CN207187647U - 一种均质机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种均质机，所述均质机包括均质机本体，所述均质机还包括电动缸、衔接部和控制装置，衔接部的一端与电动缸固定连接，衔接部的另一端和均质机本体固定连接；所述电动缸包括丝杆和与丝杆匹配连接的丝杆活塞套，丝杆活塞套的一侧设有磁体，在电动缸筒壁上设有与磁体相感应的第一、二限位开关，所述电动缸的推杆的末端与一带腔体结构的连接件连接，连接件远离推杆的一侧设有通孔，均质机本体中的均质机柱塞穿过通孔与连接件连接，在推杆和均质机柱塞之间设有压力传感器，均质机柱塞、推杆和连接件在衔接部的腔体内做往复直线运动。本实用新型密封，无泄漏风险，结构简单，维护简便，提供过载保护，处理终端无过压风险。

Description

一种均质机

技术领域

本实用新型涉及一种物料均质细化的设备，尤其是涉及一种均质机。

背景技术

高压均质机也称“高压流体纳米匀质机”，它可以使悬浊液状态的物料在超高压(最高可达60000psi)作用下，高速流过具有特殊内部结构的容腔(高压均质腔)，使物料发生物理、化学、结构性质等一系列变化，最终达到均质的效果。

均质也称匀浆，是使悬浮液(或乳化液)体系中的分散物微粒化、均匀化的处理过程，这种处理同时起降低分散物尺度和提高分散物分布均匀性的作用。

“高压流体纳米匀质机”主要用于生物、医药、食品、化工等行业，进行细胞破碎、饮品均质、精细化工，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、染料、太阳能板涂层以及导电涂层等产品，该领域国际市场规模超过100亿元。其中，医药乳剂的生产必须采用超高压均质机(压力至少在20000psi以上)，国内医药行业使用的高压均质机几乎完全依赖于进口。

高压均质机主要由高压均质腔和增压机构构成。高压均质腔的内部具有特别设计的几何形状，在增压机构的作用下，高压溶液快速的通过均质腔，物料会同时受到高速剪切、高频震荡、空穴现象和对流撞击等机械力作用和相应的热效应，由此引发的机械力及化学效应可诱导物料大分子的物理、化学及结构性质发生变化，最终达到均质的效果。

因此，高压均质腔是设备的核心部件，其内部的特有的几何结构是决定均质效果的主要因素。而增压机构为流体物料高速通过均质腔提供了所需的压力，压力的高低和稳定性也会在一定程度上影响产品的质量。

目前市面均质机基本都是采用电机带动曲轴来实现柱塞的往复驱动。这种传统的均质机传动结构存在以下问题：

1、动力端往复频次太快，噪音大。

2、太快的往复频次导致密封圈使用寿命短，且无法承受高压。

3、无安全设定装置。存在较大的安全隐患。

4、无法处理小剂量样品。

5、处理压力无法达到微射流均质机一样的高压。

6、配合使用的均质阀极易磨损，且压力不稳定，波动大。

目前市面上还有采用液压缸或气动缸带动柱塞往复驱动的传动方式。一般称之为微射流定孔式均质机，这种均质机在传动过程中通过对液压或压缩空气加装安全阀的方式确保动力装置不过载。

但是同时液压缸传动还是在存在以下问题。

1、液压缸驱动是以电机带动齿轮泵或柱塞泵等形式对液压油加压，再通过液压缸与高压泵之间的活塞缸径比实现压力转化的。液压油受压在流动过程中需要各种形式的密封件和转接头。一旦安装不当就会发生泄漏。同时密封圈老化是导致泄漏的重要因素。

当发生漏油现象后，清理和维护工作相当繁琐，并且污染环境。特别是集成化零件，发生故障时往往要拆卸大量的相关连带零件，对分析排查故障造成很大困难。

2、液压油作为一种压力转化介质，在液压系统里不断挤压，循环流动，升温降温。到一定周期后就会产生杂质，物理变性，需要周期性的保养，更换。

3、液压系统部件较多，故障原因多种多样，解决故障时需要不断排查，费时费力。

4、运输过程需要排空油泵，安装时再重新注油。

气动缸存在以下问题

1、由于目前市面的空压机最高压力大概在12bar左右，为了达到均质机的终端处理高压。就需要很大的缸径比，也就是说为了达到高压力，在压缩空气这个动力压力无法太高的前提小，只能把气缸的缸径做到很大。需要配备大功率空压机

2、气动缸在往复运动中，需要不停的进气，排气，噪音大。耗气量也大，能量转化效率低。

4、与液压缸相似，管路连接和气缸活塞都面临着密封问题。只不过气缸的介质相对来说要洁净得多。

由于现在很多制药类客户面临一个问题：他们的高附加值的样品非常昂贵，一次实验所耗费的成品少则几万块，多则几十万，上百万。他们当然希望通过最小的代价摸索到处理工艺，小样处理对于他们来说就意味着更多的实验次数，更多机会去优化工艺。而以往的均质机由于结构件太大，或者柱塞往复频次太快。处理量最小也要20ml以上。并且操作要求很高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种均质机，能够有效密封，无污染，结构简单，体积小巧，频次调节，可以处理小至5ml的样品，结构传动中加装了压应力传感器，可避免电机过载。

本实用新型要解决的技术问题的技术方案是：

一种均质机，包括均质机本体，所述均质机还包括电动缸、衔接部和控制装置，衔接部的一端与电动缸固定连接，衔接部的另一端和均质机本体固定连接；所述电动缸包括丝杆1和与丝杆匹配连接的丝杆活塞套，丝杆活塞套的一侧设有磁体，在电动缸筒壁上设有与磁体相感应的第一、二限位开关，所述衔接部为两端开口的腔体，所述电动缸的推杆的末端与一带腔体结构的连接件连接，连接件远离推杆的一侧设有通孔，均质机本体中的均质机柱塞穿过通孔与连接件连接，在推杆和均质机柱塞之间设有压力传感器，均质机柱塞、推杆和连接件在衔接部的腔体内做往复直线运动，所述第一、二限位开关以及电动缸的电动机和压力传感器与控制装置电性连接。

优选的，所述均质机本体包括均质机高压泵腔和位于均质机高压泵腔内的均质机柱塞，均质机柱塞末端设有均质阀，均质阀的出口通过收集管路进入设于均质机高压泵腔上方的料杯中，料杯通过单向阀与均质机柱塞活塞腔体连通。

优选的，衔接部和均质机本体在两者连接处的中心处进行螺接连接。

优选的，所述电动缸和衔接部通过法兰固定连接。

本实用新型的优异效果：

利用电动缸可往复运行，结构简单的特性，作为均质机的驱动动力源，设计一款清洁能源，结构紧凑简单，维护方便，可处理小量样品的均质机。

具体具有如下的效果

1、无密封，无泄漏风险。

2、结构简单，体积小。

3、安装方便：只需要电源，不需要液压油，压缩空气等其它介质。

4、维护简便，使用清净无油污。

5、动力提供过载保护，处理终端无过压风险。

6、频次调节，可以处理小至5ml的样品。

7、电动缸可实现活塞杆的往复精确控制。

8、电动缸驱动主要是应用于小型微量处理的均质机。

9、结构传动中加装了压应力传感器。可避免电机过载。

附图说明

此处所说明的附图用以提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一种实施例的结构图。

图中：

1、丝杆，2、丝杆活塞套，3、第一限位开关，4、第二限位开关，5、磁体，6、推杆，7、压力传感器，8、均质机柱塞，9、均质机高压泵腔，10、均质阀，

11、料杯，12、单向阀，13、收集管路，

20、电动缸，

30、衔接部，32、连接件，33、通孔，

40、均质机本体。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的技术内容，本领域的技术人员可由本说明书揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点和功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同的观点和应用，在不违背本实用新型的精神下进行各种修饰和变更。

一种均质机，包括均质机本体40，所述均质机还包括电动缸20、衔接部30和控制装置，衔接部30的一端与电动缸20固定连接，衔接部30的另一端和均质机本体40固定连接。具体的，所述电动缸20和衔接部30通过法兰固定连接，安装容易，连接牢固。

均质机的本质就是一个高压的柱塞泵加上均质阀。柱塞泵的主要部件是柱塞和单向阀，柱塞在泵体内往复运动，配合单向阀的作用抽吸物料。均质机就是用柱塞泵将物料往均质阀方向输送，然后通过调节均质阀来达到高压分散的作用。

所谓电动缸就是用各种电动机(如伺服电动机、步进电机、电动机)带动各种螺杆(如滑动螺杆、滚珠螺杆)旋转，通过螺母转化为直线运动，并推动活塞像气缸那样作往复直线运动。为适应不同的要求，电动缸已有多种品种规格，也有不同的名称，如：电动滑台、直线滑台、工业机械手臂等。

在不实用新型的方案中，所述电动缸20包括丝杆1和与丝杆1匹配连接的丝杆活塞套2，丝杆活塞套2的一侧设有磁体5，在电动缸20筒壁上设有与磁体5相感应的第一、二限位开关3、4，第一、二限位开关3、4用于限定电动缸20的推杆6的活动区间，即行程，保证推杆6在电动机的带动下在行程空间内循环运动。

所述衔接部30为两端开口的腔体，所述电动缸20的推杆6的末端与一带腔体结构的连接件32连接，连接件32远离推杆6的一侧设有通孔33，均质机本体40中的均质机柱塞8穿过通孔33与连接件32连接，这样就实现了电动缸20与均质机本体40的传动连接。均质机柱塞8、推杆6和连接件32在衔接部30的腔体内做往复直线运动

具体的，本实用新型的一种均质机本体40包括均质机高压泵腔9和位于均质机高压泵腔9内的均质机柱塞8，均质机柱塞8末端设有均质阀10，均质阀10的出口通过收集管路13进入设于均质机高压泵腔9上方的料杯11中，料杯11通过单向阀12与均质机柱塞8活塞腔体连接连通。

为了避免电机过载，在推杆6和均质机柱塞8之间设有压力传感器7，所述第一、二限位开关3、4以及电动缸20的电动机和压力传感器7与控制装置电性连接。

优选的，衔接部30和均质机本体40在两者连接处的中心处进行螺接连接，这样的设计使得本实用新型外观美观，不和其它部件形成干涉。

接下来我们通过图1例详细描述下本实用新型的动作过程。

电动缸的电动机带动丝杆1转动，丝杆1与丝杆活塞套2通过螺旋配合传动。丝杆1正转时，丝杆活塞套2往右做直线运动，带动固定在推杆6上的均质机柱塞8往回拉，一直到磁体5感应到限位开关3为止，控制装置控制电动机停机，这是个抽吸物料的过程，料杯11中的物料通过打开状态的单向阀12进入到与均质机柱塞8活动腔体中。

然后控制装置控制电动缸的电动机反向转动，丝杆1也反转，丝杆活塞套2在直线上做向左运动，单向阀12关闭，通过推杆6推动压力传器7、均质机柱塞8，挤压抽吸到均质机柱塞8活塞腔体中来的物料，物料升压以后通过均质阀10喷射出来。这是个排料的过程，在本实用新型中的一个实施例中，经过加压流程的物料通过收集管路13进入设于均质机高压泵腔9上方的料杯11中，等待进一步的处理。当磁体5向左位移到限位开关4处时，电动缸的电动机又开始调转方向，均质机柱塞8又往右开始抽吸物料，达到一个往返运动的周期循环。

操作过程中，压力传感器7监控结构件的受力情况，当物料压力剧增时，通过压力传感器7的受力反馈，控制装置及时切断电动缸的电动机的动力输出。进而，如果电动机与热继电器配合，可以起到安全过载保护作用，这种双保险设计可以避免电机负载过大，防止烧毁电机。

这种结构设计中，均质机柱塞8的往复运动通过电动缸的电动机的正反转实现的。结构不需要其它额外的部件，因此结构紧凑轻便。现在市面上的实验型均质机体积都较为笨重，震动也大，一般安装时都要重新订做实验台，或者采用分体结构。电动缸均质机可以为实验型小设备提供直接放在实验台上就可以操作的可能性。

安装过程也很简单，只需要提供常规220VAC单相电源。不需要准备液压油，润滑油，不需要空压机。

在动力传动过程中，无其它任何流体介质，无密封件等其它耗材。因此也不存在泄漏风险。维护过程中也不用担心污染问题。

由于现在很多制药类客户面临一个问题：他们的高附加值的样品非常昂贵，一次实验所耗费的成品少则几万块，多则几十万，上百万。他们当然希望通过最小的代价摸索到处理工艺，小样处理对于他们来说就意味着更多的实验次数，更多机会去优化工艺。而以往的均质机由于结构件太大，或者柱塞往复频次太快。处理量最小也要20ml以上。并且操作要求很高。

一台均质机的处理量是根据柱塞在高压泵腔的体积和往复频次来定义的。

处理量(ml·min-1)＝柱塞体积(ml)×频次(min-1)

均质机的可处理量是起决于高压泵容积，即物料从进入单向阀到接收料杯之间的容积，一般称为腔内死体积。这个体积越小，对于小样处理越有利。

如上图所示，料杯中的物料在柱塞往回抽吸时，单向阀12打开，通过单向阀12进入高压泵头内，物料必须首先满足能够充满整个高压泵头的容积，当柱塞往前推的过程中，单向阀12关闭，柱塞才能对物料加压达到预期高压值。如果物料量不够，也就是高压泵头内部含有空气，均质压力上不去，也会有波动。物料满足内部容积后，被加压挤过均质阀/喷嘴，经由收集管路回到料杯中。这样一个过程代表物料被均质一次。

均质机很重要的两个工艺参数：压力和遍数，即物料均质过程中所被加的压力，和在该压力经过均质阀/喷嘴的次数。样品量要满足充满高压泵内的死体积，并通过收集管路回到料杯中。这样才能加压，和计数遍数。

在减小样品量的目标，和样品量要满足大于死体积的前提下，我们的方式是采用较细的柱塞，较短的柱塞行程，以及更细的管路，同时要在处理每一遍的循环周期中找些时间空隙，来完成我们的工作，不至于手慢脚乱。普通的均质机在每个频次之间是不间断的进行的。这样只有保证足够量的样品才能保证机器连续运行。伺服电动缸很大的优势就是可以实现运动位移和运动速度的高精度控制，可以实现在加压过程后，降低往回抽吸的速度。结合前面提到的体积小的优势。我们就可以实现处理小至5ml的样品的可能。

虽然本专利已参照较佳的实施例及附图予以说明，然而上述的说明应视为举例性而非限制性，熟悉此项技术者根据本实用新型的精神所做的变化及修改，均应属于本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种均质机，包括均质机本体(40)，其特征在于：

所述均质机还包括电动缸(20)、衔接部(30)和控制装置，衔接部(30)的一端与电动缸(20)固定连接，衔接部(30)的另一端和均质机本体(40)固定连接；

所述电动缸(20)包括丝杆(1)和与丝杆(1)匹配连接的丝杆活塞套(2)，丝杆活塞套(2)的一侧设有磁体(5)，在电动缸(20)筒壁上设有与磁体(5)相感应的第一、二限位开关(3、4)，

所述衔接部(30)为两端开口的腔体，所述电动缸(20)的推杆(6)的末端与一带腔体结构的连接件(32)连接，连接件(32)远离推杆(6)的一侧设有通孔(33)，均质机本体(40)中的均质机柱塞(8)穿过通孔(33)与连接件(32)连接，在推杆(6)和均质机柱塞(8)之间设有压力传感器(7)，均质机柱塞(8)、推杆(6)和连接件(32)在衔接部(30)的腔体内做往复直线运动，

所述第一、二限位开关(3、4)以及电动缸(20)的电动机和压力传感器(7)与控制装置电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种均质机，其特征在于：

所述均质机本体(40)包括均质机高压泵腔(9)和位于均质机高压泵腔(9)内的均质机柱塞(8)，均质机柱塞(8)末端设有均质阀(10)，均质阀的出口通过收集管路(13)进入设于均质机高压泵腔(9)上方的料杯(11)中，料杯(11)通过单向阀(12)与均质机柱塞(8)活塞腔体连接连通。

3.根据权利要求1所述的一种均质机，其特征在于：

衔接部(30)和均质机本体(40)在两者连接处的中心处进行螺接连接。

4.根据权利要求1所述的一种均质机，其特征在于：

所述电动缸(20)和衔接部(30)通过法兰固定连接。