研磨机和研磨方法技术

一种研磨设备，包括至少两个轴向独立驱动的元件，该一个轴向独立驱动的元件偏心地安装在另一个轴向独立驱动的元件，从而在两者之间形成加工腔室，在与最大径向间隙的相对的直径的位置上所述元件之间具有最小的径向间隙。通过使材料穿过能够调节的最小径向间隙而将应力施加到材料上。元件沿着相同的方向转动而施加压缩应力和拉伸应力于位于间隙中的材料上，或者以相反方向转动而施加剪切力于位于间隙中的材料上。可以在腔室中增加第三元件，从而提供热量传递并且分离混合的受到应力的材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及研磨并且提供一种新的研磨设备和研磨方法。更具体地，本专利技术涉及一种在流体介质内的材料的小颗粒的高能研磨。可以理解的是术语“研磨”包括单一材料的处理，并且术语“硬”材料具有“硬度”和/或“强度”的意思。
技术介绍
研磨操作通常理解的是包括通过在表面或者在表面之间的磨削作用粉碎分散的部分或者材料的颗粒。在这样的过程中，作为向其施加压缩应力、拉伸应力和剪切应力中的一个或者多个的结果，材料部分在尺寸方面减小。提供这样效果的研磨设备的例子包括盘形研磨机(disc mills),其中材料通常在平面之间承受压碎和剪切作用；轧机(rollingmills),其中材料通常在曲面之间承受压碎和剪切作用；冲压研磨机(stamping mills),其 中材料通常在表面之间承受压碎载荷；球或者珠磨机(ball or bead mills),其中材料通常在表面之间承受压碎和剪切作用；以及喷射冲击式磨机(jet impact mills),其中材料通常通过对表面进行冲击或者喷射其它的材料来承受压碎载荷。使用固体表面从而带来与将要研磨的材料的表面直接接触的可替代的方法是使用流体材料作为模具，以环绕并且与将要研磨的材料的各个部分充分表面接触，然后通过在流体上直接作用而向材料部分间接施加应力。提供这样效果的研磨设备的例子包括锯齿研磨机(saw tooth mills),其中流体模具通过转动圆盘的作用承受剪切应力，然后这些应力通过流体/材料界面传递到颗粒；以及搅拌研磨机(homogenisers),其中流体模具承受剪切应力、拉伸应力和压缩应力中的一个或者多个，然后这些应力通过流体/材料界面传递到颗粒。可以理解已经专利技术了多种类型的有用的研磨设备并且已经经过几个世纪的发展，每一都有其自身的优点和缺点。目前，通常认为的是珠磨机提供了用于加工相对较硬的亚微米粒子(sub-micronparticles)的最好的可以使用的方法。这样的研磨机在文献中是常见的。然而，珠磨机的加工的限制包括由于球珠和颗粒之间的不可控制的相互作用而引起的固有的加工随机性并且需要超长的加工时间以保证所有的颗粒降低到要求的尺寸；由于在材料上和相互之间的较高的局部冲击载荷而弓I起的球珠本身的损害，同时球珠的碎片混合到正在加工的材料中；球珠的表面粗糙度首先减少了与要研磨的材料之间的可以相互作用的面积，并且其次导致小的已经研磨好的颗粒嵌入球珠的结构中并且因此阻碍了进一步的研碎作业。如上所述的可替换的流体模具类型的研磨机，当相对较硬的颗粒在非常小的尺寸研磨时，也是无效的。这主要是加工长度范围的作用，其中在要求容纳原始颗粒的较大的间隙中，流体应力不足以达到击碎硬的材料。当加工精细分离材料的时候，珠磨机和流体模具类型的研磨机设备都进一步受到两个限制。第一个限制是要求在亚微米尺寸研碎硬的颗粒的很高的能量密度向材料传递了成比例的高温；这样的温度提高了损害材料属性的风险。第二个限制是它们固有的不能防止颗粒的即刻的重新组合；这样的重新组合的趋势随着颗粒尺寸的减小而加大，同时发生重新组合的时间量程也减小。因此，可以知道非常小的颗粒的机械尺寸的减小，特别是在亚微米尺寸范围，给出了很大的挑战，其还不能用任何已知类型的研磨设备来解决。当试图在工业范围内加工材料量时，尤其棘手。本专利技术的一个目的是提供研磨机和方法，其可以在工业相关的生产率内达到这样的尺寸减小。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，其提供用于研磨材料的研磨设备，设备包括至少两个轴向延伸的元件，一个轴向延伸的元件偏心地安装在另一个轴向延伸的元件中，从而在两者之间形成腔室；外部元件的内表面向外部元件的轴线集中；内部元件的外表面向内部元件的轴线集中；第一元件和第二元件能够围绕各自的轴线转动；入口，该入口用于将要研磨 的材料引导至腔室中，和出口，该出口用于将经研磨的材料从所述混合腔室中移出；对于任何给定的轴向位置，限定间隙的两个元件之间的径向距离的变化相对于圆周运动交替地减少和增加，从而达到对进入所述间隙的材料施加运动和应力的目的；其中，穿过所述腔室的材料相对于所述内部元件和所述外部元件的轴线方向产生大体上螺旋的路径；并且其中，当所述第一元件和所述第二元件沿相同的方向转动时，位于所述腔室中的材料主要承受机械引起的压缩应力和流体引起的拉伸应力，并且当所述第一元件和所述第二元件沿相反的方向转动时，所述材料主要承受流体引起的剪应力。根据本专利技术的第二方面，提供了一个元件，该元件轴向延伸至所述腔室中，从而达到除去热量的目的，该热量由施加在刚刚离开高应力区域的材料上的应力引起。根据本专利技术的第三方面，提供了一个元件，该元件轴向延伸进至所述腔室中，从而达到防止破碎的颗粒即刻重新组合的目的，这通过扰乱和分离在刚刚离开高应力区域的材料的流体模式达到。附图说明参考附图，将描述本专利技术的具体实施方式，其仅仅是示例的目的，其中图I示出了本专利技术的第一实施方式中的轴向平面视图的截面图；图2示出了图I的实施方式的截面侧视图；图3示出了图I的实施方式的部分剖切的侧视图；图4a、图4b、图4c示出了根据本专利技术的说明各种可替换的转轴形状的部分剖切的侧视图；图5示出了说明本专利技术包括多个转轴的进一步实施方式的部分剖切的侧视图。具体实施例方式参考图I，示例的研磨机包括第一转轴I和第二转轴4，其中第一转轴I支撑在位于定子外壳3中的轴承2中，第二转轴4支撑在位于定子外壳6中的轴承5中。第一转轴I和第二转轴2的轴线相互平行并且与其各自的定子外壳3和6的端面7和8垂直。定子外壳3和6借助紧固件9通过其各自的端面7和8相互连接在一起，这样转轴I的外部端表面10位于转轴4的内部表面11中，并且在这些表面和定子3的端面7之间形成加工腔室12。腔室最终借助密封件13和14封闭，密封件13和14分别密封位于转轴I和定子外壳3之间以及转轴4和定子外壳6之间的界面。加工材料通过外部装置(未示出)泵入到通道15中，然后通过通道16进入加工腔室12并且排到腔室的远端。加工材料通过通道17 (图2)退出加工腔室，其中通道17以与通道15相同的方式穿过定子3的壁部。热交换栅板(heat exchanger baffle)18位于加工腔室12中，并且连接到定子外壳3的壁部7。参考图2，可以看到，位于转轴的表面10和11之间的径向间隙19可以通过沿着相对于定子外壳6的组件的X-X轴线移动定子外壳3组件来调节，然后借助紧固件9固定两者的位置。在定子外壳6中设置有足够的间隙20 (图1)，从而保证这样的移动。转轴I和转轴4都可以借助转动驱动器(未示出)在任一方向独立地驱动。在本专利技术的优选的实施方式中，转轴I的转动驱动方向可以从两个方向中选择，而转轴4的转动驱动方向则是不可选择的。我们应该注意到转轴中的任何一个都可以借助例如制动器防止转动或者允许自由转动而完全不被驱动；此选择在此优选的实施方式中将不做进一步的描述。转轴4的表面11的旋转运动在腔室12中的加工材料的切向方向施加阻力。此阻力将转动传递给加工材料，随之在表面11上产生径向的离心力。因此，通过通道16进入腔室12的加工材料被明显地引导和推入腔室并且在喷射前通过间隙19回到腔室。在材料从腔室的一端轴向穿过到另一端时，此循环流动在所述材料上施加了螺旋流模式(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于研磨材料的研磨设备，该研磨设备包括 至少两个轴向延伸的元件，一个轴向延伸的元件偏心地安装在另一个轴向延伸的元件中，从而在两者之间形成腔室； 外部元件的内表面向外部元件的轴线集中； 内部元件的外表面向内部元件的轴线集中； 第一元件和第二元件能够围绕各自的轴线转动； 入口，该入口用于将要研磨的材料弓I导至混合腔室中，和出口，该出口用于将经研磨的材料从所述混合腔室中移出； 对于任何给定的轴向位置，两个元件之间的径向距离的变化形成相对于圆周运动交替地减少和增加的间隙，从而达到对进入所述间隙的材料施加运动和应力的目的； 其中，穿过所述腔室的材料相对于所述内部元件和所述外部元件的轴线方向产生大体上螺旋的路径； 并且其中，当所述第一元件和所述第二元件沿相同的方向转动时，位于所述腔室中的材料主要承受机械引起的压缩应力和流体引起的拉伸应力，并且当所述第一元件和所述第二元件沿相反的方向转动时，所述材料主要承受流体引起的剪应力。2.根据权利要求I所述的研磨设备，其中，所述第一元件和所述第二元件的表面形成为侧边平行的圆柱体，由此限定在所述表面之间的高应力间隙的距离能够通过使所述内部元件或者所述外部元件中的至少一个元件垂直于该元件的轴线移动来调节。3.根据权利要求I所述的研磨设备，其中，所述第一元件和所述第二元件的表面形成为锥体，由此限定在所述表面之间的高应力间隙的距离能够通过使所述内部元件或者所述外部元件中的至少一个元件沿着该元件的轴线移动来调节。4.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，所述内部元件和所述外部元件彼此独立转动。5.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，第三元件轴向延伸至所述腔室中，达到除去热量的目的，该热量由施加在刚刚离开高应力区域的材料上的应力引起。6.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，所述第三元件的外表面设置为引入不稳定的流体到刚刚离开高应力区域的材料上，达到防止颗粒重新组合的目的。7.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，所述第三元件的外表面设置为防止所述腔室中的材料轴向流动，从而保证离开腔室的材料的每一部分均承受与其他部分基本相同的应力和应变过程。8.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，由于局部应力引起的热膨胀通过去除局部热量来控制，从而保证所述表面之间不互相重叠接近。9.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，所述内部元件的数量超过一个。10.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，与加工的材料接触的所述内部元件或者所述外部元件的表面包含于套筒中，该套筒能够从元件的剩余部分拆卸。11.根据前述任一项权利要求所述的研磨设备，其中，与加工的材料接触的所述外部元件的表面包含于能够从元件的剩余部分拆卸的部件中，从而形成容器。12.—种混合方法,该混合方法包括提供一种混合设备,该混合设备包括 至少两个轴向延伸的元件，一个轴向延伸的元件偏心地安装在另一个轴向延伸的元件中，从而在两者之间形成腔室； 外部元件的内表面向外部元件的轴线集...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·布朗，
申请(专利权)人：领先漩涡工艺技术有限公司，
类型：发明
国别省市：