CN206356108U - 微射流设备及纳米颗粒生产设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供微射流设备及纳米颗粒生产设备，涉及纳米材料设备技术领域，包括高压阀和输送物料的高压泵，高压泵包括泵体、端盖和由传动机构驱动的活塞，泵体内形成用于容纳活塞的泵腔，活塞设置于泵腔内，端盖与泵体连接；高压阀包括阀座、阀芯、阀盖和设置在阀座内与泵腔连通的阀腔，阀座与端盖连接；当高压阀处于第一工位时，阀芯一端伸入所述阀座内，阀芯与阀座和活塞使泵腔形成密闭的空间；当高压阀处于第二工位时，阀芯与阀座形成环形狭缝；阀芯与阀座接触部分的材料为金刚石，活塞将泵腔内的物料输送至高压阀；阀盖与阀座之间形成与环形狭缝连通的反应腔。该设备不仅可以加工硬度较低的生物材料，还可以加工硬度较高的金属银颗粒和无机材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及纳米材料设备技术领域，尤其是涉及微射流设备及纳米颗粒生产设备。
背景技术
纳米材料随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，从而使材料的磁、光、声、热、电、超导电性能发生变化；近几年，纳米技术基础理论研究和新材料开发等应用研究都得到了快速的发展，并且在传统材料、医疗器材、电子设备、涂料等行业得到了广泛的应用。
传统的用物理方法制备硬度较高的金属材料时，比如球磨法，制备的金属颗粒较大，粒径一般在500-2000nm之间，属于亚微米级或微米级，达不到高端产品的使用要求。
传统的高压均质法，只能制备硬度较低的生物制剂和精细化工材料，在加工硬度较高的金属材料时，容易出现高压阀芯过度磨损甚至破裂等问题。比如德国APV设备，核心部件高压阀芯是用耐磨陶瓷、氧化钴制造，这两种材料耐磨较好，但强度低，在样品硬度较高或样品室空腔的时候阀芯容易受损；意大利GEA Niro设备是采用钨合金，耐磨性较差，物料中容易出现金属残留。从以上分析可以看出，以上几种设备都不具备加工硬度较高的金属材料的能力。
因此，提供一种既可以加工硬度较低的生物制剂，又可以加工硬度较高的金属颗粒的纳米金属材料的生产设备是本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种微射流设备及纳米颗粒生产设备，既可以加工硬度较低的生物制剂，又可以加工硬度较高的金属颗粒。
为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
第一方面，本实用新型提供一种微射流设备，包括高压阀和输送物料的高压泵，其中：
所述高压泵包括泵体、端盖和由传动机构驱动的活塞，所述泵体内形成用于容纳所述活塞的泵腔，所述活塞设置于所述泵腔内，所述端盖与所述泵体连接；
所述高压阀包括阀座、阀芯、阀盖和设置在所述阀座内与所述泵腔连通的阀腔，所述阀座与所述端盖连接；当高压阀处于第一工位时，所述阀芯一端伸入所述阀座内，所述阀芯与所述阀座和所述活塞使所述泵腔形成密闭的空间；当高压阀处于第二工位时，所述阀芯与所述阀座形成环形狭缝；所述阀芯与所述阀座接触部分的材料为金刚石，所述活塞将所述泵腔内的物料输送至所述高压阀；所述阀盖与所述阀座之间形成与所述环形狭缝连通的反应腔。
进一步地，所述泵体顶部设有进料通道，所述进料通道与所述泵腔之间设有物料由所述进料通道进入所述泵腔内的单向阀。
进一步地，所述反应腔一侧设有与所述反应腔连通的容料仓，所述容料仓一侧设有出料口。
进一步地，所述泵体与所述端盖之间设有密封圈。
进一步地，所述阀座与所述端盖之间设有密封圈。
进一步地，所述反应腔的腔壁与所述阀座之间设有密封圈。
进一步地，所述传动机构包括由电机驱动的曲轴，所述曲轴上设置有曲柄，所述曲柄通过连杆与所述活塞连接。
第二方面，本实用新型还提供一种纳米颗粒生产设备，包括第一方面所述的任一种微射流设备。
进一步地，一种纳米颗粒生产设备还包括用于提供动力的电机，用于给微射流设备降温的冷冻水循环装置，所述电机与所述微射流设备中的高压泵传动连接。
进一步地，所述冷冻水循环装置包括制冷设备、用于容纳所述微射流设备的槽体；所述制冷设备设有冷冻水出口和循环水入口，所述槽体设有冷冻水入口和循环水出口；所述冷冻水出口与所述冷冻水入口相连，所述循环水入口与所述循环水出口相连。
本实用新型提供的微射流设备及纳米颗粒生产设备具有以下有益效果：
本实用新型提供的微射流设备包括高压阀和输送物料的高压泵，其中：高压泵包括泵体、端盖和由传动机构驱动的活塞，泵体内形成用于容纳活塞的泵腔，活塞设置于泵腔内，端盖与泵体连接；高压阀包括阀座、阀芯、阀盖和设置在阀座内与泵腔连通的阀腔，阀座与端盖连接；当高压阀处于第一工位时，阀芯一端伸入阀座内；当高压阀处于第二工位时，阀芯与阀座形成环形狭缝；阀芯与阀座接触部分的材料为金刚石，活塞将泵腔内的物料输送至高压阀；阀盖与阀座之间形成与环形狭缝连通的反应腔。本实用新型提供的微射流设备工作时，启动高压泵，推动泵腔内的活塞，将能量传递给泵腔中的物料，当物料集聚到一定能量时，高压阀芯打开，泵腔中的物料限流通过高压阀芯和阀座之间的环形狭缝，在超高压条件下形成的超高速射流与反应腔产生强烈碰撞，引发空隙、爆破、剪切等效应，将物料粉碎到纳米级别。本实用新型提供的微射流设备，增加了核心部件高压阀的在恶劣工作环境中的使用寿命，提高了设备的可靠性；扩大了设备的加工范围，不仅可以加工硬度较低的生物材料，还可以加工硬度较高的金属银颗粒和无机材料。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型第一方面实施例提供的微射流设备第一工位的结构示意图；
图2为本实用新型第一方面实施例提供的微射流设备第二工位的结构示意图；
图3为本实用新型第一方面实施例提供的微射流设备的阀芯结构示意图；
图4为本实用新型第二方面实施例提供的纳米颗粒生产设备的冷冻水循环结构示意图。
图标：1-高压泵；2-高压阀；3-传动机构；4-进料通道；5-反应腔；6-容料仓；11-泵体；12-端盖；13-活塞；21-阀座；22-阀芯；23-阀盖；31-曲轴；32-曲柄；33-连杆；41-单向阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
请参照图1、图2、图3和图4，下面将结合附图对本实用新型实施例提供的微射流设备及纳米颗粒生产设备作详细说明。
本实用新型第一方面的实施例提供了一种微射流设备，包括高压阀2和输送物料的高压泵1，其中：
高压泵1包括泵体11、端盖12和由传动机构3驱动的活塞13，泵体11内形成用于容纳活塞13的泵腔，活塞13设置于泵腔内，端盖12与泵体11连接；
高压阀2包括阀座21、阀芯22、阀盖23和设置在阀座21内与泵腔连通的阀腔，阀座21与端盖12连接；当高压阀2处于第一工位时，阀芯22一端伸入阀座21内，阀芯22与阀座21和活塞13使泵腔形成密闭的空间；当高压阀2处于第二工位时，阀芯22与阀座21形成环形狭缝；阀芯22与阀座21接触部分的材料为金刚石，活塞13将泵腔内的物料输送至高压阀2；阀盖23与阀座21之间形成与环形狭缝连通的反应腔5。
需要说明的是，本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备包括高压阀2和输送物料的高压泵1，其中：高压泵1包括泵体11、端盖12和由传动机构3驱动的活塞13，泵体11内形成用于容纳活塞13的泵腔，活塞13设置于泵腔内，端盖12与泵体11连接；高压阀2包括阀座21、阀芯22、阀盖23和设置在阀座21内与泵腔连通的阀腔，阀座21与端盖12连接；当高压阀2处于第一工位时，阀芯22一端伸入阀座21内；当高压阀2处于第二工位时，阀芯22与阀座21形成环形狭缝；阀芯22与阀座21接触部分的材料为金刚石，活塞13将泵腔内的物料输送至高压阀2；阀盖23与阀座21之间形成与环形狭缝连通的反应腔5。超高压微射流设备是结合了高压射流技术、撞击流技术和传统高压均质技术，利用高压气体或液压泵产生的高压将物料运送至振荡反应器中，高速流体在微孔道中发生剪切作用并分散成多股高速流体，进一步在撞击腔内发生高速撞击，流体的动能瞬间转化，产生巨大压力降后形成高达100-300MPa的静压力，同时振荡芯片在高速撞击过程中产生高频超声波作用，从而使得物料发生强剪切粉碎、高速撞击、气蚀、振荡和膨化等作用，可实现颗粒的细化、乳化、均质和改性的效果。本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备工作时，启动高压泵1，推动泵腔内的活塞13，将能量传递给泵腔中的物料，当物料集聚到一定能量时，高压阀2芯打开，泵腔中的物料限流通过高压阀2芯和阀座21之间的环形狭缝，在超高压条件下形成的超高速射流与反应腔5产生强烈碰撞，引发空隙、爆破、剪切等效应，将物料粉碎到纳米级别。本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备，增加了核心部件高压阀的在恶劣工作环境中的使用寿命，提高了设备的可靠性；扩大了设备的加工范围，不仅可以加工硬度较低的生物材料，还可以加工硬度较高的金属银颗粒和无机材料。
本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备加工出的纳米材料粒径小于100nm，颗粒分布范围窄，集中在20-60nm之间；制备的材料纯度高，可达99.9％；并且不产生有毒有害气体，对环境无污染，工艺简单、能耗低，可工业化生产。
进一步地，泵体11顶部设有进料通道4，进料通道4与泵腔之间设有物料由进料通道4进入泵腔内的单向阀41。
需要说明的是，本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备工作时，启动高压泵1，推动泵腔内的活塞13，将能量传递给泵腔中的物料，当物料集聚到一定能量时，高压阀2芯打开，泵腔中的物料限流通过高压阀2芯和阀座21之间的环形狭缝，在超高压条件下形成的超高速射流与反应腔5产生强烈碰撞，引发空隙、爆破、剪切等效应，将物料粉碎到纳米级别，完成一组动作后，活塞13返回，单向阀41在负压下启动，物料进入泵腔，完成一次循环。本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备工作时不产生有毒有害气体，对环境无污染，工艺简单、能耗低，可工业化生产。
进一步地，反应腔5一侧设有与反应腔5连通的容料仓6，容料仓6一侧设有出料口。
需要说明的是，高压泵1的端盖12与高压阀2的阀盖23之间设有容料仓6，容料仓6与反应腔5连通，在反应腔5粉碎到纳米级别的物料进入容料仓6，经容料仓6的出料口流出本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备。
进一步地，泵体11与端盖12之间设有密封圈。
需要说明的是，泵体11与端盖12之间设有密封圈，密封圈在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能；密封圈装置和运动件之间的摩擦力小，摩擦系数稳定；密封圈抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿；结构简单，密封圈使用、维护方便，寿命长。
进一步地，阀座21与端盖12之间设有密封圈。
需要说明的是，阀座21与端盖12之间设有密封圈，密封圈在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能；密封圈装置和运动件之间的摩擦力小，摩擦系数稳定；密封圈抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿；结构简单，密封圈使用、维护方便，寿命长。
进一步地，反应腔5的腔壁与阀座21之间设有密封圈。
需要说明的是，反应腔5的腔壁与阀座21之间设有密封圈，密封圈在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封性能；密封圈装置和运动件之间的摩擦力小，摩擦系数稳定；密封圈抗腐蚀能力强，不易老化，工作寿命长，耐磨性好，磨损后在一定程度上能自动补偿；结构简单，密封圈使用、维护方便，寿命长。
进一步地，传动机构3包括由电机驱动的曲轴31，曲轴31上设置有曲柄32，曲柄32通过连杆33与活塞13连接。
需要说明的是，高压泵1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31做低速圆周运动，通过曲轴31箱把曲轴31的圆周运动转换成活塞13的往复运动；同时，配合单向阀41，给送入微射流设备内的物料施加压力，流向环形狭缝设计的高压阀2，使非均一的产品达到纳米化的效果。
本实用新型第二方面的实施例提供了一种纳米颗粒生产设备，包括本实用新型第一方面的实施例提供的任一项实施例中的微射流设备。
本实用新型第二方面的实施例提供的纳米颗粒生产设备设置有本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备，从而具有本实用新型第一方面的实施例提供的微射流设备所具有的一切有益效果。
进一步地，一种纳米颗粒生产设备还包括用于提供动力的电机，用于给微射流设备降温的冷冻水循环装置，电机与微射流设备中的高压泵1传动连接。
需要说明的是，微射流设备中的高压泵1由电机提供动力，纳米颗粒生产设备中的电机与微射流设备中的高压泵1传动连接。并且，纳米颗粒生产设备还包括用于给微射流设备降温的冷冻水循环装置，可以将加工过程控制在0-60℃之间，最大程度地保留生物材料的活性，可用于生物制药、营养食品等领域。
进一步地，冷冻水循环装置包括制冷设备、用于容纳微射流设备的槽体；制冷设备设有冷冻水出口和循环水入口，槽体设有冷冻水入口和循环水出口；冷冻水出口与冷冻水入口相连，循环水入口与循环水出口相连。
本实用新型第二方面的实施例提供的纳米颗粒生产设备增加了核心部件高压阀的在恶劣工作环境中的使用寿命，提高了设备的可靠性，可24小时不间断工作；扩大了设备的加工范围，不仅可以加工硬度较低的生物材料，还可以加工硬度较高的金属银颗粒和无机材料。加工温度可控制在0-60℃，最大程度地保留生物材料的活性。加工出的纳米材料粒径小于100nm，颗粒分布范围窄，集中在20-60nm之间；制备的材料纯度高，可达99.9％；并且不产生有毒有害气体，对环境无污染，工艺简单、能耗低，可工业化生产。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种微射流设备，其特征在于，包括高压阀(2)和输送物料的高压泵(1)，其中：
所述高压泵(1)包括泵体(11)、端盖(12)和由传动机构(3)驱动的活塞(13)，所述泵体(11)内形成用于容纳所述活塞(13)的泵腔，所述活塞(13)设置于所述泵腔内，所述端盖(12)与所述泵体(11)连接；
所述高压阀(2)包括阀座(21)、阀芯(22)、阀盖(23)和设置在所述阀座(21)内与所述泵腔连通的阀腔，所述阀座(21)与所述端盖(12)连接；当高压阀(2)处于第一工位时，所述阀芯(22)一端伸入所述阀座(21)内，所述阀芯(22)与所述阀座(21)和所述活塞(13)使所述泵腔形成密闭的空间；当高压阀(2)处于第二工位时，所述阀芯(22)与所述阀座(21)形成环形狭缝；所述阀芯(22)与所述阀座(21)接触部分的材料为金刚石，所述活塞(13)将所述泵腔内的物料输送至所述高压阀(2)；所述阀盖(23)与所述阀座(21)之间形成与所述环形狭缝连通的反应腔(5)。
2.根据权利要求1所述的微射流设备，其特征在于，所述泵体(11)顶部设有进料通道(4)，所述进料通道(4)与所述泵腔之间设有物料由所述进料通道(4)进入所述泵腔内的单向阀(41)。
3.根据权利要求1所述的微射流设备，其特征在于，所述反应腔(5)一侧设有与所述反应腔(5)连通的容料仓(6)，所述容料仓(6)一侧设有出料口。
4.根据权利要求2所述的微射流设备，其特征在于，所述泵体(11)与所述端盖(12)之间设有密封圈。
5.根据权利要求1所述的微射流设备，其特征在于，所述阀座(21)与所述端盖(12)之间设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的微射流设备，其特征在于，所述反应腔(5)的腔壁与所述阀座(21)之间设有密封圈。
7.根据权利要求1所述的微射流设备，其特征在于，所述传动机构(3)包括由电机驱动的曲轴(31)，所述曲轴(31)上设置有曲柄(32)，所述曲柄(32)通过连杆(33)与所述活塞(13)连接。
8.一种纳米颗粒生产设备，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的微射流设备。
9.根据权利要求8所述的纳米颗粒生产设备，其特征在于，还包括用于提供动力的电机，用于给微射流设备降温的冷冻水循环装置，所述电机与所述微射流设备中的高压泵(1)传动连接。
10.根据权利要求9所述的纳米颗粒生产设备，其特征在于，所述冷冻水循环装置包括制冷设备、用于容纳所述微射流设备的槽体；所述制冷设备设有冷冻水出口和循环水入口，所述槽体设有冷冻水入口和循环水出口；所述冷冻水出口与所述冷冻水入口相连，所述循环水入口与所述循环水出口相连。
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