一種氣密式粉碎機及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣密式粉碎機及其應(yīng)用，特別是在測量巖樣含氣量中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在地質(zhì)、能源、礦山、交通、冶金、電子、建材、陶瓷、化工、輕工、醫(yī)藥、美容、環(huán)保等諸多領(lǐng)域中，精細(xì)碎樣方式多種多樣。許多領(lǐng)域中，均需要精細(xì)、快速、高效、環(huán)保的條件下進(jìn)行試樣粉碎，特殊情況下還需要在碎樣的同時或碎樣后進(jìn)行樣品的各種處置和處理，精細(xì)化的密閉碎樣在質(zhì)量保持、綠色粉碎、無塵化處理、菌群培養(yǎng)、無菌操作、氣樣采集、氣體計量、成分檢測等科學(xué)研宄及工業(yè)評價方面具有及其廣泛的應(yīng)用價值和推廣意義。
[0003]目前市場上主要的碎樣有球磨式、行星式、滾筒式、刀片式、碾壓式或震篩式等多種方式。球磨式粉碎方法利用球粒之間、球粒與巖樣之間的反復(fù)碰撞，達(dá)到碎樣目的，碎樣效率較高，所用時間較短，但存在噪音大、粉碎有殘留、要求投料直徑小等不足，主要適用于脆性較大的研磨對象。行星式粉碎方法是在球磨式基礎(chǔ)上為提高碎樣量而派生的方法，具有載樣總量大，但耗時較長、碎樣效果一般等不足。滾筒式碎樣方法主要依靠重力原理實現(xiàn)巖樣粉碎，噪音較低，但要求投料顆粒細(xì)小、粉碎耗時較長等弊端。刀片式碎樣方法主要采用削切原理對試樣進(jìn)行粉碎，盡管速度較快、粉碎效果較好，但主要適用于較軟的試樣，工作噪音大、使用壽命短。碾壓式碎樣主要通過機械碾壓的方式對巖樣進(jìn)行破碎，粉碎效率低、效果差。震篩式碎樣主要通過震動碰撞的方式對試樣進(jìn)行粉碎，具有噪音大、震動強、效果差、粉碎時間長等不足。上述各種方法對于含氣樣品(尤其是含痕量氣體、有毒有害氣體樣品)的粉碎很難實現(xiàn)氣體密封。
[0004]目前的密閉碎樣主要集中在被動和主動動力傳遞兩大功能領(lǐng)域。在被動粉碎方面，主要采用無動力傳遞(研磨罐內(nèi)沒有主動力)方式對獨立密閉的研磨罐進(jìn)行施力，由于動力不足，在很多方面限制了該方法的推廣和使用；在主動粉碎方面，主要采用機械方式將外動力直接傳遞至研磨罐內(nèi)，盡管采用了多種彈性壓縮方式進(jìn)行密封，但受機械傳遞原理所限，迄今為止均無法做到氣密程度，對研磨后的試樣也無法在密閉的條件下進(jìn)行試樣再處理。
[0005]盡管密閉粉碎技術(shù)方式多樣、類型繁多，但目前還普遍存在以下沒有很好解決的冋題:
[0006](I)采用機械密封無法滿足氣密性:在粉碎過程中，雖然試樣是在密閉環(huán)境中進(jìn)行粉碎，但實際上并未達(dá)到氣密的效果，即使實現(xiàn)了氣密效果，但也無法實現(xiàn)粉碎后的連續(xù)氣密再作業(yè)，造成了粉碎過程中空氣對氣樣的污染、氣體的逃逸，甚或無法收集并計量氣體的組分，造成了巨大的實驗誤差。
[0007](2)無法將粉碎罐外的動力直接傳遞至罐內(nèi):在大部分的密閉粉碎過程中，普遍采用被動式單罐獨立碎樣，粉碎罐外的動力無法直接傳遞至罐內(nèi)，導(dǎo)致粉碎動力不足，粉碎時間長、效率低、效果差，進(jìn)而限定了試樣顆粒的入料質(zhì)量和入料直徑。
[0008](3)球磨粉碎對入料的要求比較高，要求入料質(zhì)量小、入料顆粒直徑細(xì)，從而使其在實際的應(yīng)用中受到很大的限制。
[0009]由此可見，上述現(xiàn)有的試樣粉碎設(shè)備及實驗方法，在結(jié)構(gòu)與使用上顯然仍存在有不便與缺陷，需亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種氣密性好，碎樣動力足、效率高、效果好，對試樣要求低的氣密式粉碎機及碎樣方法，實屬當(dāng)前本領(lǐng)域的重要研宄課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個目的是提供一種氣密式粉碎機，使其氣密性好，碎樣動力足、效率高、效果好，對試樣要求低，從而克服現(xiàn)有的粉碎機機械密封無法滿足氣密性，密閉粉碎常動力不足、效率低、效果差，樣品粉碎對入料質(zhì)量和直徑限制多的不足。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0012]一種氣密式粉碎機，包括樣品粉碎罐及非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)，所述非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)包括電機、磁力轉(zhuǎn)軸及磁力傳動聯(lián)軸器，所述電機通過磁力傳動聯(lián)軸器連接并驅(qū)動磁力轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述磁力轉(zhuǎn)軸外部設(shè)有殼體，所述磁力轉(zhuǎn)軸下端伸出所述殼體底部并伸入所述樣品粉碎罐內(nèi)，所述樣品粉碎罐內(nèi)設(shè)有攪拌件，所述磁力轉(zhuǎn)軸連接并帶動所述攪拌件動作，所述樣品粉碎罐與所述磁力轉(zhuǎn)軸的殼體之間密封連接。
[0013]進(jìn)一步地，所述樣品粉碎罐具有頂部開口，所述開口處設(shè)有頂蓋，所述磁力轉(zhuǎn)軸的殼體底部與所述頂蓋密封連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述磁力轉(zhuǎn)軸的殼體底部與所述頂蓋為一體化制成。
[0015]進(jìn)一步地，所述頂蓋通過卡箍密封所述樣品粉碎罐的頂部開口。
[0016]進(jìn)一步地，所述磁力轉(zhuǎn)軸的殼體內(nèi)部設(shè)有用于冷卻所述磁力轉(zhuǎn)軸的冷卻循環(huán)水腔，所述殼體上開設(shè)有與冷卻循環(huán)水腔連通的進(jìn)水口與出水口。
[0017]進(jìn)一步地，所述樣品粉碎罐為球磨罐，所述球磨罐上設(shè)有用于放入磨球及樣品的可開閉的入料口。
[0018]進(jìn)一步地，所述非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)還包括連接并控制所述電機的矢量智能變頻器。
[0019]進(jìn)一步地，所述樣品粉碎罐上設(shè)有用于連接集氣裝置的出氣口。
[0020]進(jìn)一步地，所述出氣口處設(shè)有單向閥。
[0021]本發(fā)明的另一個目的是提供所述的氣密式粉碎機在測量巖樣含氣量中的應(yīng)用，采用如下技術(shù)方案:
[0022]所述的氣密式粉碎機的應(yīng)用，將所述氣密式粉碎機應(yīng)用于巖樣含氣量測量時的樣品密閉粉碎，并通過加熱所述樣品粉碎罐收集并測量從所述出氣口輸出的氣體計算巖樣含氣量。
[0023]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0024](I)采用非接觸式扭矩傳遞原理，將樣品粉碎罐外的扭矩動力以非鉆孔直接接觸方式傳遞至罐內(nèi)，磁力轉(zhuǎn)軸與樣品粉碎罐之間不必采用機械傳動所需的動密封，提供了全程氣密的實施基礎(chǔ)，實現(xiàn)了試樣的粉碎及粉碎后操作過程的氣密性，從根本上提高了實驗測試精度。同時，動力直接傳遞至樣品粉碎罐內(nèi)，碎樣動力足、效率高、效果好。
[0025](2)磁力轉(zhuǎn)軸的殼體底部與樣品粉碎罐的頂蓋為一體化結(jié)構(gòu)，減少了在兩者之間設(shè)置靜密封，保證更好的氣密性；密封卡箍對樣品粉碎罐和動力源實施楔緊式密封，實現(xiàn)了良好的氣密性，最大限度地保證了實驗精度。
[0026](3)采用球磨罐進(jìn)行球磨碎樣，通過磁力密封將動力傳遞給攪拌槳，攪拌槳的旋轉(zhuǎn)帶動磨球無規(guī)則的撞擊運動，對樣品進(jìn)行粉碎，實現(xiàn)了攪拌漿和磨球運動的同步性，該同步式粉碎的工作原理使得碎樣時間短、效率高、效果好，在充分滿足了密閉粉碎的基礎(chǔ)上提高了巖樣粉碎效率。
[0027](4)根據(jù)試樣硬度、大小等特征，可以通過矢量智能變頻器進(jìn)行不同的變頻設(shè)置，以及通過配置不同材質(zhì)和規(guī)格的研磨球，達(dá)到不同實驗需要的研磨要求。
[0028](5)突破了一般球磨罐對入料的嚴(yán)格要求，該儀器可以滿足的入料質(zhì)量大(< Ikg)、顆粒直徑大(小于等于3cm)，在此基礎(chǔ)上還能滿足碎樣效率高、效果好(達(dá)到200目)等要求。
[0029](6)頂蓋的出氣口上可進(jìn)一步連接集氣量筒，在對頁巖氣、煤層氣樣品進(jìn)行氣密粉碎時，可通過對球磨罐加熱，進(jìn)行含氣量測量，測量誤差小、計量精度高，還可以獲取總含氣量、游吸比、可采率及擴散系數(shù)等參數(shù)，滿足不同的實驗要求。出氣口處設(shè)有單向閥，保證輸氣穩(wěn)定性。
[0030](7)本發(fā)明可用于地礦能源技術(shù)領(lǐng)域中的巖礦粉碎，尤其是頁巖氣、煤層氣樣品的氣密粉碎，此外還可以用于環(huán)境監(jiān)測及污染防治技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行有毒有害物品檢測、氣體含量測量時的樣品密閉粉碎等。
【附圖說明】
[0031]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032]圖1是本發(fā)明的氣密式粉碎機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2是非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)的部分剖視圖。
[0034]圖3是球磨罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明提供了一種氣密式粉碎機，包括樣品粉碎罐和非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)。所述非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)作為粉碎機的動力源，采用非接觸式扭矩傳遞原理，將樣品粉碎罐外的扭矩動力以非鉆孔直接接觸方式傳遞至樣品粉碎罐內(nèi)，從而提供了全程氣密的實施基礎(chǔ)。
[0036]請參閱圖2所示，所述非接觸式扭矩傳動系統(tǒng)包括電機5、磁力轉(zhuǎn)軸6及磁力傳動聯(lián)軸器I，所述電機5通過所述磁力傳動聯(lián)軸器I連接