高壓均質腔(高壓微射流交互容腔)與高壓均質閥,都是高壓均質機的較核心部件之一。
高壓均質腔與均質閥,都是用特殊硬度材料制造,其內部具有特殊的幾何構造,這種構造使流經其內部的物料(一般經過外部加壓處理)發生碰撞效應、空穴效應、高速剪切效應等理化反應,達到物料均質(溶質顆粒在溶劑中均勻、微粒化分布)的作用。
圖1. 第一代與第二代均質腔(閥)工作原理示意圖
第一代 高壓均質閥
A.穴蝕噴嘴型---引用了高壓切割和航空航天推進技術中的氣蝕噴嘴結構,均質閥內的物料在狹縫處,由于瞬間失壓高速噴出,當壓力減小到物料溶劑的飽和蒸氣壓時,溶劑將會發生氣化,溶劑內形成大量氣泡。當壓力再升高后,氣泡會因為壓力而破裂。這個過程在極短的時間內完成,因為溶劑內的氣泡在短時間內大量產生并迅速破裂,形成了空穴現象。空穴現象產生的高頻率的氣泡爆炸,強烈的沖擊和射流作用,使氣泡附近的液滴發生破碎。但是由于在高壓的作用下,物料溶液經過孔徑很微小的閥心時會產生幾倍音速的速度,并與閥心內部結構發生激烈的磨擦與碰撞,因此穴蝕噴使用壽命較短,并伴隨有金屬微粒剝落。
B.碰撞閥體型---工作原理與穴蝕噴嘴型近似,通過碰撞閥和碰撞環的引入,使碰撞集中發生在碰撞結構上,降低了局部磨損,延長了均質閥的使用壽命。但是其工作原理上還是通過溶液中的物料和高硬度金屬結構碰撞,所以金屬微粒的磨損殘落問題沒有徹底解決。
第二代 對射型均質腔
C.Y型交互型——應用了對射流的原理,腔體內部沒有任何閥體等運動部件。利用特有的Y型內部結構,充分利用了高壓溶液中高速運動的物料的自相碰撞,大大降低了物料與腔體間的碰撞強度與頻率,很大程度上提高了腔體的使用壽命,結合金剛石高壓均質交互容腔材質的使用,解決了金屬微粒殘落的問題。
第一代 | 第二代 |
碰撞型 | 對射型 |
效能一般 | 效能較高 |
不易阻塞 | 易阻塞 |
易剝落 | 不易剝落 |
可優化調節 | 固定式 |
適用范圍廣 | 適用于低粘度液體 |
表1. 前列代與第二代均質腔屬性對比
第一代碰撞型均質腔在生產醫用注射液時,閥體表面的惰性金屬顆粒可能剝落,并發生聚集,可能引發人體內組織的機械性損傷,以及引起急性或慢性炎癥反應,降低了藥物的安全性。第二代對射型均質腔的誕生從原理上解決了惰性金屬殘落的問題。但是由于內部結構原因,當物料的濃度和粘度較大時,第二代對射型較前列代更易發生阻塞。
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