[实用新型]一种水射流超细粉碎装置

说明书

本实用新型涉及一种利用高压水射流技术进行物料粉碎的水射流超细粉碎装置。

利用水射流技术进行物料颗粒超细粉碎有多种形式，一种是利用前混合磨料射流原理的粉碎装置，例如中国矿业大学所公开的“超细匀化器”(CN2132562)，这种技术的原理是：将待粉碎的物料颗粒置于一高压罐中，其顶端引入高压水，与物料颗粒充分混合后，经其下部的控制阀输出，与引射高压水一起通过磨料喷嘴射出，混合高速流体打击靶体，物料颗粒在冲击作用下被粉碎。其优点是颗粒与高压水混合均匀，从而有较好的加速效果，冲击作用明显；缺点是需要经常停下来向高压罐中补充物料或更换不同的高压罐，因此不能连续工作，此外，其设备结构复杂，操作与维护困难；一种是采用后混合磨料射流技术的粉碎装置，其原理是：待粉碎的物料颗粒置于一常压料仓中，其下端接混合腔，高压水射流通过喷嘴射入混合腔，靠真空引射作用将物料颗粒吸入射流并使之加速，经加速管加速后打击靶体，导致颗粒粉碎，这种技术具有结构简单，能连续工作的优点，北京科技大学所公开的“水射流超细粉碎机”(CN2255876)和“自振式水射流超细粉碎机”(CN2345284)属于这种装置，但目前这些公开的技术装置由于结构的原因，还存在以下各种缺点，包括无法形成稳定的脉冲振荡，颗粒不能抵达射流的中心，加速效果较差，磨料喷嘴容易堵塞或磨损严重，靶距无法调整，粉碎效果较差等。

本实用新型的目的是为克服上述不足之处，提出一种基于后混合磨料射流技术的，充分利用高压水射流发生设备的能量及其原始的脉冲激励，在振荡室内形成稳定脉冲，强化空化侵蚀对物料颗粒的粉碎作用，能通过调整靶距等参数，扩大了粉碎物料的范围，提高了物料颗粒的粉碎效率的水射流超细粉碎装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的。所设计的水射流超细粉碎装置的结构由加料装置、振荡室、加速管、粉碎室、支撑座和底座等部件组成。其特征在于所说的振荡室具有一个振荡腔，由定位环和其前端的水喷嘴构件以及其后端的挡块构件构成，定位环的上部有入料口，该入料口与加料装置的入口座相连，挡块前端为圆锥面，圆锥中心开有一小孔作为射流通道，经管端套与加速管的导管前端相连，所说的粉碎室具有一粉碎腔，加速管的导管的后端伸入到所说的粉碎腔中，在该粉碎腔的后端具有一靶距可调的靶体。

本实用新型装置的振荡腔由定位环和其前端的水喷嘴构件以及其后端的挡块构件构成，具有装配方便和调整灵活的优点。

所说的挡块前端的圆锥面之锥角为θ，其角度范围可为：60°≤θ≤120°，圆锥中心作为射流通道的小孔的直径为d₁，d₁＝3-10d₀，d₀为水射流喷嘴的直径。

本实用新型所设计的振荡腔由由定位环和其前端的水喷嘴构件以及其后端的挡块构件这三个构件构成，其中，所说的挡块构件的前端为圆锥体，后端套接一与前端圆锥体直径相同的圆柱体，其中心开有一小孔作为射流通道，这种结构，便于安装和调整。

本实用新型所设计的振荡室结构，旨在充分利用高压水射流发生设备的能量及其原始的脉冲激励，在振荡室内形成稳定脉冲，强化空化侵蚀对物料颗粒的粉碎作用。由于真实流体的粘性作用和外界扰动作用，水射流从水喷嘴进入振荡腔后与周围的流体发生动量交换。在射流中心附近存在一个速度梯度极高的区域，在此区域内，流体因剪切流动而产生涡旋。由于流场轴对称的缘故，涡流以涡环的形式存在并向下游运动。射流剪切层内的有序轴对称扰动(如上述涡环)，与挡块的内边缘碰撞时会产生一定频率的压力波动，该压力波向上游方向反向传播。当扰动频率与腔室的固有频率一致时，该扰动波将被放大，并使射流与腔室产生谐振。

本实用新型装置的高压水射流是由高压水泵(柱塞泵)产生并引入水喷嘴的，通过柱塞泵增压的水射流本身就有一定的初始扰动。对于三柱塞泵而言，初始振动频率为单柱塞运动频率的3倍，即：f_ini＝6πω，其中：f_ini为初始振动频率，ω为柱塞运动频率。如驱动电机的转速为1450rpm，则计算出f_ini＝455.53Hz。