一种可调节的高压均质机的制作方法

1.本发明涉及乳化设备技术领域，特别是涉及一种可调节的高压均质机。


背景技术：

2.现有技术中，石蜡的防水机理是石蜡分子在机械研磨搓揉等作用下，不规则地渗入到纤维素的无定型区，与纤维之间通过吸附作用结合，部分地堵塞纤维之间的空隙，缩小水分与纤维之间的接触面，隔绝水分或阻塞水分通道，达到防水的效果。因此实际生产应用中，在有限的时间和石蜡施加量情况下，使石蜡分子与纤维能够快速混合均匀，充分接触，是获得理想的吸附和防水效果的关键。熔融石蜡是把固体石蜡加热熔化后，喷施在木质纤维或刨花上，可以使木质纤维或刨花具有一定的阻水、防水性能。使用熔融石蜡作防水剂的人造板材，瞬时阻水、防水效果较好。但是由于石蜡分子量大，具有较高的内聚力，使用过程中石蜡不易分散，需要较大用量才能达到良好的防水效果，成本较高。石蜡分散液是将石蜡、分散剂、水加热，在一定设备和工艺条件下剪切分散而成的石蜡分散液。石蜡分散液防水剂使用时具有施加方便，易分散，用量少的优点，但石蜡分散液中使用的分散剂是一种区别于常规石蜡乳化剂的高分子材料混合物，需要借助强有力和快速的搅拌和剪切才能够使石蜡颗粒充分分散开来，所以需要借助高压均质机对石蜡分散液进行的充分均质。
3.专利文件cn110848405a公开了一种高压均质机用均质阀，包括一阀座，阀座内设置有一物料通道，物料通道的出口端的内侧面为一前小后大的第一锥形面，阀座的外周面位于所述物料通道的出口端的位置设置有一台阶面；一设置在阀座的台阶面上的冲击环；以及一设置在阀座的后端面上的阀芯，阀芯的前端面与所述阀座的后端面接触且两者接触面位于所述冲击环内，阀芯的前端面的周缘形成一前小后大的第二锥形面。通过调整物料在阀座的物料通道的出口端以及阀芯的前端面的流动方向，使得物料沿一定倾斜角度冲击冲击环的内环面。专利文件cn110975728a公开了一种高压均质机的均质阀，包括阀芯，阀芯一侧通过液压系统抵在阀座的一侧，阀芯与阀座的抵压处活动套接有冲击环，所述阀芯的一侧设计有凸头，所述凸头与阀芯的连接处为一斜面，所述阀芯一端的外侧对称固定安装有两个定位块，所述冲击环的内侧对称开设有两个定位槽所述冲击环靠近阀座一侧的内圈设计成斜面且该斜面与阀芯设计的斜面平行，所述阀座内固定安装有轴承，所述轴承的内侧固定安装有螺旋叶。通过设计的螺旋叶利于脂肪球混合均匀进行均质减少局部损耗过大，斜面的设计增加了撞击剪切的效果，提高了整体的使用寿命。但是上述两专利中，其阀芯和阀座的位置固定，本质均为存在固定的间隙以促进物料朝外侧冲击，但是并不能保证破碎的充分性，且也不能够实现针对不同物料时，对阀芯的调节。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可调节的高压均质机，以解决上述现有技术存在的问题，能够通过压紧弹簧将阀芯压紧在导流通道的出口处，那么在物料经过导流通道的出口处后冲击在阀芯上，且阀芯推动压紧弹簧进一步压缩，使得压紧弹簧的静压力作用增加物
料的动能，保证了对物料分散、剪切的充分性。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可调节的高压均质机，包括均质腔及设置在所述均质腔外侧的均质泵组，所述均质腔内设有阀座、阀芯和撞击环，所述阀座开设有与所述均质泵组相连通的导流通道，所述阀芯的一端封堵在所述导流通道的出口处，另一端设有压紧机构，所述压紧机构与所述阀芯之间设有将所述阀芯压紧在所述出口处的压紧弹簧，所述撞击环的一端固定在所述阀座上，另一端环绕在所述阀芯周围并形成出料间隙。
6.优选的，所述压紧机构包括导向腔及滑动设置在其内的顶杆，所述顶杆的一端滑动穿设在所述均质腔的侧壁上，另一端设有与所述导向腔截面适配的环形凸缘，所述导向腔内位于所述环形凸缘远离所述均质腔的一侧滑动设有推进机构，所述压紧弹簧位于所述推进机构和所述环形凸缘之间。
7.优选的，所述推进机构包括滑动设置在导向腔内的螺杆，所述导向腔的端部固定有与所述螺杆螺纹连接的螺纹套筒安装座。
8.优选的，所述螺杆连接有驱动其沿所述导向腔滑动的电机驱动机构，或者所述螺杆固定连接有手轮机构。
9.优选的，所述均质泵组包括若干组并联设置的柱塞泵及与所述柱塞泵配套的传动机构，所述柱塞泵包括柱塞阀套及滑动设置在其内部的柱塞，所述传动机构均与各所述柱塞传动连接，并交替驱动所述柱塞滑动。
10.优选的，所述传动机构包括驱动曲轴及若干设置在所述驱动曲轴上的曲柄，各所述驱动通过连杆机构与各所述柱塞对应连接。
11.优选的，所述柱塞泵还包括与所述柱塞阀套相连通的泵体，所述泵体内的进口和出口处分别设有进料阀和出料阀，所述进料阀和所述出料阀均随所述柱塞的滑动单向打开或关闭，所述出口与所述导流通道相连通。
12.优选的，所述进料阀和所述出料阀均包括锥形阀座，所述泵体内腔分别对应所述进料阀和所述出料阀的位置处均呈与各所述锥形阀座锥面配合的锥形腔体结构。
13.优选的，所述泵体的进口处连通有进料管道，所述撞击环处的出料间隙连通有出料管道，所述进料管道和所述出料管道均连通有减少管道抖动的缓冲管，所述缓冲管的容积为所述柱塞行程容积10倍以上。
14.优选的，所述缓冲管的直径大于等于所述进料管道的直径,且各所述缓冲管均安装在进出料口300mm以内。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.第一，包括均质腔及设置在均质腔外侧的均质泵组，均质腔内设有阀座、阀芯和撞击环，阀座开设有与均质泵组相连通的导流通道，阀芯的一端封堵在导流通道的出口处，另一端设有压紧机构，压紧机构与阀芯之间设有将阀芯压紧在出口处的压紧弹簧，撞击环的一端固定在阀座上，另一端环绕在阀芯周围并形成出料间隙，能够通过压紧弹簧将阀芯压紧在导流通道的出口处，那么在物料经过导流通道的出口处后冲击在阀芯上，且阀芯推动压紧弹簧进一步压缩，使得压紧弹簧的静压力作用增加物料的动能，保证了对物料分散、剪切的充分性。
17.第二，压紧机构包括导向腔及滑动设置在其内的顶杆，顶杆的一端滑动穿设在均
质腔的侧壁上，另一端设有与导向腔截面适配的环形凸缘，导向腔内位于环形凸缘远离均质腔的一侧滑动设有推进机构，压紧弹簧位于推进机构和环形凸缘之间，通过推进机构使得压紧弹簧的压紧力能够被调节，再针对不同的物料时，实现不同静压力的变化，有效的保证了整个装置的适用性。
18.第三，推进机构包括滑动设置在导向腔内的螺杆，导向腔的端部固定有与螺杆螺纹连接的螺纹套筒安装座，通过简单的螺杆配合螺纹套筒安装座结构，实现螺杆驱动顶杆的移动位置，充分降低了使用成本，且便于更换和维护。
19.第四，均质泵组包括若干组并联设置的柱塞泵及与柱塞泵配套的传动机构，柱塞泵包括柱塞阀套及滑动设置在其内部的柱塞，传动机构均与各柱塞传动连接，并交替驱动柱塞滑动，以保证整个进料过程中均存在柱塞驱动物料送至均质腔内，提高了整个装置的均质效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明整体结构示意图；
22.图2为本发明均质腔内的剖视图；
23.图3为本发明高压均质原理图；
24.图4为本发明缓冲管连接示意图；
25.其中，1-驱动曲轴、2-曲柄、3-柱塞泵、4-均质组件、5-螺纹套筒安装座、6-手轮机构、7-高压密封垫、8-阀座、9-撞击环、10-阀芯、11-阀体、12-高压轴封、13-压紧弹簧、14-环形凸缘、15-缓冲管。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种可调节的高压均质机，以解决上述现有技术存在的问题，能够通过压紧弹簧将阀芯压紧在导流通道的出口处，那么在物料经过导流通道的出口处后冲击在阀芯上，且阀芯推动压紧弹簧进一步压缩，使得压紧弹簧的静压力作用增加物料的动能，保证了对物料分散、剪切的充分性。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.请参考图1至图4，本实施例中提供一种可调节的高压均质机，高压均质机包括均质组件4，均质组件4设有均质腔，均质腔外侧设有均质泵组，均质泵组为高压泵组，均质腔内设有阀座8、阀芯10和撞击环9，阀座8开设有与均质泵组相连通的导流通道，导流通道和
均质泵组之间设有用于起到密封作用的高压密封垫7，阀芯10的一端封堵在导流通道的出口处，另一端设有压紧机构，压紧机构与阀芯10之间设有将阀芯10压紧在出口处的压紧弹簧13，撞击环9的一端固定在阀座8上，另一端环绕在阀芯10周围并形成出料间隙，能够通过压紧弹簧13将阀芯10压紧在导流通道的出口处，那么在物料经过导流通道的出口处后冲击在阀芯10上，且阀芯10推动压紧弹簧13进一步压缩，使得压紧弹簧13的静压力作用增加物料的动能，保证了对物料分散、剪切的充分性。具体的本发明利用均质泵组将物料形成高压条件下的混悬液,通过一个可调节的限流缝隙(均质阀与导流通道出口处的间隙)时失压、膨胀、爆炸、剪切和高速撞击等综合效应,将在液体中的颗粒和油滴粉碎成很小尺寸,最小直径中0.01至0.05μm,平均φ≤0.5μm,同时建立理想的乳化液或分散液。这个过程集超声波粉碎机、胶体磨、球磨机、射流机等功能原理于一体。产品的稳定性、一致性、混合性、易吸收性、保质期等都可在均质中得以实现。而且本发明不仅能够应用于石蜡乳液，还可应用于生物细胞破碎提取内含物或制成新产品、互不相溶的二相物料(液-液或液-固)超细粉碎制成稳定的乳化液或分散液、其他多种物料的细化等。
30.优选的，均质泵组、阀芯10和阀座8是粉碎和乳化的关键部件,均由特殊耐腐蚀高级合金材料制成，以延长整个装置的使用寿命。优选的均质组件包括阀体11，均质腔开设置阀体11中，阀体11也由特殊耐腐蚀高级合金材料制成。
31.具体工作过程中，当高能压缩的混悬液进入阀座8的导流通道中,导流通道由阀芯10借压紧弹簧13,通过顶杆把它紧紧地封住,而压紧弹簧13的压力可任意调节。当均质泵组内柱塞压缩工作液压强大于压紧弹簧13,阀芯10被冲开,工作液由限流间隙作放射性喷出,以极高的能量与速度碰撞在碰撞环上,以便产生各种复合的超微粉碎与乳化作用。
32.作为本发明优选的实施方式，压紧机构包括导向腔及滑动设置在其内的顶杆，顶杆的一端滑动穿设在均质腔的侧壁上，另一端设有与导向腔截面适配的环形凸缘14，导向腔内位于环形凸缘14远离均质腔的一侧滑动设有推进机构，压紧弹簧13位于推进机构和环形凸缘14之间，通过推进机构使得压紧弹簧13的压紧力能够被调节，再针对不同的物料时，实现不同静压力的变化，有效的保证了整个装置的适用性。
33.进一步的，推进机构包括滑动设置在导向腔内的螺杆，导向腔的端部固定有与螺杆螺纹连接的螺纹套筒安装座5，通过简单的螺杆配合螺纹套筒安装座5结构，实现螺杆驱动顶杆的移动位置，充分降低了使用成本，且便于更换和维护。
34.优选的，螺杆连接有驱动其沿导向腔滑动的电机驱动机构，或者螺杆固定连接有手轮机构6，通过电机驱动机构以对螺杆的移动形成电控方式，进而可以根据物料的种类不同，完成自动的电控调节，或者采用手轮机构6，进行人工调节，整个调节结构更加简单，有效降低了使用成本。
35.作为本发明优选的实施方式，均质泵组包括若干组并联设置的柱塞泵3及与柱塞泵3配套的传动机构，柱塞泵3包括柱塞阀套及滑动设置在其内部的柱塞，传动机构均与各柱塞传动连接，并交替驱动柱塞滑动，以保证整个进料过程中均存在柱塞驱动物料送至均质腔内，提高了整个装置的均质效率。
36.作为本发明优选的实施方式，传动机构包括驱动曲轴1及若干设置在驱动曲轴1上的曲柄2，各驱动通过连杆机构与各柱塞对应连接，那么在工作的过程中，驱动曲轴1转动进而带动各曲柄2交替驱动柱塞移动，完成对导流通道的不断供液。
37.进一步的，柱塞泵3还包括与柱塞阀套相连通的泵体，泵体内的进口和出口处分别设有进料阀和出料阀，进料阀和出料阀均随柱塞的滑动单向打开或关闭，出口与导流通道相连通，以保证物料的单向进出，避免造成物料的紊流，影响后续对物料的均质效果。
38.其中，柱塞随曲轴旋转作往复运动,在主泵体内通过进料阀,出料阀以及均质腔,完成进料
→
压缩
→
泄放
→
进料
→
压缩
→
泄放....周而复始运行。这样,对于每一个柱塞泵3来说,进料和泄放都是间歇的,流经管道的液流必然是脉冲状态的,即使多柱塞合成的液流也呈脉动状态；同时,柱塞泵3每一个循环周期在0.36-0.5秒,即进料和泄放阀门开启时间分别为0.18-0.25秒,这个时间是十分短促的。
39.作为本发明优选的实施方式，进料阀和出料阀均包括锥形阀座8，泵体内腔分别对应进料阀和出料阀的位置处均呈与各锥形阀座8锥面配合的锥形腔体结构，通过各锥形阀座8分别与相应的锥形腔体结构配合，以简单的结构保证物料的单向流动。
40.其中，由于采用曲柄2配合柱塞，这种工作状态一是流速大,且为脉冲(脉动)状态,对管道冲击大,很容易与管道的固有频率f(固)谐振,引起管道强烈抖动,尤其是生产工艺流程属于高层次,管道系统较为复杂的,就显得更突出,为此,进出料管必须加装缓冲管15,以对脉冲液流给予补偿和削弱谐振频率的振幅；二是短时间内完成进料与泄放,对管道要求必须注意流畅,即达到进料充足,出料畅通,如果达不到这个要求,尤其持续工作压力超过40mpa的分散主机,如果进料不足或料液含汽泡过多,且料液温度超过90℃,料液在泵体内汽化,排不出去,将形成持续性汽爆现象,造成指针摆幅增大,管道抖动,有时发出啪啪声、嘶嘶声。时间长了,泵体内阀腔和柱塞腔壁交接处,应力集中部位,首先因汽爆撕裂,裂纹不断延深,直至泵体表面,在柱塞周围形成垂直裂纹而漏料。
41.为此,对分散设备管道联接必须具备以下条件:
42.1)所有料管接头,阀门都应选用不锈钢材料如1gr18ni9ti为宜。
43.2)管道内径必须满足进料液流速度v≤2m/s,通常输入压力2-0.3mpa内部光洁,拐弯应成圆弧形,宜少不宜多最好进、出料拐弯各少于7个为好。例如用内径φ48配置srh10000-35,液流速度v＝10m3/3600/(0.25x0.0482x3.1416)＝1.53m/s.合适。
44.作为本发明优选的实施方式，为进一步避免漏料的情况发生，减少对管道的冲击，泵体的进口处连通有进料管道，撞击环9处的出料间隙连通有出料管道，进料管道和出料管道均连通有减少管道抖动的缓冲管15，缓冲管15的容积为柱塞行程容积10倍以上。加缓冲管15,对于保护主泵体,减少管道抖动是十分有效的。例如设计空气室缓冲管15,它安装在进出料管口附近,对于液流起到储存和洩放的作用,使流经管道的液流相对平稳,缓解了管道抖动；同时,较好地保证了泵体内吸料充足,工作平稳,起了保护泵体的作用。
45.优选的，缓冲管15的容积取柱塞行程容积10倍以上,直径≥进料管的直径,缓冲管15安装宜在进出料口300mm以内,太远影响效果。
46.v≥d2π*2e*10/4b
47.h＝4v/(d2π)
48.其中:v缓冲管15容积、d柱塞直径、d缓冲管15直径、h缓冲管15高度、2e柱塞行程(e为曲轴偏心)，例如:srh5000-25分散主机d＝50mm、2e＝90mm、π＝3.1416、v≥502*3.1416*90*10/4＝1767150mm3，若:(1)d＝50mm则h＝4v/(502*π)＝(4*1767150)/(502*3.1416)＝900mm；(2)d＝60mm则h＝4v/(602*π)＝(4*1767150)/(602*3.1416)＝625mm
49.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
50.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
51.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。