阅读说明：本技术 一种射流喷头 (Jet flow nozzle ) 是由 宫伟力 李江龙 陈颖 刘佳 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种射流喷头,安装于高压泵的出液端,包括上喷嘴、谐振腔和下喷嘴,上喷嘴和谐振腔连接,谐振腔和下喷嘴连接,且所述上喷嘴、谐振腔和下喷嘴的轴线共线。谐振腔与下喷嘴均为圆柱状空腔,所述上喷嘴包括一个圆锥状空腔和一个圆柱状空腔,圆锥状空腔与圆柱状空腔一体成型。下喷嘴的直径大于上喷嘴末端的直径,并限定了上喷嘴末端的直径与谐振腔的直径比。本发明提供的射流喷头与单一喇叭口流道的喷嘴相比,在物料粉碎方面具有明显的优势,可以获得超细粒径。本发明提供的射流喷头与高压均质机的均质阀相比,获得同样粒径的压力更低,流道单元各组件的寿命会大大延长,降低了技术实施难度,同时能提高经济效益,减少能耗。(The invention relates to a jet flow spray head which is arranged at the liquid outlet end of a high-pressure pump and comprises an upper spray nozzle, a resonant cavity and a lower spray nozzle, wherein the upper spray nozzle is connected with the resonant cavity, the resonant cavity is connected with the lower spray nozzle, and the axes of the upper spray nozzle, the resonant cavity and the lower spray nozzle are collinear. The resonant cavity and the lower nozzle are cylindrical cavities, the upper nozzle comprises a conical cavity and a cylindrical cavity, and the conical cavity and the cylindrical cavity are integrally formed. The lower nozzle has a diameter greater than the diameter of the upper nozzle tip and defines a diameter ratio of the upper nozzle tip diameter to the resonant cavity. Compared with a nozzle with a single bell-mouthed flow channel, the jet nozzle provided by the invention has obvious advantages in the aspect of material crushing, and can obtain superfine grain size. Compared with a homogenizing valve of a high-pressure homogenizer, the jet flow nozzle provided by the invention has the advantages that the pressure for obtaining the same particle size is lower, the service life of each component of the flow channel unit can be greatly prolonged, the technical implementation difficulty is reduced, the economic benefit can be improved, and the energy consumption can be reduced.)

一种射流喷头

技术领域

本发明涉及物料粉碎领域，具体地涉及食品的超细粉碎。尤指一种射流喷头。

背景技术

高压射流粉碎的原理不同于传统的粉碎研磨设备。首先，经过粗磨的粗浆在高压射流磨中加压至工作压力，然后，加压后的粗浆经过特殊设计的孔道结构，此时，粗浆在孔道内进行高速流动，粗浆内的颗粒在高速流动过程中产生的高剪切、对撞以及空化效应下，实现粉碎细化。高压射流粉碎技术在食品、药品、日化、涂料等领域都可以进行应用。特别是在食品加工领域，食品物料的皮渣、籽粒及纤维成分也会在此过程中被破碎细化，达到能够均匀悬浮的状态。在高压射流的条件下，除了浆料中的颗粒能够进一步被粉碎外，食品组分的分子构象和带电情况也会发生变化，使得浆液的质构状态也能发生很大程度的改变。这使得饮料的口感在得到提升的同时，稳定性也得到大幅的改善，能够降低乳化剂稳定剂的使用。

现有技术的技术方案

和射流粉碎相似的设备是高压均质机，利用了其中高剪切、空化效应的粉碎原理，但是结构上有着本质的区别，其流道是一环形窄缝，通过调整缝隙大小来控制压力和粒径。

现有技术的缺点

超高压工况下粉碎单元易磨损，寿命短；且粉碎粒径与压力密切相关，获取更细粒径只能通过提高压力来实现，存在技术瓶颈；

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于：在不提高现有粉碎压力的前提下，增加谐振腔结构，利用流体的自激振动技术，来提高物料的粉碎效果，尤其是纤维类物料的粉碎，减少技术实现的难度和成本。同时，在进液端加装声波发生器，外部的高频振动和流体的自激振动在射流喷头内产生谐波共振，使粉碎的粒径更加超细。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种射流喷头，安装于高压泵的出液端，包括上喷嘴1、谐振腔2和下喷嘴3，所述上喷嘴1和谐振腔2连接，所述谐振腔2和下喷嘴3连接，所述下喷嘴3的直径大于上喷嘴1末端的直径，所述上喷嘴1末端的直径与谐振腔2的直径比为1:4～1:10。

在上述方案的基础上，所述上喷嘴1、谐振腔2和下喷嘴3采用金刚石制成。

在上述方案的基础上，所述上喷嘴1、谐振腔2和下喷嘴3的轴线共线。

在上述方案的基础上，所述谐振腔2与下喷嘴3均为圆柱状空腔，所述上喷嘴1包括一个圆锥状空腔和一个圆柱状空腔，所述圆锥状空腔与圆柱状空腔一体成型。

在上述方案的基础上，所述谐振腔2的直径与谐振腔2的长度比为1:1。

在上述方案的基础上，所述射流喷头的工作压力为：50～130Mpa。

在上述方案的基础上，所述射流喷头还包括声波发生器，所述声波发生器设置于高压泵的出液端上，所述声波发生器的频率为谐振腔2固有频率的整数倍；

所述谐振腔2固有频率通过公式1计算得到：

式中，c为声速；D₁为上喷嘴1的直径，D₂为谐振腔2的直径，λ为上喷嘴1的长径比，L₂为谐振腔2的长度。

在上述方案的基础上，所述射流喷头还包括碰撞壁4，所述碰撞壁4设置于下喷嘴3前方。

在上述方案的基础上，所述碰撞壁4设置于下喷嘴3前方3-10mm处。

本发明还保护上述射流喷头在食品物料粉碎中的应用。

本发明的工作原理：

流体经所述上喷嘴1获得加速，进入所述谐振腔2，流体会产生自激振荡，即射流外围产生轴对称扰流波动，波动具有一定的频率，频率与所述上喷嘴1的直径和射流速度相关，这种波动会在谐振腔留存，并强化射流所产生的空化效应；中心部分又进入所述下喷嘴3后再次加速，获得最大的射流速度，同时压力陡降，满足粉碎所需的高剪切和空化作用。

所诉谐振腔2的空间有限，留存的流体不断增多，多余的会重新汇流到射流中去，经所述下喷嘴3喷射出去。

所述上喷嘴1、所述谐振腔2、所述下喷嘴3从前往后依次连接，所述下喷嘴3的直径稍大于所述上喷嘴1，所述谐振腔2的直径和长度与所述上喷嘴1末端的直径相关。

流体经过所述下喷嘴3后获得最大速度，在所述碰撞壁4处碰撞扩散开来，使高速流体瞬时减速并辅助粉碎。

流体进入所述上喷嘴1前，通过所述声波发生器5使流体产生受激振动，当其进入所述谐振腔2时，又会产生自激振动，如果两个振动的频率满足共振条件，就会在所述谐振腔内产生共振反应，增强和放大粉碎效果。

本实发明的有益效果：

本发明提供的射流喷头与单一喇叭口流道的喷嘴相比，在物料粉碎方面具有明显的优势，可以获得超细的粒径。

本发明提供的射流喷头与高压均质机的均质阀相比，获得同样粒径的压力更低，流道单元各组件的寿命会大大延长，降低了技术实施难度，同时能提高经济效益，减少能耗。

附图说明

本发明有如下附图：

图1是本发明射流喷头的结构原理剖视图。

图2是加装了碰撞壁的射流喷头结构原理剖视图。

图3是加装了声波发生器的射流喷头结构原理剖视图。

图4是现有的单一喇叭口流道的喷嘴的结构原理剖视图。

图5是本发明与单一喇叭口流道的喷嘴的粉碎效果对比图。

图6是本发明中上喷嘴末端的直径与谐振腔的直径比不同时，豆浆的粉碎粒径D90对比图。

附图标记：

1-上喷嘴、2-谐振腔、3-下喷嘴。4-碰撞壁。5-声波发生器。

具体实施方式

以下结合附图1～6对本发明作进一步详细说明。

如图1～3为本发明提供的射流喷头，所述射流喷头，安装于高压泵的出液端，包括上喷嘴1、谐振腔2和下喷嘴3，所述上喷嘴1、谐振腔2和下喷嘴3采用金刚石制成。所述上喷嘴1和谐振腔2连接，所述谐振腔2和下喷嘴3连接，且所述上喷嘴1、谐振腔2和下喷嘴3的轴线共线。所述谐振腔2与下喷嘴3均为圆柱状空腔，所述上喷嘴1包括一个圆锥状空腔和一个圆柱状空腔，所述圆锥状空腔与圆柱状空腔一体成型。所述下喷嘴3的直径大于上喷嘴1末端的直径，所述上喷嘴1末端的直径与谐振腔2的直径比为1:4～1:10。所述谐振腔2的直径与谐振腔2的长度比为1:1。

在上述方案的基础上，所述射流喷头的工作压力为：50～130Mpa。

在上述方案的基础上，所述射流喷头还包括声波发生器，所述声波发生器设置于高压泵的出液端上，所述声波发生器的频率为谐振腔2固有频率的整数倍。

所述谐振腔2固有频率通过公式1计算得到：

式中，c为声速；D₁为上喷嘴1的直径，D₂为谐振腔2的直径，λ为上喷嘴1的长径比，L₂为谐振腔2的长度。

在上述方案的基础上，所述射流喷头还包括碰撞壁4，所述碰撞壁4设置于下喷嘴3前方3-10mm处。

本发明还保护上述射流喷头在食品物料粉碎中的应用。

图4为现有的单一喇叭口流道的喷嘴，本发明提供的与单一喇叭口流道的喷嘴相比，在物料粉碎方面具有明显的优势，可以获得更加超细的粒径。

图5为本发明提供的射流喷头与单一喇叭口流道的喷嘴的粉碎效果对比图，

对比实施例以豆浆为物料原料，由图5中可以看出，通过本发明提供的射流喷头进行粉碎后，豆浆的整体粒径有明显的下降，经单一喇叭口流道的喷嘴的粉碎细度为D90＝82微米，而经本发明图1所示的射流喷头进行粉碎后，粉碎细度为D90＝62微米；经过本发明图2所示的加装了碰撞壁的射流喷头进行粉碎后，粉碎细度为D90＝48微米；经过本发明图3所示的加装了声波发生器的射流喷头进行粉碎后，粉碎细度为D90＝30微米。

图6为本发明中上喷嘴1末端的直径与谐振腔2的直径比不同时，对于豆浆的粉碎粒径D90对比图。

可以看到，上喷嘴1末端的直径与谐振腔2的直径比对于粉碎效果有不同的影响，本申请上喷嘴1末端的直径与谐振腔2的直径比优选为1:4～1:10。

本发明实例与高压均质机的均质阀相比，获得同样粒径的压力更低，流道单元各组件的寿命会大大延长，降低了技术实施难度，同时能提高经济效益，减少能耗。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。