一种超大流量金刚石交互容腔均质处理器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种超大流量固定几何形状交互容腔均质处理器，属于高压微射流均质机领域。


背景技术：

[0002]
随着纳米科技水平的不断提高，不仅仅在医药领域纳米均质技术得到广泛应用，在诸如化妆品，食品，化工，能源等领域采用高压微射流均质方法来获得产品性能和质量的提升也多有出现。例如在食品领域，采用高压微射流均质技术，可以有效降低豆浆制品的粒径，提升口感。在化妆品领域，也有高压微射流均质技术进行纳米乳剂的制备，以获得更好的透皮功效。也有在化工能源领域，利用高压微射流均质技术对石墨烯进行剥离均质，以求获得石墨烯的优越性能。高压微射流均质技术的优越性，使得各行各业都积极尝试应用高压微射流均质机。但是目前，这些行业应用受到限制的因素却很多，现有技术的进口金刚石交互容腔的结构和流量具有局限性，单个金刚石交互容腔的流量比较低，若是并联使用，则需要投入数个金刚石交互容腔，无论是购买成本和使用消耗成本，都昂贵到客户无法接受。
[0003]
基于此，本实用新型设计了一种超大流量金刚石交互容腔均质处理器，可以实现低成本的大流量突破，以解决上述提到的问题。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于提供一种超大流量金刚石交互容腔均质处理器，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种超大流量金刚石交互容腔均质处理器，包括
[0006]
具有一纵向中心轴线和两个横向中心轴线的阀块；第一保持件、第二保持件和第三保持件；第一混合腔部件和第二混合腔部件组成的金刚石喷嘴结构；
[0007]
所述阀块包括：
[0008]
位于所述阀块两侧表面上的多个第一开口，两侧所述的第一开口且沿所述纵向中心轴线对称设置，且两侧所述的第一开口位于所述两个横向中心轴线上，所述第一开口具有第一开口直径的圆柱形形状；
[0009]
位于所述阀块顶表面和底表面上的第二开口，所述第二开口具有第二开口直径的圆柱形形状并且共用所述纵向中心轴线；
[0010]
位于所述阀块内部的通道，所述通道包括沿所述横向中心轴线设置，且与所述第一开口相连通的第一通道，所述第一通道具有小于第一开口直径的圆柱形形状；和
[0011]
连接两组所述第二开口的第二通道，且第二通道具有小于第二开口直径的圆柱形形状并且共用所述纵向中心轴线，所述第一通道与第二通道相连通；
[0012]
所述第二通道与所述第一通道相连通处为金刚石交互容喷嘴；
[0013]
所述第一保持件和所述第二保持件分别设置在第一通道和所述第二通道内，且位
于第一开口和第二开口与金刚石交互容喷嘴之间的多个位置，所述第三保持件位于两组金刚石交互容喷嘴之间，所述第一保持件和所述第二保持件的外壁结构接触所述第一通道和所述第二通道的内表面；
[0014]
所述第一混合腔部件位于所述阀块的所述第一通道内，所述第二混合腔部件位于所述阀块的所述第二通道内，所述第一混合腔部件和所述第二混合腔部件挤压在所述金刚石交互容喷嘴内，所述第一混合腔部件远离第一开口的一侧面与所述第二混合腔部件的两侧面密封接触。
[0015]
优选的，所述阀块具有长方形形状，由不锈钢制成。
[0016]
优选的，所述第一混合腔部件具有圆柱形形状，所述第二混合腔部件呈椭圆柱形形状。
[0017]
优选的，所述第一混合腔部件与所述第二混合腔部件均为金刚石或者陶瓷片材质。
[0018]
优选的，所述第一混合腔部件包括在远离所述第一开口的一侧面内蚀刻出的多个第一微通道，所述多个微通道与多个第一端口流体连通，所述多个第一端口从所述第一混合腔部件的侧面延伸到所述第一混合腔部件的另一侧面。
[0019]
优选的，所述第二混合腔部件包括在所述的两侧面内蚀刻出的多个第二微通道，所述多个第二微通道通过支路通道与贯穿于所述第二混合腔部件顶部表面和底部表面的多个第二端口流体连通。
[0020]
优选的，当所述第一混合腔部件与所述第二混合腔部件挤压在一起时，位于所述第二混合腔部件两侧面的多个第二微通道对准所述多个第一微通道以产生多个微流路，所述多个微流路是流体密封的。
[0021]
优选的，所述的第三保持件可以单独加工与阀块按照热胀冷缩尺寸配合安装，也可以与阀块进行整体加工，安装工艺不同，性能效果相同。
[0022]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0023]
1、本实用新型采用一个整体结构的阀块，并结合高压自身的连接密封结构形成一个整体部件，相对于现有技术通过螺栓将分体的壳体进行锁紧，组装步骤减少，而且减小了传统交互融腔的尺寸和复杂性；
[0024]
2、本实用新型在工作过程中，通过在阀块的两侧面设置多个沿纵向中心轴线对称设置的第一开口，可同时进行多通道流体进入到阀块内进行交互融合，实现多通道大流量的流体交互均质；
[0025]
3、本实用新型对称设置在阀块两侧的第一开口，在流体进入到第一混合腔部件和第二混合腔部件之间交互时，因受到的轴向力两个方向相反大小相同的力的综合作用，实际上轴向所受应力为零，使得第一混合腔部件和第二混合腔部件之间产生混合所引起的高压和高能量耗散不存在，使混合腔部件在阀块内保持静止。
[0026]
4、本实用新型采用类似椭圆柱形形状的第二混合腔部件和圆柱形形状的第一混合腔部件，使得第一混合腔部件和第二混合腔部件相接触面能够精密配合，而且能够与第一通道、第二通道和金刚石交互容喷嘴实现配合组装，密封性好。
[0027]
5、本实用新型固定几何形状交互容腔均质处理器可以在最高40000psi的工况下进行工作而能保持密封效果良好且稳定，且可以实现多通道，大流量的性能改善。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
[0029]
图1为本实用新型结构示意图；
[0030]
图2为本实用新型阀块结构示意图；
[0031]
图3为本实用新型a-a截面图；
[0032]
图4为本实用新型b-b截面结构示意图；
[0033]
图5为本实用新型保持件结构示意图；
[0034]
图6为本实用新型第一混合腔部件和第二混合腔部件组装结构示意图；
[0035]
图7为本实用新型第一混合腔部件和第二混合腔部件组装c-c截面结构示意图；
[0036]
图8为本实用新型第一混合腔部件和第二混合腔部件组装d-d截面结构示意图；
[0037]
图9为本实用新型第一混合腔部件结构示意图；
[0038]
图10为本实用新型第二混合腔部件结构示意图；
[0039]
图11为本实用新型第二混合腔部件内部结构示意图；
[0040]
图12为第三保持件和阀块整体加工示意图；
[0041]
图13为现有技术结构示意图。
[0042]
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0043]
1、阀块；2、第一开口；3、第二开口；4、第一通道；5、第二通道；6、金刚石交互容喷嘴；7、第一保持件；8、第二保持件；9、第三保持件；10、第一混合腔部件；11、第二混合腔部件；12、同心通道；13、外壁结构；14、第一端口；15、第二端口；16、第一微通道；17、第二微通道；18、支路通道。
具体实施方式
[0044]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0045]
现在参照图13的现有技术的混合组件。混合组件200包括入口盖202和出口盖204。入口盖202包括螺纹，该螺纹构造成与出口盖204上的互补螺纹接合。混合组件200还包括入口流动连接器220、出口流动连接器222、对准管221、入口保持器224、出口保持器226、入口混合腔部件228和出口混合腔部件230。
[0046]
入口流动连接器220布置在入口盖202内，出口流动连接器222布置在出口盖204内。当组装时，管221使用多个销229保持对准入口流动连接器220 和出口流动连接器222两者。入口保持器224和出口保持器226布置在管221 内，用于对准并保持入口混合腔部件228和出口混合腔部件230。入口保持器 224和出口保持器226分别与入口流动连接器220和出口流动连接器222接触。
[0047]
当装置完全组装时，在入口流动连接器220、入口保持器224、入口混合腔部件228、
出口混合腔部件230、出口保持器226和出口流动连接器222之间形成流路。未混合流体进入入口流动连接器220并行进通过入口保持器224而到达入口混合腔部件228。在高压下并且由于高能反应，未混合流体在入口混合腔部件228和出口混合腔部件230之间被混合。混合流体然后行进通过出口保持器226和出口流动连接器222。
[0048]
为确保混合腔部件被足够稳固地保持以承受混合的高压和高能量，入口盖 202螺纹接合出口盖204。随着入口盖202和出口盖204上转矩增大，入口流动连接器220和出口流动连接器222被迫使彼此相对，并且使管221受拉伸。随着拉伸增大，管略微拉长，经历紧缩效应，从而直径减小。在入口混合腔部件 228和出口混合腔部件230之间正被混合的流体在非常高的压力下，因此入口盖 202和出口盖204必然能够在流动连接器、保持器和混合腔部件上施加高的力。此外，入口盖202和出口盖204必然能够使得管221拉长，从而略微减小直径，以沿径向夹紧入口混合腔部件228和出口混合腔部件230。随着力增大，入口流动连接器220推动入口保持器224并且出口流动连接器222推动出口保持器226，这继而密封地压缩入口混合腔部件228和出口混合腔部件230。为实现确保高压下的流体密封所需要的转矩水平，并且为利用足够的拉伸力拉长管221以保持入口混合腔部件228和出口混合腔部件230，管必须相对长，因此流动连接器、入口盖和出口盖必须相应地足够大以容纳更长的管。由于管更长并且流动连接器和盖更大，从入口流动连接器到出口流动连接器的流路比需要的更长，因此滞留体积和浪费的流体量比提供可比混合结果的较小装置更高。而且现有技术中的结构和流量具有局限性，单个混合组件流量比较低，若是并联使用，则需要投入数个混合组件，无论是购买成本和使用消耗成本，都昂贵到客户无法接受。
[0049]
如下所述，在本实用新型的一种超大流量金刚石交互容腔均质处理器中，不是使用需要被拉长沿径向保持混合腔部件的管部件，而是在插入混合腔部件之前加热阀块1，并且一旦混合腔部件被插入并对准则使阀块1冷却并收缩。通过利用由于热膨胀和收缩而施加的阀块1的环向应力来固定混合腔部件，而且因受到的轴向力两个方向相反大小相同的力的综合作用，实际上轴向所受应力为零。因此，本实用新型的金刚石交互容喷嘴6内设置的第一混合腔部件10和第二混合腔部件11可以减小尺寸、部件数量和复杂性。
[0050]
请参阅图1-12，本实用新型提供一种技术方案：一种超大流量金刚石交互容腔均质处理器，包括
[0051]
(a)具有一纵向中心轴线和两个横向中心轴线的阀块1，阀块1包括：
[0052]
(1)位于阀块1两侧表面上的多个第一开口2，两侧第一开口2且沿纵向中心轴线对称设置，且两侧第一开口2位于两个横向中心轴线上，第一开口2 具有第一开口2直径的圆柱形形状；
[0053]
(2)位于阀块1顶表面和底表面上的第二开口3，第二开口3具有第二开口3直径的圆柱形形状并且共用纵向中心轴线；
[0054]
(3)位于阀块1内部的通道，通道包括沿横向中心轴线设置，且与第一开口2相连通的第一通道4，第一通道4具有小于第一开口2直径的圆柱形形状；和
[0055]
(4)连接两组第二开口3的第二通道5，且第二通道5具有小于第二开口 3直径的圆柱形形状并且共用纵向中心轴线，第一通道4与第二通道5相连通；
[0056]
(5)第二通道5与第一通道4相连通处为金刚石交互容喷嘴6；
[0057]
(b)第一保持件7、第二保持件8和第三保持件9，第一保持件7和第二保持件8分别
设置在第一通道4和第二通道5内，且位于第一开口2和第二开口3与金刚石交互容喷嘴6之间的多个位置，第三保持件9位于两组金刚石交互容喷嘴6之间，第一保持件7和第二保持件8的外壁结构13接触第一通道4 和第二通道5的内表面；
[0058]
(c)第一混合腔部件10和第二混合腔部件11，第一混合腔部件10位于阀块1的第一通道4内，第二混合腔部件11位于阀块1的第二通道5内，第一混合腔部件10和第二混合腔部件11挤压在金刚石交互容喷嘴6内，第一混合腔部件10远离第一开口2的一侧面与第二混合腔部件11的两侧面密封接触。
[0059]
其中，阀块1具有长方形形状，由不锈钢制成。
[0060]
其中，第一混合腔部件10具有圆柱形形状。
[0061]
其中，第二混合腔部件11呈椭圆柱形形状。
[0062]
其中，第一混合腔部件10包括在远离第一开口2的一侧面内蚀刻出的多个第一微通道16，多个微通道与多个第一端口14流体连通，多个第一端口14从第一混合腔部件10的侧面延伸到第一混合腔部件10的另一侧面。
[0063]
其中，第二混合腔部件11包括在两侧面内蚀刻出的多个第二微通道17，多个第二微通道17通过支路通道18与贯穿于第二混合腔部件11顶部表面和底部表面的多个第二端口15流体连通。
[0064]
其中，当第一混合腔部件10与第二混合腔部件11挤压在一起时，位于第二混合腔部件11两侧面的多个第二微通道17对准多个第一微通道16以产生多个微流路，多个微流路是流体密封的。
[0065]
其中，第一保持件7、第二保持件8和第三保持件9均包括同心通道12，第一保持件7的同心通道12一端分别对齐第一开口2，另一端与第一混合腔部件10的第一端口14流体连通，第二保持件8的同心通道12一端分别对齐第二开口3，另一端与第二混合腔部件11的第二端口15一端流体连通，第三保持件 9的同心通道12两端分别与两个第二混合腔部件11的第二端口15另一端流体连通。
[0066]
其中，第一混合腔部件10与第二混合腔部件11均为金刚石或者陶瓷片材质。
[0067]
一种用于组装金刚石交互容腔均质处理器的方法，方法包括：
[0068]
s1：提供上述内容一个阀块1、四个第一混合腔部件10和第二混合腔部件 11、四个第一保持件7、两个第二保持件8和一个第三保持件9：
[0069]
s2：将阀块1加热到预定温度范围，以使得阀块1上的第一开口2、第二开口3和通道从第一开口2、第二开口3和通道直径膨胀到第一开口2膨胀直径、第二开口3膨胀直径和通道膨胀直径；
[0070]
s3：先将第三保持件9从第二通道5插入到阀块中，并将第三保持件9放置在阀块的中间位置。再将第二混合腔部件11从第二通道5上下两个入口插入到第二通道5内，分别位于第三保持件9的两侧，并使其与第三保持件9贴合压紧。第二混合腔部件11在插入到第二通道5的过程中，两侧平面应分别与第一通道轴线基本垂直。然后将两件第一混合腔部件10分别从第一通道4的左右两个入口插入到第一通道4内，并使其与第二混合腔部件11的左右两个平面压紧，并迫使第二混合腔部件11的平面与第一通道4的轴线垂直。然后，再将两个第一保持件7通过第一通道4分别从左右两个入口插入到第一通道4内，并分别与第一混合腔部件10的截面贴合压紧。由上述操作，由两个第一保持件7，一个第二保持件8,一个第三
保持件9贴紧压合两个第一混合腔部件10和一个第二混合腔部件11，从而使得三片混合部件组成金刚石交互容腔喷嘴。
[0071]
安装过程中，第一保持件7与第一通道4轴线重合，第二保持件8，第三保持件9与第二通道5轴线重合，第一混合腔部件10与第一通道4轴线重合，第二混合腔部件11与第二通道5轴线重合。安装过程中，适当控制阀块，第一保持件7，第二保持件8，第三保持件9的温度，使得第一保持件7，第二保持件8，第三保持件9在阀块第一通道4，第二通道5孔热胀的情况下，插入到通道内的合适位置。
[0072]
s4：按照s3的步骤将剩余的第一混合腔部件10、第二混合腔部件11、第一保持件7和第二保持件8，分别插入另一同横向中心轴线设置的第一通道4和顶部的第二通道5内；
[0073]
s5：通过使阀块1冷却将第一开口2、第二开口3和通道从第一开口2、第二开口3和通道膨胀直径收缩回到第一开口2、第二开口3和通道直径。
[0074]
其中，第三保持件9和阀块1可以分别加工并按照热胀冷缩尺寸配合安装，也可以将第三保持件9与阀块1一体加工，可以减少第三保持件9与阀块1的安装步骤。加工工艺不同，性能效果相同。
[0075]
在组装之后，未混合流体流动被引导至多个第一开口2中，并通过第一保持件7中的同心通道，如下文更详细所述，未混合流体流动然后沿着流路方向被引导通过第一混合腔部件10中的多个小通道。流体然后沿着与第一混合腔部件10表面和相邻出口第二混合腔部件11的表面平行的方向，流动通过形成与第一混合腔部件10和第二混合腔部件11之间的多个微通道。当多个微通道汇聚时，流体被混合。
[0076]
应当理解，采用一个整体结构的阀块1，并通过位于第一混合腔部件10和第二混合腔部件11之间产生混合的金刚石交互容喷嘴6两侧对称通过第一保持件7和第一开口2，使得进入第一开口2的流体因受到的轴向力两个方向相反大小相同的力的综合作用，实际上轴向所受应力为零。相对于现有技术通过螺栓将分体的壳体进行锁紧，虽然螺栓能够对混合腔部件两个表面之间形成的微通道进行流体密封，但是由于第一混合腔部件10和第二混合腔部件11之间产生混合所引起的高压和高能量耗散，由扭转的螺栓所施加的压力单独不足以在混合期间使混合腔部件在壳体第一开口内保持静止。
[0077]
例如，由于施加到混合腔部件的环向应力，螺栓中的每一个仅需要100英寸-磅的扭力，以将混合腔部件保持在一起从而产生密封。但是，如上所述主要使用压缩来稳固混合腔部件的现有技术装置，倾向于需要显著更高的扭力以将混合腔部件保持在一起从而产生密封(约130英尺-磅的转矩)。因为现有技术装置使用必须被拉长以减小直径并夹紧混合腔部件的管部件，所以现有技术装置需要更大的壳体、更多的部件。
[0078]
本实用新型通过在阀块1的两侧面设置多个沿纵向中心轴线对称设置的第一开口2，可同时进行多通道流体进入到阀块1内进行交互融合，实现超大流量的流体交互均质，即在阀块1内设置多个由第一混合腔部件10和第二混合腔部件11的具有特殊固定几何形状排布组成的微流孔喷嘴结构，通过沿横向中心轴线布置的第一开口2进入其中，然后通过第二通道5内设置的第二保持件8将交互均质后的流体从第二开口3排出，其中，位于两个金刚石交互容喷嘴6之间的第三保持件9作为连通沿横向中心轴线布置的第一开口2进入金刚石交互容喷嘴6内交互均质的连通通道，以方便实现在阀块1上设置多个第一开口2，使得一个阀块1即可进行超大流量的使用，避免需要投入数个金刚石交互容腔，无论是购买成本和使用
消耗成本，都昂贵到客户无法接受。
[0079]
本实用新型为实现上述功能的实现，本实用新型所采用的第一混合腔部件 10和第二混合腔部件11，第一混合腔部件10具有圆柱形形状，第二混合腔部件11具有椭圆柱形形状，由于第二混合腔部件11具有椭圆柱形形状，使得第二混合腔部件11具有能够提供第一混合腔部件10安装的平面，而第一混合腔部件10为圆柱形形状，第一混合腔部件10的两端平面能够与第二混合腔部件 11实现精密的配合，第一混合腔部件10和第二混合腔部件11除了能够满足精密配合的情况下，其外周圆周面还能够在第一通道4、第二通道5和金刚石交互容喷嘴6实现配合组装，密封性好。
[0080]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0081]
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。