具有反向流动的均质化工艺和设备制造技术

一种均质设备(1)，其包含：-用于接收加压的流体的入口(2)，所述加压的流体还可能含有固体颗粒；-所述流体的均质化发生的区域；-在相对于入口压力更低的压力下的、用于所述流体的出口(10)，其中，在所述均质化区域中，所述流体从具有较大直径(或容积)的区域进入具有较小直径(或容积)的区域，所述均质化区域包含由第一级(装备有第一偏转塞(6))和第二级(装备有第二偏转塞(12))共用的相互作用元件(9)，其中所述偏转塞(6和12)与它们共用的相互作用元件(9)一起操作，在所述第一级之内产生剪切速率的增加。本发明专利技术还涉及一种均质化工艺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有反向流动的均质化工艺和设备
本专利技术的目的是利用反向流动的均质工艺和设备。
技术介绍
在EP0810025A1中引用的现有技术认为是最接近的已知技术。实际上，本专利技术涉及用于使流体微粉化的装置的领域，特别是呈液态的含有颗粒的可流动材料、凝聚物或纤维，即，基本上液态且不溶解但遭受为固体或在任何情况下都具有不同密度的部分的形成的产品。均质/微粉设备(在下文中，术语均质化和微粉化及其它形式应当用作同义词)通常包含具有入口和出口的泵和均质阀，该泵可能是高压可变流量泵，其中所述入口连接到所述泵的递送件以便接收加压的流体，所述出口在低压下用于均质的流体。要实现的微粉化实质上在于所述颗粒的分解，为了最小化其尺寸并致使尺寸均匀的目的。为了实现这个目的，流体通过减小尺寸的受迫通道从第一高压腔室(连接到泵的递送件)进入第二微粉化腔室(连接到阀出口)。该通道由牢固地受限于(并且由此固定到)阀体并且流体穿过其中的通道头部和由可相对于所述通道头部轴向地运动的冲击头界定。具体地，所述通道存在于界定在冲击头和较小通道头部之间界定的间隙。第一腔室中高压下的流体压在冲击头的表面上，在冲击头的表面上压施加力趋向于使通道变宽。推杆作用于冲击头，并且它沿轴向方向将力施加在冲击头上，以便抵抗流体的压力。以这种方式，通过合适地管理推杆的动作，使通道的宽度维持在基本上恒定并且可以在任何情况下进行调整的期望值是可能的。该力应当基于均质设备的操作流速和压力水平来确定。因此，当流体通过所述受迫通道从第一腔室流向第二腔室时，流体经历压力的下降，同时根据能量守恒方程，流体还加速。该加速导致流体的颗粒的分解。此外，冲击环已经知晓布置在第二腔室中，以便拦截加速的流体；以这种方式，流体以高速撞击在冲击环上，并且这构成了对颗粒的分解的进一步贡献。冲击环还保护了冲击发生所在的腔室免受磨损。一般来说，我们想要最优化在均质化过程中使用的能量，即，应用于流体的能量相当，我们想要以上述方式获得流体的均质化的最可能的结果或结果相同，我们想要减少使用的能量(压力)。在上面描述的现有技术中，产品实质上流过趋向于变宽的环形室(参考现有技术的图1和2)，并且均质效果通过当产品从中心通道向前流出环形室时该产品遭遇的增加的切削力来提供。然而，很多能量无益地浪费在均质化和微粉化步骤中并转变为热，这是高压均质设备的本质低效的原因。EP0850683A1公开了一种细颗粒生产装置，其中，根据在其中公开的第三实施例，预先处理单元已经添加在高压泵与所述细颗粒生产装置之间。所述第三实施例需要与主要装置或第一实施例(具有固定几何形状和恒定剪切速率的系统，所述系统完全不同于本专利技术的目的)集成在一起或相关联，它并不能用作独立装置。US2004/160855公开了一种均质设备，所述均质设备用于加压的流体的入口、均质化区域、在更低的压力下用于流体的出口，其中在均质化区域中，流体从具有较大直径的区域进入具有较小直径的区域。均质化区域包含包含由第一级和第二级共用的相互作用元件，所述第一级装备有第一偏转塞，所述第二级适合于产生背压，半有第二偏转塞。然而，所述设备缺乏效率，并且偏转塞不可独立地调整。
技术实现思路
本专利技术的目的是限制在上面阐述的缺点，并实现使减少能量浪费并且由此使它们更有效率成为可能的改善的均质化-微粉化工艺和设备。另一目的是借助于“独立”装置来实现，所述“独立”装置能够产生颗粒减小，而不需要在上游或下游的辅助设备。附图说明所述目的通过构成本专利技术的目的的均质化-微粉化工艺和设备来实现，并且所述均质化-微粉化过程和设备按照在下文中阐述的权利要求的内容来表征。具体地，产品的正常流动是相反的，即，现有技术的出口在本专利技术中是产品入口，而现有技术的入口现在是出口。此外，所述设备为独立类型，具有两级(由偏转塞组成)，所述两级具有共有的协作元件，并且第二级旨在产生背压。偏转塞与它们共用的相互作用元件一起操作，在第一级之内产生剪切速率和背压的增加。根据在附图中纯粹以非限制性示例的方式图示的优选实施例的以下描述，这个及其他特征将会变得更显而易见，其中：-图1和2分别以纵截面和以横截面示出了现有技术的均质阀，且包括了产品流线；-图3图形地图示了现有技术的阀的剪切速率(切削力)的曲线；-图3A、3B和3C图示了根据三个不同的实施例图形的构成本专利技术的目的的均质设备的剪切速率(切削力)的曲线；-图4以纵截面图示了根据本专利技术的均质阀；-图5A、5B、5C和5D以沿线A-A的横截面、沿线B-B的横截面、沿线C-C的横截面沿和线D-D的横截面相应地图示了在图4中出现的阀，；-图6、7和8是图4和5的放大示图，其包括了流线；-图9A、9B、9C和9D根据协作元件与第一偏转塞的组合的变体且连同流线呈现了在图8中出现的视图；-图10和10a图示了一种变体，其中背压借助于校准孔实现。-图11示出了背压通过将两个设备或两个“第一级”串联设置而实现的变体；-图12示出了气压缸的特定使用。具体实施方式高压区域和低压区域在附图中分别由HP和LP表示，而BP表示背压区域。参考附图，数字1整体上表示均质设备或阀，并提供有用于要均质的流体的入口2。流体可以例如由乳剂(液体中有液体，其具有不能溶合且往往密度不同的特性)、悬浮液(液体中有粉末，其具有不能溶合且往往密度不同的特性的粉末物质)、或胶体系统(不能混溶的液体中或尺寸小于1μm的固体中有液体)构成。在当前的阀中，在给定压力(通常为高压)下来自入口2的产品流在环形腔室3中朝向涉及参考标号4、6、7、13和14的均质区域前进。环形腔室3包围在其内的推杆5，所述推杆5由合适的致动器控制，并且推杆5在其顶端处支承偏转塞6(称为“可调的流量偏转塞”)、用于校准切削力的剪切速率(切削速度)调节器或偏转塞。在新的意义上，偏转塞以及相互作用元件的任务是来自纵向路线的流动转向到朝向内部的外部且同心的径向路线。此外，利用该装置，在基本上不改变表征该系统的几何形状的情况下改变处理的强度是可能的，因此，具有圆形或类似底部的腔室在同样具有圆形或类似底部的同心腔室上缩窄，而且具有更小容积。均质化步骤在均质区域4、6、7、13和14中发生，随后在间隙中，行进以创造性和新颖性的方式从外部朝向内部前进，即，从具有较大直径(或更大容积)的区域前进到具有较小直径(或更小容积)的区域：该系统配合由第二偏转塞12提供的背压而完善，通过提供必需的背压，这有助于支配剪切速率并稳定整个设备的操作，使其构造完善。微粉化/均质化设计为这样的过程，在区域4中开始，并继续直至在背压区域之后到达低压区域或出口10，集成设备中的所有背压区域都能够产生水头损失并且由此产生背压。参考数字7表示间隙(图8中的中空空间)和颗粒在起作用的均质化区域中从外部向内行进的路线(行程)4(图7)。结合偏转塞6，相互作用元件9(也称为“流动偏转元件”或“协作元件”，与偏转塞6和12两者相互作用)的任务是使来自圆形区段的外部的流动向内转向，因此有助于特有的剪切速率形式的形成。此外，结合偏转塞6，由于更有限的容积，它传输流动以至于相互影响。彼此相互作用的元件6和9不必相互平行。实际上，元件6和9的面对面的表面的互补构造是完美的，直至到达对于最大化同质化作用的有效性而言可能的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种均质设备(1)，所述均质设备包括：‑用于接收加压的流体的入口(2)，所述加压的流体还可能含有固体颗粒；‑所述流体的均质化发生的区域；‑在相对于入口压力更低的压力下的、用于所述流体的出口(10)，其特征在于，在所述均质化区域中，所述流体从具有较大直径的区域进入具有较小直径的区域，所述均质化区域包含由第一级(所述第一级装备有第一偏转塞(6))和适于产生背压的第二级(所述第二级装备有第二偏转塞(12))共用的相互作用元件(9)，当所述偏转塞(6和12)与它们共用的相互作用元件一起操作时，在所述第一级内产生所述剪切速率的增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.21 IT PR2012A0000901.一种均质设备(1)，所述均质设备包括：-用于接收加压的流体的入口(2)，所述加压的流体含有固体颗粒；-所述流体的均质化发生的区域；-在相对于入口压力更低的压力下的、用于所述流体的出口(10)，其特征在于，在所述均质化区域中，所述流体从具有较大直径的区域进入具有较小直径的区域，所述均质化区域包含由第一级和第二级共用的相互作用元件(9)，所述第一级装备有第一偏转塞(6)，所述第二级适合于产生背压，装备有第二偏转塞(12)，其中所述偏转塞(6、12)与它们共用的相互作用元件(9)一起操作，在所述第一级之内产生剪切速率的增加，其中所述相互作用元件(9)容纳这样的区段，该区段由所述相互作用元件(9)与所述第一偏转塞(6)之间的通道界定而变窄并且随后由朝向所述出口(10)的所述相互作用元件(9)的成形形状界定而变宽，其中所述偏转塞可独立体地调整，从而改变处理的强度，而不改变所述设备的几何形状，所述第一偏转塞(6)与所述相互作用元件(9)一起使流动从纵向路线转向朝向内部的同心的径向路线。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，孔提供在所述相互作用元件(9)中，并且在端部所述孔扩张，即变宽。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述相互作用元件(9)是可逆的、即双面的，因为所述第一和所述第二偏转塞(6、12)具有不同的直径，并产生不重叠的磨损斑痕。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，弹簧(20)或气压缸(21)控制均质化微粉化，使能连续地更改所述相互作用元件(9)与所述偏转塞(6和12)之间的间隙的高度。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，关于所述第一偏转塞(6)的面对面的表面和所述相互作用元件(9)的面对面的表面，所述第一偏转塞(6)的所述表面相对于所述相互作用元件(9)的所述表面朝向中心区域对称地会聚或发散分离，正交于背压通道(13)的纵向轴线安置。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：A·里奇，
申请(专利权)人：GEA机械设备意大利股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT