一種氣密式粉碎機及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣密式粉碎機及其應用，特別是在測量巖樣含氣量中的應用。
【背景技術】
[0002]在地質、能源、礦山、交通、冶金、電子、建材、陶瓷、化工、輕工、醫藥、美容、環保等諸多領域中，精細碎樣方式多種多樣。許多領域中，均需要精細、快速、高效、環保的條件下進行試樣粉碎，特殊情況下還需要在碎樣的同時或碎樣后進行樣品的各種處置和處理，精細化的密閉碎樣在質量保持、綠色粉碎、無塵化處理、菌群培養、無菌操作、氣樣采集、氣體計量、成分檢測等科學研宄及工業評價方面具有及其廣泛的應用價值和推廣意義。
[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碰撞，達到碎樣目的，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巖樣粉碎，噪音較低，但要求投料顆粒細小、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域。在被動粉碎方面，主要采用無動力傳遞(研磨罐內沒有主動力)方式對獨立密閉的研磨罐進行施力，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，盡管采用了多種彈性壓縮方式進行密封，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行試樣再處理。
[0005]盡管密閉粉碎技術方式多樣、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境中進行粉碎，但實際上并未達到氣密的效果，即使實現了氣密效果，但也無法實現粉碎后的連續氣密再作業，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: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，導致粉碎動力不足，粉碎時間長、效率低、效果差，進而限定了試樣顆粒的入料質量和入料直徑。
[0008](3)球磨粉碎對入料的要求比較高，要求入料質量小、入料顆粒直徑細，從而使其在實際的應用中受到很大的限制。
[0009]由此可見，上述現有的試樣粉碎設備及實驗方法，在結構與使用上顯然仍存在有不便與缺陷，需亟待加以進一步改進。如何能創設一種氣密性好，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，實屬當前本領域的重要研宄課題之一。
【發明內容】
[0010]本發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，樣品粉碎對入料質量和直徑限制多的不足。
[0011]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[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，所述非接觸式扭矩傳動系統包括電機、磁力轉軸及磁力傳動聯軸器，所述電機通過磁力傳動聯軸器連接并驅動磁力轉軸轉動，所述磁力轉軸外部設有殼體，所述磁力轉軸下端伸出所述殼體底部并伸入所述樣品粉碎罐內，所述樣品粉碎罐內設有攪拌件，所述磁力轉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軸的殼體之間密封連接。
[0013]進一步地，所述樣品粉碎罐具有頂部開口，所述開口處設有頂蓋，所述磁力轉軸的殼體底部與所述頂蓋密封連接。
[0014]進一步地，所述磁力轉軸的殼體底部與所述頂蓋為一體化制成。
[0015]進一步地，所述頂蓋通過卡箍密封所述樣品粉碎罐的頂部開口。
[0016]進一步地，所述磁力轉軸的殼體內部設有用于冷卻所述磁力轉軸的冷卻循環水腔，所述殼體上開設有與冷卻循環水腔連通的進水口與出水口。
[0017]進一步地，所述樣品粉碎罐為球磨罐，所述球磨罐上設有用于放入磨球及樣品的可開閉的入料口。
[0018]進一步地，所述非接觸式扭矩傳動系統還包括連接并控制所述電機的矢量智能變頻器。
[0019]進一步地，所述樣品粉碎罐上設有用于連接集氣裝置的出氣口。
[0020]進一步地，所述出氣口處設有單向閥。
[0021]本發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用，采用如下技術方案:
[0022]所述的氣密式粉碎機的應用，將所述氣密式粉碎機應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]由于采用上述技術方案，本發明至少具有以下優點:
[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，磁力轉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，實現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，碎樣動力足、效率高、效果好。
[0025](2)磁力轉軸的殼體底部與樣品粉碎罐的頂蓋為一體化結構，減少了在兩者之間設置靜密封，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，攪拌槳的旋轉帶動磨球無規則的撞擊運動，對樣品進行粉碎，實現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上提高了巖樣粉碎效率。
[0027](4)根據試樣硬度、大小等特征，可以通過矢量智能變頻器進行不同的變頻設置，以及通過配置不同材質和規格的研磨球，達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格要求，該儀器可以滿足的入料質量大(< Ikg)、顆粒直徑大(小于等于3cm)，在此基礎上還能滿足碎樣效率高、效果好(達到200目)等要求。
[0029](6)頂蓋的出氣口上可進一步連接集氣量筒，在對頁巖氣、煤層氣樣品進行氣密粉碎時，可通過對球磨罐加熱，進行含氣量測量，測量誤差小、計量精度高，還可以獲取總含氣量、游吸比、可采率及擴散系數等參數，滿足不同的實驗要求。出氣口處設有單向閥，保證輸氣穩定性。
[0030](7)本發明可用于地礦能源技術領域中的巖礦粉碎，尤其是頁巖氣、煤層氣樣品的氣密粉碎，此外還可以用于環境監測及污染防治技術領域進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]上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0032]圖1是本發明的氣密式粉碎機的整體結構示意圖。
[0033]圖2是非接觸式扭矩傳動系統的部分剖視圖。
[0034]圖3是球磨罐的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]本發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。所述非接觸式扭矩傳動系統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，從而提供了全程氣密的實施基礎。
[0036]請參閱圖2所示，所述非接觸式扭矩傳動系統包括電機5、磁力轉軸6及磁力傳動聯軸器I，所述電機5通過所述磁力傳動聯軸器I連接