高壓微射流均質機通過電動液壓系統(tǒng)驅動增壓泵產生高壓(最高可達30,000psi甚至更高),使物料在金剛石交互容腔的微通道內經歷高速剪切、對射碰撞、空穴效應等復合物理作用,最終實現顆粒破碎與均質化。以下從核心原理、關鍵部件、作用力、操作流程、技術特點五個方面展開介紹:
一、核心原理
高壓微射流均質機利用電動液壓系統(tǒng)驅動增壓泵,將液壓壓力放大至目標值(最高可達30,000psi)。物料在高壓下被擠入金剛石交互容腔的微通道內,經歷以下過程:
加壓:增壓泵提升壓力至設定值。
控制:高壓泵及控制閥精確調節(jié)參數,確保物料以穩(wěn)定壓力進入容腔。
噴射:高壓流體以射流形式高速碰撞,速度可達500m/s。
均質:顆粒/細胞通過剪切力與碰撞力破碎細化,形成納米級均一分布。
二、關鍵部件
動力單元:包含電機、油泵和液壓增壓泵,為物料加壓、加速產生高速液體射流提供動力。
金剛石交互容腔:核心處理單元,內部為固定幾何形狀的Y型或Z型微孔道(最小孔徑可達50um),物料在此發(fā)生高剪切、高頻振蕩、空化和對流沖擊等作用。
控制系統(tǒng):數字調節(jié)壓力、流速等參數,支持循環(huán)處理以滿足不同粒徑需求。
三、作用力分析
剪切力:物料以超音速通過微孔道時,受到每秒千萬次的高剪切力作用。
碰撞力:射流在交叉碰撞區(qū)發(fā)生劇烈碰撞,產生強大的沖擊力。
空穴效應:被柱塞壓縮的物料內積聚了極高的能量,通過限流縫隙時瞬間失壓,造成高能釋放引起空穴爆炸,致使物料強烈粉碎細化。
四、操作流程
物料準備:需預先過濾或離心,去除大顆粒雜質,防止堵塞微孔道。建議最小樣品量≥14ml。
進料:通過自吸或喂料泵將液液或固液混合物料注入高壓缸。
加壓與均質:啟動動力單元,逐步升高壓力至設定值,避免瞬間高壓損壞設備。物料在高壓下經金剛石容腔的微孔道加速,形成超音速射流,在交叉碰撞區(qū)發(fā)生劇烈剪切與空穴效應。
粒徑檢測與循環(huán)處理:根據物料粒徑檢測結果(如激光粒度儀監(jiān)測),重復處理多次直至達到目標粒徑。
出料與清潔:處理完成后,通過出料口收集均質化樣品,注意管路清潔避免污染。