[发明专利]一种用于固体水中破碎的高压脉冲装置

说明书

一种用于固体水中破碎的高压脉冲装置，它包括变压器、设置于变压器初级回路上的晶闸管、以及控制器、接地电极、储能电容，控制器用于控制晶闸管的通断，变压器的次级回路输出端分别与第一电极、放电电极连接，所述接地电极的另一端为第一接地端，储能电容两端并联恒流充电电源，储能电容的一端与第二接地端连接、另一端与高压磁开关的一端连接，高压磁开关的另一端与第二电极连接，第一电极与第二电极之间形成间隙。本发明的目的是为了解决现有机械破碎时，容易产生的大量粉尘和金属污染的问题，而提出的一套用于液体中通过高压对目标固体物进行破碎的技术方案。

技术领域

本发明涉及固体破碎、脉冲功率技术领域，具体指一种用于固体水中破碎的高压脉冲装置。

背景技术

随着工业的发展，许多工业领域都需要对固体物进行破碎分离，如多晶硅的破碎、宝石矿物的分离、岩石的爆破等等。传统的破碎方法多采用机械式的挤压破碎，包括人工破碎和装置自动破碎，这也是目前使用最广泛的方法。然而考虑到设备和固体材料等方面的影响，成本的降低、固体破碎效率的提升存在很大的难度，同时这种机械式破碎方式存在严重弊端，具体如下：

1)破碎工具与固体接触产生金属污染。2)机械破碎过程中会产生大量粉尘污染环境，且会危害员工健康。同时，对于脉冲固体破碎装置来说，由于直接从电网中获得具有一定波形的大功率脉冲是不可能的，所以需要借助能量储存系统先将能量慢慢积累，然后通过控制系统将能量瞬间释放而产生瞬时高功率脉冲。Tesla脉冲变压器就能实现这种功能。Tesla脉冲变压器工作时，充电电源先对储能电容器充电，当充电完成时可由高功率的可控管实现电路的导通，当电路瞬间导通时，通过一定变比的变压器瞬间将电压抬高，并通过同轴传输线进行时间上的压缩，最后瞬间输出到负载。

Tesla变压器虽然因体积小、机动性强且可重复频率放电的特点可作为破碎固体的装置，但要想达到高效率破碎固体目的，Tesla变压器必须要产生足够高的电压以及向固体材料中注入大量的能量，才能达到膨胀破碎的目的。由于Tesla变压器自身体积较小且储能电容的储能密度无法改变，这势必导致Tesla变压器存储的能量受到限制且储存的能量不大，传统的Tesla变压器可通过一定重复频率的连续放电来实现对固体的破碎，但由于每次放电能量注入不高，所以破碎效率很低且破碎程度不明显。如果随意增加Tesla脉冲变压器的储能电容体积来提升储存容量，这最终会导致了Tesla变压器体积增大，温升问题无法解决，严重影响到装置的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有机械破碎时，容易产生的大量粉尘和金属污染的问题，而提出的一套用于液体中通过高压对目标固体物进行破碎的技术方案，同时，本发明还能克服在采用Tesla变压器时会导致Tesla变压器体积增大、温升难以控制从而影响装置使用寿命的技术问题。

一种用于固体水中破碎的高压脉冲装置，它包括变压器、设置于变压器初级回路上的晶闸管、以及控制器、接地电极、储能电容，控制器用于控制晶闸管的通断，变压器的次级回路输出端分别与第一电极、放电电极连接，所述接地电极的另一端为第一接地端，储能电容两端并联恒流充电电源，储能电容的一端与第二接地端连接、另一端与高压磁开关的一端连接，高压磁开关的另一端与第二电极连接，第一电极与第二电极之间形成间隙。

包括用于装液质和待破碎固体物的槽体，放电电极、接地电极用于与待破碎固体物接触以对待破碎固体物进行破碎。

上述变压器为Tesla变压器。

上述变压器的次级回路输出端通过同轴传输线与电阻连接后再分别与第一电极、放电电极连接。

上述变压器的初级回路与整流电路连接。

操作时，采用以下步骤：

1)将固体放置于槽体，槽体中加入水，水位超过固体高度。