Сверхтонкие порошки и смеси

Massaraksh>> Конкурс Русских Инноваций ::
Фото по ссылке "Схема 3": Атмосфера, можешь прикинуть редукцию - насколько ОСЕВЫЕ обороты планетарных барабанов будут ниже оборотов мотора? Если я правильно понимаю конструкцию, то планетарные барабаны приводятся в ОСЕВОЕ вращение при помощи НЕПОДВИЖНОГО центрального вала (на фото его торец виден на уровне коленей рабочего). ОРБИТАЛЬНОЕ же вращение барабанов сообщается им столом-шкивом с ременным приводом.

У меня, кстати, есть подобная штука - отличная тестомесилка в составе кухонного комбайна "Мрiя".

Non-conformist> ...Если я правильно понимаю...
Вполне, надо сказать, жизненная конструкция!
Изучив предоставленную Massaraksh ссылку, пришёл к естественному выводу, что обычные шаровые мельницы(далее – ШМ) имеют тем большую эффективность, чем больше их диаметр; конечно, в мельнице большего диаметра шары падают с большей высоты и наносят более весомые удары. Но на привод таких мельниц(ух, видал в Новороссийске цементный завод) нужны ух-мощностя!
А вот если б гравитация была б сильнее, она сама заставляла бы падать шары сильнее…
Гравитацию не изменить, - можно применить ускорение.
Кто катался на аттракционе «Сюрприз» - знают как в верхней точке карусели можно ощутить значительную потерю веса, а в нижней точке – голову невозможно оторвать от спинки посадочного места.
Далее – в исходнике написано, что «Благодаря движению барабана вокруг своей оси, помещенные в него шары получают центростремительное ускорение, намного превышающее ускорение силы тяжести». Далее считать, что я понял это так, что центростремительное ускорение может быть и ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ. Т.е. центробежным
Порадовало так-же : «…лабораторные планетарные мельницы с ускорением до 400 g, правда, после нескольких минут работы их приходилось выбрасывать…» 
Теперь о направлении вращения: планетарный редуктор мне доводилось эксплуатировать на знакомом всем Кукурузнике Ан-2(редуктор двигателя АШ-62ИР). Планетарный редуктор можно сделать с вращением сателлитов(барабанов ШМ) по ходу вращения магазина(на котором они закреплены), и против хода. Так что у рабочего(на картинке исходника) на уровне колен не вал, по которому перекатываются барабаны ШМ, а более сложное устройство(если присмотреться к фото – зачем на валу такое количество болтов и переходы диаметров).
Итого, привод мельницы может приблизительно выглядеть так, как на первом рисунке(см. рис.»ПШМ»), с вращательным движением серого магазина, и перекатывающимися по красному, статичному обручу, зелёных барабанов мельниц, либо(что менее затратно по материалоёмкости и точности изготовления), со статичным синим валом и вращающимся на нём серым магазином, на котором на жёлтых осях вращаются непосредственно зелёные барабаны мельниц и промежуточные красные саттелиты.
Остальные элементы, обсуждающиеся, в статье, типа поточного центробежного питателя – для любительских условий не обязательны, нам многотоннажный выход не нужен.
Меня лично заинтересовал факт «спекания механичеки-активированной керамики» при более низких температурах: а как поведёт такая керамика, скажем, в условиях обтекания «карамельным» выхлопом? Кроме того, было упоминание, что при нано-размоле свойства веществ изменяются вплоть до непредсказуемх… Не станет ли
ржавчина вместо катализатора - флегматизатором ???

На фото планетарной ШМ вроде как синхронный двигатель, ЕМНИП ~1500об/мин, отношение диаметров шкивов примерно 1/3, ну и так далее, зависящее от конструктива.

Атмосфера> отношение диаметров шкивов примерно 1/3, ну и так далее
Это соотношение и я вижу. Меня интересует именно "и так далее"... Но я так понял, что ПШМ вроде как не должна быть чувствительна к оборотам барабанов? Шарики ведь перекатываются там как бы "насильно", а отнюдь не "самотеком", как в традиционной ШМ? Больше обороты - больше ускорение - выше дисперсность - меньше ресурс?

Я так понял, что с такой конструкцией из ПАП-2 можно гарантированно получать пиротехнический "dark aluminum"...
А насчет катализатора-флегматизатора - неужели не тянет попробовать? Спасибо за рисунки!

Non-conformist> А насчет катализатора-флегматизатора - неужели не тянет попробовать?
А прикинь - есть еще ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ (активированный и прочий). Романтика...

Такое предложение... С одной стороны, как я понял, ускорение шариков относительно стенок барабана имеет решающее значение в смысле получаемой дисперсности. С другой - нам интересны КАТАЛИЗАТОРЫ, т.е. весьма небольшие объемы веществ. Если сфокусировать эти два пункта в одну точку, то можно увидеть планетарную ШМ в виде насадки на дрель либо ту же болгарку - с барабанчиками диаметром миллиметров десять-пятнадцать и с вращающимся столом диаметром миллиметров тридцать-сорок.

Большие обороты - большие ускорения. Материалоемкость и затраты на изготовление такого аппарата будут сведены к минимуму благодаря минимальным же размерам. Моторесурс никого не интересует: разлетелась - за день новую выстругал. Чтобы не бабить электроинструмент вибрацией от несбалансированной конструкции, можно сделать простейшую клиноременную трансмиссию 1:1.

Один из участников форума (забыл, простите, кто) приводил такую конструкцию: банка с шариками и внутрь пропущен вал с лопастью, которая крутит шарики. Привод от дрели. Называется аттритор. Просто и должно быть эффективно.

Non-conformist> Такое предложение...
Еще: если молоть в жидкости, то как дополнительное воздействие получаем КАВИТАЦИЮ, причем, как я подозреваю, весьма и весьма интенсивную.

Черновая проработка практической конструкции... На вращающемся столе-шкиве укреплены три-четыре корпуса подшипников (по числу барабанов), с запрессованными в них шарикоподшипниками. В них на полуде забиваются хвостовики барабанов. Свободные хвостовики барабанов во время вращения испытывают центробежное воздействие, и упираются беговыми буртиками во внутреннюю поверхность неподвижного кольца (проточенного изнутри обрезка трубы подходящего диаметра).

Смещение по окружности "плавающих" хвостовиков барабанов ограничивается плитой с прослабленными отверстиями, куда входят "плавающие" хвостовики. Эта плита по форме повторяет вращающийся стол-шкив, и жестко связана с ним посредством центрального стержня, который проходит между барабанами. Радиальное смещение плавающих хвостовиков (центробежное) ограничивается неподвижным кольцом, во внутреннюю поверхность которого упираются фрикционные буртики барабанов.

GOGI> Просто и должно быть эффективно.
Что "просто" - в этом я согласен.

Думаешь что не эффективно? Ускорения там должны быть дай боже

GOGI> Думаешь что не эффективно?
Мне кажется, что по сравнению с ПШМ там будет очень мало эффективных соударений, т.е. соударения эти будут только вида "лопасть - прилегающий слой шариков". Много лопастей имхо не поставишь - они просто увлекут за собой всю массу шариков, что резко снизит эффективность процесса (по аналогии с завышенными оборотами традиционной ШМ). Нет, имхо этот аттриктор соотносится с ПШМ примерно так же, как кофемолка с традиционной ШМ.

***
Продолжение черновой проработки конструкции любительской ПШМ.

Даю полный отлуп "плавающим хвостовикам" по той причине, что фрикционная передача имхо не будет нормально работать в таких условиях. Плавающие хвостовики меняю на обычные, жесткие, посаженные в такие же шарикоподшипники, как и на вращающемся столе-шкиве. Необходимое прижатие беговых фрикционных буртиков трех вращающихся барабанов ко внутренней поверхности неподвижных колец (их теперь две штуки) достигается конической проточкой внутренних фрикционных поверхностей этих колец, которые стягиваются тремя шпильками, зажимая между собой блок вращающихся барабанов. Модель - в студию! Критика приветствуется.

Чтобы снизить вибрационные нагрузки на электроинструмент, предлагаю пойти по конструктивному пути высокооборотистых центрифуг старых стиральных машин: и мотор, и корзина для отжима имеют мягкую подвеску - вся система вибрирует так, как "ей этого хочется", вокруг своего центра масс; при этом подшипники мотора и корзины не испытывают сколько-нибудь значительных вибрационных нагрузок.

Non-conformist> Мне кажется, что по сравнению с ПШМ там будет очень мало эффективных соударений

цитата: Кроме того, а. очень эффективен при приготовлении ультратонких порошковых смесей из разнородных комп-тов.

Non-conformist> ...Мне кажется, что по сравнению с ПШМ там будет очень мало эффективных соударений, т.е. соударения эти будут только вида "лопасть - прилегающий слой шариков"...
Моя любимая "Малая Советская Энциклопедия", Интернет-независимая, бумажно-осязаемая, 1958г.выпуска, сообщила мне, что: см.прикрепленный Dlvu. Тогда ещё не было понятия "нано". Из предъявленных типов мельниц, к стати, в приусадебном хозяйстве неожиданно обнаружился "дисмембратор"(к сожалению, не подходящий для наших целей), сваянный когда-то местным умельцем за пузырь самогона. Может, всё-таки, проще сделать вальцы, как в старину на пороховых заводах?

Non-conformist> Модель - в студию! Критика приветствуется.
Типа того?(См.рис.)

P.S. Как выяснилось, мой батяня, в годы бурной комсомольской молодости собирал промышленную ШМ на фосфорно-обогатительном. Шумная, говорит, конструкция получилась.

Атмосфера> Типа того?
Совершенно верно. Кольца с коническими поверхностями стягиваются несколькими резьбовыми шпильками, зажимая между собой барабаны. Посадочное место под подшипник и фрикционный буртик барабана должны точиться за одну установку (это будет одна деталь - по две на каждый барабан). Имхо все ВПОЛНЕ выполнимо... Но ты таки забыл жестко связать между собой зеленые диски - тремя стержнями, например, пропущенными между барабанами.

***
По аттритору - убедил, надо попробовать. Нашел данные по одному промышленному образцу: загрузка шариков диам. 25 мм - 400 кг; мотор 30 кВт х 300 об/мин. Ни рисунков, ни фоток нет.

Что я могу - могу взять мотор от ШМ (250 Вт х 2650 об/мин), и напрямую, прямо на вал, насадить ворошитель, смасштабированный таким образом, чтобы мотор не перегревался в установившемся тепловом режиме. Больших объемов не нужно, главное - дисперсность, поэтому масштабировать имхо ЕСТЬ куда.

Видится мне цилиндрическая емкость примерно Ф 40 х 70, а ворошитель - пруток-десятка с двумями болтиками-шестерками, вкрученными в его цилиндрическую образующую радиально - один повыше, другой - на сто восемьдесят градусов с другой стороны и пониже. Высота болтиков над прутком - миллиметров по десять, чтобы, значит, все в стакан влезло и по стенкам не чирило.

Да, имхо можно прямо на вал, но по-моему лучше все-таки отгородить мотор от ворошителя ременной передачей 1:1 или около того, чтобы не гробить вибрацией подшипники мотора.

Все это заливается пульпой, а сверху - крышка с дырочкой, через которую пропускается ворошитель, чтобы брызги не сильно летели. ИНТЕРЕСНАЯ штука имхо может получиться, надо будет попробовать реализовать... Спасибо за настойчивость!

Non-conformist> Да, имхо можно прямо на вал, но по-моему лучше все-таки отгородить мотор от ворошителя ременной передачей 1:1 или около того, чтобы не гробить вибрацией подшипники мотора.
я б взял дрель ударную или перфоратор. у них механика стойка к вибрации, а время размола в аттриторе на порядки меньше, чем в ШМ

GOGI> я б взял дрель ударную или перфоратор. у них механика стойка к вибрации
Так там осевая вибрация, а тут радиальная. Лучший способ по-быстрому угробить перфоратор - откалывать им хорошо приклеенную плитку (был такой рецепт раньше - цемент с масляной краской).

В дружественной нам лабе сверхтонкие порошки металлов (никель, железо, кадмий, редкие земли) получают из золя, который получают "мокрым" способом - разложением исходного материала в растворе.

Мужики добиваются примерно 60-80нм (именно такой размер нам нужен) с не очень большим разбросом. Мельницы давали ОЧЕНЬ большой разброс по фракциям. Кроме того, у нанопорошков металлов серьёзные проблемы с окислением на воздухе. При "мокром" способе гораздо легче избежать преждевременного окисления.

Татарин> В дружественной нам лабе сверхтонкие порошки металлов (никель, железо, кадмий, редкие земли) получают из золя, который получают "мокрым" способом - разложением исходного материала в растворе.

Ну, вообще-то, оксид железа я примерно так и получал, да и другие, у кого катализатор с "волшебными" свойствами, тоже.

Татарин> у нанопорошков металлов серьёзные проблемы с окислением на воздухе. При "мокром" способе гораздо легче избежать преждевременного окисления.

Ну, нам-то нужен именно оксид железа (III). Поэтому вопрос окисления не стоит.

Проблема тут в другом. Как мне кажется, помол не позволяет сильно увеличить действующую поверхность, т.к. при помоле форма частиц будет примерно сферической или кубической. А пористые агрегаты могут иметь большую поверхность и при относительно крупных агрегатах. Разрушая их, мы увеличиваем эффективную поверхность в лучшем случае на десяток процентов, при том, что размер частиц может уменьшаться и на порядок.

Татарин> Мельницы давали ОЧЕНЬ большой разброс по фракциям.
Для катализа карамели, думаю, отлично подойдет и мультифракционный порошок, взятый с некоторым избытком (избыток не мешает горению). Я не имею ничего против химического синтеза ржавчины, но в механических технологиях меня привлекает прежде всего универсальность: открываются перспективы (по крайней мере чисто умозрительные) поиска возможных катализаторов, нанопорошки которых получить химическим способом затруднительно или вообще невозможно. Нанопорошок древесного угля, к примеру, невозможно осадить из раствора.

Кроме того, в данном случае дисперсностью дело далеко не ограничивается. Насколько я понял из научно-популярных статей по этой теме, порошок "механического" происхождения своими свойствами может значительно отличаться от "химического" той же дисперсности: тут и форма частиц, и дефекты кристаллической решетки...

Думаю, что эти два направления должны не исключать, а дополнять друг друга. Но на все одной жизни не хватит, это я понял уже давно.

Татарин> При "мокром" способе гораздо легче избежать преждевременного окисления.
Я для себя рассматриваю прежде всего размол в жидкости. Слишком много преимуществ, за которые платится минимумом неудобств.

Кметь> а если сделать пирофорное железо ...
Я не против. Надо только унифицировать процедуру измерения скорости горения, чтобы не было разночтений. Я за "Виртуал Дуб", цифровую видеокамеру 25 кадров в секунду и забронированный образец топлива унифицированных размеров с падающими грузиками.

Почему в списке упомянут видеоредактор - попробовал я посчитать скорость в Адобе Премьер Про (в нем я монтирую фильмы) - скорость горения получилась завышенной (относительно ВДуба) примерно на 0,5 мм/с. Почему - непонятно. Там, правда, отображаются не номера фреймов, а секунды (до сотых). Может округление какое - я не в курсе. Короче если сравнивать измерения, то нужно договориться о едином видеоредакторе. ВДуб очень удобен для этой цели.

А.С.> А пористые агрегаты могут иметь большую поверхность и при относительно крупных агрегатах. Разрушая их, мы увеличиваем эффективную поверхность в лучшем случае на десяток процентов, при том, что размер частиц может уменьшаться и на порядок.


Это существенно при измеримом времени контакта катализатора и субстрата. У вас время контакта ноль целых шиш десятых, поэтому внутренняя поверхность вряд ли успеет что-то сделать. Мелкое зерно в общем случае активней крупного при той же удельной поверхности.

Non-conformist> Насколько я понял из научно-популярных статей по этой теме, порошок "механического" происхождения своими свойствами может значительно отличаться от "химического" той же дисперсности: тут и форма частиц, и дефекты кристаллической решетки...

При достаточно высокой степени дисперсности (те самые десятки -сотни нанометров) на это можно более-менее забить. Другое дело, что механическими средствами такой дисперсности добиться - это фантастика.

>>в механических технологиях меня привлекает прежде всего универсальность: открываются перспективы (по крайней мере чисто умозрительные) поиска возможных катализаторов, нанопорошки которых получить химическим способом затруднительно или вообще невозможно.

По общехимическим соображениям в селитряных топливах актуальны катализаторы на базе малых катионов. А это, увы, химические соединения разных металлов. К слову, я бы попробовал добавить в карамель триоксалатоферрат калия, не разогревая топливо. (по возможности, вообще без плавки.)

permeakra> триоксалатоферрат калия
Что это такое, как получить?

> не разогревая топливо
Исключено. Прессовать карамель я не собираюсь, это не моё.

> По общехимическим соображениям ...
Что ещё? Я не химик, объясни популярно. Что за соединения металлов? Соли? Свинцовый сурик у меня есть, но это уже токсично...

Пожелание: если хочешь, чтобы поданный тобой совет проверился практически, нажимай чуть больше кнопок.