超高压均质纳米的制造方法
【专利摘要】一种超高压均质纳米机是一种以机械能产生的超高压力，在底座架上，由电动机直接联动减速机联动曲轴，使连杆推动三个以上的活塞柱，在均质泵内作高频率(185次/分以上)的往复运动。均质泵由中间泵体块，下部进料块、上部均质块，在各块的平面间用单向阀套，以管道相通连接组成。这种结构分散了应力的集中，增强了泵体的耐高压力的能力。单向阀套中设有阀座、阀球、限程板。活塞柱在中间泵体块的活塞缸中往复运动，使液料从下部进料块的进料口，经管道，由进料单向阀套，送料单向阀套，输入上部均质块的密封管道，其一头设有压力表，另一头开一小口连接二个上下串联的工作阀块。其上方的工作阀块中间设有出料口，工作阀块内设有工作阀座、工作阀柱、冲击挡圈。工作阀块的另一头连接压力调节器，工作时调节压力所用。工作阀块与工作阀座的接触平面间装有平衡密封垫圈，工作阀柱与压力调节器顶杆之间，装有保护垫圈。
【专利说明】超高压均质纳米机
【技术领域】
[0001]本发明属于一种研发生产型机械，具体是一种把固体的物质颗粒分散于液体中进行超高压细化破碎至亚微米、纳米的处理机械，同时也能用于细胞破壁的机械设备。
【背景技术】
[0002]在现代工业、农业等科研生产中，有许多的物料、产品需要进行超细化粉碎，使其成为亚微米、纳米的颗粒结构。例如:打印机用的油墨，喷码机用的喷墨，钛白粉的超细纳米产品，蛋白质的超细分散。有些物质则需要经过细胞破壁后提取有益成分。如:雨生红球藻须经细胞破壁后提取抗氧化物一虾青素。灵芝胞子破壁后更容易使人体吸收等。植物、藻类、菌类的细胞破壁，提取其有效成分。有些产品为了拓展其应用领域，增加其性能，需要亚微米、纳米化结构。如微晶纤维素湿法破碎成0.2微米以下则具有与水的氢键形成三维网络结构，具有弱凝胶性而成为胶体微晶纤维素，应用于食品行业，作为中性蛋白饮料的最佳选择的稳定剂和制药行业中的液体药物的乳化剂、悬浊剂。亚微米、纳米的破碎机械应用与工农业生产、科技的进步密切相关，与人们的日常生活也密切相关。
【发明内容】
[0003]本发明的基础理论是根据伯努利定律(理想液体作稳定流动时的能量守恒定律)在密封管道内流动的理想液体具有三种能量，压力能，动能和势能，他们可以互相转变，并且液体在管道的任一处，这三种能量的总和是一定的。本发明根据这一定律，采用在底座架上安装电动机并直接联动减速机，以齿轮恒定无损耗传动曲轴使连杆推动活塞柱在均质泵的中间泵体块的活塞缸内作稳定的高频率往复运动，在下部进料块中吸入液料，向上部均质块的密封的管道内不断输入稳定流动的液体，以获得超高压能量。本发明采用的均质泵，是以中间泵体块，下部进料块，上部均质块，并在各块间用单向阀套，以管道相通连接的分体组合的方式来组成，这种结构，分散了应力的集中，保护泵体，增加了均质泵对超高压能的耐受性。
[0004]本发明的超高压均质纳米机是通过以下技术方案来实现的:
[0005]超高压均质纳米机设有底座架，外壳，其特征是所述的底座架上安装电动机并直接联动减速机，以齿轮传动的方式使曲轴箱中的曲轴带动连杆，活塞箱中的三个以上的连杆，活塞柱经冷却水箱以高频率(180-325次/分)速度稳定的在均质泵的中间泵体块的活塞缸内作往复运动。所述的均质泵中间泵体块用螺丝固定在冷却水箱的正前面侧。
[0006]所述的均质泵，其特征是以中间泵体块，下部进料块，上部均质块各块之间用单向阀套，以管道相通连接各分体组合而成。中间泵体块设有活塞缸并上下相通。下部进料块，一头设有进料口与横向的进料管道相通，向上开有对应的管口通过单向阀套，管道相通，用螺丝固定在中间泵体块的下方。上部均质块设有横向的密闭管道，联通对应向下的管口，通过单向阀套，管道相通，用螺丝固定在中间泵体块的上方。上部均质块的一头连接压力表或压力显示器，另一头开设一小口用螺丝连接上下串联的二个工作阀块。
[0007]所述的单向阀套是圆柱型管道，上下相通，内装有单向阀座，阀球(珠)，限程板，保证液料只输入到上部均质快的密闭的管道中，而不会回流到下部进料块中，限程板限制阀球的跳动高度，保证单向阀套正确运动。
[0008]所述的工作阀块，其特征是阀块内装有工作阀座，工作阀柱，冲击挡圈。上方的工作阀块设有一出料口。工作阀块连接压力调节器，调节工作阀座与工作阀柱间的缝隙来调节工作时所需要的压力。工作阀块和工作阀座的接触面设有植物纤维制成的密封垫圈，工作阀柱与压力调节器顶杆间设有保护性垫圈。
[0009]压力调节器，有螺旋型人工手柄压力调节器和油压式压力调节器。螺旋型人工手柄压力调节器，其特征是，由外螺纹内套固定连接块，内螺纹外套可动操作手柄，压力弹簧，调压顶杆及防脱螺母组成。
[0010]本发明超高压均质纳米机的均质泵内的管道直径是根据其机型的工作流量(m3/h)计算而定。上部均质块一头所开的一小口直径与工作阀座的中心孔的直径是根据其机型的超高压力的要求，经实验数据，计算而确定，以保证超高压均质纳米机的工作压力的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
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[0011]图1:超高压均质纳米机的机构示意图
[0012]图2:超高压均质纳米机的均质泵结构示意图
[0013]图3:超高压均质纳米机的工作阀块结构示意图
[0014]图4:超高压均质纳米机的单向阀套结构示意图
[0015]图5:超高压均质纳米机的螺旋型人工手柄压力调节器结构示意图
[0016]图6:超高压均质纳米机的单向阀座、阀球(珠)、工作阀座、工作阀柱、冲击挡圈的陶瓷元件构件示意图。
[0017]图7:实施例，所加工的亚微米、纳米微晶纤维素的电子显微镜效果图。
【具体实施方式】
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[0018]实施例
[0019]按所述的技术方案，制造一台三柱式超高压均质纳米机:1、活塞柱的频率200次/分；2、液料流量1200kg/h ;3、工作压力150MPa ;4、最高压力160MPa ;5、电动机功率75kw/h。
[0020]实施例，结合附图进一步说明制造结构。
[0021]超高压均质纳米机设有底座架，外壳。底座架(12)安装电动机(I)，直接联动曲轴箱(3)中的曲轴，使得连杆箱⑷中的三根连杆推动三根陶瓷活塞柱(6)，经冷却水箱(5)，在均质泵(7)的缸体内作稳定的高频率往复运动。均质泵的一头连接工作阀块(8)和压力调节器(9)，另一头设有压力表(10)，底座架上还装有润滑系统的油箱和油泵(11)。如图1结构示意。
[0022]均质泵:由中间泵体块(I)设有活塞缸体(8)与上下管道相通，用螺丝固定在冷却水箱的正前方侧。下部进料块(2)设有进料口(9)与横向的进料管道相连，并设有相对应的向上管口，用螺丝经单向阀套(4)固定在中间块的下方。上部均质块(3)设有横向的密闭管道，并设有相对应的向下管口，一头连接压力表(7)，另一头开一小口连接串联的上下二个工作阀块(5)，其中上方的工作阀块设有出料口(10)，工作阀块连接压力调节器(6)，同样用螺丝经单向阀套(4)固定在中间泵体块的上方，如图2结构示意。
[0023]工作阀块:在工作阀块(5)内装有陶瓷工作阀座⑴，陶瓷工作阀柱⑵，陶瓷冲击挡圈(3)，工作阀座(I)与工作阀块(5)的接触面间装有植物纤维制成的平衡密封垫(6)，在工作阀柱(2)与压力调节器顶杆(4)之间设有保护垫圈(7)，以保护工作阀的正常工作，如图3结构示意。
[0024]单向阀套结构:单向阀套⑷是圆柱型的管道，内安装有陶瓷单向阀座(1)，陶瓷阀球(2)，限程板(3)，以保证液料只进不出，输入上部均质块的密闭管道，如图4结构示意。
[0025]螺旋型人工手柄压力调节器:由内螺纹外套操作手柄(I)，外螺纹内套固定块
(2)，压力弹簧(3)，调节顶杆(4)，防脱落螺帽(5)组成，拧动手柄利用顶杆进退，变动工作阀座和工作阀柱的缝隙，来调节超高压均质纳米机的工作压力，如图5所示。
[0026]超高压均质纳米机所用的陶瓷活塞柱(I)，陶瓷阀球(2)，陶瓷单向阀座(3)，陶瓷工作阀座(4)，陶瓷工作阀柱(5)，陶瓷冲击挡圈(6)，结构如图6所示。
[0027]由上述方法制造的超高压均质纳米机，用于生产亚微米、纳米的微晶纤维素，原料是已解聚的纤维素，为能得到细度较为统一的产品，采用二遍加工处理。超高压均质纳米机，工作时压力150MPa，连续工作8小时，所得到的亚微米、纳米微晶纤维素符合产品要求，与水氢键形成三维网络结构。电子显微镜检测为该产品具有团聚状结构:其颗粒直径约150纳米至50纳米，如图7所示。
【权利要求】
1.一种超高压均质纳米机，设有底座架(12)外壳，其特征在于:所述底座架上设有电动机⑴直接联动减速机(2)，通过曲轴箱(3)中的曲轴，使连杆箱⑷的连杆，活塞柱(6)经过冷却水箱(5)在均质泵(7)的缸体内作平稳的高频率往复运动。所述均质泵固定在冷却水箱的正侧面。均质泵的一头开一小口与工作阀块(8)连接，另一头连接压力表(10)，工作阀块一侧连接压力调节器(9)组成。底座架上还设有机械润滑系统的油箱和油泵(11)。
2.根据权利要求1所述的超高压均质纳米机，其特征是:电动机直接联动减速机以恒定转速的齿轮传动曲轴，使三个以上的连杆，活塞柱在均质泵的缸体内作平稳的高频率往复运动，其频率在185次/分至325次/分以至更高。活塞柱为耐磨的陶瓷元件，表面做镜面光滑处理。
3.根据权利要求1所述的超高压均质纳米机，其特征是:所述的均质泵是由中间泵体块，下部进料块，上部均质快，各块之间由单向阀套，以分体式管道联通结合而组成。所述中间泵体块设有活塞柱运动的缸体，上下联通管道，连接单向阀套，并用螺丝固定在冷却水箱正侧面。所述的下部进料块一头设有进料口接横向进料管道联通向上一面的管道口连接单向阀套，并用螺丝固定在中间泵体块的下方。所述上部均质块设有横向的密封管道，联通向下方的管道口连接单向阀套，并用螺丝固定在中间泵体块的上方，其一头连接压力表或压力显视器，另一头开设一小口连接工作阀块。所述的单向阀套是圆柱形管道(或其他型式的管道)内装有单向阀座，阀球(珠)限程板组成。单向阀座，阀球为陶瓷元件，表面做精磨镜面处理，单向阀座与阀球为同心球弧面密封，限程板为不锈钢材料。
4.根据权利要求1所述的超高压均质纳米机，其特征是所述的工作阀块内设有工作阀座，工作阀柱，冲击挡圈，工作阀座与工作阀块的接触平面装有平衡密封垫圈。其垫圈是用植物纤维制成，工作阀柱与压力调节器顶杆间装有保护垫圈，厚度为2-3mm。 工作阀座，工作阀柱(圆柱型)，冲击挡圈为耐磨的陶瓷元件，表面做精磨镜面处理。
5.根据权利要求1所述的超高压均质纳米机，其特征是所述的压力调节器为螺旋型人工手柄压力调节器，由内螺纹外套操作手柄，外螺纹内套固定连接块，压力弹簧，调节顶杆和防脱螺母组成，或用油压式压力调节器。压力调节器是通过调节工作阀座和工作阀柱间的缝隙来调动工作压力。所述的超高压均质纳米机的工作压力在110-200MPa以上或更高，工作时间为连续工作。
6.根据权利要求1所述，采用本发明用于所述超高压均质纳米机以外的其他细化破碎(粉碎)和细胞破壁的机械。
【文档编号】B01F13/06GK104437201SQ201410695937
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】王天黎, 王 琦 申请人:王天黎