专利名称：高压均质化装置及其方法
技术领域：
本发明涉及对悬浮液的分散以及乳化，食品、化工产品、医药产品、各种树脂中所述的悬浮液含有微细固体原料，造纸领域中所述的悬浮液含有纤维状纤维素。本发明涉及原料的碎分，例如粉碎存在于液体中的酵母细胞和大肠杆菌的真菌的细胞膜。本发明提供了固体材料在悬浮液中的高效分散和乳化，以及细胞膜的高效粉碎。本发明的生产能力很高且可自动地操作。在本发明中，阀没有受到损伤，从而可以容易地进行维修和控制。
背景技术：
在一种传统的造纸领域的高压均质化装置中(JP，S60-19921，A)，含有纤维状纤维素的悬浮液在高压下通过一个孔口，纤维状纤维素得到碎分。
传统的装置利用活塞在缸内与马达一起的往复运动而使纤维状纤维素的悬浮液在高压下流过孔口。由于纤维状纤维素具有粘性，传统的装置不能使纤维状纤维素迅速地流过孔口，导致碎分的生产率很低。
此外，纤维状纤维素会粘到活塞的进入阀座和排出阀座上，导致阀不易打开和关闭以及高压下原料的泄漏，从而导致生产率很低。
因为传统的装置是在高压下进行操作的，活塞以及进入阀和排出阀磨损快且易于损坏。为此，需要对所述装置进行维修和控制，从而导致费用升高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种分散和乳化含于悬浮液内的固体材料或粉碎细胞膜的高压均质化装置以及方法。所述的装置结构简单，且在高压下具有高加工能力。该装置可自动地操作且没有受损的阀门，因此，该装置的零部件使用寿命长，且易于维修和控制。
依据本发明的第一方面，一种高压均质化装置包括高压均质化设备，所述设备具有小直径孔口，用于使含有细微细体材料、纤维状纤维素或细胞的悬浮液在高压下高速地通过；连接至所述高压均质化设备的原料接收通道；处理活塞；与所述处理活塞相对的接收装置；设置在所述接收装置中的处理凹孔，用于通过增压器而容置所述处理活塞的前端；其中，所述接收装置和/或处理活塞相对于增压器移动，所述处理凹孔内的容积受压，从而将所需数量的含有原料的悬浮液压到并导入所述的原料接收通道内而进行碎分。
依据本发明的第二方面，处理凹孔设置在所述增压器的增压活塞或接收装置的内部，所述的增压活塞或接收装置相对于固定在框架上的所述处理活塞移动。
依据本发明的第三方面，处理凹孔设置在所述增压器的接收装置或一可移动的缸内，所述接收器或可移动的缸相对于固定在框架上的所述处理活塞移动。
依据本发明的第四方面，所述处理凹孔设置在相对于所述处理活塞移动的接收装置或缸内，所述处理活塞与增压器的增压活塞相连接，所述增压活塞相对于框架可移动地设置。
依据本发明的第五方面，所述处理活塞与可移动地设置到所述框架的增压器的增压活塞相连接，当接收装置相对于处理活塞移动时，处理凹孔设置在可移动的缸内。
依据本发明的第六方面，原料接收通道沿所述处理活塞的纵向设置在所述处理活塞的内部。
依据本发明的第七方面，原料接收通道连通于所述处理凹孔和高压均质化设备之间，且沿所述处理凹孔的径向设置。
依据本发明的第八方面，原料接收通道的一端连接至一个具有T形或L形截面的衬套，所述的衬套设置在处理凹孔的下部位置。
依据本发明的第九方面，处理凹孔在其下部位置具有一个位于该处理凹孔中的滑动阀，且所述滑动阀通过一个弹簧响应于内部压力变化而打开以及关闭所述的原材料容置通道。
依据本发明的第十方面，当处理活塞通过一水密位置且所述处理凹孔处于水密状态时，将含有原料的所述悬浮液导入到原料接收通道中。
依据本发明的第十一方面，当处理活塞通过水密位置且所述悬浮液填充到所述处理凹孔及原料接收通道而保持水密状态时，含有原料的悬浮液被加压。
依据本发明的第十二方面，用于供应悬浮液的漏斗设置在处理凹孔的开口处，且所述的处理活塞穿过所述漏斗插入到所述处理凹孔内而保持水密状态。
依据本发明的第十三方面，当所述的悬浮液在高压下导入到所述原料接收通道中之后，所述的增压活塞、处理活塞或可移动的缸通过由增压器驱动的缸回到初始位置处。
依据本发明的第十四方面，所述增压器具有用于流入油或水的增压缸，且所述的增压活塞可滑动地设置在所述增压缸内，且在副路的一端具有处理凹孔，用于插入处理活塞的前端。
依据本发明的第十五方面，所述增压器包括用于流入油或水的增压缸，作为处理活塞的增压活塞可滑动地设置在所述增压缸内，且所述缸在一端具有处理凹孔，用于插入处理活塞的前端。
依据本发明的第十六方面，在原料经碎分后，所述增压器回到初始位置处时，接收装置和/或处理活塞的相对运动使得处理凹孔内的体积增加，从而将悬浮液导入到处理凹孔内且填充漫过处理凹孔中的水密位置。
依据本发明的第十七方面，通过设置在处理活塞附近的手柄将所述处理活塞人工地移至初始位置，在所述的初始位置处悬浮液填充漫过水密位置。
依据本发明的第十八方面，处理活塞通过马达、齿轮组、键槽以及键而移动，所述的齿轮组具有连接到马达轴杆上的驱动齿轮、与所述驱动齿轮啮合的从动齿轮以及设置在处理活塞外壁处的螺丝，所述的键槽设置在处理活塞外壁处且与所述的螺丝沿轴向相交，且所述的键被锁定到所述键槽中。
依据本发明的第十九方面，在自动操作中，所述接收装置和/或处理活塞之间的相对运动冲程通过冲程控制器进行调节。
依据本发明的第二十方面，在所述接收装置的上面处设置一可拆卸的盖子，以盖住处理凹孔，所述处理活塞可滑动地穿过所述盖子。
依据本发明的第二十一方面，盖子包括连接到具有处理凹孔的接收装置的上部的固定板、连接到所述固定板的上面且在其外周上具有第一锁定边缘的环形盖子主体、具有用于插入所述处理活塞的通孔及将与所述第一锁定边缘面对的第二锁定边缘的上盖、以及分成两部分以保持所述第一和第二锁定边缘的套环。所述的上盖可通过套环与盖子主体分开。
依据本发明的第二十二方面，高压均质化设备具有一沿其轴向移动的阀，所述阀由油压缸或气压缸驱动，用于在所述的孔口处可变地对阀座施压，以调节内部压力而碎分原料。
依据本发明的第二十三方面，用以碎分存在于高压均质化装置的悬浮液中的固体材料、纤维状纤维素或细胞的高压通过转换油或水的低压而确定，该低压在增压器的增压缸内的第一路径处检测。
依据本发明的第二十四方面，多个高压均质化设备连接到所述原料接收通道第二路径的另一端。
依据本发明的第二十五方面，用以碎分固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的高压均质化设备的内压由导入到增压器增压缸的油或水的低压而检测，而所述增压活塞和缸基于所检测到的信号自动控制及操作。
依据本发明的第二十六方面，一种高压均质化的方法包括以下的步骤把含有微细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液供应至处理凹孔，所述处理凹孔用于通过增压器将处理活塞的前端插入；驱动所述增压器而使接收装置和/或所述处理活塞彼此相对移动；减少所述处理凹孔内的容积；以及将所需数量的悬浮液导入到原料接收通道中，所述原料接收通道沿纵向设置在处理活塞内，或者所述原料接收通道沿所述处理凹孔的径向设置并与所述处理凹孔以及高压均质化设备相连接，以碎分悬浮液；增加所述原料接收通道内的悬浮液的压力；使所述悬浮液以高速通过高压均质化设备的孔口；以及把所述原料碎分成分散物、乳化物、或细胞膜碎物。
依据本发明的第二十七方面，一种高压均质化的方法包括以下的步骤把含有微细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液供应至漏斗；将处理活塞的前端穿过漏斗而插入到处理凹孔中，所述处理凹孔设置在接收装置内且与处理活塞相对；将处理活塞穿过一位于处理凹孔内的水密位置，从而在水密状态增加处理凹孔内的压力；驱动增压器而使接收装置和/或处理活塞彼此相对移动；减少所述处理凹孔内的体积；把所需数量的悬浮液导入到原料接收通道中，所述原料接收通道沿纵向设置在所述处理活塞内，或者所述原料接收通道沿所述处理凹孔的径向设置并与处理凹孔以及高压均质化设备相连接，以碎分悬浮液；增加位于所述原料接收通道内的悬浮液的压力；将所述悬浮液以高速通过高压均质化设备的孔口；以及把所述原料碎分成分散物、乳化物、或细胞膜碎物。
依据本发明的第二十八方面，一种高压均质化的方法包括以下的步骤作为初始步骤，通过处理活塞将含有微细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液供应漫过设置在接收装置内的处理凹孔中的水密位置；将处理活塞的前端插入所述处理凹孔内；使处理活塞通过位于处理凹孔内的水密位置，以在水密状态下增加处理凹孔内的压力；驱动增压器，用于使接收装置和/或处理活塞彼此相对运动；减少所述处理凹孔内的容积；以及，将所需数量的悬浮液导入到原料接收通道中，所述原料接收通道中沿纵向设置在所述处理活塞内，或者所述原料接收通道沿所述处理凹孔的径向设置并与处理凹孔以及高压均质化设备相连接，用以碎分悬浮液；增加所述原料接收通道内的悬浮液的压力；使所述悬浮液以高速通过高压均质化设备的孔口；以及把原料碎分成分散物、乳化物、或细胞膜碎物。
依据本发明的第二十九方面，一种高压均质化的方法包括以下的步骤将增压器返回初始位置；通过接收装置和/或处理活塞的相对运动而增加处理凹孔内的容积；以及把悬浮液导入到处理凹孔内以填充漫过水密位置。
图1为本发明的高压均质化装置第一实施方式的剖视图，其示出供应一种含有原料的悬浮液；图2为一个剖视图，其示出处理活塞通过水密位置并对处理凹孔加压；图3为一个剖视图，其示出将悬浮液导入位于处理活塞内的原料接收通道、加压至高压并在高压均质化设备中细分；图4为一个剖视图，其示出在碎分原料后，通过减少内部压力而使增压活塞返回到初始位置；图5为一个剖视图，其示出通过打开高压均质化设备的均质阀及导入气体，而使增压活塞移向初始位置；图6为一个剖视图，其示出完成碎分的一个循环；图7为一个放大视图，其示出了第一实施方式的高压均质化设备；图8为悬浮液在用搅拌器搅拌后且在碎分之前的显微图；图9为悬浮液在高压均质化设备500Kg/cm2(49,000KPa)的孔口排出压力下经过连续三次细分后的显微图；图10为悬浮液在高压均质化设备1,000Kg/cm2(98,000KPa)的孔口排出压力下经过连续三次碎分后的显微图；图11为悬浮液在高压均质化设备1,500Kg/cm2(147,000KPa)的孔口排出压力下经过连续三次碎分后的显微图；图12为在高压均质化设备500Kg/cm2(49,000KPa)的孔口排出压力下经过连续三次碎分时，测量及计算所得的排出温度的图表；
图13为在高压均质化设备1,000Kg/cm2(98,000KPa)的孔口排出压力下经过连续三次碎分时，测量及计算所得的排出温度的图表；图14为在高压均质化设备1,500Kg/cm2(147,000KPa)的孔口排出压力下经过连续三次碎分时，测量及计算所得的排出温度的图表；图15为本发明的高压均质化装置第二实施方式的剖视图；图16为一个剖视图，其示出处理活塞通过位于处理凹孔中的水密位置而对悬浮液进行加压；图17为一个剖视图，其示出悬浮液导入到原料接收通道且加压至一高压；图18为本发明的均质化装置第三实施方式的剖视图；图19为本发明的均质化装置第四实施方式的剖视图；图20为本发明的均质化装置第五实施方式的剖视图；图21为本发明的均质化装置第六实施方式的剖视图；图22为本发明的均质化装置第七实施方式的剖视图；图23为本发明的均质化装置第八实施方式的剖视图；图24为本发明的均质化装置第九实施方式的剖视图；图25为本发明的均质化装置第十实施方式的剖视图；图26为本发明的均质化装置第十一实施方式的剖视图；图27为一个剖视图，其示出一滑动阀关闭本发明均质化装置第十二实施方式的原料接收通道；图28为一个剖视图，其示出滑动阀打开均质化装置第十二实施方式的原料接收通道；图29为本发明的均质化装置第十三实施方式的剖视图；图30为本发明的均质化装置第十四实施方式的剖视图；图31为本发明的均质化装置第十五实施方式的剖视图；图32为一个剖视图，其示出作为第十五实施方式的初始步骤的悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置；图33为一个剖视图，其示出悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置并导入到第十五实施方式的原料接收通道内；图34为一个剖视图，其示出悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置并在第十五实施方式的原料接收通道中进行加压；图35为一个剖视图，其示出悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置、在原料接收通道中加压、然后细分；图36为一个剖视图，其示出在第十五实施方式的原料碎分之后，悬浮液导入处理活塞的处理凹孔中；图37为一个剖视图，其示出在第十五实施方式的原料碎分之后，悬浮液往处理活塞的处理凹孔内的供应结束；图38为第十五实施方式的放大剖视图；图39为第十五实施方式的盖子的盖子主体的放大剖视图；图40为第十五实施方式的盖子主体的放大俯视图；图41为第十五实施方式的盖子上盖的放大剖视图；图42为第十五实施方式的上盖的放大俯视图；图43为第十五实施方式的套环的放大剖视图；图44为第十五实施方式的套环的放大俯视图；图45为本发明的均质化装置第十六实施方式的剖视图；图46为当从第十六实施方式的一侧观察时的剖视图；图47为本发明的均质化装置第十七实施方式的剖视图；图48为当从第十七实施方式的一侧观察时的剖视图；图49为本发明的均质化装置第十八实施方式的剖视图；图50为一个剖视图，其示出作为第十八实施方式的初始步骤的悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置；图51为一个剖视图，其示出悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置并导入到第十八实施方式的原料接收通道内；图52为一个剖视图，其示出悬浮液填充处理凹孔而漫过水密位置并在第十八实施方式的原料接收通道中进一步进行加压；图53为第十八实施方式的剖视图，其示出悬浮液在处理凹孔中进一步进行加压，且悬浮液中的原料得以碎分；图54为一个剖视图，其示出在第十八实施方式的原料碎分之后，处理活塞回到初始位置且悬浮液导入处理凹孔内；图55为一个剖视图，其示出在原料碎分之后，悬浮液向原料接收通道内的供应结束。
具体实施例方式
本发明的高压均质化装置使含有原料G的悬浮液2通过设置在高压均质化装置1中的孔口3，而在高压下分散及乳化原料G或粉碎(即细分)细胞膜，原料G例如为微细的固体材料、纤维状纤维素以及细胞膜。高压均质化装置具有原料接收通道6、处理活塞5、与所述处理活塞5相对的接收装置、以及通过增压器9而接纳所述处理活塞5的前端(一端)5a的处理凹孔7。当驱动增压器9时，所述接收装置和/或处理活塞5相对运动，且通过改变处理凹孔7内的容积而使所需数量的悬浮液2流入到原料接收通道6内。悬浮液2中的固体材料、纤维状纤维素以及细胞在高压均质化装置1的孔口3处得以碎分。
如图1所示，高压均质化装置包括设置在处理凹孔7开口处、用以容置悬浮液2的漏斗4；处理活塞5，其具有沿轴向位于其内的原料接收通道6，且其前端5a可以在漏斗4内相应地移动，而另一端5b连接到高压均质化设备1；增压活塞8，其作为接收装置，在一端部8a设置有处理凹孔7；增压器9，用以通过增加压力而使得增压活塞8相对于处理活塞5上下移动；以及用以往复移动增压活塞8的缸10。处理活塞5和处理凹孔7之间的相对运动可使得处理凹孔7内的容积发生变化。对应于处理凹孔7内的容积变化，悬浮液2中的固体材料、纤维状纤维素或细胞流入到原料接收通道6内且在高压均质化设备1处得以碎分。
如图1所示，高压均质化设备1具有一均质阀V以及一形成孔口3的阀座V.S，该均质阀V与液压缸C或气缸一起沿轴向X直线地驱动。均质阀V与阀座V.S相接触以调节原料G碎分步骤中的内部压力。
如下地考虑原料G。在食品中，原料G为固体材料，例如制剂以及纤维状纤维素。它们存在于食品成品或半成品的悬浮液2中，例如存在于蕃茄酱、油、黄油乳制品以及乳酪、软饮料、果汁、汤、婴儿食物中，以防止分离、长期保持稳定、增加口感、便于吞咽。在化工产品或化妆品中，原料G为例如色素、磁粉、或矿物质的固体材料，它们存在于所述产品的成品或半成品的悬浮液2或乳液中。在医药产品中，它们为例如矿物质和天然药物的固体材料，它们存在于所述医药产品的成品或半成品的悬浮液2或乳液中。在玻璃器皿中，它们为例如存在于液态玻璃中的色素和矿物质的微细固体材料。在合成树脂工业中，它们为色素、矿物质、增塑剂以及增强纤维，它们存在于所述树脂产品的成品或半成品的悬浮液2或乳液中。在制纸领域，它们为在制造过程中存在于悬浮液2内的例如纤维状纤维素的固体材料。在病理实验室中，它们为例如存在于悬浮液2中的大肠杆菌和酵母细胞的真菌细胞。
漏斗4为一个容器，且原料G通过一软管11供应到漏斗4，该软管11的一端连接到漏斗4。
原料接收通道6的截面面积Ф1和长度L1设定为使得高压均质化设备1可以实现原料G的最佳碎分。
增压器9的增压活塞8在压力作用下往上移动。当处理活塞5通过设置在增压活塞8端部8a处的处理凹孔7的水密位置S时，供应至漏斗4的悬浮液2受迫流入原料接收通道6内，且在所述通道中容置所需数量的悬浮液2。
增压器9具有一增压缸12以及一增压活塞8。油O或水W流入到增压缸12内。增压活塞8可相对于增压缸12滑动，且此增压活塞8在端部8a处设有处理凹孔7，处理活塞5的前端5a插入于此处理凹孔7中而往复运动。
当通过泵P往增压器9的增压缸12供应低压的油O或水W时，增压活塞8朝处理活塞5移动。处理活塞5的前端(一端5a)经过漏斗4而插入到位于端部8a处的处理凹孔7中，且处理凹孔7被加压。将位于漏斗4中的含有原料G的悬浮液2导入到位于处理活塞5内的原料接收通道6中。
在图1所示的实施方式中，增压缸12在截面S1处的内直径Φ2大约为340mm，而处理凹孔7在截面S2处的内直径Φ3大约为110mm。
当油O或水W流入到增压缸12内时，增压缸12具有较低的初始内压H1，为100Kg/cm2(9,800KPa)。当处理活塞5进入处理凹孔7内时，原料接收通道6的内部压力到达高压H2，为955Kg/cm2(93，590KPa)。通过调节增压缸12的内直径Φ2和处理凹孔7的内直径Ф3，以及选择所需功率的泵P，原料接收通道6的内部最大压力H2最高可以到达2,300Kg/cm2(225,400KPa)。
通过初始低压H1来估算高压均质化设备1处的高压H3，此高压H3分散及乳化固体材料或纤维状纤维素以及粉碎细胞以碎分悬浮液2中的原料G，所述的初始低压H1由流入到增压缸12内的油O或水W引起，且在油压指示器13处侧测量并通过传感器(未示)检测。
缸10的活塞杆14连接到增压活塞8，以通过杆14的上下移动而把原料接收通道6的内部压力增大到高压H2。
如图1所示，高压均质化设备1连接到框架15的上部。缸10连接到框架15上部的两侧。处理活塞5设置在框架15内上部中心处，且增压缸12设置在框架15的下部。
排出管11’连接至高压均质化设备1且用于把碎分后的原料G按需排出到容器16。
在上文中解释了高压均质化设备1的结构。解释其中分散或乳化存在于悬浮液中的原料以及粉碎以碎分细胞膜的过程，所述的原料为固体材料或纤维状纤维素。
如下地考虑原料G。在食品中，原料G为固体材料，例如制剂以及纤维状纤维素。它们存在于例如蕃茄酱、油、黄油乳制品以及乳酪、软饮料、果汁、汤、以及婴儿食物的食品成品或半成品的悬浮液2中，以防止分离、长期保持稳定、增加口感、便于吞咽。在化工产品或化妆品中，原料G为例如存在于所述产品的成品或半成品的悬浮液2或乳液中的色素、磁粉或矿物质的固体材料。在医药产品中，它们为例如存在于所述医药产品的成品或半成品的悬浮液2或乳液中的矿物质和天然药物的固体材料。在玻璃器皿中，它们为例如存在于液态玻璃中的色素和矿物质的固体材料。在合成树脂工业中，它们为存在于所述树脂产品的成品或半成品的悬浮液2或乳液中的色素、矿物质、增塑剂、以及增强纤维。在造纸领域，它们为例如在制造过程中存在于悬浮液2内纤维状纤维素的固体材料。在病理实验室中，它们为例如存在于悬浮液2中的大肠杆菌和酵母细胞的真菌细胞。
为了碎分存在于悬浮液2中的固体材料、纤维状纤维素、真菌细胞的固体原料G，悬浮液2通过软管11供应到漏斗4。悬浮液2也供应到处理凹孔7(参照图1)。
当驱动增压器9且增压活塞8向上移动时，处理活塞5的前端5a穿过漏斗4而进入处理凹孔7，如图2所示。
增压活塞8的移动通过流入到增压缸12内的油O或水W的低压H1驱动。
在处理活塞5通过处理凹孔7的水密位置S后，处理凹孔7的内部被加压。
增压活塞8朝处理活塞5移动，直到传感器检测到停止信号为止。处理凹孔7内容积的压缩把所需数量的悬浮液2压缩且导引入原料接收通道6。在原料接收通道6中对悬浮液2进行进一步的加压。
如上所述，在图1所示的实施方式中，增压缸12的内直径Φ2大约为340mm，而处理凹孔7的内直径Φ3大约为110mm。增压缸12的初始内部低压H1为100Kg/cm2(9,800KPa)。当处理活塞5进入到处理凹孔7内时，原料接收通道6中的内压到达955Kg/cm2(95,590KPa)的高压H2。原料接收通道6中的内压可到达的最大压力H2为2,300Kg/cm2(225,400KPa)。
当加压至H2的原料G经过孔口3时——所述孔口3在阀座V.S与均质阀V之间具有一个小的间隙，其中阀座V.S连接到处理活塞5的端部5b且通过均质阀V施压，原料G非常快速地流入孔口且在其中引起空穴现象。当空穴破碎时，由于很大的压差而引起了剪切效应。然后，原料G以很高的速度从孔口3处排出且撞击到壁上。由此，悬浮液2中的固体材料或纤维状纤维素在高压H3下被分散或乳化。在高压H3下，细胞被撕裂开且细胞膜被粉碎。以此方式碎分了原料G。因为原料接收通道6具有较高的压力H2，原料G以较高的速度通过孔口3且更猛烈地进行撞击。
用于碎分原料G的高压H2的值可以从在第一路径中的油压指示器13所示的值换算而来，在该第一路径中油O或水W形成增压缸12内的低压H1，且此压力由传感器(未示)检测。诸如油压指示器13的测量仪器耐受内压，且可以容易地在没有磨损和故障的情况下进行测量。
如图1和7所示，在高压均质化设备1中，形成孔口3的阀座V.S通过均质阀V以及液压缸或气缸C沿轴向X直线地进行加压。推动均质阀V的压力可以从低压变动到高压以及非常高的压力。通过液压缸C调节孔口3附近处的内压来碎分原料G中的固体材料、纤维状纤维素或者细胞膜。由高压均质化设备1所细分的原料G通过排出管11’排出到容器16中。
如图5所示，在将原料G碎分之后，排出增压缸12内的油O或水W，且以缸10通过活塞杆14将增压活塞8无阻力地向下移至初始位置。增压活塞8与连接到框架15的处理活塞5分开，且处理活塞5被拉出处理凹孔7，从而增压活塞8回到初始位置。
当增压活塞8向下移动时，通过驱动液压缸C而将空气导入原料接收通道6来迅速容易地释放均质阀V对阀座V.S所施加的压力。原料接收通道6内的真空使增压活塞8不会容易地往下移动(图5)。
增压活塞8在增压缸12内平滑地移动至初始位置(图6)，而增压活塞8的位置通过传感器(未示)来检测。
第一路径的低压H1通过油压指示器13测量且由传感器检测。基于所检测到的信号来决定增压活塞8的驱动时间的选择以及冲程。所检测到的信号控制要容置于处理活塞5内的原料接收通道6中的悬浮液2的量，还将高压H2控制在所希望的数值，以将原料G接纳到原料接收通道6中。
基于所检测到的第一路径低压H1的信号，通过调节压力均质阀V对阀座V.S的压力，对用于驱动均质阀V而对阀座V.S施压的液压缸C进行控制，从而确定原料G的内压、施压的时间以及施压的顺序，阀座V.S与均质阀V形成孔口3。通过缸10，所检测到的信号也可以控制增压活塞8回到初始位置的时间选择。
通过计算机程序可以容易地实现这些控制。所述的计算机程序可以自动地实现原料G的分散、乳化、或粉碎的碎分过程。通过下述的步骤实现所述的自动过程。悬浮液2供应到漏斗4，增压活塞8被加压、处理活塞5通过处理凹孔7的水密位置S，悬浮液2导入原料接收通道6内且加压到高压H2，一旦位于高压均质化设备1中，则对悬浮液2进行细分，以及将含有已细分原料的悬浮液2排出到容器16并通过管11再次供应到漏斗4。通过液压缸C进一步增加均质阀V对阀座V.S所施加的压力，以在高压均质化设备1中对原料G进行进一步的碎分。
重复此过程，可以容易且迅速地把原料G碎分到所希望的尺寸。
在第一实施方式的过程中，紧接着处理活塞5通过水密位置S之后，将原料G在原料接收通道6内加压到高压H2。从而，在压力或高压作用下，所需数量的原料G可顺畅地导入高压均质化设备1中，哪怕孔口3很小且悬浮液2很粘。
因为整个操作是连续地进行的，可以有效地实现固体材料和纤维素的分散以及乳化或者细胞膜的粉碎。
对实施方式1的高压均质化装置进行测试以检验其性能，发现所述装置具有良好的性能。
在第一个测试中，包含在一页纸张中的纤维状纤维素的悬浮液2通过第一实施方式装置的高压均质化设备1进行细分，对孔口3的排出压力和纤维状纤维素的碎分之间的关系进行测量。
通过切纸机(型号Matsue Nakabayashi公司的NS-32C)，把水分重量比例大约为8％的纸张切割成4mm×15mm的尺寸。约为43.5克的切割过的纸片与大约956.5克的水相混合。通过一个搅拌器(型号Matsushita Denki Sangyo公司的MX-152S)对该混合物进行一分钟的搅拌，以把纤维状纤维素打碎成小尺寸。准备4公斤的悬浮液2，其含有均匀分散在水中的、重量比例大约为4％的固体材料(纤维状纤维素)。
图8为悬浮液2在被碎分之前的显微图。此显微图通过一个反射/透射显微镜(型号Nikon公司的Eclipse ME 600L)而获得，其中放大倍数为10至50，数码相机单元(型号Nikon公司的DS-5M-L1)装在所述显微镜上。
图9为悬浮液2在孔口3处具有500Kg/cm2(49,000KPa)的排出压力下经过连续三次碎分后的显微图。图10和11为悬浮液2分别以在孔口3处具有1,000Kg/cm2(98,000KPa)和1,500Kg/cm2(147,000KPa)的排出压力的情况下经过连续三次碎分后的显微图。
如图8所示，在碎分之前，具有20至25微米截面直径的纤维状纤维素均匀地分布在悬浮液2中。
在图9中，在直径为15微米的纤维状纤维素附近发现了微小的小纤维，其显示了在500Kg/cm2的排出压力下原料G的碎分。
图10示出纤维状纤维素断裂成较短长度，在直径为7至14微米的纤维状纤维素附近发现了非常多的微小的小纤维，其显示了在1,000Kg/cm2的排出压力下原料G的进一步碎分。
图11示出了短纤维状纤维素更多的情况，在直径大约为10微米的纤维状纤维素附近发现了更多的微小的小纤维，其显示了在1,500Kg/cm2的排出压力下原料G的更进一步的碎分。
从图8至11，可以发现，悬浮液2中的纤维状纤维素通过高压均质化设备1得到了细分；与单次碎分相比，多次分割可进一步地细分纤维状纤维素；与低排出压力相比，孔口3的高排出压力可更进一步地细分纤维状纤维素。
如第二个测试，当悬浮液2中的纤维状纤维素得以细分时，对孔口3的排出压力和纤维状纤维素的排出温度之间的关系进行测量。
在500Kg/cm2、1,000Kg/cm2以及1,500Kg/cm2的排出压力时，分别对第一、第二以及第三碎分的排出温度进行了测量。
通过量程在0至300摄氏度的水银温度计，对从孔口3处排出的原料G的排出温度进行了测量。
测量条件为水温为26摄氏度，环境温度为27摄氏度，而原料G在由搅拌器搅拌后的温度为28.5摄氏度。
在500Kg/crn2的排出压力时，原料G在孔口3处的排出温度在第一、第二以及第三次细分时分别为30.8、41.5以及42.5摄氏度。
在1000Kg/cm2的排出压力时，原料G在孔口3处的排出温度在第一、第二以及第三次细分时分别为45.5、54.0以及54.5摄氏度。
在1,500Kg/cm2的排出压力时，原料G在孔口3处的排出温度在第一、第二以及第三次细分时分别为49.0、60.0以及63.0摄氏度。
表1示出了所述的结果。
(水温26℃；环境温度27℃；搅拌器搅拌后的温度28.5℃)表1示出当排出压力从500Kg/cm2增加到1,500Kg/cm2时，排出温度随之增加。
表1示出在每个排出压力下，从第二次通过到第三次通过时温度的增加小于从第一次通过到第二次通过时温度的增加。
可以发现原料G在孔口3处的排出温度与在孔口3处的排出压力不成比例。
当对内部具有给定容积的管子的第一路径施加压力时，第二路径的排出压力和排出温度为ρ·Q·c·ΔT＝P·Q (等式1)即ΔT＝P·Q/ρ·Q·c (等式2)其中，ρ为液体的比重(Kg/cm3)，c为液体的比热(Kcal/(Kg·℃))，Q为液体的排出量(Kgf/cm3)，P为排出压力(Kgf/cm2)，以及ΔT为排出温度(℃)。
与液体相关的数值输入到方程2内以推出从高压均质化设备1孔口3中排出的、细分的原料G的排出温度。
图12至14示出在每个排出压力下的实验测得的排出温度A以及通过等式1或2所计算出的排出温度B。
图12示出对于500Kgf/cm2的排出压力，在搅拌后、第一次碎分后、第二次碎分后以及第三次碎分后，计算得出的排出温度B分别为28.5℃、40.0℃、52.0℃、以及64.0℃。而在每个对应步骤中，实验测得的排出温度A分别为28.5℃、38.0℃、41.5℃、以及42.5℃。
图13示出对于1,000Kgf/cm2的排出压力，在搅拌后、第一次碎分后、第二次碎分后以及第三次碎分后，计算得出的排出温度B分别为28.5℃、55.0℃、75.0℃、以及98.0℃。而在每个对应步骤中，实验测得的排出温度A分别为28.5℃、45.5℃、54.0℃、以及54.5℃。
图14示出对于1,500Kgf/cm2的排出压力，在搅拌后、第一次碎分后、第二次碎分后以及第三次碎分后，计算得出的排出温度B分别为28.5℃、64.0℃、98.0℃、以及135.0℃。而在每个对应步骤中，实验测得的排出温度A分别为28.5℃、49.0℃、60.0℃、以及63.0℃。
显然，在每种排出压力的每次通过时的情况下，计算值B总是比测量值A要高。
表1示出在每个排出压力下，在下一个碎分中的温度增加随着通过次数的增加而减少。
从500到1,000Kgf/cm2所测量到的排出温度为28.5℃到63.0℃，且其温度增加的值比计算值要小。计算值的温度增加是成比例的。
推测测量值A与计算值B之间的温度差是由当纤维状纤维素由孔口3通过且细分时，切断纤维状纤维素的氢键结合时所消耗的能量而导致的。
因此，排出温度并不改变纤维状纤维素的特性。
因为本发明的碎分并不改变和降低原料的特性，所以它可以用于上述的例如食品、化工产品或化妆品、医药产品、玻璃器皿、合成树脂工业、造纸领域、以及病理实验室中的原料G。
本发明的碎分不仅可适用于对热蚀变具有强阻抗性的固体材料，也可用于对热蚀变具有弱阻抗性的材料。
在传统的装置中，原料被导入到缸内由马达驱动的处理活塞中且从其排出。在原料进行了几次的导入和排出而且装置获得了预先设定的高压后，原料得以碎分。由此，传统的装置在开始碎分时是费时的。在本发明的第一实施方式中，高压均质化设备1可很快地把原料接收通道6加压到2,300Kg/cm2，从而高效地碎分原料G。
传统的装置通过马达驱动缸内的活塞，借此，原料从进入阀流入而从排出阀排出。在另一方面，在高压均质化设备1的先前的步骤中，本发明高压均质化装置的第一实施方式并不通过马达驱动的活塞、进口阀以及排出阀来把原料G加压至高压H2。接下来，本发明的高压均质化装置可以容易地对悬浮液进行细分，哪怕该悬浮液中含有缠绕在一起的固体材料，例如纤维状纤维素。因为高压均质化装置并不具有马达驱动的活塞、进入阀以及排出阀，所以并不需要阀的操作，从而固体材料不会粘到阀和阀座上。所述装置可以恒定的速度供应所需数量的悬浮液2。
第一实施方式的均质化装置可以在高压或非常高的压力下高效地细分原料G，而不会引起原料G的泄漏。
本发明的均质化装置未利用马达驱动的活塞、进入阀以及排出阀来对原料进行加压。因此，该第一实施方式的装置并不需要用以修理和更换这些部件的维护和控制。因为本装置不具有这些会被磨损或损坏的部件，装置的寿命延长了，从而节约了劳动时间和费用。
图15至17示出本发明第二实施方式的高压均质化装置。该装置具有一个通过联接板20和联接杆21而连接至增压活塞8的缸10，所述联接板20连接到缸10的一端，而所述联接杆21从联接板20的两侧往下悬设。与第一实施方式相比，第二实施方式利用一个缸10来移动增压活塞8，从而使得零部件的数目减少，制造和组装变得容易且制造成本降低。此装置的构造和操作与第一实施方式中相同。
图18示出了本发明第三实施方式的高压均质化装置。与第一和第二实施方式相比，本均质化装置具有更长的增压活塞8。更长的增压活塞8可以容易地形成并对压力具有更高的阻抗。更长的增压活塞8不需要高的制造精度，即可与增压缸12以及处理活塞5一起组装和制造。此装置的构造和操作与第一和第二实施方式中相同。
图19示出了本发明均质化装置的第四实施方式。
在第一至第三实施方式中，每个用于移动增压活塞8的缸10都设置在框架15的上部。在第四实施方式中，代替上述方式，液压或者说水压的回路K设置在增压器9增压缸12的内部。增压活塞8在压力作用在向处理活塞5移动，处理活塞5的前端(一个端部5a)穿过漏斗4插入到处理凹孔7内。当处理活塞5通过位于处理凹孔7中的水密位置S并对处理凹孔7加压时，含有原料G的悬浮液2被导入到原料接收通道6内且加压到高压H2。通过改变回路K的液压或水压，增压活塞8回到初始位置。
第四实施方式并不具有用于移动增压活塞8的缸10，从而减少了零部件的数目，且简化了制造和组装。此装置的构造和功能与第一至第三实施方式中相同。
图20示出了本发明均质化装置的第五实施方式。
在第一至第三实施方式中，用于移动增压活塞8的缸10设置在框架15的上部。在第五实施方式中，代替上述方式，多个缸10通过活塞杆14和联接板20’设置在容置增压活塞8的增压缸12的周围。增压器9的增压活塞8可朝处理活塞5移动。增压活塞8在压力作用下朝处理活塞5移动，处理活塞5的前端(一个端部5a)穿过漏斗4插入到处理凹孔7内。当处理活塞5穿过一个位于处理凹孔7中的水密位置S并对处理凹孔7加压时，含有原料G的悬浮液2导入到原料接收通道6内且加压到高压H2。通过驱动缸10，增压活塞8回到初始位置。
在第一至第三实施方式中，缸10设置在框架15的上部。在此，缸10设置在设于框架15下部的增压器9的增压缸12的周围。用于容置原料G的漏斗4放置在缸10的上方，从而使得用于驱动缸10的油或水不会因为泄漏而污染原料。因为在漏斗4的周围存在有很大的空间，所以可以快速确实地观察原料G的状态或供应，并且可容易地进行制造和组装，并容易地对装置进行维修和控制。
在第五实施方式中，在高压均质化设备1设置在处理活塞5的另一端(图20中的上端)的一侧处设置有一个具有孔30a的气体进口阀30。通过与其它实施方式中相同的步骤将原料G碎分后，增压活塞8回到初始位置处。当增压活塞8返回时，外部的气体通过孔30a导入到处理活塞5中的原料接收通道6内以消除真空，从而使增压活塞8容易向下移动。
在第五实施方式中，容置于容器16中的细分过的原料G以预定的时间和数量通过具有泵P1的管11供应到漏斗4，以进一步地碎分。在第五实施方式中有一个原料罐T，此原料罐T把初始的原料G通过泵P2和选择阀V1供应到漏斗4。在图20中，漏斗4为封装式的，但并不限于此类型，其可以是开放式的。
气体进口阀30的结构可以为任意类型，只要每次原料G在高压均质化设备1中被碎分后外部气体就通过阀30而导入即可。
图21示出本发明的第六实施方式。
第六实施方式具有多个装于第二路径中一端部5b的高压均质化设备1，在图21中为两个。与其它实施方式类似，含有原料G的悬浮液2通过增压活塞8而加压。与第一至第三实施方式相比，通过第六实施方式可以获得更大的加工量以及更高效的原料碎分。多个高压均质化设备1的碎分可以同时或不同时地进行。高压均质化设备1的数目并不限于图21中所示的两个，而可以是任意的。
图22示出了本发明的第七实施方式。
在第一至第六实施方式中，增压活塞8朝固定在框架15上的处理活塞5移动，且处理活塞5的前端5a插入到处理凹孔7中，而含有原料G的悬浮液2导入到原料接收通道6内，从而把悬浮液2加压至高压H2。
如图22所示，在第七实施方式中，增压器9包括一位于框架15上方的增压缸12’，油或水流入到此增压缸12’内，可向该增压缸12’滑动的增压活塞8’在其下部中央具有处理活塞5。漏斗4和缸8”设置在框架15的下部。作为一固定的接收装置，缸8”在其一端部设置有处理凹孔7，处理活塞5的前端5a插入到处理凹孔7内。
在图22中，连接到增压活塞8’的处理活塞5往下朝固定至框架15下部的缸8”移动。处理活塞5的前端5a插入到位于缸8”中的处理凹孔7中，以在两者间形成水密密封。将悬浮液2导入到原料接收通道6内且加压至高压H1，并在高压均质化设备1中进行细分。除了上述的部分，第七实施方式的构造和操作与第一至第六实施方式中相同。
图23示出了本发明的第八实施方式。
第八实施方式包括高压均质化设备1，所述设备连接到处理活塞5的一端5b(位于图23的上端)，一个气体进入阀30’设置在高压均质化设备1的一侧并具有一个通过弹簧力常闭的阀30’a。设置在框架15下部的增压器9的增压活塞8朝处理活塞5移动，含有原料G的悬浮液2通过如第一至第六实施方式所述的方法而碎分。
在第八实施方式中，当增压活塞8回到初始位置时，气体进入阀30’通过高压均质化设备1把外部气体导入到原料接收通道6内，从而使增压活塞8比在真空状态时更容易移动。第八实施方式具有一个设置在管11的线路中的泵P1，以把含有细分过的原料G的悬浮液2输送到漏斗4。泵P1的构造和操作与图20中所示的第五实施方式的泵相同。除了泵P1之外，第八实施方式与图19中所示的第四实施方式完全相同。
图24示出了本发明的第九实施方式。
第九实施方式包括固定在框架15上的处理活塞5、可朝处理活塞5移动的增压活塞8、以及一个可朝处理活塞5移动的缸40。可移动的缸40具有处理凹孔7且由增压活塞8驱动，从而使处理活塞5的前端(一个端部5a)进入到处理凹孔7内。
为了把漏斗4中含有原料G的悬浮液2导入设置在处理活塞5内的原料接收通道6，水W或油O在泵P的作用下流入增压缸12内，增压活塞8向上移动。可移动的缸40朝处理活塞5移动，引起处理凹孔7内部的压缩，悬浮液2被导入到原料接收通道6内且加压至高压H2。然后，经加压的悬浮液2在高压H3下高速地通过高压均质化设备1的孔口3而碎分原料G。所述的构造和功能与第四、第八实施方式不同。
当原料G在孔口3处碎分后，可移动的缸40通过多个设置在增压缸12上表面的缸41而向下移动到初始位置处。这适用于在非常高的压力下碎分原料G。除此之外，其构造和功能与第四、第八实施方式相同。
图25示出了本发明的第十实施方式。
在第十实施方式中，处理活塞5连接到增压活塞8’且可相对于框架15移动，而缸8”固定至框架15。其构造与第七实施方式相同。与第七实施方式不同的构造和功能在于原料接收通道6沿处理凹孔7的径向设置，且与处理凹孔7和高压均质化设备1连通，而不是设置在处理活塞5内。然后，原料接收通道6内的悬浮液2水平地导入到高压均质化设备1内，且原料G在高压均质化设备1处得以碎分。
在第十实施方式中，原料接收通道6水平地设置，这与第一至第五、第七以及第八实施方式中原料接收通道6沿处理活塞5的轴向设置不同。因此，高压均质化的尺寸可以更小、更为紧凑。由于处理活塞5并不具有沿轴向的原料接收通道6，其可以容易地制造和形成。第十实施方式适用于具有高粘度、大尺寸固体材料或长纤维状纤维素的原料G。这些原料可迅速可靠地通过原料接收通道6，且通过高压均质化设备1的孔口3碎分。
图26示出了本发明的第十一实施方式。
在第十一实施方式中，与第十实施方式类似，处理活塞5连接到增压活塞8’且可相对于框架15移动，而缸8”固定至框架15。原料接收通道6沿处理凹孔7的径向设置，且与处理凹孔7和高压均质化设备1连通。水平的原料接收通道6没有阶跃地设置在处理凹孔7的底部7a处，从而可以使所需数量的含有原料G的悬浮液2顺畅地在原料接收通道6内流动。
与第七和第十实施方式相反，在第十一实施方式中，用于上下移动活塞杆14’的缸10’设置增压缸12周围。活塞杆14’的端部连接到联接板50的两侧，处理活塞5由所述联接板50的大致中心位置处通过。当原料G通过孔口3而碎分后，增压活塞8’与缸10’一起向上移动至初始位置处。
图27和28示出了本发明的第十二实施方式。
第十二实施方式包括设置在处理凹孔7内且位于该处理凹孔7下部的滑动阀60。滑动阀60通过由处理活塞5所导致的压力变化而打开或关闭且使处理凹孔7与高压均质化设备1连通，从而打开和关闭水平延伸的原料接收通道6。为了通过高压均质化设备1碎分原料G，通过驱动设置在框架15上部的增压器9而把处理活塞5的前端5a插入到处理凹孔7中，且处理活塞5通过水密封位置S以对处理凹孔7加压。
当增压活塞8’的处理活塞5往下移动且处理凹孔7的内部压力增大时，滑动阀60抵靠弹簧61向下移动，从而打开原料接收通道6。当通过处理活塞5对处理凹孔7加压时，即其中该处理活塞5通过水密位置S且处理凹孔7内的容积受到压缩时，原料G流入原料接收通道且在其通过高压均质化设备1的孔口3时被碎分。
图29和30分别示出了本发明的第十三和第十四实施方式。
第十三和第十四实施方式都包括处理活塞5或者说增压器9的增压活塞8’，其相对于框架15和面对处理活塞5的接收装置或可移动的缸40是可以移动的。可移动的缸40具有用于插入处理活塞5前端(一个端部5a)的处理凹孔7。沿处理凹孔7径向设置的原料接收通道6通过一个T形或L形(未示)截面的衬套70连接于处理凹孔7的下端。第十一实施方式不具有衬套70。在第十三和第十四实施方式中，原料接收通道6的制造变得很容易，且原料接收通道6各部件在可移动的缸40上的组装及其更换变得很容易。因此，可确保维修和检验。其它的构造和功能与第十一实施方式相同。
如图30所示，第十四实施方式具有设置在原料接收通道6另一端的气体进入阀71。阀71a设置在气体进入阀71内且通过弹簧力而关闭。原料G的碎分通过上述的方法实现。在碎分之后，当处理活塞5阀返回到初始位置时，气体进入阀71把气体导入到处理凹孔7内，从而使处理活塞5的运动变得容易。
图31至44示出了本发明的第十五实施方式。
第十五实施方式的高压均质化装置使含有原料G的悬浮液2通过设置在高压均质化设备1内的孔口3，以在高压下分散及乳化原料G或粉碎即细分细胞膜，所述原料G例如为微细的固体材料、纤维状纤维素、以及细胞膜。该高压均质化装置具有原料接收通道6、处理活塞5、与所述处理活塞5相对的接收装置、以及借助增压器9而容置处理活塞5的前端(一个端部)5a的处理凹孔7。当驱动增压器9时，所述接收装置和/或处理活塞5相对运动，且通过处理凹孔7内的压缩将待处理的所需量的悬浮液2流入到原料接收通道6内。悬浮液2中的固体材料、纤维状纤维素、以及细胞在高压均质化装置1的孔口3处得以碎分。该方法与第一至第三实施方式中的相同。
在第一至第三实施方式中，用于移动增压活塞8的缸10设置在框架15的上部。在第十五实施方式中，代替这样的方式，与图19所示的第四实施方式类似，液压或水压的回路K设置在增压器9的增压缸12内。增压活塞8在压力作用下向处理活塞5移动，处理活塞5的前端(一个端部5a)穿过漏斗4插入到处理凹孔7内。当处理活塞5通过位于处理凹孔7中的水密位置S并对处理凹孔7加压时，含有原料G的悬浮液2导入到原料接收通道6内且加压到高压H2。通过改变回路K的液压或水压，增压活塞8回到初始位置。
然而，在第十五实施方式中，在碎分前，作为一个预备步骤，将含有诸如微细的固体材料、纤维状纤维素、或者细胞膜等的原料G的悬浮液2填充到处理凹孔7内并漫过水密位置S。
首先，从接收装置上移去盖子80(参见图31)。所述盖子80通常设置在接收装置上方以封闭处理凹孔7，且其具有一个孔，用将处理活塞5可滑动地插入到所述接收装置中以及与所述接收装置分开。
将含有原料G的悬浮液2填充到处理凹孔7内并漫过水密位置S。悬浮液2可人工地或自动地填充到处理凹孔7内。
再盖上盖子80以封闭处理凹孔7。设置在处理活塞5周围的手柄81是旋转的。手柄81通过设置在手柄81的凸台81a内的螺丝以及沿处理活塞5的轴向设置在圆周中的螺丝94而螺纹安装在处理活塞5上。处理活塞5穿过盖子80人工移入到处理凹孔7内。通过键k防止处理活塞5的转动。移动处理活塞5，使其通过处理凹孔7的水密位置S，从而悬浮液2填充到原料接收通道6内，作为初始位置。
如图38至44所示，盖子80包括设置在具有处理凹孔7的接收装置上方的固定板82；通过螺栓83固定到所述固定板82上表面的环形盖子主体84，且在所述的环形盖子主体84周围具有第一锁定边缘84a；用于插入处理活塞5的通孔85a；上盖85，其具有要与环形盖子主体84的第一锁定边缘84a相接触的第二锁定边缘85b；以及套环86，其分成为两部分以保持第一和第二锁定边缘84a和85a，且其具有配合处理凹孔86a。上盖85通过套环86可拆卸地装到盖子主体84上，所述套环86通过螺栓86A紧固。
盖子80用于防止原料G在碎分过程中散落到周围区域内。该高压均质化装置易于清洁，同时也易于进行例如零部件更换等的维修和控制。
所述装置具有供应原料G的漏斗87以及阀88，所述的阀88设置在漏斗87和原料接收通道6之间。所述的阀88可以人工地或自动地(未示)操纵。
溢流管89的一端连接到上盖85的一侧，溢流管89的另一端导入贮存器90以保存溢流出来的原料G。溢流管89可具有一个阀(未示)，以保持处理凹孔7内的水密性。
在第十五实施方式中顺序地执行下述的步骤以碎分原料G。将含有原料G的悬浮液2供应到处理凹孔7内且漫过水密位置S(参照图31至33)。
驱动增压器9，从而使处理活塞5插入到处理凹孔7内，且使处理活塞5的前端5a通过水密位置S并对处理凹孔7加压(参照图34)。在此时，漏斗87处的阀88挡止，以把悬浮液2供应至原料接收通道6。
由于处理活塞5的插入而导致的处理凹孔7内部的容积压缩的结果是将所需数量的悬浮液2导入到原料接收通道6内。
悬浮液2在原料接收通道6中进一步被加压，且高速地通过孔口3，从而将固体材料、纤维状纤维素、或者细胞分别碎分成分散物、乳化物，或者粉碎细胞膜(参照图35)。
在碎分原料G后，当增压活塞8向下移动至初始位置时，处理凹孔7内的容积增加使悬浮液2进入处理凹孔7中，且使悬浮液2填充漫过水密位置S。打开阀88以从漏斗87供应悬浮液2。这个功能使得高压均质化设备1可以自动地进行原料G的碎分。悬浮液2自动地供应入处理凹孔7中，这适于碎分含有固体材料、纤维状纤维素或者细胞的分散物或乳化物的流体材料。
盖子80可拆卸地安装在增压活塞8的上表面上，从而易于进行处理凹孔7内部的清理以及零部件的更换，同时也易于进行维修和控制。其构造和功能与其它实施方式相同。增压活塞8通过油压或水压回路K而上下移动，但其可通过任意其它的装置移动。在上述的实施方式中，均质阀V对阀座V.S的压力通过油压缸而自动地进行调节。在此实施方式中，对均质阀V压力的调节可以是自动的或者是人工的。
图45和46示出了本发明的第十六实施方式。此第十六实施方式包括缸8”，其上面具有处理凹孔7且其固定于框架15的下部；以及设置在框架15上部的增压器9的处理活塞5。该装置与图31至44所示的第十五实施方式不同。其构造和功能与第七实施方式(图22)以及第十实施方式(图25)相同。
在第十六实施方式中，用于使处理活塞5移入处理凹孔7以及从处理凹孔7返回的增压器9包括马达M；齿轮组95，所述齿轮组95具有连接于马达轴杆91的驱动齿轮92、设置在环形从动齿轮93外周且与驱动齿轮92相啮合的齿轮齿93a、以及设置在从动齿轮93内周且与设置在处理活塞5外壁处的螺丝94相接合的齿轮齿93b，其中从动齿轮93可绕处理活塞5旋转；设置在在处理活塞5的外壁上且与螺丝94沿轴向相交的键槽94A；以及插入到键槽94A中的键94B。
与第十五实施方式类似，盖子80从上盖85移去，且作为一个预备步骤，悬浮液2填充到处理凹孔7内并漫过水密位置S。
上盖85复原从而封闭处理凹孔7的上面。此后，驱动齿轮92由马达M驱动，从动齿轮93从而转动。设置在从动齿轮93内周的齿轮齿93b与螺丝94相接合。由此，由键槽94A中的键94B锁定而在当前不能转动的处理活塞5向下移动且插入到处理凹孔7内。当前端5a通过水密位置S时，悬浮液2被进一步加压。
当处理活塞5进一步向下移动时，处理凹孔7内的容积压缩对悬浮液2施压施所需数量的悬浮液2流入原料接收通道6内。处理活塞5进一步向下移动，以将悬浮液2加压至高压，从而使得悬浮液2高速地通过孔口3而碎分固体材料、纤维状纤维素、或者细胞的原料G。
在碎分之后，处理活塞5通过由马达M所驱动的齿轮组95而回复到初始位置处。当处理活塞5回复到初始位置处时，处理凹孔7内的容积增加把悬浮液2从漏斗8引入处理凹孔7中，且悬浮液2填充处理凹孔7中并漫过水密位置S。
在每次碎分后，将悬浮液2从漏斗87供应至供应槽道7，其中阀88通过处理凹孔7内的容积增加而打开。其构造和功能与第十五实施方式相同。
图47和48示出了本发明的第十七实施方式。
此第十七实施方式包括缸8”，在其上面8”a处设置有处理凹孔7，用于处理活塞5的前端5a通过水密位置S而插入；设置在所述缸8”内的原料接收通道6；以及沿缸8”的径向R设置的漏斗87，漏斗87用于把悬浮液2供应至处理凹孔7。处理凹孔7与高压均质化设备1连通，所述的高压均质化设备1具有用于碎分原料G的均质阀V，从而，将悬浮液2供应至处理凹孔7，且处理活塞5向下移动以对原料G进行加压和细分。
在第十七实施方式中，在移去上盖85后，人工地将含有原料G的悬浮液2填充处理凹孔7内且漫过水密位置S。
上盖85复原从而封闭处理凹孔7的上面。此后，驱动齿轮92由马达M驱动，从而使设置在处理活塞5周围的从动齿轮93通过驱动齿轮92和齿轮齿93a之间的啮合而转动。外周具有与从动齿轮93相接合的螺丝94的处理活塞5向下移入处理凹孔7内。当前端5a通过水密位置S时，悬浮液2被进一步地加压。
当处理活塞5进一步向下移动时，处理凹孔7内的容积压缩对悬浮液2施压并使所需数量的悬浮液2流入原料接收通道6内。处理活塞5进一步向下移动以把悬浮液2加压至高压，从而使得悬浮液2高速地通过孔口3，以碎分固体材料、纤维状纤维素、或者细胞的原料G。
在碎分之后，处理活塞5通过由马达M所驱动的齿轮组95而回复到初始位置处。当处理活塞5回复到初始位置处时，处理凹孔7内的容积增加把悬浮液2从漏斗8引入处理凹孔7中，且将悬浮液2填充到处理凹孔7中并漫过水密位置S。
在每次碎分后，悬浮液2从漏斗87供应至处理凹孔7，其中阀88通过处理凹孔7内的容积增加而打开。其它的构造和功能与图25所示的第十实施方式、图26所示的第十一实施方式、图27与28所示的第十二实施方式、以及图44和45所示的第十六实施方式相同。
图49至55示出了本发明的第十八实施方式。
在图45和46所示的第十六实施方式中，在移去盖子80之后，人工地把悬浮液2填充到处理凹孔7中且漫过密封位置S。在用盖子盖住处理凹孔7之后，人工地使处理活塞5穿过盖子80且经过水密位置S向下移入到处理凹孔7中，以设定初始位置。
在第十八实施方式中，将悬浮液2填充到处理凹孔而漫过水密位置S(参照图49和50)之后，用盖子80盖住处理凹孔7。
当处理活塞5进一步向下移动时，处理凹孔7内的容积压缩对悬浮液加压并使所需数量的悬浮液2流入原料接收通道6内(参照图51和52)。
悬浮液2高速地通过孔口3而碎分固体材料、纤维状纤维素、或者细胞(参照图53)的原料G。在碎分之后，增压活塞8向下移动到初始位置处。当回复到初始位置处时，处理凹孔7内的容积增加而将悬浮液2引入处理凹孔7中，且将悬浮液2填充到处理凹孔7使其漫过水密位置S(参照图54和55)。
在每次碎分后，通过处理凹孔7内的容积增加，悬浮液2从漏斗87供应至处理凹孔7。
在自动操作中，通过冲程控制器100调节处理活塞5相对于增压活塞8移动的冲程J。如图49至55所示，每个冲程控制器100都具有一个板形止挡102。该止挡102偏心地装到柱101且可以水平地旋转。在自动操作时，当增压活塞8上下移动时，止挡102进行旋转以彼此相对。在自动操作中，当增压活塞8每次向下移动时，止挡102锁定可拆卸地装有盖子80的固定板82，从而使得止挡102可以调节增压器9的增压处理活塞5的移动冲程J。其它的构造与功能和第十五实施方式相同。第十八实施方式中的冲程控制器100通过止挡102机械地控制移动冲程J。对移动冲程J的控制并不限于机械式的，而可以基于由电、磁、光传感器获得的信号通过控制回路K而调节。
权利要求
1.一种高压均质化装置，其包括高压均质化设备，设置在所述高压均质化设备处的小直径孔口，用于使含有诸如微细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液在高压下高速地通过；连接于所述高压均质化设备的原料接收通道；对所述原料进行处理的处理活塞；与所述处理活塞相对的增压器；以及设置在所述增压器中的处理凹孔，用于接纳所述处理活塞的前端；其中，所述增压器和/或处理活塞彼此相对移动，且所述处理凹孔内的容积受压缩，从而使得所需数量的含有所述原料的悬浮液在高压下传递到所述原料接收通道内，以在所述高压均质化设备的孔口处将其碎分。
2.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述处理凹孔设置在增压器的增压活塞或接收装置内，所述增压活塞或接收装置相对于固定在框架上的所述处理活塞移动。
3.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述处理凹孔设置在增压器的接收装置或可移动的缸内，所述接收装置或可移动的缸相对于固定在框架上的所述处理活塞移动。
4.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述处理凹孔设置在相对于所述处理活塞移动的接收装置或缸内，所述处理活塞与增压器的增压活塞相连接，所述增压活塞相对于框架可移动地设置。
5.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述处理凹孔设置在相对于所述处理活塞移动的接收装置或可移动的缸内，所述处理活塞与增压器的增压活塞相连接，所述增压活塞相对于框架可移动地设置。
6.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述原料接收通道沿处理活塞的纵向设置在所述处理活塞内。
7.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述原料接收通道连通于所述处理凹孔和高压均质化设备之间，且沿所述处理凹孔的径向设置。
8.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述原料接收通道的一端与具有T形或L形截面的衬套相连接，所述衬套设置在所述处理凹孔的下部位置。
9.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述处理凹孔中在其下部位置处具有一个滑动阀，且所述滑动阀通过响应于内部压力变化的弹簧来打开及关闭所述原料接收通道。
10.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，当所述处理活塞通过一水密位置且所述处理凹孔处于水密状态时，所述含有原料的悬浮液被加压并导入到所述原料接收通道中。
11.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，当所述处理活塞通过一水密位置且在水密状态时将所述悬浮液填充到所述处理凹孔和原料接收通道时，所述含有原料的悬浮液被加压且导入到所述原料接收通道中。
12.如权利要求1所述的高压均质化装置，其进一步包括用于供应悬浮液且设置在所述处理凹孔开口处的漏斗，所述处理活塞穿过所述漏斗而插入到所述处理凹孔内，达到水密状态。
13.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，在将所述悬浮液在高压下导入到所述原料接收通道中之后，所述增压活塞、处理活塞或可移动的缸通过由所述增压器驱动的缸而回到初始位置处。
14.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述增压器具有一个用于流入油或水的增压缸，且所述增压活塞可滑动地设置在所述增压缸内，且所述处理凹孔在一端还有一个第二路径，用于插入所述处理活塞的前端。
15.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述增压器包括用于流入油或水的增压缸，作为所述处理活塞的增压活塞可滑动地设置在所述增压缸内，且所述缸在一端设有处理凹孔用于插入所述处理活塞的前端。
16.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，在碎分原料后，所述增压器回到初始位置处，接收装置和/或处理活塞的相对运动使处理凹孔内的容积增加，从而将悬浮液导入到处理凹孔内且填充漫过处理凹孔中的水密位置。
17.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，通过设置在处理活塞附近的手柄将所述处理活塞人工地移至初始位置，在该初始位置处悬浮液填充漫过水密位置。
18.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述处理活塞通过马达、齿轮组、键槽以及键而移动，所述齿轮组具有连接到马达轴杆上的驱动齿轮、与所述驱动齿轮啮合的从动齿轮以及设置在处理活塞外壁处的螺丝，所述的键槽设置在处理活塞外壁处且与所述螺丝沿轴向相交，且所述键被锁定到所述键槽中。
19.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，在自动操作中，所述接收装置和/或处理活塞的相对运动冲程通过冲程控制器而进行调节。
20.如权利要求1所述的高压均质化装置，其进一步包括一个设置在所述接收装置上面的可拆卸的盖子，以盖住所述处理凹孔，且所述处理活塞可滑动地穿过所述盖子。
21.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述盖子包括固定板，其连接于具有处理凹孔的接收装置的上部；环形盖子主体，其装于所述固定板上面且在其外周上具有第一锁定边缘；上盖，其具有一个用于插入所述处理活塞的通孔以及一个要与所述第一锁定边缘面对的第二锁定边缘；套环，其分成为两部分以保持所述第一和第二锁定边缘，所述上盖可通过套环与盖子主体分开。
22.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述的高压均质化设备具有一个由油压缸或气压缸驱动沿其轴向移动的均质阀，用于在所述孔口处可变地对阀座施压来调节用以碎分原料的内部压力。
23.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，用以在高压均质化装置中碎分包含于悬浮液中的固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的高压通过转换油或水的低压而确定，所述低压在增压器的增压缸的第一路径处检测。
24.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，多个高压均质化设备连接到所述原料接收通道第二路径的另一端。
25.如权利要求1所述的高压均质化装置，其中，所述用以碎分原料的高压均质化设备的内压通过导入到增压器增压缸中的油或水的低压进行检测，所述增压活塞和缸基于所检测到的信号而自动控制和运转。
26.一种高压均质化的方法，其包括以下的步骤通过增压器将含有诸如微细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液供应至处理凹孔，把处理活塞的前端插入到该处理凹孔内；驱动所述增压器而使接收装置和/或处理活塞彼此相对移动；压缩处理凹孔内的容积；将所需数量的悬浮液导入到原料接收通道中，该原料接收通道沿纵向设置在处理活塞内或沿处理凹孔的径向设置且与处理凹孔以及用于碎分悬浮液的高压均质化设备相连接；增加原料接收通道内的悬浮液的压力；使悬浮液高速地通过高压均质化设备的孔口；以及将原料碎分成分散物、乳化物或细胞膜碎物。
27.一种高压均质化的方法，其包括以下的步骤将含有诸如微细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液供应至漏斗；将处理活塞的前端穿过漏斗而插入到设置在接收装置内且与处理活塞相对的处理凹孔中；处理活塞通过位于处理凹孔内的水密位置，从而在水密状态下增加处理凹孔内的压力；驱动增压器而使接收装置和/或处理活塞彼此相对移动；压缩处理凹孔内的容积；将所需数量的悬浮液导入到原料接收通道中，该原料接收通道沿纵向设置在处理活塞内或沿处理活塞的径向设置且与处理凹孔以及用于碎分悬浮液的高压均质化设备相连接；增加原料接收通道内的悬浮液的压力；使悬浮液高速地通过高压均质化设备的孔口；以及将原料碎分成分散物、乳化物、或细胞膜碎物。
28.一种高压均质化的方法，其包括以下的步骤作为预备步骤，通过处理活塞供应诸如精细固体材料、纤维状纤维素或细胞的原料的悬浮液，使其漫过一个设置在接收装置内的处理凹孔中的水密位置；将处理活塞的前端插入到处理凹孔中；使处理活塞穿过处理凹孔内的水密位置，从而在水密状态下增加处理凹孔内的压力；驱动增压器，用于使接收装置和/或处理活塞彼此间相对运动；压缩处理凹孔内的容积；将所需数量的悬浮液导入到原料接收通道中，所述原料接收通道沿纵向设置在处理活塞内或者沿处理活塞的径向设置且与处理凹孔以及用于碎分悬浮液的高压均质化设备相连接；增加原料接收通道内的悬浮液的压力；使悬浮液高速地通过高压均质化设备的孔口；以及将原料碎分成分散物、乳化物、或细胞膜碎物。
29.如权利要求28所述的方法，其进一步包括以下的步骤使增压器回到初始位置；通过接收装置和/或处理活塞的相对运动而增加处理凹孔内的容积；以及将悬浮液导入到处理凹孔内以填充漫过水密位置。
全文摘要
本发明涉及一种高压均质化装置及其方法，用于高效地把悬浮液中的化工产品、医药产品、各种树脂中的微细固体材料或纤维状纤维素碎分为分散物或乳化物，或者通过粉碎真菌的细胞膜而碎分。本发明的装置使阀免于受损，从而使得维修和控制变得容易。用于碎分悬浮液中原料的高压均质化装置包括具有孔口的高压均质化设备；连接至高压均质化设备的原料接收通道；处理活塞；以及设置在接收装置中的处理凹孔。处理活塞的前端通过增压器而插入处理凹孔中，且处理凹孔内的容积压缩对处理凹孔内的悬浮液加压，从而把悬浮液导入原料接收通道内，用以碎分原料。
文档编号B01F5/06GK1724133SQ20051008317
公开日2006年1月25日 申请日期2005年7月13日 优先权日2004年7月13日
发明者安藤成雄, 安藤正雄, 安藤丰禄 申请人:安藤成雄, 安藤正雄, 安藤丰禄