[发明专利]碾磨系统

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及用于碾磨或粉碎颗粒材料的设备，具体的但非限定性的颗粒材料是液体悬浮液中的材料。本发明还涉及用于形成乳剂或精细划分不同液体混合物的设备。本发明还涉及用于材料活性处理的设备，例如聚合体或单体的活性混合，以产生精细划分的活性混合物，例如在纳米尺度。

背景技术

[0002]球磨机、珠磨机和胶体磨机都是公知的。这些一般包括具有光滑内表面的滚筒，在其中放置研磨介质。这些磨机可具有内部叶片，其具备带有各种形状和半径的刃口，允许研磨介质的高速运动。

发明内容

根据本发明，碾磨设备包括径向对称的、具有上游是入口及下游是出口(反之亦然)的轴向通道的套筒，

位于该套筒中的径向对称的转子，

转子和套筒之一可相对于另一个旋转

在每个轴向位置处，转子的直径小于套筒的直径，以在转子和套筒间限定出环形通道，

转子和套筒的表面之一或全部具有适于增加从入口到出口的流体流动中的颗粒接触表面积的成形结构。

[0004]本发明的设备可包括使用珠粒或其他颗粒介质的珠磨机。可采用那些不使用珠粒或其他颗粒介质的替代性实施例。

[0005]在优选实施例中，转子与套筒共轴地定位。在替代性实施例中，转子的轴线可布置得与套筒的轴线平行。

[0006]当珠粒或其他研磨介质被使用时，环形通道的径向宽度可大约是珠粒或其他研磨介质直径的两倍。单一尺寸的珠粒或其他研磨介质是优选的。

[0007]转子和套筒优选是截头圆锥体。或者，他们可以是凹下或凸起的钟型。截头圆锥体配置是优选的。或者，转子的横截面可以是卵形或椭圆形。

[0008]在优选实施例中，入口的直径小于出口的直径。在替代性实施例中，入口的直径大于出口的直径。

[0009]当转子是截头圆锥体时，展开角的范围可以是10-140°，优选为20-90°。与具有相同入口直径的传统磨机相比，更大的角度提供了各种好处，而并不增加设备的长度。更大的角度提供了从入口到出口的表面积的更大的增加，并在颗粒穿过系统时增加了停留时间和碾磨范围。总体积以及进而磨机的容量也有所增加。更大的角度对于高粘性应用及纳米颗粒的生产都是优选的，其减少了在小尺度上的阻塞倾向。

[0010]转子和套筒的之一是可转动的。或者，转子和套筒两者能够以相反方向转动。

[0011]进一步的替代性实施例中，转子和套筒可以相同方向、不同速度转动。这种安排可被用在根据本发明的两个或更多的装置被串联连接时，以控制穿过设备的泵送速率。

[0012]转子相对于套筒的转动速率可为2-3600rpm，例如900-1600rpm。

[0013]沿着所述设备的轴线，转子和套筒之间的间隔优选是恒定不变的。可使用的间隔范围是0.00001mm-200mm，优选使用为0.05-10mm。

[0014]在进一步的实施例中，磨机的转子和套筒之间的间隔为0.00001mm量级。优选地，碾磨系统的转子和套筒不包含凹缺部。被碾磨的材料(一种或多种)在压力下被添加到碾磨系统的转子和套筒之间，压力为0.1-2000bar(巴)poise(泊)，优选地是100-500bar，更优选地是1-10bar。

[0015]或者，可通过将转子轴布置得与套筒轴有一定距离而改变转子和套筒之间的间隔，从而为高粘性应用或没有使用珠粒的情况提供空化。

[0016]在转子和套筒之一或全部上提供凹缺部阵列。根据被碾磨的材料的需要，凹缺部及转子和套筒的配置和布置可以是相同的或不同的。凹缺部可被布置成：沿转子和/或套筒的轴线纵向摆放的多个圆形阵列，相邻圆形阵列优选地被布置成轴向偏移配置，以使得相邻阵列的相应部分不重合。

[0017]在优选实施例中，珠粒或其他颗粒的直径为10-2000μm，优选为50-800μm，更优选为50-200μm(毫微尺寸)。

[0018]凹缺部的深度是珠粒直径的至少4倍。

[0019]在替代性实施例中，转子可携带图案或提升表面突出部。该突出部优选被布置形成通道，从而一起清除珠粒或颗粒，并引起所使用的珠粒的旋转。

[0020]在一个优选实施例中，可提供4-100个圆形阵列，优选提供8个圆形阵列。

[0021]每个凹缺部可包括楔形沟槽，其横截面是大致三角形的，并在相对旋转方向前缘处具有最大深度，朝向位于后缘处的环形空腔逐渐减少。