Аттритор для получения нанопорошков

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АТТРИТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Витязь Петр Александрович Горобцов Валерий Георгиевич Жорник Виктор Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Аттритор для получения нанопорошков, содержащий водоохлаждаемый герметичный корпус с загрузочно-выгрузочной горловиной, внутри которого расположен импеллер, связанный с электродвигателем, и мелющие тела, отличающийся тем, что импеллер имеет форму винтового шнека, при этом корпус соединен с источником транспортирующего газа, загрузочно-выгрузочная горловина - с циклоном для отделения полученного нанопорошка от транспортирующего его газа без разгерметизации корпуса, причем внутренняя поверхность днища корпуса имеет форму полусферы, переходящей по оси симметрии аттритора в конус, вершина которого обращена к импеллеру. 2. Аттритор по п. 1, отличающийся тем, что корпус с электродвигателем установлены на поворотной платформе. 3. Аттритор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на корпусе имеется пробоотборник для отбора проб порошка без прекращения работы аттритора.(56) 1.3149789 А, 1964. Полезная модель относится к области порошковой металлургии и нанотехнологий и может быть использована для получения порошков металлов, керамики и композиционных материалов с размерами частиц менее 100 нм. В технике для измельчения порошков применяются высокоэнергетические мельницы аттриторы, изобретенные А.Зегвари 1, который организовал компанию для их производства(г.Акрон, США). Аттритор - это шаровая или бисерная мельница для сухого или мокрого помола, в которой диспергирование порошка производится при относительном перемещении мелющих тел, приводимых в движение с помощью вращающегося импеллера, представляющего собой вал, на котором закреплены перпендикулярно оси пальцы или диски. Аттритор состоит из герметичного водоохлаждаемого корпуса, в котором при вращении импеллера мелющие тела движутся с разными скоростями, обеспечивая интенсивное измельчение порошка под действием ударных и сдвигающих нагрузок. Недостатками известной конструкции аттритора являются большая длительность измельчения порошка до размера частиц менее 100 нм и попадание потенциально опасных для человека нанопорошков в атмосферу при разгрузке измельченного продукта в случае сухого измельчения. Задачей настоящего технического решения является сокращение времени диспергирования и защита от попадания потенциально опасных для здоровья наноразмерных порошков в человеческий организм при разгрузке аттритора. Задача решена в аттриторе для получения наноразмерных порошков металлов и керамики, содержащем водоохлаждаемый герметичный корпус с загрузочно-выгрузочной горловиной, внутри которого расположен импеллер, соединенный с электродвигателем, и мелющие тела, при этом импеллер выполнен в форме винтового шнека. Корпус аттритора соединен с источником транспортирующего газа (сжатого воздуха или инертного газа), а загрузочно-выгрузочная горловина соединена с циклоном для отделения полученного нанопорошка от транспортирующего его газа без разгерметизации корпуса, причем внутренняя поверхность днища корпуса имеет форму полусферы, переходящей по оси симметрии аттритора в конус, вершина которого обращена к импеллеру. Корпус аттритора и электродвигатель установлены на платформе, поворотом которой можно фиксировать аттритор в горизонтальном или вертикальном положении. На корпусе аттритора имеется пробоотборник для отбора проб порошка без прекращения работы устройства. Конструкция полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен аттритор, а на фиг. 2 - схема пневмовыгрузки нанопорошка. Аттритор содержит водоохлаждаемый корпус 1, закрываемый крышкой 2. На валу 3 закреплен импеллер 4, изготовленный из износостойкого материала, например закаленной стали или твердого полиуретана, и имеющий форму винтового шнека. Герметизация аттритора осуществляется с помощью резиновой прокладки 5, установленной между корпусом 1 и крышкой 2, и кольцевого уплотнения 6, изготовленного из терморасширенного графита и установленного между валом 3 и крышкой 2. Для загрузки мелющих тел и исходного порошка служит горловина 7, которая закрывается пробкой 8. Для подачи в корпус транспортирующего газа используется кран 9. Внутренняя поверхность днища корпуса 1 имеет форму полусферы, переходящей по оси симметрии аттритора в конус, вершина которого обращена к импеллеру 4. Для вращения импеллера 4 используется привод в виде электродвигателя 10 постоянного тока с регулируемой скоростью вращения. В зависимости от размера частиц исходного порошка и их твердости в качестве мелющих тел используются либо стальные полированные шарики диаметром 3-4 мм или шарики из силиката циркония (4), либо 2 61432010.04.30 по аналогии с бисерными мельницами - бисер диаметром 0,1-0,5 мм из силиката циркония(4) (не показаны). Для отбора проб без остановки аттритора служит пробоотборник 11. Для диспергирования порошка как в горизонтальном, так и в вертикальном положении аттритора корпус 1 аттритора и соосный с ним электродвигатель 10 установлены на общей платформе 12, которая может поворачиваться относительно основания 13 вокруг горизонтальной оси и фиксироваться в требуемом положении с помощью фиксатора 14. Для выгрузки измельченного порошка служит горловина 7, на которой установлена задвижка 15. Схема пневмовыгрузки порошка из аттритора (фиг. 2) представляет собой следующее. Компрессор 16 связан с аттритором трубопроводам 17 через шаровые краны 9 и 18. Для регулирования давления транспортирующего газа служит редуктор 19, для контроля расхода транспортирующего газа используется ротаметр 20. Горловина 7 соединена с циклоном 21 трубопроводом 22. Циклон 21 содержит рукавный фильтр 23 и соединен с электростатическим фильтром 24. Для сбора измельченного порошка служит емкость 25. Устройство работает следующим образом. Через загрузочную горловину 7 вовнутрь корпуса 1 загружаются порция исходного порошка и мелющие тела, после чего горловина 7 герметично закрывается пробкой 8 и включается привод импеллера 4. При вращении импеллера 4 от электродвигателя 10 обеспечивается как радиальное, так и осевое перемещение мелющих тел, вызывающее турбулизацию и движение мелющих тел и порошка по всему объему корпуса, что способствует интенсивному измельчению порошка под действием напряжений сжатия и сдвига. Периодически в процессе измельчения производится контроль дисперсности измельчаемого порошка путем отбора проб через пробоотборник 11. При достижении требуемой грануляции порошка привод импеллера 4 останавливается и осуществляется выгрузка нанопорошка. С этой целью открываются краны 9 и 18, а также задвижка 15, после чего корпус 1 продувается воздухом или инертным газом. Выделение наноразмерного порошка из воздушнопорошковой смеси осуществляется с помощью циклона, оснащенного фильтрами. В случае использования сжатого воздуха последний от компрессора 16 через шаровые краны 18 и 9 подается в корпус 1 аттритора. Давление сжатого воздуха и его расход регулируются и контролируются с помощью редуктора 19 и ротаметра 20. Из аттритора воздушно-порошковая смесь по трубопроводу 22 подается в циклон 21, с помощью рукавного фильтра 23 отделяется твердая фаза воздушно-порошковой смеси от газообразной. Отделенный наноразмерный порошок собирается в емкость 25. Отфильтрованный воздух через электростатический фильтр 24 выходит в атмосферу. Предлагаемый аттритор позволяет интенсифицировать процесс диспергирования порошков и осуществлять выгрузку измельченного порошка без разгерметизации корпуса,исключая попадание наноразмерного порошка в атмосферу. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3