг против друга.
Скос фиксирующего изгиба штыкового затвора может проходить по окружной области и, при этом, по области высоты, которая, по меньшей мере, частично соответствует движению фиксирования продолжения муфты. Таким образом, при соединении уже частично может происходить связывание вала с приводом, а завершается оно в результате поворота штыкового затвора. Одновременно все соединение защищено от непроизвольного расцепления. Благодаря соответствующей форме выполнения штыкового затвора можно добиться, чтобы соединение и фиксация продолжения муфты с ответной частью происходили практически автоматически за счет приведения в действие этого штыкового затвора.
В области прохождения вала в рабочий инструмент можно предусмотреть уплотнительное кольцо, которое окружает и загружает этот проход и при соединении контейнера с корпусом привода испытывает нагрузку в осевом направлении, в частности, от рабочего инструмента, и/или сдавливается, так что в этом положении оно дает уплотняющий эффект. Соответствующая деформация уплотнительного кольца происходит практически автоматически в результате соединения продолжения муфты с ответной частью муфты и возникающего при этом осевого усилия.
Уплотнительное кольцо может быть выполнено, например, по меньшей мере, частично из пенопласта и, по меньшей мере, с торцевой стороны, обращенной к рабочему инструменту, с малыми потерям на трение, например, с помощью покрытия или флокирования. Таким образом, это не оказывает вредного воздействия на относительное движение вращающегося рабочего инструмента.
Следует еще упомянуть, что предпочтительно в сменном контейнере над камерой, принимающей продукт, подлежащий измельчению, и имеющей рабочий инструмент, можно предусмотреть диск, ограничивающий внутреннюю камеру контейнера и в исходном положении спокойно лежащий на продукте, подлежащем измельчению, и дающий или облегчающий возможность соотносить количество продукта, подлежащего измельчению, и размеры внутренней камеры. При этом для диска, находящегося над измельчаемым продуктом или на продукте, можно предусмотреть упор, ограничивающий его сползание вниз во избежание соударения с рабочим инструментом. Таким образом, диск во время процесса измельчения и, тем самым, одновременно с убыванием объема продукта автоматически уменьшает зону измельчения.
Сторона диска, обращенная к измельчаемому продукту, может иметь профилирования или шероховатости или подобную деформацию для поддержания процесса размалывания или измельчения. Измельчаемый продукт целесообразно испытывает соответствующую нагрузку рабочего инструмента и также шероховатой стороны диска.
Прежде всего, при сочетании отдельных или нескольких описанных выше признаков и мероприятий получается заявленное устройство для измельчения или размалывания, которое позволяет сократить или даже избежать затраты на очистку, отсоединяя контейнер с рабочим инструментом от привода и заменяя его другим, так что после переработки продукта его можно либо утилизировать как дешевый одноразовый контейнер, либо заменить новым или очищенным контейнером и подготовиться к следующему процессу измельчения.
Далее пример выполнения изобретения описан более подробно со ссылками на чертежи, изображенные частично схематично.
Фиг.1 - заявленное устройство для измельчения или размалывания
продукта, имеющее контейнер с рабочим инструментом, который выполнен с возможностью разъемного соединения с приводом, в продольном сечении;
Фиг.2 - наглядный вид сверху на место соединения с приводом и корпусом привода после снятия контейнера или перед насаживанием и соединением с контейнером;
Фиг.3 - вид сбоку на контейнер, устанавливаемый с возможностью отсоединения;
Фиг.4 - продольное сечение контейнера по линии А-А на Фиг.3 с продолжением муфты, находящимся на валу для рабочего инструмента;
Фиг.5 - наглядное изображение контейнера без его крышки, навинчиваемой или соединяемой при помощи штыкового затвора;
Фиг.6 - наглядное изображение продолжения муфты устройства согласно Фиг.4 и соответствующей ответной части муфты согласно Фиг.1 и 2;
Фиг.7 - вариант формы выполнения продолжения муфты и ответной части муфты;
Фиг.8 - продольное сечение снимаемой крышки контейнера, которая соответствует нижней части, представленной на Фиг.5;
Фиг.9 - наглядный вид сбоку диска для ограничения зоны измельчения, шероховатого снизу и помещающегося в контейнер и в его крышку.
Устройство, в целом обозначенное позицией 1, служит для измельчения или размалывания продукта, например твердых, хрупких или крошащихся частиц или материалов, которые нужно подвергнуть точному анализу.
К устройству 1 относится представленный на Фиг.1, 3 и 4 контейнер 2 для приема размалываемого материала, причем этот контейнер согласно Фиг.5 и 8 состоит из нижней части 3 и соединяемой или соединенной с ней в рабочем положении крышки 4 в форме колпака.
В контейнере 2 установлен рабочий инструмент 5, который вращается во время измельчения или размалывания продукта и под которым в рабочем положении согласно Фиг.1 и 4 находится вал 6 для соединения рабочего инструмента 5 с приводом.
При одновременном рассмотрении Фиг.1, 2, 3 и 4 прежде всего видно, что контейнер 2 с рабочим инструментом 5 выполнен с возможностью соединения с приводом, с помощью которого рабочий инструмент 5 приводится во вращение и о котором речь пойдет ниже, и что рабочий инструмент 5 выполнен с возможностью свободного поворота в контейнере 2, находясь в освобожденном или отсоединенном от привода положении, и только лишь в рабочем положении соединен с приводом без возможности поворота и его соосность выверена с общей осью с помощью муфты.
Прежде всего на Фиг.4 и 5 видно, что рабочий инструмент 5 в контейнере 2 можно свободно поворачивать до тех пор, пока не наступит соединение с приводом.
Вал 6, приводящий в действие рабочий инструмент 5, проходит в примере выполнения сквозь основание 7 контейнера 2 наружу и в примере выполнения в рабочем положении вниз. Возможно и такое расположение, когда вал проходит наружу сквозь стенку.
Вал 6 подпирается продолжением муфты, которое, в целом, обозначено позицией 8 и которое выполнено с возможностью соединения с ответной частью муфты 9, установленной на приводе без возможности поворота (ср. Фиг.1, 2, 6 и 7), с выверкой соосности с общей осью и с замыканием силового и геометрического контура.
На Фиг.6 и 7 представлено, как соединяют между собой продолжение муфты 8 и ответные части муфты 9, имеющие немного отличающиеся формы.
В примере выполнения согласно Фиг.1, 2, 4 и 6 продолжение муфты 8 и ответная часть муфты 9 выполнены местами цилиндрическими и, помимо этого, смежные области сужаются в виде конуса таким образом, что в рабочем положении согласно Фиг.1 наружный конус и внутренний конус, с одной стороны, и цилиндрические области, с другой стороны, соприкасаются между собой по окружности и образуют, таким образом, соединение с замыканием геометрического контура.
При этом видно, что продолжение муфты 8 на валу 6 рабочего инструмента 5 выполнено в виде полого цилиндра, открытого со своей торцевой стороны, повернутой от рабочего инструмента 5, и сужающегося в направлении вала 6, т.е. имеющего в области вала 6 свою конусообразную область. Ответная часть муфты 9 имеет конусообразную часть 9а, соответствующую для соединения с замыканием геометрического контура сужению в продолжении муфты 8 и имеющую коаксиальное расположение на цилиндрической области, поперечное сечение которой соответствует наибольшему поперечному сечению этой конусообразной области 9, так что получается плавный переход от цилиндрической области к конусообразной области 9а, который хорошо виден на Фиг.6. Такое же, т.е. плавное формообразование имеет внутренняя сторона продолжения муфты 8.
В обоих примерах выполнения согласно Фиг.6 и 7 продолжение муфты 8 и ответная часть муфты 9 выполнены с возможностью фиксирования при помощи выступов 10, торчащих наружу или в радиальном направлении, и соответствующих им пазов 11, открытых в осевом направлении и имеющих поднутрения 10а. При этом паз 11, предусмотренный для фиксации с соответствующим выступом, расположен в том месте муфты, где продолжение муфты 8 и ответная часть муфты 9 соединяются под воздействием осевого усилия и, тем самым, в соединенном положении зажимаются, а основание 7 контейнера 2, смежное с продолжением муфты 8, прижато к приводу с помощью уплотнительной прокладки 12, окружающей вал 6, посредством продолжения втулки 7а.
В примере выполнения согласно Фиг.6 видно, что ответная часть муфты 9 имеет два торчащих в радиальном направлении выступа 10, имеющие в примере выполнения круглые сечения, а продолжение муфты 8 имеет вырезы в виде пазов 11, которые расширены в направлении вставления, причем расширение имеет размеры, примерно соответствующие размерам выступа 10, а в направлении вставления перед выступом, благодаря имеющемуся поднутрению 10а, образована узкость 15, преодолеваемая при фиксировании. При этом пазы 11, выполненные на продолжении муфты 8, имеют входные скошенные участки 16, ведущие к узкостям 15, так что движение, приводящее к соединению, облегчено.
В примере выполнения согласно Фиг.6 предусмотрено, что для конуса и части муфты, имеющей сужающееся внутреннее отверстие, предусмотрены два торчащих в радиальном направлении выступа 10 на ответной части муфты 9.
На Фиг.7 представлен пример выполнения, где продолжение муфты 8 и ответная часть муфты 9 по всей их осевой рабочей длине соответствуют друг другу в отношении одинаковых поперечных сечений, а три торчащие в радиальном направлении выступа 10 выполнены при соединении с пазами 11 в виде прорезей и отверстий с возможностью фиксации с помощью узкостей 15. Оба решения дают желаемую и необходимую статическую определенность.
Уже упомянутый привод, например электромотор, установлен в примере выполнения в корпусе 17, а контейнер 2 и этот корпус 17 выполнены с возможностью разъемного соединения с тем, чтобы контейнер 2 можно было полностью отсоединить от привода.
Соединение контейнера 2 с корпусом 17 осуществляется за счет выполняемого в осевом направлении движения втыкания и поворота, по меньшей мере, за пределами угла так, чтобы это движение втыкания происходило синхронно с соединением продолжения муфты 8 и ответной части муфты 9. При этом для соединения контейнера 2 с корпусом 17 предусмотрен штыковой затвор, фиксирующий изгиб 18 которого виден на Фиг.2.
Согласно Фиг.3 и 5 на контейнере 2 вблизи нижнего (в рабочем положении) края 19 его продолжения втулки 7а расположены два выступа 20, торчащие в радиальном направлении и соответствующие фиксирующему изгибу 18 штыкового затвора. Фиксирующий изгиб 18 на корпусе 17 привода имеет на своей верхней стороне вертикальное входное отверстие 21 и скос в окружном направлении, образующий значительную часть этого фиксирующего изгиба 18. Выступы 20 попадают во входное отверстие 21 и в фиксирующий изгиб 18, т.е. контейнер 2 и корпус 17 могут сначала соединяться почти в вертикальном направлении, в ходе чего выступы 20 вводятся во входное отверстие 21, пока не достигнут высоты собственно фиксирующего изгиба 18, после чего в результате относительного движения эти выступы 20 перемещаются в фиксирующий изгиб 18, и, тем самым, фиксация в осевом направлении завершается.
Скос фиксирующего изгиба 18 штыкового затвора, который виден на Фиг.2, проходит по окружной области и, кроме того, по области высоты, что соответствует движению фиксирования продолжения муфты 8 на ответной части муфты 9, т.е. в результате вставления и последующего движения в осевом направлении выступов 20 с помощью фиксирующего изгиба 18 одновременно происходит и полностью завершается взаимная фиксация продолжения муфты 8 и ответной части 9 в смысле их прочного соединения. При этом фиксация происходит, пожалуй, уже в результате совершенного движения вставления выступов 20 во входные отверстия 21, так что поворот и скосы фиксирующего изгиба 18 способствуют дополнительной удерживающей силе в осевом направлении.
В области прохождения вала 6 в рабочий инструмент 5 предусмотрено уплотнительное кольцо, герметизирующее этот проход и служащее в качестве уплотнительной прокладки 12, которая испытывает нагрузку в осевом направлении в результате выполняемого соединения контейнера 2 с корпусом 17, или также еще до этого от рабочего инструмента и при соединении сдавливается так, что наступает требуемый уплотняющий эффект. Это уплотнительное кольцо может быть выполнено, по меньшей мере, частично из пенопласта и, по меньшей мере, с торцевой стороны, обращенной к рабочему инструменту 5 и соприкасающейся с ним, с малыми потерями на трение с помощью покрытия или флокирования.
На Фиг.1, 4 и 8 видно, что в контейнере 2 над камерой, принимающей измельчаемый продукт и содержащей рабочий инструмент 5, установлен диск 22 (отдельно представлен на Фиг.9), ограничивающий или уменьшающий внутреннюю камеру контейнера 2 и в исходном положении неподвижно лежащий на измельчаемом продукте. При этом для этого диска 22, который находится над измельчаемым продуктом или на продукте, в контейнере можно предусмотреть упор, препятствующий его сползанию вниз. Сторона диска 22, обращенная к измельчаемому продукту, имеет согласно Фиг.9 профилирование или шероховатость для поддержания процесса размалывания и измельчения.
Так как крышка 4 соединена с нижней частью 3 контейнера 2 с возможностью отсоединения, то эту крышку 4 можно, пожалуй, использовать даже повторно, если нижнюю часть 3 нужно использовать только один раз и затем утилизировать, не очищая рабочий инструмент 5 и уплотнительную прокладку 12.
Устройство 1 для измельчения или размалывания имеет контейнер 2 для приема продукта и рабочий инструмент 5, вращающийся в этом контейнере 2 во время переработки продукта, а также привод для этого рабочего инструмента 5. Контейнер 2 с рабочим инструментом 5 выполнен с возможностью разъемного соединения с приводом, т.е. контейнер 2 с рабочим инструментом 5 не нужно очищать после измельчения, а можно заменить его новым, таким же контейнером 2. Для этого рабочий инструмент 5, находящийся в контейнере 2, находится в освобожденном или отсоединенном от привода положении, или перед соответствующим процессом соединения его можно свободно поворачивать, а в рабочем положении он соединен с приводом при помощи муфты без возможности поворота, и соосность деталей оказывается выверенной с общей осью.