CN110152516B - 一种液-液双连续制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液‑液双连续制备装置，属于乳液技术领域，包括内部转轴和设置在内部转轴底部的集成喷射头，内部转轴为空心结构，在内部转轴顶部固定有两个液体添加口，两个液体添加口通过液体加注管道分别与上部A储液罐和上部B储液罐贯通；集成喷射头包括A液体喷射系统、B液体喷射系统和喷射口，喷射口为双层结构，中间有隔断将其分为半圆形的两个喷口。本发明采用特制的集成喷射头与内部轴承相结合，并且集成喷射头设有圆环状分布的喷射口，喷射口分别由半圆形的A、B两种液体喷射口构成；通过运行控制器和无线控制模块来控制集成喷射头的转速及压力，实现可控制的双连续乳液的制备，且装置结构简单，可以高效快速制备目标液体。

Description

一种液-液双连续制备装置

技术领域

本发明属于乳液技术领域，具体涉及一种液-液双连续制备装置。

背景技术

液-液双连续界面以其独特的双连续结构使它拥有了广阔的应用空间，双连续型结构是指同一体系中存在两种连续态，这在刚体中很容易实现，但对于流体却十分困难，要使两种流体同时保持连续态，不仅对它们的相容性、密度、极性方面要求极高，还要稳定剂来牢牢稳住液-液界面。

最早的双连续型凝胶是在对高聚物进行研究时发现的，后来英国爱丁堡大学软物质课题组进行了一系列研究，最终在低分子量液体体系中实现了重大突破，制备出了“双连续型乳液凝胶(Bijel)”，现有的制备方法包括旋节分解法、搅拌、微控流等。

一般来说，液-液双连续界面的制备工艺比较复杂，两种液体混合后，其中一相液体会形成液滴分散在另一相液体中，使整个体系形成均一乳液，若没有一定的技术手段进行修饰和保护，两种液体之间容易发生结合，最终导致相分离。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种液-液双连续制备装置，装置结构简单，可以高效快速制备目标液体。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液-液双连续制备装置，包括内部转轴和设置在内部转轴底部的集成喷射头，在所述的内部转轴外部焊接有上部A储液罐、上部B储液罐、下部A储液罐和下部B储液罐；所述的内部转轴为空心结构，在内部转轴顶部固定有两个液体添加口，两个液体添加口通过液体加注管道分别与上部A储液罐和上部B储液罐贯通；所述的上部A储液罐与下部B储液罐之间，上部B储液罐与下部A储液罐之间同样采用液体加注管道连接，液体加注管道接口均采用管道密封接口；所述的集成喷射头包括A液体喷射系统、B液体喷射系统和喷射口，喷射口为双层结构，中间有隔断将其分为半圆形的两个喷口，即A液体喷口和B液体喷口；所述的下部A储液罐与A液体喷口相连通，下部B储液罐与B液体喷射口相连通。

进一步的，所述的A液体喷射系统包括A液体喷口和A液体管路，B液体喷射系统包括B液体喷口和B液体管路；所述的下部A储液罐通过A液体管路与A液体喷口相连通，下部B储液罐通过B液体管路与B液体喷射口相连通。

进一步的，在所述的集成喷射头下方设置乳液融合腔体；所述的乳液融合腔体为漏斗状结构，在乳液融合腔体底部中间位置焊接有出流口。

进一步的，在所述的集成喷射头上设置有自动阀门；集成喷射头由内部转轴控制其转动及转速。

进一步的，所述的喷射口呈圆环状焊接在集成喷射头下方，以保证旋转条件下(转速≥120RPM)在乳液融合腔体底部平面上形成厚度相同、双连续结构均匀的液-液双连续液体界面，每个圆环上喷射口的具体个数按照算法确定，设r是喷射口的半径，r₂是双层结构喷口内A液体喷口和B液体喷口的半径，i是喷射口圈数，x_i是每圈喷射口的个数，R是集成喷射头半径，算法为：

R＝r(2i+1)；x_i≤2iπ；

进一步的，所述的内部转轴贯通设置在两副深沟球轴承中，两副深沟球轴承固定在固定桁架上，在所述的内部转轴中间位置套接有皮带轮。

进一步的，所述的固定桁架设置在装置外壳上，装置外壳设置在底部支架上；在所述的装置外壳外侧设有运行控制器，内侧固定有传动电机，在传动电机与装置内部转轴中间位置的皮带轮之间驳接有皮带。

进一步的，在所述的上部A储液罐、上部B储液罐处分别外置有增压泵以及增压泵无线控制模块。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种液-液双连续制备装置，采用特制的集成喷射头与内部轴承相结合，并且集成喷射头设有圆环状分布的喷射口，喷射口分别由半圆形的A、B两种液体喷射口构成；通过运行控制器和无线控制模块来控制集成喷射头的转速及压力的技术方案，实现了可控制的双连续乳液的制备，且装置结构简单，可以高效快速制备目标液体。

附图说明

图1为液-液双连续制备装置整体结构图；

图2为液-液双连续制备装置的集成喷射头下部示意图；

图3为液-液双连续制备装置的集成喷射头内部结构示意图；

图4为液-液双连续制备装置的集成喷射头内部管道示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-4所示，附图标记分别为：液体添加口1、深沟球轴承2、固定桁架3、液体加注管道4、增压泵5、增压泵无线控制模块6、运行控制器7、上部A储液罐8、上部B储液罐9、管道密封接口10、皮带轮11、传动电机12、内部转轴13、下部A储液罐14、下部B储液罐15、集成喷射头16、装置外壳17、乳液融合腔体18、出流口19和底部支架20。

一种液-液双连续制备装置，包括底部支架20，在底部支架20上设有制备装置外壳17，在装置外壳17上焊接有固定桁架3，在固定桁架3上接有两副深沟球轴承2。两副深沟球轴承2贯通有内部转轴13，在内部转轴13中间位置套接有皮带轮11。在装置外壳17外侧设有运行控制器7，内侧固定有传动电机12，在传动电机12与装置内部转轴13中间位置的皮带轮11之间驳接有皮带。

内部转轴13为空心结构，顶部密封并固定有两个液体添加口1，在内部转轴13外部焊接有上部A储液罐8和上部B储液罐9，在内部转轴13下部焊接有集成喷射头16；液体添加口1通过液体加注管道4与上部A储液罐8和上部B储液罐9贯通。

上部A储液罐8与下部B储液罐15之间，上部B储液罐9与下部A储液罐14之间同样采用液体加注管道4连接，加注管道4管道接口均采用管道密封接口10。在上部A储液罐8、上部B储液罐9处分别外置有增压泵5，在内部转轴13的外壁上设有增压泵无线控制模块6。

集成喷射头16下方为乳液融合腔体18；乳液融合腔体18为漏斗状结构，在乳液融合腔体18底部中间位置焊接有出流口19。

下部A储液罐14、下部B储液罐15均分别为上下两层。两个液体添加口1分别加注A、B两种不同的液体。运行控制器7控制装置运行的参数。增压泵5通过增压泵无线控制模块6，由运行控制器7控制上部A储液罐8、上部B储液罐9、下部A储液罐14、下部B储液罐15内部的压力。无线控制模块6由压力传感器、无线模块、控制模块组成；运行控制器7由控制模块、无线模块和操作面板组成；在运行控制器7的操作面板上输入所需要的储液罐内部压强，通过无线模块向装置内部的无线控制模块6发送指令，增压泵5开始工作，并由压力传感器感知储液罐压强值，达到指定值后，增压泵5停止工作。

传动电机12的转速由运行控制器7控制。下部A储液罐14、下部B储液罐15分别盛满A、B液体，并在增压泵5的作用下达到制备目标液体所需的压力。

集成喷射头16由内部转轴13控制其转动及转速。集成喷射头16包括A液体喷射系统161、B液体喷射系统162和喷射口165，喷射口165为双层结构，中间有隔断将其分为半圆形的两个喷口，即A液体喷口163和B液体喷口164。A液体喷射系统161包括A液体喷口163和A液体管路167，B液体喷射系统162包括B液体喷口164和B液体管路168，其中，下部A储液罐14与集成喷射头16上的A液体喷口163相连通。下部B储液罐15与集成喷射头16上的B液体喷射口164相连通。

在集成喷射头16与下部储液罐连接处设置有自动阀门166。如图2所示，集成喷射头16下方焊接有圆环状分布的喷射口165，且随着圆环半径增大，喷射口165数量也随之增多。每个圆环上分布的喷射口165数量不一，以保证在乳液融合腔体18底部平面上形成厚度相同、双连续结构均匀的液-液双连续的液体界面。

本发明中，装置外壳17、底部支架20、固定桁架3为内部转轴13提供了支撑，内部转轴13的转动的动力由传动电机12提供，在运行控制器的控制器，转速可以自由调整。在核心部件的喷射装置上，增压泵5为喷射提供压强，且压强大小可以经由增压泵无线控制模块6接收运行控制器7的指令而控制。

工作过程：A液体喷射系统161和B液体喷射系统162，与下部A储液罐14、下部B储液罐15分别连通，当上部A储液罐8、上部B储液罐9、下部A储液罐14、下部B储液罐15中的由液体添加口1注满液体后，在增压泵5的作用下，使得压强达到制备要求时，集成喷射头16中的自动阀门166自动打开，A、B两种不同的液体通过喷射口165喷出。在上述过程中，集成喷射头16以及相互配套的装置，在设计中A、B两种液体分别经由A液体管路167和B液体管路168从A液体喷口163和B液体喷口164分别喷射出，集成喷射头16随着内部转轴13一同旋转，其转速为400RPM，通过双层喷射口165，可以连续不断地将预制的两种不相容的液体，制备成含有连续均匀的液-液界面的混合液体，其中喷射口165采用圆环状分布，且每个圆环上喷射口165的个数不相同，喷射口165个数按照算法确定，设r是喷射口165半径，r₂是双层喷射口165内A液体喷口和B液体喷口的半径，i是喷射口165的圈数，x_i是每圈喷射口165个数，R是集成喷射头16半径，算法为：

R＝r(2i+1)；x_i≤2iπ；

目标孔道半径r_m。拉伸倍数

根据算法可以计算喷射口165的具体分布数量，定义集成喷射头最内圈布置3个喷射口165，且喷射口165的半径r＝1.5mm，则A液体喷口163或B液体喷口164的半径r₂＝1.06mm；定义喷射口165的圈数为5圈，则集成喷射头16的半径R＝16.5mm，进而得出每圈上喷射口165的个数为x₁＝3，x₂＝6，x₃＝9，x₄＝12，x₅＝15，近似实现了喷射出的液体在乳液融合腔体18底部形成厚度相同、双连续结构均匀的液-液双连续的液体界面，并最终在重力的作用下由出流口19流出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种液-液双连续制备装置，其特征在于：包括内部转轴(13)和设置在内部转轴(13)底部的集成喷射头(16)，在所述的内部转轴(13)外部焊接有上部A储液罐(8)、上部B储液罐(9)、下部A储液罐(14)和下部B储液罐(15)；所述的内部转轴(13)为空心结构，在内部转轴(13)顶部固定有两个液体添加口(1)，两个液体添加口(1)通过液体加注管道(4)分别与上部A储液罐(8)和上部B储液罐(9)贯通；所述的上部A储液罐(8)与下部A储液罐(14)之间，上部B储液罐(9)与下部B储液罐(15)之间同样采用液体加注管道(4)连接，液体加注管道(4)接口均采用管道密封接口(10)；所述的集成喷射头(16)包括A液体喷射系统(161)、B液体喷射系统(162)和喷射口(165)，喷射口(165)为双层结构，中间有隔断将其分为半圆形的两个喷口，即A液体喷口(163)和B液体喷口(164)；所述的下部A储液罐(14)与A液体喷口(163)相连通，下部B储液罐(15)与B液体喷口(164)相连通：所述的A液体喷射系统(161)包括A液体喷口(163)和A液体管路(167)，B液体喷射系统(162)包括B液体喷口(164)和B液体管路(168)；所述的下部A储液罐(14)通过A液体管路(167)与A液体喷口(163)相连通，下部B储液罐(15)通过B液体管路(168)与B液体喷口(164)相连通；在所述的集成喷射头(16)下方设置乳液融合腔体(18)；所述的乳液融合腔体(18)为漏斗状结构，在乳液融合腔体(18)底部中间位置焊接有出流口(19)；所述的喷射口(165)呈圆环状焊接在集成喷射头(16)下方，每个圆环上喷射口(165)的具体个数按照算法确定，设r是喷射口(165)半径，r₂是喷射口(165)内A液体喷口和B液体喷口的半径，i是喷射口(165)圈数，x_i是每圈喷射口(165)的个数，R是集成喷射头(16)半径，算法为：

R＝r(2i+1)；x_i≤2iπ；

2.根据权利要求1所述的一种液-液双连续制备装置，其特征在于：在所述的集成喷射头(16)上设置有自动阀门(166)；集成喷射头(16)由内部转轴(13)控制其转动及转速。

3.根据权利要求1所述的一种液-液双连续制备装置，其特征在于：所述的内部转轴(13)贯通设置在两副深沟球轴承(2)中，两副深沟球轴承(2)固定在固定桁架(3)上，在所述的内部转轴(13)中间位置套接有皮带轮(11)。

4.根据权利要求3所述的一种液-液双连续制备装置，其特征在于：所述的固定桁架(3)设置在装置外壳(17)上，装置外壳(17)设置在底部支架(20)上；在所述的装置外壳(17)外侧设有运行控制器(7)，内侧固定有传动电机(12)，在传动电机(12)与装置内部转轴(13)中间位置的皮带轮(11)之间驳接有皮带。

5.根据权利要求1所述的一种液-液双连续制备装置，其特征在于：在所述的上部A储液罐(8)、上部B储液罐(9)处分别外置有增压泵(5)以及增压泵无线控制模块(6)。

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