CN103521330B - 一种高压纳米均质机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物料细化设备，具体说是一种高压纳米均质机，其包括均质阀和泵送物料的高压泵，所述高压泵包括由传动机构驱动的至少一对柱塞，每一个柱塞设置于一泵腔内，每一对柱塞将对应两泵腔内的物料分别同时输送至一对撞腔进行对撞，对撞后的物料汇集流向所述均质阀。本发明采用配对的喷嘴使喷射的物料对撞，再将对撞后的物料输送至均质阀进行细化，其与现有的二级均质相比，不仅结构较简单，而且细化效果显著，可达到纳米级；还采用两对柱塞的超高压泵泵送物料，可使物料连续吸入和排出，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及物料细化设备，具体说是一种高压纳米均质机。
背景技术
均质机广泛应用于食品、乳品、饮料、制药、精细化工和生物技术等领域的生产、科研和技术开发，其可对液态混合物料中较大的颗粒破碎细化，提高产品的均细度，防止或延缓物料分层，使物料成为液相均匀、稳定的混合物。现有的均质机以高压往复泵为动力输送机构，将物料输送至工作阀部分，以处理物料通过工作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物料或以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。“均质”是指物料在均质阀中发生的细化和均匀混合的加工过程，均质机是液体物料均质细化和高压输送的专用设备和关键设备，均质的效果影响产品的质量。均质机的作用主要有：提高产品的均匀度和稳定性；增加保质期；减少反应时间从而节省大量催化剂或添加剂；改变产品的稠度；改善产品的口味和色泽等等。现有的均质机由于采用高压泵与二级均质结合的方法细化物料，其不仅细化的粒度不够，远远达不到纳米级，而且生产效率较低，大多用于食品等精细化工行业。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种可将物料细化至纳米级粒度且生产效率较高的高压纳米均质机。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高压纳米均质机，包括均质阀和输送物料的高压泵，所述高压泵包括由传动机构驱动的至少一对柱塞，每一个柱塞设置于一泵腔内，每一对柱塞将对应两泵腔内的物料分别同时输送至一对撞腔进行对撞，对撞后的物料汇集流向所述均质阀。
进一步地，所述高压泵包括泵体和位于泵体下侧的进料腔，泵体内成型有数个所述泵腔，每一泵腔通过其下侧的一吸入活门与进料腔连通，每一泵腔通过其上侧的一排出活门与所述对撞腔连通。
进一步地，每一所述排出活门上侧设置有折流道，排出活门流出的物料从折流道进口流入折流道，经安装在折流道出口的喷嘴喷射至所述对撞腔，每一对所述柱塞对应的折流道出口的一对所述喷嘴相对设置于对撞腔的两侧。
作为优选，所述柱塞为两对，该两对柱塞由一个所述传动机构驱动。
作为优选，所述传动机构包括由电机驱动的曲轴，曲轴上设置有四个曲柄，每一曲柄通过一连杆与一所述柱塞连接。
作为优选，两端两个曲柄之间和中间两个曲柄之间在径向方向的夹角均为0°。
作为优选，所述两端每一个曲柄与中间每一个曲柄之间在径向方向的夹角为180°进一步地，所述均质阀包括阀体、阀芯和设置在阀体内与所述对撞腔连通的阀腔，该阀腔侧壁设有出料腔；所述阀芯一端伸入阀腔内，另一端与一调压弹簧一端连接，调压弹簧另一端与调节阀柄连接。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明采用配对的喷嘴使喷射的物料对撞，再将对撞后的物料输送至均质阀进行细化，其与现有的二级均质相比，不仅结构较简单，而且细化效果显著，可达到纳米级。
2、采用两对柱塞的超高压泵输送物料，可使物料连续吸入和排出，提高生产效率。
3、采用一个曲轴驱动两对柱塞，使每一对柱塞对应的泵腔可同步吸入和排出物料，实现了物料的对撞，其设计巧妙、结构较简单、成本较低。
附图说明
图1是本发明优选方式的结构示意图；
图2是本发明中高压泵的侧视示意图；
图3是本发明的物料对撞与均质示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明：
如图1、图2、图3，本发明的纳米均质机(EigerTorrent)包括均质阀1和输送物料的高压泵2，所述高压泵2包括由传动机构3驱动的至少一对柱塞21，每一个柱塞设置于一泵腔22内，每一对柱塞将对应两泵腔内的物料分别同时输送至一对撞腔5进行对撞，对撞后的物料汇集流向所述均质阀。本发明采用对撞加一级均质的方式细化物料，不仅结构较简单，可省略现有技术的中的一次均质，而且对撞后的物料通过均质阀的平面密合面时被挤出，从而使产品达到由粗颗粒到纳米颗粒的需求。
在本发明中，所述高压泵2包括泵体23和位于泵体下侧的进料腔24，泵体内成型有数个所述泵腔22，每一泵腔通过其下侧的一吸入活门25与进料腔连通，每一泵腔通过其上侧的一排出活门26与所述对撞腔连通。当柱塞移动时，泵腔容积增大，使泵腔内产生低压，物料由于外压的作用顶开吸入活门进入泵腔；当柱塞反向运动时，泵腔容积减小，泵腔内压力逐渐升高，关闭了吸入活门，达到一定高压时又会顶开排出活门，将泵腔内液体排出。本发明采用柱塞式高压泵，其将一定粘度的液态物料吸入泵体，并对物料加压。高压泵的调压装置可使物料在特定的压力下通过折流道和均质阀。高压泵以0.25-0.5m/s的低速将原始物料吸入，通过调压装置可将均质系统调压至150-300m/s。
在每一所述排出活门26上侧设置有折流道51，折流道采用弧形过渡，使上下流动的物料变成左右流动，物料的折流不仅可使物料初步粉碎，而且使物料混合均匀。在本发明中，排出活门流出的物料从折流道进口流入折流道，经安装在折流道出口的喷嘴6喷射至所述对撞腔，每一对所述柱塞对应的折流道出口的一对所述喷嘴相对设置于对撞腔的两侧，从一对喷嘴同时喷射出的物料发生相互撞击，从而充分细化物料。
为了使一对喷嘴内物料同时喷射，本发明采用如下方式：首先将柱塞设置两对，该两对柱塞由一个所述传动机构3驱动；传动机构包括由电机驱动的曲轴31，曲轴上设置有四个曲柄32，每一曲柄通过连杆33与一所述柱塞连接；其中两端两个曲柄之间和中间两个曲柄之间在径向方向的夹角均为0°，也就是说两端两个曲柄同步运动，其驱动一对柱塞；中间两个曲柄同步运动，其驱动另一对柱塞。这样设置不仅可使曲轴的设计更简单、传动更平稳，而且保证每一对柱塞对应的泵腔可同步吸入和排出物料，实现了物料的对撞。同时，将两端每一个曲柄与中间每一个曲柄之间在径向方向的夹角设计为180°，也就是说当一对柱塞对应的泵腔吸入物料时，另一对柱塞对应的泵腔则排出物料，从而实现物料的连续吸入和排出，提高生产效率。
本发明的高压纳米均质机是由一种正位移、往复运动柱塞型特殊设计的高压泵和一个均质阀所组成。高压泵由电机提供动力，通过驱动皮带和减速箱使与减速箱连接的曲轴做低速圆周运动，通过曲轴箱把曲轴的圆周运动转换成柱塞的往复运动；同时，配合单向阀，给送入高压纳米均质机内的流体施加压力，从而在折流道内形成一个巨大的压力下跌，物料通过喷嘴对撞后，在汇集流向可调节狭缝的均质阀，使非均一的产品细度微米化，达到纳米工艺生产前所需要的效果。在生产过程中可用于卧式砂磨机的前端粗磨和分散机的后端均一化，相比起胶体磨和传统的均质机，本发明的细化效果大大提高。
本发明的均质阀1包括阀体11、阀芯12和设置在阀体内与所述对撞腔连通的阀腔13，该阀腔侧壁设有出料腔14；所述阀芯一端伸入阀腔内，另一端与一调压弹簧15一端连接，调压弹簧另一端与调节阀柄16连接。在实施过程中，可通过旋转调节阀柄而改变弹簧对阀芯的压力，即调整阀芯与阀体间的接触压力，达到调节物料排出泵腔的压力；另外，压力大小还可通过油压调整得到。一般压力可控制在100-160MPa。物料经对撞后，从对撞腔进入阀腔，然后被阀芯与阀芯之间狭窄平面密合面挤入出料腔，对物料再一次进行细化，从而达到需求的纳米级粒度。本发明还可增设单增压器或双增压器，使系统最高在58,000psi(400MPa)压力下连续不间断运行，最高工作流量可达2400升每小时(640加仑每小时)。
依据流体力学的理论，液体流速越高的区域，其压力越小。因此，物料高速流动时，瞬间会产生极大的压力降；同时，物料在柱塞泵的作用下，系统内积累了较大的能量密度，这种能量密度大约在600-800kw/cm3。在实施过程中，物料在阀体与阀芯之间的流经时间约为50微秒，使得大量的能量在极短的时间内得以释放。因此，物料在高速流动时的剪切效应、高速喷射时的撞击作用、瞬间强大压力降时的空穴效应三重作用下达到纳米级的超细粉碎，从而使互不相溶的液一液或液一固混悬液均质成液一液乳化剂或液一固分散体。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。
Claims (8)
1.一种高压纳米均质机，包括均质阀和输送物料的高压泵，其特征在于：所述高压泵包括由传动机构驱动的至少一对柱塞，每一个柱塞设置于一泵腔内，每一对柱塞将对应两泵腔内的物料分别同时输送至一对撞腔进行对撞，对撞后的物料汇集流向所述均质阀。
2.根据权利要求1所述的高压纳米均质机，其特征在于：所述高压泵包括泵体和位于泵体下侧的高压进料腔，泵体内成型有数个所述泵腔，每一泵腔通过其下侧的一吸入活门与进料腔连通，每一泵腔通过其上侧的一排出活门与所述对撞腔连通。
3.根据权利要求2所述的高压纳米均质机，其特征在于：每一所述排出活门上侧设置有折流道，排出活门流出的物料从折流道进口流入折流道，经安装在折流道出口的喷嘴喷射至所述对撞腔，每一对所述柱塞对应的折流道出口的一对所述喷嘴相对设置于对撞腔的两侧。
4.根据权利要求1或2或3所述的高压纳米均质机，其特征在于：所述柱塞为两对，该两对柱塞由一个所述传动机构驱动。
5.根据权利要求4所述的高压纳米均质机，其特征在于：所述传动机构包括由电机驱动的曲轴，曲轴上设置有四个曲柄，每一曲柄通过一连杆与一所述柱塞连接。
6.根据权利要求5所述的高压纳米均质机，其特征在于：两端两个曲柄之间和中间两个曲柄之间在径向方向的夹角均为0°。
7.根据权利要求6所述的高压纳米均质机，其特征在于：所述两端每一个曲柄与中间每一个曲柄之间在径向方向的夹角为180°。
8.根据权利要求1所述的高压纳米均质机，其特征在于：所述均质阀包括阀体、阀芯和设置在阀体内与所述对撞腔连通的阀腔，该阀腔侧壁设有出料腔；所述阀芯一端伸入阀腔内，另一端与一调压弹簧一端连接，调压弹簧另一端与调节阀柄连接。
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| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 511495 Guangzhou, Panyu District, Zhong Cun street, the source of the road on the 1st Patentee after: PUHLER (GUANGDONG) SMART NANO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: Four 510000 Guangdong village Shek Pik cliff street Panyu District city of Guangzhou province Xie Shi Road No. 88 Patentee before: PUHLER (GUANGZHOU) MACHINERY AND EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A kind of high pressure nano homogenizer Effective date of registration: 20161026 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Guangzhou Panyu branch Pledgor: PUHLER (GUANGDONG) SMART NANO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2016440000025 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221014 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Guangzhou Panyu branch Pledgor: PUHLER (GUANGDONG) SMART NANO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2016440000025 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A high pressure nano homogenizer Effective date of registration: 20221020 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Guangzhou Panyu branch Pledgor: PUHLER (GUANGDONG) SMART NANO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980018953 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |