本发明涉及一种能使悬浮在液体中的固体颗粒团块散碎或碎散的方法及实施该方法所用的设备。 本发明的方法和设备最适于散碎细小颗粒的团块，即在回收具有辐射性的核燃料的过程中，先使粉碎的核燃料在热硝酸溶液中分解，然后澄清硝酸溶液而得到的具有限定粒度的固体物料。这些细小物料，其化学成分是以锆、钼、钌和制造核燃料所用的其它金属为基料的，在澄清硝酸溶液后，例如，在一个离心旋转沉淀槽中，成为淤泥或浓度不定的溶液，程度不同地积聚在一起。将这些强辐射性的细小物料在储槽放置一段时间后，不断地被搅动，例如用脉动装置，然后通过合适的管道输送到进行玻璃化处理的地方，在那里，为了防止核辐射将其用玻璃脉矿石材料包住。
在将淤泥输送到储槽的过程中及这些淤泥在储槽中储存期间，所形成的大小不同地结块带来严重的问题。
因而，由磨粒组成的团块使输送管道的弯曲部分发生磨损。而且，这些团块要在输送管道的非湍流区或有粗糙内表面的管道区沉淀，从而形成堵塞块并将管道的弯曲部分堵死。这种堵塞块或沉积块造成了难于解决的问题，由于它们具有强烈的核辐射，因此使任何应急处理方案都很难实施。由于难于摸拟它的工况，改变设备和淤泥的流动特性也不可能解决这个问题。
被输送到储槽内的淤泥中的大小不同的团块所具有的另一个缺点是，这些团块沉积在储槽底部，防碍储槽及脉动装置正常工作。由于在储槽内进行应急处理是特别困难的，所以很希望在将淤泥输送到储槽之前能把要被输送的淤泥中的团块散碎开。
须要指出的是，尽管本发明特别适于散碎在回收辐射性核燃料的过程中所得到的强辐射性细小物料中所含有的团块，但本发明不局限于这种应用。本发明可用于散碎任何悬浮在液体中的固体颗粒团块，特别适于处理某些工业排出物，例如化学和肥料工业。
本发明特别涉及使悬浮在液体中的固体颗粒团块散碎的方法和设备、其目的例如在于消除在输送这些颗粒的过程中形成堵塞块的危险，或消除成团的颗粒堵塞任一机构的危险，以及如果须要的话，可降低这些颗粒的磨损特性。
更明确地说，为了实现本发明的目的，本发明要使含有成团的固体颗粒的液体在压力条件下在文丘里管中进行循环。
让成团的固体颗粒进入文丘里管，所述的颗粒被置于径向上的高的速度梯度下。换句话说，在与管的轴线垂直的截面上，从中心到管的内周边，液体的流速变化非常显著。因此，成团的固体颗粒受与管的轴线平行的很高剪切应力的作用，该作用有效地散碎由液体携带的团块。
在本发明的两个具体的实施例中，液体在基本上是垂直设置的文丘里管中，从底部循环到顶部及从顶部循环到底部。实验表明，液体在管内向顶部循环时，操作效率较高。当团块较大时，最好且特别要将文丘里管作成一个喷射器，这可确保液体的循环。
使液体流过一个折流系统，同样能提高操作效率。其中，速度梯度所产生的效果是与团块在位于文丘里管出口处的折流系统中的碰撞效果相连系的。
本发明也涉及用于散碎悬浮在液体中的固体颗粒团块的设备，其特征在于，它包括一个具有含有成团的固体颗粒的液体进入通道和排出通道的筒，将一个文丘里管安装在该筒内，位于进入通道和排出通道之间。
在本发明的第一个实施例中，将文丘里管按基本上是垂直的轴线安装在一个筒内，该文丘里管有一个下部进口端，该进口端通过在筒的下部分内形成的一个进入室与进入通道相连通，该文丘里管有一个上部出口端，该出口端通过在文丘里管周围形成的环形通道与排出通道相连通。
其后，文丘里管靠一个喷嘴和一个再循环室与进入通道有效地隔开，再循环室通过在一个隔板中形成的孔与环形通道相连通。
按照本发明的第二个实施例，将文丘里管沿基本上是垂直的轴线安装在一个筒内，该文丘里管有一个上部进口端，该进口端通过在该文丘里管周围形成的一个外部环形通道与进入通道相连通，该文丘里管有一个下部出口端，该出口端通过在筒的下部分形成的排出室与排出通道相连通。
然后，最好用一个内部环形再循环通道将文丘里管包围，该通道的下端位于一个导流面的上方，导流面位于对着文丘里管下部出口端的地方;该通道的上端位于喷嘴和文丘里管之间。
在所有情况下，折流系统都可以放置在文丘里管的下游
下面参照附图和非限定性实施例更详细地描述本发明的实施方案，其中：
图1是一个纵剖视图，它表示本发明的能够散碎悬浮在液体中的成团的固体颗粒的设备，图中，液体在文丘里管内从底部流到顶部。
图2是一个类似于图1的纵剖视图，它表示本发明的设备的第二个实施例，图中，液体在文丘里管中从顶部流到底部。
图3是一个类似于图1和2的示意剖视图，它表示本发明的第三个实施例，图中的设备具有一折流系统。
图1中，标号10表示一水平混凝土厚板，它将一个可让人通过的上部区域12和一个下面的槽14隔开，槽14内盛有待处理的含有要被散碎的固体颗粒团块的液体。
本发明的设备16被支吊在板10上，使它处于槽14内。设备16包括一个具有垂直轴线的园筒18，筒18的上端部具有一法兰20，法兰20被安装在厚混凝土板10上，并用螺栓22紧固。
用螺栓25将盖24紧固在园筒18的上端，将园筒18加以密封。套管26从盖24的下表面向下突出，在园筒18内与园筒18同轴线地向下延伸。在套管26的下端用螺栓28承载着用标号30表示的喷射器。喷射器30由三部分31、32和33组成，它们与园筒18共轴心线。这三部分是下部件31，内部中心部件32和上部的外部件33。
用螺栓34将下部盘形部件31紧固到内部中心32的下端上。部件31在其中心具有一个与圆筒18共垂直轴线的收缩的喷嘴36。喷嘴36的大直径下端通向在园筒18的下部分形成的进入室38。在园筒18的厚壁部分18a内形成的一个进入通道40也通向进入室38，以便把含有要被散碎的固体颗粒团块的液体引入到进入室38。用一台没有在附图中表示出来的泵将压力液体注入这个设备16，注入压力例如至少为300KPa。
喷射器30的内部中心部件32的下部具有一钟形部分43和一个形成文丘里管44的上部分，在钟形部分43的下面固定安装下部件31。在下部的钟形部分43和下部件31之间形成一个循环室42。与喷嘴36和园筒18共轴心线的文丘里管44下部通向喷嘴36上方的循环室42。在文丘里管44的内部形成一个较短的渐缩的下部进口段46和一个较长的渐扩的上部出口段48。
在下部钟形部分43的外表面上装有一个密封O-环60，它在进入通道40的开口的上方与园筒18的最厚的部分18a的内表面一起构成了密封，因此，进入室38与园筒18的其余部分是隔绝的。
喷射器30的上部的外部件33的下部具有园环状部分49，用螺栓28将园环状部分49紧固在套管26的下端，且园环状部分49环绕文丘里管44的周围。这个下部的园环状部分49通过两个密封O-环62安装在园筒18的最厚的部分18a上。
上部的外部件33在下部的园环状部分49的上方还具有一个在它的上端形成的管状部分50，在文丘里管44的上方，有一个帽状部分51。管状部分50环绕文丘里管44的周围并与文丘里管44同轴心线，并通过焊接的连接杆53承载着文丘里管44。在文丘里管44和件33之间形成的环形通道54将文丘里管的上端与在园筒18的最厚的部分18a内形成的排出通道58连通，通道58位于O-环60和62之间，通向所说的槽。
在下部的钟形部分43的上部的水平部分中形成的孔64把环形通道54的下部与循环室42连通。这些孔使一部分液体被循环进入文丘里管44，下面将对其进行详细描述。
含有要被散碎的固体颗粒团块的液体最好在300KPa的压力下经进入通道40被送入该设备。被引入进入室38的带压液体从底部到顶部，依次通过喷嘴36和文丘里管的渐缩段46及渐扩段48，流过喷射器30。喷嘴36中的液流通过文丘里管44产生了高流速。因此，若被引入设备16的液体的流量接近5米3/小时，喷嘴36的外径接近10毫米，则液体的流速可接近18米/秒。
进入喷嘴36然后从底部到顶部流经文丘里管44的初始流量的液体，与由被所说的进入循环室42的初始流量的液体通过孔64所挟带来的引射的流量叠加在一起。实验表明，引射的流量很接近初始流量。随后，叠加在一起的液体以接近10米3/小时的流量穿过文丘里管44，如下面的实例所说。
从其直径例如接近40毫米的文丘里管44的上端以高速流出的液体撞到钟形部分51上，又折回通过环形通道54。然后，一部分液体经排出通道58从设备16流出，而其余的液体通过孔64进入循环室42循环。
进入喷嘴36然后流经文丘里管44的液体具有很大的径向速度梯度，即沿垂直轴线在该轴线附近流动的液体的流速远远大于沿喷嘴和文丘里管的壁流动的液体的流速。在喷嘴36和文丘里管44内流动的液体和固体颗粒团块连续受到很大的剪切力，使这些团块被散碎。
受上述剪切力作用的颗粒被再分成较小的颗粒，直至这些较小的颗粒其尺寸对于由进入喷嘴36和文丘里管44的液体的径向速度梯度而引起的剪切力来说已相当小，不再能足以散碎这些颗粒为止。
例如，已发现进入本发明的设备16的通道的悬浮液所含有的颗粒的平均直径接近30微米，首次通过通道后，颗粒的平均直径降低到10至15微米之间，经过循环后颗粒的平均直径降低到接近5微米。
在另一个实验中，使被悬浮的颗粒的直径大于100微米。最初进入设备16的液体含有4%的这种颗粒，首次流过通道后，从文丘里管44流出的液体中只含3%的颗粒，经过一次循环后，所说的百分数降低到1.5%，经过两次循环后，降低到0.7%。
由于在被处理的液体中存在着磨粒，且该液体还具有腐蚀性，因此，设备16的受作用的部分，即主要是喷嘴36和文丘里管44，显然会较快地损坏。因而，对图1所示的设备，可通过上面的让人通过的区域12将喷射器拆出来，以便在须要时把它更换掉。
为了进行更换，操作人员可在区域12拆下螺栓25，卸下盖24，盖24通过套管26带着喷射器30一起被卸下。根据具体情况，所说的喷射器可全部或部分地被更换。因而将喷射器30安装在套管26上，以便通过螺栓28来拆卸它。当在部件31上形成喷嘴36时，可通过螺栓34将部件31可拆卸地固定到具有文丘里管44的部件32上。
在前面参照图1所描述的设备中，被处理的液体在由喷嘴36和文丘里管44所形成的喷射器中从底部流到顶部。实际上，实验已表明，使液体在所说的喷射器内从底部流到顶部，可获得高效率。在本发明的设备的第二个实施例中，液体向下流动，通过喷射器。下面，参照图2对其进行详细描述。
在图2的设备中，实现相对图1所描述的相同功能的不同部件用相同的标号同时增加100来表示。而且，只相对图1所描述的设备的特征不同的那些特征，才进行详细描述。
如第一个实施例中所描述的，图2所示的设备116具有被支吊在水平厚板110上的轴线垂直的园筒118和可拆卸地装在筒118内的喷射器130。喷射器130可从厚板110上方的区域112进行更换。喷射器130由三部分131、132和133组成，它们与园筒118垂直轴线共轴线，如图1的实施例所示的那样，外部件133具有下面的环状部分149，通过两个密封O-环162安装在筒118的最厚的部分118a上。部分149通过管状部分150向上延伸，在它的上端被一水平部分151封住，水平部分151被固定到从区域112够得着的盖124上。借助于例如拧在园筒118的上法兰上的螺栓121，盖124上方的环120将由盖124和外部件133构成的组件固定在位。
部件133通过焊接的连接杆153承载着中间部件131。部件131是一个中空的筒体，在它的上端的中心部位有一个喷嘴136。部件131的下部有一个密封O-环160，它与O-环162下面的园筒118的最厚的部分118a共同实现密封。
部件131通过连接杆155在内部承载着由文丘里管144构成的中心部件132。和喷嘴136一样，文丘里管144与园筒118的垂直轴线共轴线。文丘里管144的上部进口端朝上，对着喷嘴136的出口端。
在园筒体118的最厚的部分118a内形成的用于被处理液体的进入通道140位于O-环160和162之间，该通道最好是切向的，以便使在外部件133和中心部件131之间形成的外部环形室170内的液体产生旋转流动。外部环形通道170的上端与喷嘴的上部进口端连通，喷嘴136与文丘里管144连通。
文丘里管144的下端位于在中间部件131的下部分内形成的导流面172的前方。导流面的形状应使它能够避免颗粒在此处积聚，先使液体径向向外，然后再使液体向上，进行这样的改变便可达到目的。在部件131的下部分形成的从导流面172的上端通过其下端的通道174的下端进入在O-环160的下面的圆筒118的底部内形成的排出室156。通道174具有一个通常较低的部分，它与圆筒18共轴线，直接位于沿圆筒118的底部的所说的轴线形成的排出通道158的上方。
内部环形循环通道176也在中间部件131和形成文丘里管144的中心部件132之间形成。通道176的下端位于导流面172的上方，上端位于喷嘴136和文丘里管144之间。
在前面参照图2所描述的设备116中，由进入通道140注入的带压的待处理的液体在喷射器130内首先通过外部环形通道170向上流，然后向下顺次通过喷嘴136和文丘里管144。在文丘里管的下端，一部分液体直接由通道174和158排出，其余的液体被环形循环通道176循环进入文丘里管。
前面参照图1和2所描述的设备中的喷射器在两种情况下都是非旋凹循环的，实验表明，这种喷射器在获得所要求的散碎颗粒方面具有最好的性能。
为了改变工艺参数，可把所说的喷射器改成具有旋凹循环的喷嘴。这使设备的效率成倍地提高，但损坏设备的危险也较大。当恰恰须要减少要处理的液体的操作时间时，可采用这个方案。
作为一种变换，也可采用没有循环的文丘里管设备，它适用于被液体所携带的固体颗粒只是轻微地结了块的场合。当须要大量地散碎成团的颗粒时，如特别是在核应用的场合，最好采用循环喷射器。
图3很清楚地表示出本发明的一种变型设备216。该设备具有一个备有折流系统的喷射器230。如相对图1所描述的实施例那样，喷射器230可拆卸地装在筒218中。喷射器230是这样设置的，使待处理的液体从顶部到底部，顺次通过喷嘴236和文丘里管244。而且，使文丘里管244的出口进入折流系统280，折流系统280使文丘里管244的高度降低，直径增大。折流系统280由两个同轴线的轮廓表面284、286之间的通道282形成。
在图3所示的设备216中，通过在筒218中形成的进入通道240进入到喷射器230的待处理的液体，顺次在喷嘴236，文丘里管244和折流系统280的通道282中循环。因此，在喷嘴和文丘里管中以前面所述的方式由剪切所得到的对成团的颗粒产生的散碎效果与在与折流系统280的壁的碰撞作用下所产生的辅加散碎效果叠加在一起。
如前面所述，液体通过文丘里管244后，一部分由排出通道258流出该设备，而其余的液体通过在文丘里管的座上形成的通道264被循环进入文丘里管244。
如已经指出的那样，本发明的设备特别适于处理经硝酸溶液分解核燃料后所获得的细小物料，该设备还适于处理含有想要被散碎的结成团的固体颗粒的任何液体，特别是工业污水。
显然，本发明不限于前面以举例方式所描述的实施方案，事实上，它包括这些实施方案的所有的变型。因而，设置在如图3所示的实施例的具有上升液流的文丘里管出口处的折流系统可设置在具有下降液流的文丘里管的出口。而且，在设备的筒内形成的液体进入通道和排出通道的方向和位置可以改变，这种改变没有超出本发明的范围。