一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的制作方法

本发明涉及一种水射流喷嘴，具体涉及一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，属于机械制造领域。

背景技术：

石墨是一种重要的战略资源，石墨中的大鳞片石墨在传统行业和战略性新兴产业是不可或缺的重要材料。但目前采用的多段磨矿解离鳞片石墨方法，存在着嵌布的细粒脉石难以从鳞片石墨表面去除、大鳞片破坏严重及工艺流程复杂等问题，制约着大鳞片石墨的粒度和品位的提高；其核心问题是解离鳞片石墨的力学机理，是使石墨矿物在压应力、剪应力、摩擦应力的作用下发生磨碎，实现鳞片石墨的解离，很难有效去除鳞片石墨表面嵌布的细粒脉石，只能采用多段磨矿的方式逐步去除，造成石墨大鳞片的严重破坏。

技术实现要素：

本发明为解决现有多段磨矿解离鳞片石墨方法使嵌布的细粒脉石难以从鳞片石墨表面去除、大鳞片破坏严重及工艺流程复杂的问题，进而提出一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴和第五喷嘴，第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴、第五喷嘴首尾依次连接。

进一步的，第一喷嘴由圆锥收敛段和圆柱段首尾依次连接组成，圆锥收敛段的圆锥角为13°。

进一步的，第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴结构相同，第二喷嘴由第一入口圆柱段、第一矩形收敛段、第一出口扁平摩擦段首尾依次连接组成。

进一步的，第一矩形收敛段高度方向的收敛角为30°；第一矩形收敛段沿宽度方向的收敛角为13°～15°。

进一步的，第一出口扁平摩擦段的横截面的高度是鳞片石墨厚度的三倍，第一出口扁平摩擦段的横截面的长度是鳞片石墨宽的三至四倍，第一出口扁平摩擦段的长度是第一出口扁平摩擦段的横截面的高度的五倍。

进一步的，第五喷嘴由第二入口圆柱段、第二矩形收敛段、第二出口扁平摩擦段和出口矩形扩散剪切段首尾依次连接组成。

进一步的，出口矩形扩散剪切段的高度方向扩散角为60°；出口矩形扩散剪切段的宽度方向扩散角为46°～48°。

进一步的，出口矩形扩散剪切段的长度是第一出口扁平摩擦段的横截面的高度的12至16倍。

本发明的有益效果是：本发明采用湿式的前混合水射流通过多级摩擦剪切空化水射流喷嘴解离鳞片石墨，充分利用了鳞片石墨矿物层状结构特点、鳞片石墨与脉石之间接触界面特性及其鳞片石墨与脉石的抗拉强度远小于其抗剪强度、抗压强度的力学特性，以拉应力解离为主、摩擦应力、剪应力解离为辅的鳞片石墨解离，使嵌布的细粒脉石易于从鳞片石墨表面去除，缩短了工艺流程，提高了大鳞片石墨的粒度和品位。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2中d-d向示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴包括第一喷嘴1、第二喷嘴2、第三喷嘴3、第四喷嘴4和第五喷嘴5，第一喷嘴1、第二喷嘴2、第三喷嘴3、第四喷嘴4、第五喷嘴5首尾依次连接。

解离鳞片石墨时，首先将鳞片石墨在前混合水射流供料系统的供料罐中与高压水进行预混合，然后采用高压泵将混合的鳞片石墨液固两相浆体通过高压管输送至第一喷嘴1，第一喷嘴1将鳞片石墨液固两相浆体的压力能转换为动能，形成高速的鳞片石墨液固两相射流，之后鳞片石墨液固两相流依次通过第二喷嘴2、第三喷嘴3、第四喷嘴4，最后通过第五喷嘴5以淹没状态射离喷嘴，进入具有一定围压的外部环境中，完成鳞片石墨的解离。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的第一喷嘴1由圆锥收敛段1-1和圆柱段1-2首尾依次连接组成，圆锥收敛段1-1的圆锥角a为13°。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的第二喷嘴2、第三喷嘴3、第四喷嘴4结构相同，第二喷嘴2由第一入口圆柱段2-1、第一矩形收敛段2-2、第一出口扁平摩擦段2-3首尾依次连接组成。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的第一矩形收敛段2-2高度方向的收敛角b为30°；第一矩形收敛段2-2沿宽度方向的收敛角c为13°～15°。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的第一出口扁平摩擦段2-3的横截面的高度l1是鳞片石墨厚度的三倍，第一出口扁平摩擦段2-3的横截面的长度l2是鳞片石墨厚宽度的三至四倍，第一出口扁平摩擦段2-3的长度l3是第一出口扁平摩擦段2-3的横截面的高度l1的五倍。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的第五喷嘴5由第二入口圆柱段5-1、第二矩形收敛段5-2、第二出口扁平摩擦段5-3和出口矩形扩散剪切段5-4首尾依次连接组成。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的出口矩形扩散剪切段5-4的高度方向扩散角e为60°；出口矩形扩散剪切段5-4的宽度方向扩散角f为46°～48°。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴的出口矩形扩散剪切段5-4的长度l4是第一出口扁平摩擦段2-3的横截面的高度l1的12至16倍。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

工作原理

采用湿式的前混合水射流通过多级摩擦剪切空化水射流喷嘴解离鳞片石墨，通过第一喷嘴1实现对鳞片石墨浆体射流的加速，通过第二喷嘴2至第四喷嘴4实现对鳞片石墨的拉伸、摩擦和剪切解离，通过第五喷嘴5实现对鳞片石墨的拉伸、摩擦、剪切和微射流冲击解离。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：

1.一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴包括第一喷嘴(1)、第二喷嘴(2)、第三喷嘴(3)、第四喷嘴(4)和第五喷嘴(5)，第一喷嘴(1)、第二喷嘴(2)、第三喷嘴(3)、第四喷嘴(4)、第五喷嘴(5)首尾依次连接。

2.根据权利要求1所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：第一喷嘴(1)由圆锥收敛段(1-1)和圆柱段(1-2)首尾依次连接组成，圆锥收敛段(1-1)的圆锥角(a)为13°。

3.根据权利要求1所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：第二喷嘴(2)、第三喷嘴(3)、第四喷嘴(4)结构相同，第二喷嘴(2)由第一入口圆柱段(2-1)、第一矩形收敛段(2-2)、第一出口扁平摩擦段(2-3)首尾依次连接组成。

4.根据权利要求3所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：第一矩形收敛段(2-2)高度方向的收敛角(b)为30°；第一矩形收敛段(2-2)沿宽度方向的收敛角(c)为13°～15°。

5.根据权利要求3所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：第一出口扁平摩擦段(2-3)的横截面的高度(l1)是鳞片石墨宽度的三倍，第一出口扁平摩擦段(2-3)的横截面的长度(l2)是鳞片石墨厚度的三至四倍，第一出口扁平摩擦段(2-3)的长度(l3)是第一出口扁平摩擦段(2-3)的横截面的高度(l1)的五倍。

6.根据权利要求1所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：第五喷嘴(5)由第二入口圆柱段(5-1)、第二矩形收敛段(5-2)、第二出口扁平摩擦段(5-3)和出口矩形扩散剪切段(5-4)首尾依次连接组成。

7.根据权利要求6所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：出口矩形扩散剪切段(5-4)的高度方向扩散角(e)为60°；出口矩形扩散剪切段(5-4)的宽度方向扩散角(f)为46°～48°。

8.根据权利要求6所述一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，其特征在于：出口矩形扩散剪切段(5-4)的长度(l4)是第一出口扁平摩擦段(2-3)的横截面的高度(l1)的12至16倍。

技术总结
一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴，它涉及一种水射流喷嘴，具体涉及一种多级摩擦剪切空化水射流喷嘴。本发明为了解决现有多段磨矿解离鳞片石墨方法使嵌布的细粒脉石难以从鳞片石墨表面去除、大鳞片破坏严重及工艺流程复杂的问题。本发明包括第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴和第五喷嘴，第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴、第五喷嘴首尾依次连接。本发明属于机械制造领域。

技术研发人员：董星;王瑞红;李哲;常禄
受保护的技术使用者：黑龙江科技大学
技术研发日：2020.08.06
技术公布日：2020.11.03