CN103785320A - 一种自剪切式超高压匀质机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于物料匀质机技术领域，提供了一种自剪切式超高压匀质机，原料从物料罐被水泵压缩通过一个单向阀到达高压泵，与高压泵相连通的泄压阀除掉原料混合物中的气体，在高压泵中加压后的液体通过稳压器，稳压器将压力稳定在一定的范围之内，稳压后的液体通过匀质室将液体中的微粒粉碎成亚微米或钠米级的颗粒，与匀质室相连通的冷却系统进行冷却处理，被冷却后的液体最后进入产品罐，该自剪切式超高压匀质机具有高效的自剪切式匀质腔体，工作效率高，加工效果理想，生产及使用成本较低，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种自剪切式超高压匀质机

技术领域

本发明属于物料匀质机技术领域，尤其涉及一种自剪切式超高压匀质机。

背景技术

超高压匀质机主要用于医药、食品、化工行业，用于制备脂质体、脂肪乳、纳米混悬剂、微乳、脂微球、乳剂、乳品、大输液、脂肪乳、细胞破碎、果汁均质、精细化工、染料等。

现在超高压匀质机的生产商有微流体技术有限公司(美国)，艾维斯汀(加拿大)，BEE国际(美国)，德尼罗(意大利)，安培威(德国)。超高压匀质机主要用于食品、化工、染料行业。医药级的超高压匀质机始出于20世纪80年代，这种新一代超高压匀质机配有交互容腔，具备能够将药用乳剂打到200纳米以下的水平，在医药行业有很广泛的市场占有率，该产品主要应用于静肪营养乳、大输液、脂质纳米粒、中药乳、载药脂肪乳、脂质体、纳米混悬剂等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自剪切式匀质腔的超高压匀质机，旨在解决现有技术提供的匀质机工作效率低下，加工效果不理想，生产及使用成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种自剪切式超高压匀质机，该超高压匀质机主要包括：物料罐、水泵、加热装置、高压泵、泄压阀、稳压器、匀质室、冷却系统、产品罐；

所述物料罐与所述水泵相连通，所述水泵与所述加热装置相连通，所述加热装置与所述高压泵相连通，所述高压泵与所述泄压阀相连通，所述泄压阀与所述稳压器相连通，所述稳压器与所述匀质室相连通，所述匀质室与所述冷却系统相连通，所述冷却系统与所述产品罐相连通。

所述的超高压匀质机，其特征在于，所述匀质室进一步包括：自剪切匀质腔体、匀质室外套，所述自剪切匀质腔体设置在所述匀质室外套中。

进一步，其所述自剪切匀质腔体上设置有入口通道、出口通道，待处理的高压液体从入口通道上部流入，被分成不小于两路的入射流，不同的入射流之间相互进行自剪切交汇，高压液体自剪切交汇完成后，形成出射流，出射流从出口通道流出，出口通道的数量不小于两路，同时入口通道和出口通道的数量是相互独立的。

进一步，所述自剪切匀质腔体由金刚石、宝石、二氧化锆、碳化钨、钨钢、不锈钢等硬质材料制造而成，所述自剪切匀质腔体的两侧为高压锥面。

进一步，所述匀质腔体的通道组合可以以并联或交联的形式结合成一个新的集合。

进一步，所述匀质腔体的入口和出口通道横截面可以是圆形，矩形，或其他几何形状。

进一步，所述匀质腔体不同入射流之间的交汇角度大于0°并且小于180°，所述不同出射流之间的交汇角度大于0°并且小于180°，不同入射流之间的交汇角度与不同出射流之间的交汇角度是相互独立的。

进一步，所述匀质腔体不同入射流之间的交汇角度与不同出射流之间的交汇角度可不在同一个平面上。

进一步，所述入口通道及出口通道的尺寸在1um到1mm之间；

进一步，所述出口通道可被引导为同高压管平行的通道

本发明提供的自剪切式超高压匀质机，原料从物料罐被水泵压缩通过一个单向阀到达高压泵，与高压泵相连通的泄压阀除掉原料混合物中的气体，在高压泵中加压后的液体通过稳压器，稳压器将压力稳定在一定的范围之内，稳压后的液体通过匀质室将液体中的微粒被粉碎成亚微米和钠米级别，与匀质室相连通的冷却系统进行冷却处理，被冷却后的液体最后进入产品罐，该自剪切式超高压匀质机工作效率高，加工效果理想，生产及使用成本较低，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自剪切式超高压匀质机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的匀质室的工作原理示意图；

图3是本发明实施例提供的匀质室的工作原理示意图；

图4是本发明实施例提供的匀质室的工作原理示意图；

图5是本发明实施例提供的匀质室的工作原理示意图；

图6是本发明实施例提供的匀质室的剖面结构示意图；

图7是本发明实施例提供的匀质室的剖面结构示意图；

图8是本发明实施例提供的匀质室的整体结构示意图；

图9是本发明实施例提供的不锈钢套的结构示意图。

图中：1、物料罐；2、水泵；3、加热装置；4、高压泵；5、泄压阀；6、稳压器；7、匀质室；71、自剪切匀质腔体；72、不锈钢套；8、冷却系统；9、产品罐；10、第一压力表；11、第二压力表；12、第一温度表；13、第二温度表；14、第三温度表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的自剪切式超高压匀质机的结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该超高压匀质机包括：物料罐1、水泵2、加热装置3、高压泵4、泄压阀5、稳压器6、匀质室7、冷却系统8、产品罐9；

物料罐1与水泵2相连通，水泵2与加热装置3相连通，加热装置3与高压泵4相连通，高压泵4与泄压阀5相连通，泄压阀5与稳压器6相连通，稳压器6与匀质室7相连通，匀质室7与冷却系统8相连通，冷却系统8与产品罐9相连通。

在本发明实施例中，水泵2与加热装置3之间设置有第一压力表10，稳压器6与匀质室7之间设置有第二压力表11。

在本发明实施例中，加热装置3与高压泵4之间设置有第一温度表12，匀质室7与冷却系统8之间设置有第二温度表13，冷却系统8与产品罐9之间设置有第三温度表14。

在本发明实施例中，匀质室7包括：自剪切匀质腔体71、不锈钢套72，自剪切匀质腔体71设置在不锈钢套72中。

在本发明实施例中，自剪切匀质腔体71由金刚石、宝石、二氧化锆、碳化钨、钨钢、不锈钢等硬质材料制造而成，自剪切匀质腔体71的两侧为高压锥面。

在本发明实施例中，自剪切匀质腔体71上设置有入口通道、出口通道，待处理的高压液体从入口通道上部流入，被分成不小于两路的入射流，不同的入射流之间相互进行自剪切交汇，高压液体自剪切交汇完成后，形成出射流，出射流从出口通道流出，出口通道的数量不小于两路，同时入口通道和出口通道的数量是相互独立的。

在本发明实施例中，不同入射流之间的交汇角度大于0°并且小于180°，不同出射流之间的交汇角度大于0°并且小于180°，不同入射流之间的交汇角度与不同出射流之间的交汇角度是相互独立的。

在本发明实施例中，不同入射流之间的交汇角度与不同出射流之间的交汇角度可不在同一个平面上。

在本发明实施例中，出口通道可被引导为同高压管平行的通道。

在本发明实施例中，水泵2的出口处设置有单向阀。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

原料从物料罐1被水泵2压缩通过一个单向阀到达高压泵4，在高压泵4里原料被加压到10000-60000psi的超高压，泄压阀5的功能是用于除掉原料混合物中的气体，泄压阀5被安装在高压泵4的后面。在高压泵4中加压后的液体通过稳压器6，稳压器6的作用是稳定压力在一定的范围之内，稳压后的液体通过超硬材料构成的匀质室7，在匀质室7中，液体中的微粒被粉碎成亚微米和钠米级别的的微粒，在这个匀质过程中，会导致温度的上升，冷却系统8被安装在匀质室7的后面，最后被冷却后的液体进入产品罐9。

如图2所示，被加压的液体在自剪切匀质腔体71中被分成进口射流1和进口射流2，这两个射流相互交错而过，离开相交点形成出口射流3和出口射流4，在相交点上，射流1被射流2剪切，同时射流2被射流1剪切，所以称之为自剪切，在图2中进口射流1和出口射流4在同一条直线上，进口射流2和出口射流3在同一条直线上。

另一个可能性是被加压的液体在自剪切匀质腔体71中被分成进口射流1和进口射流2，这两个射流相互交错而过，离开相交点形成出口射流3和出口射流4。在相交点上，射流1被射流2剪切，同进射流2被射流1剪切，所以称之为自剪切，在图2中进口射流1和出口射流4可以不在同一条直线上，进口射流2和出口射流3可以不在同一条直线上。

如图3所示，被加压的液体在自剪切匀质腔体71中被分成进口射流1，进口射流2和进口射流3，这几个射流相互交错而过，离开相交点形成出口射流4，出口射流5和出口射流6，在相交点上，射流1被射流2和3剪切，同时进射流2被射流1和3剪切，同时射流3被射流1和2剪切，所以称之为自剪切，在图3中进口射流1和出口射流6在同一条直线上，进口射流2和出口射流5在同一条直线上，进口射流3和出口射流4在同一条直线上。

如图4所示，被加压的液体在自剪切匀质腔体71中被分成进口射流1，进口射流2和进口射流3，这几个射流相互交错而过，离开相交点形成出口射流4，出口射流5，在相交点上，射流1被射流2和3剪切，同时进射流2被射流1和3剪切，同时射流3被射流1和2剪切，称之为自剪切，在图4中进口射流1和出口射流5在同一条直线上，进口射流3和出口射流4在同一条直线上。

如图5示，是一个自剪切匀质腔体71的侧视图，在图中有数条进口通道和出口通道，其中，(a)0°＜θ＜180°，θ_入口和θ_出口是相互独立的；(b)θ_入口和θ_{出 口}可以在或不在同一个平面上；(c)进口通道的数量≥2；(d)出口通道的数量≥2；(e)进口通道和出口通道的数量是相互独立的。

1)在这一个实例中，进口通道将高压液体分成两条或超过两条的进口通道，在这些通道中，流体的速度被加速到很高的速度。

2)这些进口通道会引导高压液体以一定的角度相交(0°＜θ＜180°)，当这些高压液体在通过交汇点的时候，一条通道中的液体同其它通道中的液体相互交汇，入口通道之间的交汇角度大于0°小于180°，这个过程叫做自剪切。

3)这个自剪切匀质腔体71由超硬材料构成，这些超硬材料包含金刚石，宝石，二氧化锆，碳化钨，不锈钢。

4)如以前提到的，上面的入口通道和出口通道可以是两条或超过两条，进口通道和出口通道之间的角度可以相同也可以不同，并且可能会处在不同的几何平面。

自剪切匀质腔体71用在超高压匀质机中。在超高压匀质机中，碰撞和空化是磨损腔体的一个主要原因，使用上述及匀质腔体的好处是待处理流体自已相互剪切，避免了对腔体内部的损坏；另一个好处是，剪切是匀质中最有效的方式。述及腔体能将能量最大限度地用在剪切过程之中，最后一个好处是，述及腔体能保证能量在很短时间和空间上释放出来，以有效地减小粒径，所以该腔体能将颗粒粉碎成很小的尺寸，如纳米颗粒。

图6是一个实例，一个圆柱体的金刚石被穿上两个小孔，这两个小孔在金刚石的腔体内相交，加工后的金刚石装套在高压管路之中，待处理的液体从上部流入，液体被分为两条通道，这两条通道会相互交汇，最后液体从两条出口通道离开金刚石。

图7是一个实例，一个圆柱体的金刚石被穿上两个小槽，这两个小槽在金刚石的腔体内相交，如图所示，加工后的金刚石装套在高压管路之中，待处理的液体从上部流入，液体被分为两条通道，这两条通道会相互交汇，最后液体从两条出口通道离开金刚石，上述及通道除了孔和槽也可以是其它形状的亚毫米级通道。

图8是一个实例，一个圆柱体的金刚石被穿上两个小孔，这两个小孔在金刚石的腔体内相交，如图8所示，加工后的金刚石装套在高压管路之中，待处理的液体从上部流入，液体被分为两条通道，这两条通道会相互交汇，最后液体从两条出口通道离开金刚石，被分开的两条通道被引导为同高压管平行的通道，以防止对管道的损坏。

在图9的例子中，金刚石被镶嵌在一个不锈钢套72中，套子的两边是高压锥面，这个高压锥面能被密封在高压密封的标准件之中。

在本发明实施例中，具体实施过程中，还包含以下技术方案：

1、自剪切匀质腔体71包含以下匀质过程：

(a)被加压后的液体被自剪切匀质腔体71的入口通道分成数条入口射流；

(b)所有的入口射流被引入相交点；

(c)出口射流由出口通道离开相交点；

2、入口和出口通道横截面可以是圆形，矩形，或其他几何形状；

3、入口射流可以是两条射流也可以是多于两条射流，比如三条，四条或五条射流；

4、入口射流之间的夹角在0度到90度，入口射流的夹角不能是0度；

5、入口射流之间的夹角在90度到180度，入口射流之间的夹角不能是180度；

6、出口射流可以是两条射流也可以是多于两条射流，比如三条，四条或五条射流；

7、通道组合可以以并联或交联的形式结合成一个新的集合；

8、入口通道及出口通道的尺寸在1um到1mm之间。

本发明实施例提供的自剪切式超高压匀质机，原料从物料罐1被水泵2压缩通过一个单向阀到达高压泵4，与高压泵4相连通的泄压阀5除掉原料混合物中的气体，在高压泵4中加压后的液体通过稳压器6，稳压器6将压力稳定在一定的范围之内，稳压后的液体通过匀质室7将液体中的微粒被粉碎成亚微米和钠米级的微粒，与匀质室7相连通的冷却系统8进行冷却处理，被冷却后的液体最后进入产品罐9，该自剪切式超高压匀质机工作效率高，加工效果理想，生产及使用成本较低，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自剪切式超高压匀质机，该超高压匀质机主要包括：物料罐、水泵、加热装置、高压泵、泄压阀、稳压器、匀质室、冷却系统、产品罐； 

所述物料罐与所述水泵相连通，所述水泵与所述加热装置相连通，所述加热装置与所述高压泵相连通，所述高压泵与所述泄压阀相连通，所述泄压阀与所述稳压器相连通，所述稳压器与所述匀质室相连通，所述匀质室与所述冷却系统相连通，所述冷却系统与所述产品罐相连通。 

所述的超高压匀质机，其特征在于，所述匀质室进一步包括：自剪切匀质腔体、匀质室外套，所述自剪切匀质腔体设置在所述匀质室外套中。 

2.如权利要求1所述的超高压匀质机，其特征在于，其所述自剪切匀质腔体上设置有入口通道、出口通道，待处理的高压液体从入口通道上部流入，被分成不小于两路的入射流，不同的入射流之间相互进行自剪切交汇，高压液体自剪切交汇完成后，形成出射流，出射流从出口通道流出，出口通道的数量不小于两路，同时入口通道和出口通道的数量是相互独立的。 

3.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于，所述自剪切匀质腔体由金刚石、宝石、二氧化锆、碳化钨、钨钢、不锈钢等硬质材料制造而成，所述自剪切匀质腔体的两侧为高压锥面。 

4.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于，所述匀质腔体的通道组合可以以并联或交联的形式结合成一个新的集合。 

5.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于，所述匀质腔体的入口和出口通道横截面可以是圆形，矩形，或其他几何形状。 

6.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于，所述匀质腔体不同入射流之间的交汇角度大于0°并且小于180°，所述不同出射流之间的交汇角度大于0°并且小于180°，不同入射流之间的交汇角度与不同出射流之间的交汇角度是相互独立的。 

7.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于，所述匀质腔体不同 入射流之间的交汇角度与不同出射流之间的交汇角度可不在同一个平面上。 

8.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于所述入口通道及出口通道的尺寸在1um到1mm之间。 

9.如权利要求2所述的自剪切匀质腔体，其特征在于所述出口通道可被引导为同高压管平行的通道。 

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