高压微射流均质机通过电动液压系统驱动增压泵产生高压(最高可达30,000psi甚至更高),使物料在金刚石交互容腔的微通道内经历高速剪切、对射碰撞、空穴效应等复合物理作用,最终实现颗粒破碎与均质化。以下从核心原理、关键部件、作用力、操作流程、技术特点五个方面展开介绍:
一、核心原理
高压微射流均质机利用电动液压系统驱动增压泵,将液压压力放大至目标值(最高可达30,000psi)。物料在高压下被挤入金刚石交互容腔的微通道内,经历以下过程:
加压:增压泵提升压力至设定值。
控制:高压泵及控制阀精确调节参数,确保物料以稳定压力进入容腔。
喷射:高压流体以射流形式高速碰撞,速度可达500m/s。
均质:颗粒/细胞通过剪切力与碰撞力破碎细化,形成纳米级均一分布。
二、关键部件
动力单元:包含电机、油泵和液压增压泵,为物料加压、加速产生高速液体射流提供动力。
金刚石交互容腔:核心处理单元,内部为固定几何形状的Y型或Z型微孔道(最小孔径可达50um),物料在此发生高剪切、高频振荡、空化和对流冲击等作用。
控制系统:数字调节压力、流速等参数,支持循环处理以满足不同粒径需求。
三、作用力分析
剪切力:物料以超音速通过微孔道时,受到每秒千万次的高剪切力作用。
碰撞力:射流在交叉碰撞区发生剧烈碰撞,产生强大的冲击力。
空穴效应:被柱塞压缩的物料内积聚了极高的能量,通过限流缝隙时瞬间失压,造成高能释放引起空穴爆炸,致使物料强烈粉碎细化。
四、操作流程
物料准备:需预先过滤或离心,去除大颗粒杂质,防止堵塞微孔道。建议最小样品量≥14ml。
进料:通过自吸或喂料泵将液液或固液混合物料注入高压缸。
加压与均质:启动动力单元,逐步升高压力至设定值,避免瞬间高压损坏设备。物料在高压下经金刚石容腔的微孔道加速,形成超音速射流,在交叉碰撞区发生剧烈剪切与空穴效应。
粒径检测与循环处理:根据物料粒径检测结果(如激光粒度仪监测),重复处理多次直至达到目标粒径。
出料与清洁:处理完成后,通过出料口收集均质化样品,注意管路清洁避免污染。