CN103801440B - 超高压微型撞击流超细粉碎装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物料粉碎技术领域，具体涉及一种流体粉碎装置。超高压微型撞击流超细粉碎装置，包括装置主体，装置主体内设有流体入口和流体出口，流体入口连接进口通道，流体出口连接出口通道，进口通道连接出口通道，以便形成流体流通管路，从流体入口流入的流体从流体出口流出，还包括一利用撞击流原理粉碎流体的流体粉碎装置，流体粉碎装置设置于装置主体内部，其入口连接进口通道，其出口连接出口通道，进口通道的另一端连接流体入口，出口通道的另一端连接流体出口。由于采用上述技术方案，本发明结构紧凑、可靠，工作过程无需采用复杂工艺，也无需使用磨料或者添加乳化剂，解决了食品、医药等行业等对某些产品无添加、无磨料污染的要求。

Description

超高压微型撞击流超细粉碎装置

技术领域

本发明涉及物料粉碎技术领域，具体涉及一种液体粉碎装置。

背景技术

目前应用较为广泛的传统物料粉碎设备有研磨设备、高压均质机和高剪切均质机等。研磨设备的粉碎原理是将被处理的物料如液体、浆液或粉体等与陶瓷球等研磨材料混合在一起研磨，研磨材料将物料磨的越来越细，但是由于研磨材料的存在，容易在研磨过程中污染产品；高压均质机和高剪切粉碎机都是利用单一的细化原理，本质是利用微孔道缩小流体的流通空间，增加流体颗粒间相互摩擦和挤压，由于结构设计的原因，不仅无法做到让流体进行完全的正面对撞，还存在产生金属碎屑等污染降低产品质量的隐患。以上几种机械方法所能达到的产品的最小粒度也大都在1μm以上，对于一些特殊应用，这一粒度尺寸依然无法满足使用要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种超高压微型撞击流超细粉碎装置，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

超高压微型撞击流超细粉碎装置，包括一装置主体，所述装置主体内设有流体入口和流体出口，所述流体入口连接一进口通道，所述流体出口连接一出口通道，所述进口通道连接所述出口通道，以便形成流体流通管路，从流体入口流入的流体从流体出口流出，其特征在于，还包括一利用撞击流原理粉碎流体的流体粉碎装置，所述流体粉碎装置设置于所述装置主体内部，所述进口通道的一端连接所述流体入口，另一端连接所述流体粉碎装置的入口，所述出口通道的一端连接所述流体出口，另一端连接所述流体粉碎装置的出口，从流体入口流入流体粉碎装置内部的流体在进行撞击处理后被粉碎到一定颗粒尺度，经粉碎处理后的流体从流体出口向外输出。

本发明通过在装置主体内设置流体粉碎装置，对流体进行撞击后达到细化粉碎的效果，使得流体变得更为微小细致，由于采用撞击流方式进行粉碎处理，因此区别于现有技术之处在于无需在粉碎处理过程中添加任何辅助研磨制剂，仅仅通过纯物理方式即可达到粉碎效果，但是又区别于传统研磨设备的处理过程，无需加入各种磨料，避免了磨料污染物料的情况发生。

所述进口通道设有两个，两个所述进口通道对称设置于所述流体入口的左右两侧；

所述流体粉碎装置包括中空结构的反应室和为流体增压的左右两个增压管，两个所述增压管连接所述反应室，以便为流体增压后提供撞击空间；

所述反应室的左右两个对向的侧壁上分别设有一反应室入口，两个所述反应室入口位于同一轴向，且开口对向设置，左侧反应室入口通过左侧增压管连接左侧进口通道，右侧反应室入口通过右侧增压管连接右侧进口通道，以便流进反应室的流体可以对向撞击；

两个所述增压管的规格相同，且与所述反应室入口同轴设置。

本发明通过在流体粉碎装置内设置反应室和增压管，构建了流体对撞腔，增压管作为流体喷嘴，将高速流体向反应室内喷射，使两股对向流体相互正面碰撞，既提高了流体撞击时的命中率，又增加颗粒间或者相间的相对流速，使对向撞击时的撞击能量最大化，提升了粉碎细化的效率和质量。

所述反应室的底部设有一反应室出口，所述反应室出口连接所述出口通道，以便将撞击流细化粉碎后的流体向外输出。

左侧的所述增压管与左侧的所述进口通道通过一管道连接件连接，所述管道连接件的入口连接左侧的所述进口通道，所述管道连接件的出口连接左侧的所述增压管的入口；右侧的所述增压管与右侧的所述进口通道之间镜像的设有另一管道连接件。

所述管道连接件采用一双锥楔形块，所述双锥楔形块为一三通结构的管道连接件，所述双锥楔形块内设有一贯穿左右两侧的水平通孔和竖直向下的竖直通孔，所述竖直通孔贯通所述双锥楔形块的上部外壁和所述水平通孔；

所述进口通道与所述竖直通孔的顶部开口采用密封式连接；

所述双锥楔形块的左右两侧面上分别设有两个锥台状的凹槽，所述凹槽的底面的直径大于顶面的直径，左侧的所述凹槽的底面位于左侧；

两个所述凹槽呈镜像对称，所述水平通孔贯通两个所述凹槽的顶面。

左侧的所述增压管的入口端与左侧的所述双锥楔形块的水平通孔的右侧开口采用密封式连接；

左侧的所述双锥楔形块的水平通孔的左侧开口被一左挡钉封闭，所述左挡钉的右端与左侧的所述双锥楔形块的左侧凹槽的结构匹配，且在从所述装置主体的左侧向右伸入内部的过程中最终与所述左侧凹槽配合式连接；

所述左挡钉上设有一围绕所述左挡钉的外壁一周后闭合的凸起，所述凸起设置于所述装置主体内部，所述左挡钉的左端设有圆柱状的外凸部，所述外凸部凸出于所述装置主体外，所述外凸部上设有螺纹，以便通过在外凸部上设置紧固件后配合所述凸起将左挡钉固定在装置主体上，防止受到流体撞击时产生的作用力的影响而使挡钉移位，破坏双锥楔形块与其连接处的密封性，继而影响流体撞击过程；

所述装置主体的右侧与左侧采用镜像对称结构设置，所述装置主体的右侧对应于左挡钉设有右挡钉。

本发明通过设置双锥楔形块连接进口管道和增压管，使得流入增压管的流体在双锥楔形块处得到缓冲，避免对增压管和进口管路造成过大的负担，控制了管路内部压力。增压管为了起到增压作用，内径通常设置较小，导致流体在增压管入口处的停留时间增加，通过挡钉和双锥楔形块的锥台状配合式连接，既可以在管路内压正常的情况下确保密封效果，防止流体向外泄漏，也可以在管路内压超限的情况下，释放部分压力，给进入增压管的流体提供缓冲空间，避免对管路和增压管造成破坏。

所述水平通孔的内孔径为0.2mm-0.5mm，所述竖直通孔的内孔径为0.2mm-0.5mm。

所述进口通道的管路截面呈圆形，且管径随着流体在管路中的流向逐级减小，以便在流体输送过程中保持足够的压力和撞击能量，避免因流体流速不足，影响粉碎效果；

所述进口通道的内部管壁设有复数条来复线，所述来复线为螺旋状沟槽，复数条来复线构建的进口通道内壁结构使得流经的流体在流动时呈现子弹自转的运动状态，不仅可以稳定管道压力，而且易于减轻流体内颗粒产生的粘连作用的影响；

所述进口通道的管径最大值为4mm-5mm，最小值为2mm-3mm。

所述增压管为一中空的圆管，所述增压管的内管壁内也设有复数条所述来复线，使得增压管作为撞击流的喷嘴时，射出的流体具有高度指向性和凝聚的形状，更加易于将对撞的能量最大化，使撞击效果更佳；

所述增压管采用一陶瓷制成的增压管，所述增压管的内孔径为0.05mm-0.1mm，所述增压管的长度为10mm-13mm，经过模拟分析得到流体流经增压管时，由于压力梯度和速度梯度的增加，剪切力会比宏观通道大很多，部分流体在管内流动时已经被细化粉碎，对流体最终的细化粉碎效果起到积极作用。而且，陶瓷结构的增压管可以有效避免产生金属碎屑导致污染物料和产品。

所述增压管的外部设有起保护作用的套管，所述套管包覆于所述增压管的外壁，防止受到撞击等外力作用时使增压管受到损伤。

所述装置主体包括上安装块和下安装块，所述上安装块的下表面密封地连接所述下安装块的上表面；

所述进口通道设置于所述上安装块内，所述流体粉碎装置、所述出口通道、所述管道连接件、所述左挡钉设置于所述下安装块内；

所述下安装块内设有左右两个过渡通道，左侧的所述进口通道与左侧的所述管道连接件通过左侧的所述过渡通道连接，右侧的所述进口通道与右侧的所述管道连接件通过右侧的所述过渡通道连接，且各个连接处都采用密封处理。

本发明通过将装置主体分成上下安装块，降低了加工难度，便于生产制造，且易于后期的维护。

本发明的工作原理是，当待粉碎处理的流体与工作介质混合后，经由流体入口被输入到装置主体内部，通过进口通道被分流成两股对称路径的流体，依次通过过渡通道和管道连接件后进入流体粉碎装置内，经过增压管的增压后在反应室内产生两倍流速的对撞，在对撞过程中进行进一步粉碎，使得流体的粒径尺寸达到微米甚至纳米级。由于采用物理方式的粉碎处理，为了增强粉碎效果，可以将经过粉碎处理后的流体再次导入到流体入口进行多次的循环式处理，以便得到满足使用要求的流体尺寸级别。

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明结构紧凑、可靠，工作过程无需采用复杂工艺，也无需使用磨料或者添加乳化剂，解决了食品、医药等行业等对某些产品无添加、无磨料污染的要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的上安装块的结构示意图；

图4为本发明的下安装块的结构示意图；

图5为本发明的双锥楔形块的结构示意图；

图6为本发明的左挡钉的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1～图4，一种超高压微型撞击流超细粉碎装置，包括一装置主体，装置主体包括上安装块1和下安装块2，上安装块1的下表面和下安装块2的上表面密封式连接。上安装块1内设有流体入口101和与其连接的两个进口通道，两个进口通道分布于流体入口101两侧且对称设置，下安装块2内设有流体出口201、出口通道和流体粉碎装置，流体粉碎装置包括中空结构的反应室8和一对在反应室8的两侧对称、对向且同轴设置的陶瓷管。两个陶瓷管的尺寸规格相同，内孔径均为0.05mm-0.1mm，长度均为10mm-13mm。左侧陶瓷管7连接在反应室8的左侧开口，右侧陶瓷管9连接在反应室8的右侧开口上，左侧陶瓷管7和右侧陶瓷管9上均设有起到保护作用的套管6，两个陶瓷管同轴对向设置，且呈镜像对称，使得通过两个陶瓷管到达反应室8的流体可以正面撞击，提高撞击命中概率，使撞击能量最大化。两个陶瓷管的流体进入口处分别设有管道连接件，左管道连接件5的右侧连接左陶瓷管7的入口，右管道连接件10的左侧连接右陶瓷管9的入口。管道连接件上位于连接陶瓷管的一侧的对侧设有挡钉，左挡钉4的右侧连接左管道连接件5的左侧，右挡钉11的左侧连接右管道连接件10的右侧。

本发明通过将装置主体分成上下安装块，降低了加工难度，便于生产制造，且易于后期的维护；通过在进口通道和出口通道之间设置流体粉碎装置，对输入的流体以相互撞击的方式进行细化粉碎处理，使得流体变得更为微小细致，由于采用撞击方式进行粉碎处理，因此区别于现有的技术方案，无需在粉碎处理过程中添加任何乳化剂，而是通过纯物理方式进行粉碎处理，但是又区别于传统研磨设备的处理过程，无需加入各种磨料，避免了磨料污染物料的情况发生。

进口通道的管路截面呈圆形，且管径随着流体在管路中的流向逐级减小，以便在流体输送过程中保持足够的压力和撞击能量，避免因流体流速不足，影响粉碎效果；进口通道的内部管壁设有复数条来复线，来复线为螺旋状沟槽，复数条来复线构建的进口通道内壁结构使得流经的流体在流动时呈现子弹自转的运动状态，不仅可以稳定管道压力，而且易于减轻流体内颗粒产生的粘连作用的影响；进口通道的管径最大值为4mm-5mm，最小值为2mm-3mm。陶瓷管为中空圆管，内管壁内也设有复数条来复线，使得陶瓷管作为撞击流的喷嘴时，射出的流体具有高度指向性和凝聚的形状，更加易于将对撞的能量最大化，使撞击效果更佳；经过模拟分析得到流体流经陶瓷管时，由于压力梯度和速度梯度的增加，剪切力会比宏观通道大很多，部分流体在管内流动时已经被细化粉碎，对流体最终的细化粉碎效果起到积极作用。而且，陶瓷结构有效避免产生金属碎屑导致污染物料和产品。

参照图5，管道连接件采用一双锥楔形块，双锥楔形块为一三通结构的管道连接件，双锥楔形块内设有一贯穿左右两侧的水平通孔501和竖直向下的竖直通孔502，竖直通孔502贯通双锥楔形块的顶面和水平通孔501；进口通道与竖直通孔502的顶部开口采用密封式连接；双锥楔形块的左右两侧面上分别设有两个锥台状凹槽503，凹槽503的底面直径大于顶面直径，且顶面在内，底面朝外；两个凹槽503呈镜像对称，水平通孔501贯通两个凹槽503的顶面，增压管的入口端与水平通孔501的一侧开口采用密封式连接。水平通孔的内孔径为0.2mm-0.5mm；竖直通孔的内孔径为0.2mm-0.5mm。

参照图5、图6，水平通孔501的另一侧开口被一挡钉封闭，挡钉的一端与凹槽503的结构匹配，且伸入装置主体内部后与凹槽503配合式连接，挡钉上设有一围绕挡钉外壁一周后闭合的凸起402，凸起402设置于装置主体内部，挡钉的另一端设有圆柱状的外凸部401，外凸部401凸出于装置主体外，外凸部401上设有螺纹，以便通过在其上设置螺母后配合凸起402，将挡钉固定在装置主体上，防止受到流体撞击时产生的作用力的影响而使挡钉移位，破坏双锥楔形块与其连接处的密封性，继而影响流体撞击过程。

本发明通过设置双锥楔形块连接进口管道和增压管，使得流入增压管的流体在双锥楔形块处得到缓冲，避免对增压管和进口管路造成过大的负担，控制了管路内部压力。增压管为了起到增压作用，内径通常设置较小，导致流体在增压管入口处的停留时间增加，通过挡钉和双锥楔形块的锥台状配合式连接，既可以在管路内压正常的情况下确保密封效果，防止流体向外泄漏，也可以在管路内压超限的情况下，释放部分压力，给进入增压管的流体提供缓冲空间，避免对管路和增压管造成破坏。

本发明的工作原理是，当待粉碎处理的流体与工作介质混合后，经由流体入口被输入到装置主体内部，通过进口通道被分流成两股对称路径的流体，依次通过过渡通道和管道连接件后进入流体粉碎装置内，经过增压管的增压后在反应室内产生两倍流速的对撞，在对撞过程中进行进一步粉碎，使得流体的粒径尺寸达到微米甚至纳米级。由于采用物理方式的粉碎处理，为了增强粉碎效果，可以将经过粉碎处理后的流体再次导入到流体入口进行多次的循环式处理，以便得到满足使用要求的流体尺寸级别。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.超高压微型撞击流超细粉碎装置，包括一装置主体，所述装置主体内设有流体入口和流体出口，所述流体入口连接一进口通道，所述流体出口连接一出口通道，所述进口通道连接所述出口通道，其特征在于，还包括一利用撞击流原理粉碎流体的流体粉碎装置，所述流体粉碎装置设置于所述装置主体内部，所述进口通道的一端连接所述流体入口，另一端连接所述流体粉碎装置的入口，所述出口通道的一端连接所述流体出口，另一端连接所述流体粉碎装置的出口；

所述流体粉碎装置包括中空结构的反应室和为流体增压的左右两个增压管，两个所述增压管连接所述反应室；

左侧的所述增压管与左侧的所述进口通道通过一管道连接件连接，所述管道连接件的入口连接左侧的所述进口通道，所述管道连接件的出口连接左侧的所述增压管的入口；右侧的所述增压管与右侧的所述进口通道之间镜像的设有另一管道连接件；

所述管道连接件采用一双锥楔形块，所述双锥楔形块为一三通结构的管道连接件，所述双锥楔形块内设有一贯穿左右两侧的水平通孔和竖直向下的竖直通孔，所述竖直通孔贯通所述双锥楔形块的上部外壁和所述水平通孔；

所述进口通道与所述竖直通孔的顶部开口采用密封式连接；

所述双锥楔形块的左右两侧面上分别设有两个锥台状的凹槽，所述凹槽的底面的直径大于顶面的直径，左侧的所述凹槽的底面位于左侧；

两个所述凹槽呈镜像对称，所述水平通孔贯通两个所述凹槽的顶面；

左侧的所述增压管的入口端与左侧的所述双锥楔形块的水平通孔的右侧开口采用密封式连接；

左侧的所述双锥楔形块的水平通孔的左侧开口被一左挡钉封闭，所述左挡钉的右端与左侧的所述双锥楔形块的左侧凹槽的结构匹配，且在从所述装置主体的左侧向右伸入内部的过程中最终与所述左侧凹槽配合式连接；

所述左挡钉上设有一围绕所述左挡钉的外壁一周后闭合的凸起，所述凸起设置于所述装置主体内部，所述左挡钉的左端设有圆柱状的外凸部，所述外凸部凸出于所述装置主体外，所述外凸部上设有螺纹，以便通过在外凸部上设置紧固件后配合所述凸起将左挡钉固定在装置主体上；

所述装置主体的右侧与左侧采用镜像对称结构设置，所述装置主体的右侧对应于左挡钉设有右挡钉；

所述进口通道的管路截面呈圆形，且管径随着流体在管路中的流向逐级减小，所述进口通道的内部管壁设有复数条来复线，所述来复线为螺旋状沟槽；

所述增压管为一中空的圆管，所述增压管的内管壁内也设有复数条所述来复线。

2.根据权利要求1所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述进口通道设有两个，两个所述进口通道对称设置于所述流体入口的左右两侧；

所述反应室的左右两个对向的侧壁上分别设有一反应室入口，两个所述反应室入口位于同一轴向，且开口对向设置，左侧反应室入口通过左侧增压管连接左侧进口通道，右侧反应室入口通过右侧增压管连接右侧进口通道；

两个所述增压管的规格相同，且与所述反应室入口同轴设置。

3.根据权利要求2所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述反应室的底部设有一反应室出口，所述反应室出口连接所述出口通道。

4.根据权利要求3所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述双锥楔形块的水平通孔的内孔径为0.2mm-0.5mm；所述双锥楔形块的竖直通孔的内孔径为0.2mm-0.5mm。

5.根据权利要求4所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述进口通道的管径最大值为5mm，最小值为2mm。

6.根据权利要求5所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述增压管采用一陶瓷制成的增压管，所述增压管的内孔径为0.05mm-0.1mm，所述增压管的长度为10mm-13mm。

7.根据权利要求1至6任一项所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述增压管的外部套设一起保护作用的套管，所述套管将所述增压管的外壁包覆住。

8.根据权利要求7所述的超高压微型撞击流超细粉碎装置，其特征在于，所述装置主体包括上安装块和下安装块，所述上安装块的下表面密封地连接所述下安装块的上表面；

所述进口通道设置于所述上安装块内，所述流体粉碎装置、所述出口通道、所述管道连接件、所述左挡钉设置于所述下安装块内；

所述下安装块内设有左右两个过渡通道，左侧的所述进口通道与左侧的所述管道连接件通过左侧的所述过渡通道连接，右侧的所述进口通道与右侧的所述管道连接件通过右侧的所述过渡通道连接，且各个连接处都采用密封处理。