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微射流金刚石交互容腔与高压均质阀

作者:浙江微流纳米生物 日期:2019-05-15 点击:1382
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  高压均质腔(高压微射流交互容腔)与高压均质阀,都是高压均质机的最核心部件之一。高压均质腔与均质阀,都是用特殊硬度材料制造,其内部具有特殊的几何构造,这种构造使流经其内部的物料(一般经过外部加压处理)发生碰撞效应、空穴效应、高速剪切效应等理化反应,达到物料均质(溶质颗粒在溶剂中均匀、微粒化分布)的作用。

高压均质腔与高压均质阀的分类与工作原理

高压均质腔.png

图1. 第一代与第二代均质腔(阀)工作原理示意图

第一代 高压均质阀

A.穴蚀喷嘴型

  引用了高压切割和航空航天推进技术中的气蚀喷嘴结构,均质阀内的物料在狭缝处,由于瞬间失压高速喷出,当压力减小到物料溶剂的饱和蒸气压时,溶剂将会发生气化,溶剂内形成大量气泡。当压力再升高后,气泡会因为压力而破裂。这个过程在极短的时间内完成,因为溶剂内的气泡在短时间内大量产生并迅速破裂,形成了空穴现象。空穴现象产生的高频率的气泡爆炸,强烈的冲击和射流作用,使气泡附近的液滴发生破碎。但是由于在超高压的作用下,物料溶液经过孔径很微小的阀心时会产生几倍音速的速度,并与阀心内部结构发生激烈的磨擦与碰撞,因此穴蚀喷使用寿命较短,并伴随有金属微粒剥落。

B.碰撞阀体型

  工作原理与穴蚀喷嘴型近似,通过碰撞阀和碰撞环的引入,使碰撞集中发生在碰撞结构上,降低了局部磨损,延长了均质阀的使用寿命。但是其工作原理上还是通过溶液中的物料和高硬度金属(如钨合金)结构碰撞,所以金属微粒的磨损残落问题没有彻底解决,截止到2017年,绝大多数的国产高压均质机都使用了这种阀体结构。

第二代 对射型均质腔

C.Y型交互型

  应用了对射流的原理,腔体内部没有任何阀体等运动部件。利用特有的Y型内部结构,充分利用了高压溶液中高速运动的物料的自相碰撞,大大降低了物料与腔体间的碰撞强度与频率,很大程度上提高了腔体的使用寿命,结合金刚石高压均质交互容腔材质的使用,解决了金属微粒残落的问题。

第一代与第二代均质腔属性对比

表1. 第一代与第二代均质腔属性对比

Genizer微射流纳米高压均质机

图2 Genizer微射流纳米高压均质机

  第一代碰撞型均质腔在生产医用注射液时,阀体表面的惰性金属颗粒可能剥落,并发生聚集,可能引发人体内组织的机械性损伤,以及引起急性或慢性炎症反应,降低了药物的安全性。第二代对射型均质腔的诞生从原理上解决了惰性金属残落的问题。但是由于内部结构原因,当物料的浓度和粘度较大时,第二代对射型较第一代更易发生阻塞。


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