[發(fā)明專利]一種用于固體水中破碎的高壓脈沖裝置

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• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109647598A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 江進波;楊林森;楊文;劉暢;邱立
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B02C19/18
• 分類號: B02C19/18
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 余山

一種用于固體水中破碎的高壓脈沖裝置，它包括變壓器、設置于變壓器初級回路上的晶閘管、以及控制器、接地電極、儲能電容，控制器用于控制晶閘管的通斷，變壓器的次級回路輸出端分別與第一電極、放電電極連接，所述接地電極的另一端為第一接地端，儲能電容兩端并聯(lián)恒流充電電源，儲能電容的一端與第二接地端連接、另一端與高壓磁開關的一端連接，高壓磁開關的另一端與第二電極連接，第一電極與第二電極之間形成間隙。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有機械破碎時，容易產生的大量粉塵和金屬污染的問題，而提出的一套用于液體中通過高壓對目標固體物進行破碎的技術方案。

技術領域

本發(fā)明涉及固體破碎、脈沖功率技術領域，具體指一種用于固體水中破碎的高壓脈沖裝置。

背景技術

隨著工業(yè)的發(fā)展，許多工業(yè)領域都需要對固體物進行破碎分離，如多晶硅的破碎、寶石礦物的分離、巖石的爆破等等。傳統(tǒng)的破碎方法多采用機械式的擠壓破碎，包括人工破碎和裝置自動破碎，這也是目前使用最廣泛的方法。然而考慮到設備和固體材料等方面的影響，成本的降低、固體破碎效率的提升存在很大的難度，同時這種機械式破碎方式存在嚴重弊端，具體如下：

1)破碎工具與固體接觸產生金屬污染。2)機械破碎過程中會產生大量粉塵污染環(huán)境，且會危害員工健康。同時，對于脈沖固體破碎裝置來說，由于直接從電網中獲得具有一定波形的大功率脈沖是不可能的，所以需要借助能量儲存系統(tǒng)先將能量慢慢積累，然后通過控制系統(tǒng)將能量瞬間釋放而產生瞬時高功率脈沖。Tesla脈沖變壓器就能實現(xiàn)這種功能。Tesla脈沖變壓器工作時，充電電源先對儲能電容器充電，當充電完成時可由高功率的可控管實現(xiàn)電路的導通，當電路瞬間導通時，通過一定變比的變壓器瞬間將電壓抬高，并通過同軸傳輸線進行時間上的壓縮，最后瞬間輸出到負載。

Tesla變壓器雖然因體積小、機動性強且可重復頻率放電的特點可作為破碎固體的裝置，但要想達到高效率破碎固體目的，Tesla變壓器必須要產生足夠高的電壓以及向固體材料中注入大量的能量，才能達到膨脹破碎的目的。由于Tesla變壓器自身體積較小且儲能電容的儲能密度無法改變，這勢必導致Tesla變壓器存儲的能量受到限制且儲存的能量不大，傳統(tǒng)的Tesla變壓器可通過一定重復頻率的連續(xù)放電來實現(xiàn)對固體的破碎，但由于每次放電能量注入不高，所以破碎效率很低且破碎程度不明顯。如果隨意增加Tesla脈沖變壓器的儲能電容體積來提升儲存容量，這最終會導致了Tesla變壓器體積增大，溫升問題無法解決，嚴重影響到裝置的使用壽命。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有機械破碎時，容易產生的大量粉塵和金屬污染的問題，而提出的一套用于液體中通過高壓對目標固體物進行破碎的技術方案，同時，本發(fā)明還能克服在采用Tesla變壓器時會導致Tesla變壓器體積增大、溫升難以控制從而影響裝置使用壽命的技術問題。

一種用于固體水中破碎的高壓脈沖裝置，它包括變壓器、設置于變壓器初級回路上的晶閘管、以及控制器、接地電極、儲能電容，控制器用于控制晶閘管的通斷，變壓器的次級回路輸出端分別與第一電極、放電電極連接，所述接地電極的另一端為第一接地端，儲能電容兩端并聯(lián)恒流充電電源，儲能電容的一端與第二接地端連接、另一端與高壓磁開關的一端連接，高壓磁開關的另一端與第二電極連接，第一電極與第二電極之間形成間隙。

包括用于裝液質和待破碎固體物的槽體，放電電極、接地電極用于與待破碎固體物接觸以對待破碎固體物進行破碎。

上述變壓器為Tesla變壓器。

上述變壓器的次級回路輸出端通過同軸傳輸線與電阻連接后再分別與第一電極、放電電極連接。

上述變壓器的初級回路與整流電路連接。

操作時，采用以下步驟：

1)將固體放置于槽體，槽體中加入水，水位超過固體高度。