CN220802708U - 一种减压增速型均质系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减压增速型均质系统，它包括：压力源装置，用于提供待均质的流体；均质器，用于接收待均质的流体并具有供流体发生均质作用的折线管道；特斯拉阀，具有流道，所述流道沿正向流动方向的上游端与压力源装置的输出端连通，下游端与均质器的输入端连通。本实用新型提供一种减压增速型均质系统，其在不增加压力的情况下使得流体流速增加，从而获得更优的均质效果。

Description

一种减压增速型均质系统

技术领域

本实用新型涉及均质机的技术领域，具体地是一种减压增速型均质系统。

背景技术

在石墨烯制备领域，对于石墨烯浆料的均质过程是必不可少的，目前本领域内的主流石墨烯均质设备是以T型对撞均质机为主，此类T型对撞均质机使用活塞泵作为浆料的压力源，但是由于石墨烯浆料是一种带有石墨颗粒的浆料，使得活塞泵能够增压的压力上限不足以满足现有工艺要求，由此现有石墨烯浆料的均质效果并不理想。

而在石墨烯制备领域中为了获取较小片径的石墨烯产品所公知的技术在于提供更大的压力来换取浆料更高的对撞速度，从而获得更小片径的石墨烯产品。当然，从另一方面来说，由于现有技术中石墨烯浆料对撞速度的不足，使得单次对撞效果不理想，那么就会增加浆料的对撞次数，显然，对撞次数的增加会提高制造成本、降低生产效率。

随着本领域技术的发展，现有技术中也有考虑不同的增压方式，例如公开号为CN205683949U的石墨烯高压均质设备，在该现有技术中采用气动方式造成管道中空穴现象，从而提供更大的压力，达到提高石墨烯浆料均质效果的目的，但该工艺需要额外的气源且需保证气源干净，对压力的稳定性要求较高，整体工艺较为复杂且成本较高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一：提供一种减压增速型均质系统，其在不增加压力的情况下使得流体流速增加，从而获得更优的均质效果。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种减压增速型均质系统，它包括：

压力源装置，用于提供待均质的流体；

均质器，用于接收待均质的流体并具有供流体发生均质作用的折线管道；

特斯拉阀，具有流道，所述流道沿正向流动方向的上游端与压力源装置的输出端连通，下游端与均质器的输入端连通。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过特斯拉阀的正向加速作用，使得流体从压力源装置泵出的初始压力不便的基础上能够在进入均质器时获得更快的流速，从而提高均质效果；从另一个方面来说同样的流体均质流速可以减少对于压力源装置泵出压力的需求，从而减少了对于设备性能的要求，使得设备成本低，降低产品整体的制备成本。

根据本实用新型的一个示例，所述均质器包括基块，基块内具有折线管道，所述折线管道包括至少一个弯折管，用于改变折线管道内流体的流动方向。

优选地，所述弯折管中具有供流体流入的射入段和供流体流出的射出段，所述射入段和射出段之间的夹角α为30°~75°。流体装从射入段到射出段变向过程中夹角α不同，流体产生得空化效果不同，理论上来说该夹角α的角度越小，空化效果越明显，速度变化越剧烈，流体内部产生的摩擦力越大，利于粉碎效果，但是过小的夹角α会减少流体的制备效率，为此结合实验数据获得该夹角α的优选范围。

优选地，所述夹角α为60°。

根据本实用新型的一个示例，所述弯折管的管内壁上嵌装有碰撞体，所述碰撞体布置于射入段和射出段之间的拐角处且与射入段内流体的流动方向相对应。通过增设碰撞体可以使得流体在弯折管内碰撞均质时流体与碰撞体相互碰撞，从而减少流体与弯折管管内壁的碰撞，从而减少对于管内壁的磨损，提高使用寿命。

优选地，所述碰撞体为金刚石或立方氮化硼材质制成。

根据本实用新型的一个示例，所述折线管道的管内壁上镀覆有硬质镀层。通过在管内壁镀覆硬质镀层使得流体在折线管道内高速流动的过程中对于管内壁的磨损，从而提高均质器的使用寿命。

根据本实用新型的一个示例，所述基块和/或特斯拉阀上设有散热件。流体均质过程中温度的不同对于其均质后产品性能是有影响的，尤其是对于石墨烯浆料，温度变化会对石墨烯形貌，片径，厚度产生影响，因此通过增设散热件能够使得流体在制备过程中始终保持在合理的设定温度范围以内，最终使得流体获得更好的均质效果。

根据本实用新型的一个示例，所述特斯拉阀内流道的管径大于所述均质器内折线管道的管径。通过均质器内管径的减少，使得流体从特斯拉阀内流入均质器内时能够获得更快的速度，增强均质效果。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型的均质系统的结构示意图。

图2为图1中去除散热件后的结构示意图。

图3为图2中均质器和特斯拉阀内部结构示意图。

图4是均质器的内部结构示意图。

图5是特斯拉阀的内部结构示意图。

其中，100、压力源装置；200、均质器；300、特斯拉阀；

1、基块；2、折线管道；2.1、流体进口；2.2、流体出口；3、弯折管；3.1、射入段；3.2、射出段；4、碰撞体；5、散热件；6、流道；6.1、上游端；6.2、下游端。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图来详细描述根据本实用新型实施例的减压增速型均质系统。

实施例一

本实用新型提供一种减压增速型均质系统，如图所示的，它包括压力源装置100、特斯拉阀300和均质器200，所述压力源装置100、特斯拉阀300和均质器200依序连通，并且所述特斯拉阀300内具有流道6，该流道6设置为从压力源装置100所在一端朝均质器200所在另一端的流动方向为正向。

其中，该压力源装置100设置为用于提供待均质的流体。该压力源装置100可以是各类现有的活塞泵、螺杆泵、齿轮泵、液压泵等，其能够将待均质的流体增压后泵出。

其中，该均质器200为用于能够对流体进行均质处理的设备统称，均质器200接收从压力源装置100输送过来的待均质流体，并且使得该流体在进入到均质器200内后发生均质作用。具体地，所述均质器200上具有供流体流入的输入端，内部具有交互容腔，带均质流体从均质器的输入端进入到交互容腔内并在该交互容腔内发生均质作用。

其中，该特斯拉阀300包括阀体，阀体内具有流道6，阀体的两端分别具有与流道6连通的左侧接口和右侧接口，由于特斯拉阀300的流道6在其特有内部结构的设计下具有正向流动方向和反向流动方向，故此在本实施例中，如图5所示左侧接口为下游端6.2，右侧接口为上游端6.1，流道6内从上游端6.1朝下游端6.2流动的方向为正向，流道6内的流体沿正向流动方向流动时流体被加速，流道6内从下游端6.2朝上游端6.1流动的方向为反向，流道6内的流体沿反向流动方向流动时流体被减速，所述流道6上游端6.1与压力源装置100的输出端连通，下游端6.2与均质器200的输入端连通，由此使得从压力源装置100泵出的流体经特斯拉阀300内的流道6流动至均质器200内时该流体在特斯拉阀300内的流动方向为正向。本实施例中，特斯拉阀为现有的标准产品，其内部流道的结构在此不一一赘述。

本实施例中的流体优选为石墨烯浆料，该石墨烯浆料是指含有石墨颗粒的固液混合物。

实施例二

基于上述实施例一的优选，所述均质器200包括基块1，基块1内具有折线管道2，折线管道2的两端分别具有流体进口2.1和流体出口2.2，所述折线管道2包括至少一个弯折管3，即该折线管道2的至少其中一段管路为弯折管3，用于改变折线管道2内流体的流动方向。流体从流体进口2.1流入折线管道2内并在流经弯折管3时改变流动方向，最后从流体出口2.2排出。由此使得流体在该折弯管3改变流动方向的过程中与管内壁碰撞，达到均质效果。

具体地，该弯折管3的数量为一个或多个，当弯折管3为多个时各弯折管3依序设置，任意相邻两个弯折管3之间通过连接管路连通，全部的弯折管3和连接管路共同构成了整个折线管道2。

如图4所示，所述弯折管3中具有供流体流入的射入段3.1和供流体流出的射出段3.2，所述射入段3.1和射出段3.2之间的夹角α为30°~75°。所述夹角α是射出段3.2的中心线与射出段3.2的中心线相交所构成的夹角。夹角α的角度不同，流体产生得空化效果不同，理论上来说角度越小，空化效果越明显，速度变化越剧烈，流体内部产生的摩擦力越大，利于粉碎效果，但是过小的夹角α会使得流体的流通性变差，为此本实施例选取的优选示例在于：所述夹角α为30°或45°或60°。

实施例三

基于上述实施例二的优选，所述弯折管3的管内壁上嵌装有碰撞体4，所述碰撞体4布置于射入段3.1和射出段3.2之间的拐角处并且与射入段3.1内流体的流动方向相对应。本实施例中的相对应是指流体在射入段3.1内沿着射入段3.1的中心线朝拐角处高速流动时该流体与拐角处的管内部相互作用的受力区域，若流体直接作用在拐角处的管内壁上则容易造成管内壁的局部区域快速磨损，为此，针对该容易受力磨损的区域嵌装一个碰撞体4，该碰撞体由高硬度的材质制成，从而提高耐磨性，增加管道的使用寿命，同时也改善均质效果。

具体地，所述碰撞体4为金刚石或立方氮化硼材质制成。

实施例四

基于上述实施例的改进，所述折线管道2的管内壁上镀覆有硬质镀层。具体地，所述硬质镀层为金刚石镀层，该金刚石镀层通过镀覆工艺制备覆盖在折线管道2的管内壁上。

实施例五

基于上述实施例的改进，所述均质器200外设置有散热件。在石墨烯领域中，温度变化会对石墨烯形貌、片径、厚度产生影响，合理的控制石墨烯制备过程中的温度能够极大的改善石墨烯制备的品质。具体地，该散热件连接在均质器200的基体1上，并且通过增大比表面积提高散热效果的各类现有的散热件。优选地，所述均质器200的基体1内所具有的折线管道2并非任何区域的温度都相同，其流体相互碰撞做功的区域会形成局部的升温，为此，可以在基体1上对应于温度较高的区域设置热交换区，所述散热件连接于各热交换区，用于提高热交换区位置的散热效果。

作为优选，所述特斯拉阀300的下游端6.2与均质器200上折线管道2中的流体进口2.1直接连接，所述散热件延伸至所述特斯拉阀300上。

作为优选，所述特斯拉阀300上单独设有额外的散热件。

在本实施例中，所述特斯拉阀300的阀体和均质器200的基体1由陶瓷材料制成。

实施例六

基于上述实施例的改进，所述特斯拉阀300内流道6的管径大于所述均质器200内折线管道2的管径。具体地，所述特斯拉阀300内流道6的管径为0.5~2mm，所述均质器200内折线管道2的管径为0.05~0.2mm。均质器200内管径越小，产生得速度越高，撞击效果越明显，但管径的大小会受到工艺和成本的限制。

作为本实施例的优选示例之一：所述均质器200内折线管道2中各弯折管3的夹角α为30°，均质器内拐角处所嵌装的碰撞体为金刚石材质制成，折线管道2的管内壁上镀覆金刚石层，特斯拉阀300内流道6的管径为2mm，均质器200内折线管道2的管径为0.2mm。

作为本实施例的优选示例之二：所述均质器200内折线管道2中各弯折管3的夹角α为60°，均质器内拐角处所嵌装的碰撞体为金刚石材质制成，折线管道2的管内壁上镀覆立方氮化硼材质的镀层，特斯拉阀300内流道6的管径为1mm，均质器200内折线管道2的管径为0.1mm。

本实用新型的工作原理：

流体通过压力源装置100增压后泵入特斯拉阀300内，泵送的流体从特斯拉阀300的上游端6.1泵入，流体经过特斯拉阀300内流道的正向加速然后从下游端6.1高速射出，该经过特斯拉阀300加速后的流体从均质器200的流体进口2.1射入，在折线管道2内流动的过程中在各个弯折管3的拐角处与碰撞体发生撞击，最终从流体出口2.2排出。在这一过程中通过均质器200和/或特斯拉阀300上的散热件对因流体做功产生的热能进行散热，从而使得流体能够保持在较好的温度下进行均质，提高石墨烯产品性能。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本实用新型的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本实用新型的意图和范围内。

Claims (9)

1.一种减压增速型均质系统，它包括：

压力源装置（100），用于提供待均质的流体；

均质器（200），用于接收待均质的流体并具有供流体发生均质作用的折线管道（2）；

其特征在于，还包括：

特斯拉阀（300），具有流道（6），所述流道（6）沿正向流动方向的上游端（6.1）与压力源装置（100）的输出端连通，下游端（6.2）与均质器（200）的输入端连通。

2.根据权利要求1所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述均质器（200）包括基块（1），基块（1）内具有折线管道（2），所述折线管道（2）包括至少一个弯折管（3），用于改变折线管道（2）内流体的流动方向。

3.根据权利要求2所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述弯折管（3）中具有供流体流入的射入段（3.1）和供流体流出的射出段（3.2），所述射入段（3.1）和射出段（3.2）之间的夹角α为30°~75°。

4.根据权利要求3所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述夹角α为60°。

5.根据权利要求3所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述弯折管（3）的管内壁上嵌装有碰撞体（4），所述碰撞体（4）布置于射入段（3.1）和射出段（3.2）之间的拐角处并且与射入段（3.1）内流体的流动方向相对应。

6.根据权利要求5所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述碰撞体（4）为金刚石或立方氮化硼材质制成。

7.根据权利要求2所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述折线管道（2）的管内壁上镀覆有硬质镀层。

8.根据权利要求2所述的减压增速型均质系统，其特征在于：所述基块（1）和/或特斯拉阀（300）上设有散热件。

9.根据权利要求2所述的一种减压增速型均质系统，其特征在于：所述特斯拉阀（300）内流道（6）的管径大于所述均质器（200）内折线管道（2）的管径。