為了對壓力釋放效應的理論分析和壓力計算進行驗證，我公司通過消除高壓水射流粉碎存在的沖擊和摩擦剪切作用，僅僅就受靜水壓力的顆粒在壓力突然釋放的情況下進行了實驗研究。

 

 

上圖所示的是壓力釋放實驗系統圖，系統包括液壓泵站、液壓試驗臺、壓力釋放裝置、物料收集器等。

 

下圖是專門設計的壓力釋放實驗裝置：

 

 

裝置中，B腔按一定比例放入待粉碎的物料顆粒和水，A腔為加壓液體，A腔與B腔通過中間的浮動活塞傳遞壓力，B腔的另一端裝有額定壓力的爆破片，以實現在標定壓力下突然釋放的目的。泵站的液體首先進入液壓試驗臺，然后通過試驗臺的增壓器進入實驗裝置的A腔。

 

爆破片放置于上下夾持器之間，通過上下法蘭用螺栓夾緊，為防止泄露，在B腔法蘭與下夾持器中間用3mm厚的紫銅墊作為密封。

 

實驗中的物料為煤，給料的煤顆粒經過篩分、淘洗、干燥、粒度范圍為3-6mm，將準備好的煤顆粒與水按一定比例放入釋放裝置的B腔內，將安裝有爆破片的夾持器固定在法蘭上，連續液壓管路，開動泵站，并逐漸升高壓力，知道爆破片爆裂，實驗壓力以試驗臺的壓力表讀數為準，然后對料水進行收集、沉淀、干燥、篩分及稱重。

 

通過施以不用的作用壓力，利用不同額定壓力的爆破片進行實驗，實驗表明粉碎腔內的壓力小于某值時，釋放效應沒有效果，隨著粉碎腔內壓力的提高，壓力釋放后，細粒度的煤顆粒隨著壓力的增大而增加。腔內壓力在500bar內，壓力越高，釋放效應的粉碎效果越好。

 

綜上所述，在高壓水射流粉碎中，物料顆粒被加入到水射流中，首先顆粒受到靜水壓力被加壓到高壓狀態，使得顆粒內儲存有很高的彈性應變能，隨后經過水射流加速而被突然釋放，實現壓力釋放效應而被粉碎。

 

實驗研究結果表明：

 

1、受靜水壓力作用的固體顆粒，當壓力達到某一值后釋放，可以實現顆粒的破裂粉碎。

 

2、實現壓力釋放粉碎作用的應力低于材料的抗壓強度，但高于材料的抗拉強度。

 

3、壓力越高，粉碎效果越好。

 

由此可見，通過對壓力釋放粉碎效應的研究，首先解釋了高壓水射流粉碎的機理，其次為高壓水射流粉碎實踐提供了理論和實踐依據。