Измельчение ультразвуком

Как известно, ультразвук представляет собой распространяющиеся в какой-либо среде (например, в жидкости или газе) упругие волны, образующиеся при периодическом чередовании сжатия и разрежения частиц этой среды с чатотой выше 16000 колебаний в секунду. При этом в среде, где распространяются ультразвуковые колебания, возникает давление звуковой волны, избыточное по отношению к атмосферному давлению. Такое атмосферное давление достигает десятков атмосфер. В жидкой среде разрежение, создаваемое звуковой волной, приводит к возникновению кавитации, т.е. образованию разрывов из-за действия на жидкость растягивающих напряжений. Реальные жидкости разрываются уже при давлениях, равных или близких давлению упругости их паров, что объяснено наличием в них примесей, в том числе газовых пузырьков и твердых частичек. При ультразвуковом воздействии генерируются ударные волны силой до 1000 МПа, что вполне достаточно для механического разрушения близлежащих твердых поверхностей.

На рис. 6 представлена схема установки для измельчения материалов под давлением. Камера 5 герметизирована, что позволяет вести обработку ультразвуком при внешнем давлении на суспензию. Дном камеры служит торец излучателя ультразвука, соединенного с типовым магнитострик-ционным преобразова-телем. Сжатый газ (азот) поступает из баллона 11 создает в рабочей камере давление 0,5-0,6 МПа.

Предохранительный клапан 10 отрегулирован на давление 10 МПа. Объем рабочей камеры 1,1 л. Диспергирование проводится в воде, спирте и других жидкостях. Полученные порошки не имеют существенных химических загрязнений, но частицы содержат больше микроискажений, чем после измельчения в шаровых мельницах.

Механизм ультразвукового диспергирования состоит в расклинивающем действии кавитационных ударов. В первые 5 минут ультразвукового воздействия срабатываются все оголенные стыки между зернами, что приводит к максимальному разрушению металла.

Значительный вклад в измельчение твердых частиц вносят их соударения друг с другом и трение о жидкость, так как под воздействием ударной волны они приобретают весьма значительные ускорения, начиная двигаться в жидкости со сверхзвуковой скоростью.

Дата добавления: 2014-11-29