[发明专利]一种超高压射流束对撞式均质方法及均质装置

说明书

一种超高压射流束对撞式均质方法及装置，其特征是所述的装置包括超高压泵（1）、喷嘴（3）、对撞腔（4）和回收装置（6），超高压泵（1）的输入端与固液混合池或回收装置（6）相连通，超高压泵（1）的输出端通过固液混合物泵入管（2）与喷嘴（3）的输入端相连通，喷嘴（3）的输出端位于对撞腔（4）中，喷嘴（3）喷出的固液混合物与对撞腔（4）中的对撞板或安装在对撞腔（4）上的其它喷嘴（3）中喷出的固液混合物相对撞，实现固液混合物中的固体颗粒的碰撞破碎和空爆破碎；对撞腔（4）设有固液混合物流出口（5），固液混合物流出口（5）通过管道与回收装置（6）相连通。本发明结构简单，均质效率好，效率高。

技术领域

本发明涉及一种均质（破碎）技术，尤其是一种能实现微纳米级均质破碎的均质头技术，具体地说是一种超高压射流束对撞式均质方法及均质装置。

背景技术

目前，均质技术被广泛应用在新能源、食品、化工、生物制药等行业中。其基本原理是以超高压射流束为驱动力将混合在液体中的物料输送到均质头，在通过均质头的过程中产生强烈的剪切、撞击和空爆作用，从而使液态物质或以液体为载体的固体颗粒得到破碎而超微细化。作为均质机设备关键的一是超高压泵，二是均质头。目前市场上的均质机用超高压泵和均质头的运行压力多在100~200MPa，使用流量多在0.1~0.25L/min范围，系统功率多在10kW以下，主要用于试验室场合；部分功率较大的均质机也多用于食品加工行业，其运行压力在100MPa以下。而随着诸多材料纳米化加工的市场需求，现有的均质机压力、流量、功率等均难以满足市场使用要求，必须加以改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有的机械方法无法满足颗粒材料微纳米化加工的工业化量产的需求问题，发明一种超高压射流束对撞式均质方法，同时提供一种相应的均质破碎加工装置。

本发明的技术方案之一是：

一种超高压射流束对撞式均质方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，将含＜10%微米级固体原料的固液混合体经高压泵加压到200~400MPa的超高压；

其次，将其送入均质头的介质入口，固液混合物在通过喷嘴后形成超高压射流束，这个射流束的流速达800~1000m/s，射流束在通过喷嘴后与两个相对射流束或多束射流同时对撞；在两束射流对撞时而产生的两倍的超音速射流束冲击力作用下，其中的固体物料由于对撞产生的冲击动能而破碎，颗粒材料由于瞬间失压同时产生空爆而发生破碎；完成破碎均质后射流束因对撞和失压产生降速，进入回收装置中待作进一步处理。

采用双喷嘴对撞式，能量束的对撞动能有效提高至原撞击式的两倍，且兼具空爆效应；由于能量束对撞，使得固体物料还受到剪切效应，进一步加强了破碎均质效果；

采用多喷嘴对撞式兼具两倍以上的能量束撞击动能、空爆效应、剪切效应，还有效提升了均质加工的效率和产能。

本方法单次的破碎效果为30~50%，因此根据被加工材料的性质和破碎效果要求，将其均质破碎2~4次可达98%以上的破碎效果。

本发明的技术方案之二是：

一种超高压射流束对撞式均质装置，其特征是：它包括超高压泵1、喷嘴3、对撞腔4和回收装置6，超高压泵1的输入端与固液混合池或回收装置6相连通，超高压泵1的输出端通过固液混合物泵入管2与喷嘴3的输入端相连通，喷嘴3的输出端位于对撞腔4中，喷嘴3喷出的固液混合物与对撞腔4中的对撞板或安装在对撞腔4上的其它喷嘴3中喷出的固液混合物相对撞，实现固液混合物中的固体颗粒的碰撞破碎和空爆破碎；对撞腔4设有固液混合物流出口5，固液混合物流出口5通过管道与回收装置6相连通。

所述的对撞腔4上安装的喷嘴3的数量为二个或以上，各喷嘴3的输入端均与超高压泵1的输出端相连通。

本发明的有益效果：

本发明采用超高压泵系统，最高工作压力可达400MPa，系统功率可达55kW，最大使用流量6L/min。