[发明专利]液相纳米粉碎机

说明书

技术领域

本发明大体涉及一种液相纳米粉碎机，用于混合和粉碎由不同液体或者由液体和固体颗粒形成的混合物。本发明的液相纳米粉碎机可用于生物制药、工业化工等领域，特别地，该液相纳米粉碎机可用于油墨、石墨烯预处理、碳纤维等的制备及加工领域。另外，根据本发明的液相纳米粉碎机还可用于涂装领域。

背景技术

纳米粉碎机是粉碎乳浊液或者悬浮液生产的重要过程之一。通过粉碎液滴和固体颗粒使两相之间的界面扩大。单相的形状保持力被克服，实现一相在另一相中的精细分散。粉碎过程中，变形力通过连续液相传递。

然而，当前的纳米粉碎机大多存在设备体积庞大，粉碎粒度无法控制的缺点。另外，目前市面上的纳米粉碎机往往是针对单一产品的专用粉碎机，无法适用于不同的粉碎对象。

近些年，人们在流体应用领域发现了一种现象，当液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面处会形成蒸汽或气体空穴，这些空穴随后会发展和溃灭，发生在液体介质中的这一物理现象被称为“空化现象”。在空穴的产生、发展和溃灭过程中会产生高温、高压、放电、发光和激震波的作用。空化作用是指存在于液体中的微气核空化泡在声波的作用下震动，当声压达到一定值时发生的生长和崩溃的动力学过程。

空化发生时流经液体的分子链会产生强烈的爆裂，同时瞬间形成爆裂点局部的极度高温（1900K-5000K）和高压（140MPa-170MPa公斤压力），并伴随有强烈的冲击波和时速达400km的微射流。这种瞬时的巨大压力可以使悬浮在液体中的固体表面受到急剧破坏，从而促使不同物质分子充分聚变或裂变。利用这一现象的液体空化技术被国际学术界称为“二十一世纪崛起的新技术”。

发明内容

本发明提供了一种基于空化作用的液相纳米粉碎机。本发明涉及流动介质液相纳米粉碎机，更具体的是涉及液相纳米粉碎机的工艺流程，材料和结构。其工作原理是使流动介质在经过调节的液相纳米粉碎机和流动管路或复循环管路中固始循环来达到目的。液流悬浮物通过液相纳米粉碎机形成低压高速，使高速液流悬浮物导入混合液流，在低压时冷液沸腾压力下，液流悬浮物撞击产生的剪应力。使撞击区产生微气泡核，继之被液流带走。液流悬浮物进入高压力的气泡长大区后，气泡开始变小并相应撞击（碰撞）产生不对称的聚合液流，以高速撞击气泡反应部位，进入撞击区的固体或异类液体出现激活分裂。这是因为该区高达数个大气压，借助液相纳米粉碎机的特殊设计可保障撞击和压力不会损伤外部环境。

为了解决一个或多个上述问题，本发明提供了一种液相纳米粉碎机，用于对混合物进行混合和粉碎，所述混合物由不同液体形成或者由液体和固体颗粒形成，其特征在于，所述液相纳米粉碎机包括：混合容器，所述混合物在所述混合容器中被混合和粉碎；加压装置，其经由馈流管路和回流管路而与所述混合容器流体连通并形成复循环回路；以及驱动装置，其用于驱动所述加压装置，其中，所述加压装置对经过其中的所述混合物施加压力，以便将所述混合物驱动到所述混合容器中，并使所述混合物在所述混合容器中形成强紊流，其中，所述混合容器包括限定容器腔室的容器壳体以及位于所述容器腔室中的隔板，所述隔板将所述容器腔室分隔为第一腔室和第二腔室，且所述馈流管路与所述第一腔室流体连通，所述回流管路与所述第二腔室流体连通，并且其中，在所述容器壳体与所述隔板之间限定开口，所述第一腔室和所述第二腔室经由所述开口流体连通。

优选地，所述馈流管路经由馈流口与所述第一腔室流体连通，所述回流管路经由回流口与所述第二腔室流体连通，其中，所述馈流口和所述回流口均远离所述开口。

优选地，所述隔板的第一端部连接到所述容器壳体的第一壁部以阻止流体通过，所述隔板的第二端部与所述容器壳体的第二壁部隔开以限定所述开口从而允许流体通过，所述第二壁部与所述第一壁部相对，且所述第二端部与所述第一端部相对，其中，所述馈流口和所述回流口均邻近所述第一端部且远离所述第二端部。

优选地，所述隔板的相对的一对端部连接到所述容器壳体的壁部以阻止流体通过，所述隔板的相对的另一对端部与所述容器壳体的第二壁部隔开以限定所述开口从而允许流体通过，其中，所述馈流口和所述回流口邻近所述隔板的中央。

优选地，所述隔板在所述容器腔室中布置为使得所述隔板的周边与所述容器壳体的壁部隔开，从而在所述壁部与所述隔板的所述周边之间限定所述开口以允许流体通过，其中，所述馈流口和所述回流口邻近所述隔板的中央。

优选地，所述加压装置包括加压腔室以及位于所述加压腔室内的叶轮，所述叶轮由所述驱动装置驱动而旋转，从而在轴向方向上对经过所述加压腔室中的所述混合物施加压力。