CN102872736B - 一种超声强化高压均质阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声强化高压均质阀，属于高压均质加工技术领域，其结构是由阀体、调压装置和超声激振组件，所述的阀体的上侧开有进液口，阀体的下侧开有出液口，阀体的中部设置有截面为圆形的内腔，阀体的内腔中安装有阀套和阀座。本发明的一种超声强化高压均质阀和现有技术相比，具有以下优点：1)有效的强化了聚流作用，使得料液流速更高；2)高速料液与超声激振头相撞，其冲击破碎效果更强；3)超声强化高压均质加工时不仅有静压力突降突升引起的水力空化效应，而且还具有超声激振头高频振动引起的超声空化效应，其空穴爆炸引起的破碎作用较常规高压均质加工更强。

Description

一种超声强化高压均质阀

技术领域

本发明涉及高压均质加工技术领域，具体地说是一种超声强化高压均质阀。

背景技术

高压均质机主要由高压往复泵和均质阀组成，均质阀是其核心部件。以高压往复泵为动力传递及物料输送机构，将物料输送至均质阀。要处理物料在通过均质阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。利用高压均质机可对液-固悬浮液中的固体颗粒进行超细粉碎，获得稳定的分散体溶液，延长保质期；对液-液乳化液进行油-水混合，获得稳定的油包水型或水包油型乳化液；也可对微生物细胞壁进行粉碎，以提取它的内含物。

高压均质机超细粉碎、均质、乳化功能，无论是从理论上，还是实际加工的乳剂和分散体所获得的细度、均匀度的质量上，都是高速搅拌、高剪切均质机、胶体磨、超声波等均质设备不能比拟的。故其广泛应用于食品饮料、化妆、化工、制药和生物工程等行业。

近年来，随着高压均质加工技术应用领域的不断扩大，对高压均质加工技术的要求也越来越高。比如大肠杆菌、酵母菌等细胞壁的粉碎，纳米级微粒的粉碎，维生素、膳食纤维等难以均质的功能性成分的食品的开发，高压均质杀菌技术的出现，传统的几十MPa的高压均质机已不能满足要求。高压化则是实现上述要求的主要手段。目前，高压均质机均质压力从几十MPa发展到100MPa以上，最高可达400MPa，这种高压均质加工技术又被称为超高压均质加工技术。

然而，随着压力的不断提高，其设备结构复杂、成本高、能耗高等问题也随之变得更加严重，尤其是能耗问题更为突出。高压均质机属高功率机械设备，流量2吨的高压均质机耗能量为45kw，而同样流量的胶体磨的耗能量只有7.5kw，一些特大型均质机的能耗多则四、五百千瓦，而且随着均质压力的不断提高，这种能耗将急剧增长，能源消耗矛盾十分突出。因此，研制高效节能型均质机，是高压均质加工技术研究开发的一个重要课题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种超声强化高压均质阀。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，该超声强化高压均质阀包括阀体、调压装置和超声激振组件，所述的阀体的上侧开有进液口，阀体的下侧开有出液口，阀体的中部设置有截面为圆形的内腔，阀体的内腔中安装有阀套和阀座；阀座与阀体内腔之间由密封圈二进行密封；

阀套的中部设置有截面为圆形的内腔，该内腔的两端为敞口设置，阀套的一端为内凹的圆锥槽，另一端的外周上设置有凸沿，阀套的内腔与超声激振组件连接；

阀座的中部设置有截面为圆形的内腔，该内腔直径与阀套的内腔直径相同，阀座的内腔与阀体的出液口连通；阀座的内腔一端为敞口，另一端为盲口；敞口一端的阀座为圆锥形，该圆锥形端部的锥度与阀套内凹的圆锥槽的锥度相同，两者配合形成锥形狭缝，该锥形狭缝与阀体的进液口连通；盲口一端的阀座与调压装置连接。

所述的超声激振组件由超声换能器、超声变幅杆和超声激振头构成，超声变幅杆的一端连接超声换能器，另一端连接超声激振头，超声激振头与阀套的内腔滑动连接。

所述的超声激振头与阀套的内腔之间由密封圈一进行密封。

所述的调压装置由密封套筒、顶杆、高压弹簧、套筒、平面轴承、调压螺帽和盖形螺母构成，密封套筒的中部设置有直径与阀体内腔直径相同的内腔，密封套筒的一端通过螺栓与阀体连接在一起，另一端内部设置有套筒，外部设置有调压螺帽；密封套筒的内腔中设置有与阀座紧密接触的顶杆，套筒与顶杆之间设置有高压弹簧，套筒与调压螺帽之间设置有平面轴承，调压螺帽的外侧设置有与顶杆尾端连接的盖形螺母。

所述的阀套有凸沿一端的内侧与阀体之间设置有密封垫圈，有凸沿一端的外侧与安装在阀体上的压盖紧密接触。

本发明的一种超声强化高压均质阀和现有技术相比，具有以下优点：

1、与常规高压均质加工时高压料液沿径向向外流过狭缝不同，超声强化高压均质加工时其高压料液沿径向向内流过狭缝，其截流面积逐渐减小，从而强化聚流作用，使得从狭缝喷射出的料液流速更高。

2、常规高压均质加工时高速料液冲击静态冲击环，而超声强化高压均质加工时高速料液与超声激振头相撞，其冲击破碎效果更强。

3、超声强化高压均质加工时不仅有静压力突降突升引起的水力空化效应，而且还具有超声激振头高频振动引起的超声空化效应，其空穴爆炸引起的破碎作用较常规高压均质加工更强。

附图说明

附图1为一种超声强化高压均质阀的结构示意图；

图中：1、超声换能器，2、超声变幅杆，3、超声激振头，4、压盖，5、阀套，6、密封垫圈，7、密封圈一，8、阀体，9、密封圈二，10、阀座，11、密封套筒，12、顶杆，13、高压弹簧，14、套筒，15、平面轴承，16、调压螺帽，17、盖形螺母，18、进液口，19、出液口，20、锥形狭缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行详细的描述。

如图1所示，该超声强化高压均质阀包括阀体8、调压装置和超声激振组件，阀体8的上侧开有进液口18，阀体8的下侧开有出液口19，阀体8的中部设置有截面为圆形的内腔，阀体8的内腔中安装有阀套5和阀座10；阀座10与阀体8内腔之间由密封圈二9进行密封；

阀套5的中部设置有截面为圆形的内腔，该内腔的两端为敞口设置，阀套的一端为内凹的圆锥槽，另一端的外周上设置有凸沿，凸沿一端的内侧与阀体8之间设置有密封垫圈6，凸沿一端的外侧与安装在阀体8上的压盖4紧密接触，阀套5的内腔与超声激振组件连接；

阀座10的中部设置有截面为圆形的内腔，该内腔直径与阀套5的内腔直径相同，阀座10的内腔与阀体8的出液口19连通；阀座10的内腔一端为敞口，另一端为盲口；敞口一端的阀座10为圆锥形，该圆锥形端部的锥度与阀套5内凹的圆锥槽的锥度相同，两者配合形成锥形狭缝20，该锥形狭缝20与阀体8的进液口18连通；盲口一端的阀座10与调压装置连接。

超声激振组件由超声换能器1、超声变幅杆2和超声激振头3构成，超声变幅杆2的一端连接超声换能器1，另一端连接超声激振头3，超声激振头3与阀套5的内腔滑动连接，超声激振头3与阀套5的内腔之间由密封圈一7进行密封。

调压装置由密封套筒11、顶杆12、高压弹簧13、套筒14、平面轴承15、调压螺帽16和盖形螺母17构成，密封套筒11的中部设置有直径与阀体8内腔直径相同的内腔，密封套筒11的一端通过螺栓与阀体8连接在一起，另一端内部设置有套筒14，外部设置有调压螺帽16；密封套筒11的内腔中设置有与阀座10紧密接触的顶杆12，套筒14与顶杆12之间设置有高压弹簧13，套筒14与调压螺帽16之间设置有平面轴承15，调压螺帽16的外侧设置有与顶杆12尾端连接的盖形螺母17。

工作过程：

首先来自高压泵的高压液料从进液口18进入阀体8，沿径向向内高速流过阀座10和阀套5之间细小的锥形狭缝20，一方面通过细小的锥形狭缝20使得料液受到强烈的剪切作用，另一方面液料流出锥形狭缝20时产生极大压力降，瞬间失压、膨胀、爆炸，产生强烈空穴效应，达到初次破碎的目的，料液流出锥形狭缝20后又形成高速射流与超声激振头3相撞，产生强烈的高速撞击作用，而且料液还受到超声激振头3端部的超声振动而引起超声空化效应，使料液颗粒得到进一步的超微细化，最后超微细化的料液从阀体8出液口19排出。

Claims (3)

1.一种超声强化高压均质阀，包括阀体、调压装置和超声激振组件，其特征在于：所述的阀体的上侧开有进液口，阀体的下侧开有出液口，阀体的中部设置有截面为圆形的内腔，阀体的内腔中安装有阀套和阀座；阀座与阀体内腔之间由密封圈二进行密封；

阀套的中部设置有截面为圆形的内腔，该内腔的两端为敞口设置，阀套的一端为内凹的圆锥槽，另一端的外周上设置有凸沿，阀套的内腔与超声激振组件连接；

阀座的中部设置有截面为圆形的内腔，该内腔直径与阀套的内腔直径相同，阀座的内腔与阀体的出液口连通；阀座的内腔一端为敞口，另一端为盲口；敞口一端的阀座为圆锥形，该圆锥形端部的锥度与阀套内凹的圆锥槽的锥度相同，两者配合形成锥形狭缝，该锥形狭缝与阀体的进液口连通；盲口一端的阀座与调压装置连接；

所述的超声激振组件由超声换能器、超声变幅杆和超声激振头构成，超声变幅杆的一端连接超声换能器，另一端连接超声激振头，超声激振头与阀套的内腔滑动连接；

所述的超声激振头与阀套的内腔之间由密封圈一进行密封。

2.根据权利要求1所述的超声强化高压均质阀，其特征在于：所述的调压装置由密封套筒、顶杆、高压弹簧、套筒、平面轴承、调压螺帽和盖形螺母构成，密封套筒的中部设置有直径与阀体内腔直径相同的内腔，密封套筒的一端通过螺栓与阀体连接在一起，另一端内部设置有套筒，外部设置有调压螺帽；密封套筒的内腔中设置有与阀座紧密接触的顶杆，套筒与顶杆之间设置有高压弹簧，套筒与调压螺帽之间设置有平面轴承，调压螺帽的外侧设置有与顶杆尾端连接的盖形螺母。

3.根据权利要求1所述的超声强化高压均质阀，其特征在于：所述的阀套有凸沿一端的内侧与阀体之间设置有密封垫圈，有凸沿一端的外侧与安装在阀体上的压盖紧密接触。