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高剪切乳化机是一种广泛应用于化工、制药、食品、化妆品、生物工程等行业的高效混合设备。

结构组成

  1.电机:提供动力,通常为变频调速电机,可调节转速(常见0~3000 rpm或更高)。

  2.转子-定子剪切头:核心工作部件,材质多为不锈钢(如304、316L),可拆卸清洗或更换不同孔径的定子以适应不同工艺需求。

  3.乳化头(剪切头):安装在容器内或管道中,分为:

  4.批次式(顶入式/底入式):用于反应釜或桶中乳化。

  5.管线式(在线式):用于连续生产,物料通过管道连续乳化。

  6.支撑架与升降装置:用于固定乳化机,部分型号配备电动升降功能。

  7.控制系统:可设定转速、时间、温度等参数,实现自动化操作。

主要特点

  1.乳化效率高:能在短时间内将物料乳化至微米级,形成稳定乳液。

  2.粒径分布窄:乳化后液滴大小均匀,产品质感细腻。

  3.适用范围广:可处理低粘度到高粘度物料(如乳液、膏霜、酱料、胶体等)。

  4.操作灵活:可间歇操作或连续生产,易于清洗和维护。

  5.密封性好:采用机械密封,防止泄漏,适用于无菌或真空环境。

  6.可放大生产:从小试实验室设备到工业化大型机组均可配置。

工作原理

  高剪切乳化机的工作原理基于机械剪切与流体动力学作用,主要通过以下过程实现高效乳化:

  1.高速旋转产生剪切力

  设备的核心部件是转子(rotor)和定子(stator)组成的剪切头。电机驱动转子在定子环内高速旋转(线速度可达15~40 m/s),形成极强的机械剪切力。

  2.物料吸入与循环

  在转子高速旋转产生的负压作用下,物料被从底部或侧面吸入剪切区域。

  3.强烈剪切与破碎

  物料在转子与定子之间的微小间隙(通常0.1~1mm)中受到强烈的剪切、挤压和摩擦,大颗粒液滴或团聚物被迅速打碎成微米级甚至纳米级的小颗粒。

  4.离心力抛出与循环乳化

  被剪切后的物料在离心力作用下高速抛出,进入主体物料中,形成循环流动,实现整体均质。

  5.空穴效应增强分散

  高速旋转在液体中产生局部低压区,形成微小气泡(空穴),气泡破裂时释放能量,进一步促进物料的分散和混合。

维护保养

  一、日常基础养护

  1.每班次作业后需立即执行“三清”操作:清除转子残留物料(禁用金属刮具,推荐软质塑料铲)、清理机体表面飞溅物、清洁出料管积存物料。特别注意定子与转轴结合处的缝隙,此处易积聚固化物料形成结块。对于水性物料可选用热水冲洗,油性物料则需使用专用溶剂擦拭,严禁水油混合清洗造成锈蚀。

  2.每日开机前应检查机械密封冷却水路是否畅通,缺水会导致密封圈过热失效。观察压力表数值变化,若工作压力骤升可能预示内部堵塞。润滑油杯保持半满状态,按“五定”原则(定点、定质、定量、定时、定人)加注食品级白矿油,防止杂质混入。

  二、周期性深度维护

  1.每周需拆卸检查分散头磨损情况,测量转子叶片与定子间隙误差应<0.2mm,超差时需成套更换。密封组件每月进行气压测试,0.6MPa保压5分钟无泄漏方为合格。传动皮带张力调整至用手指按压有10-15mm挠度,同步检查皮带表面龟裂情况。

  2.季度性维护重点在于主轴同轴度校准,使用百分表检测径向跳动不超过0.05mm。轴承温度监测至关重要,运行时最高温度不得超过70℃,异常升温预示润滑不足或装配过紧。电气柜除尘需采用负压吸尘方式,避免粉尘落入接触器触点。

  三、特殊工况应对策略

  1.处理高粘度物料(>10Pa·s)后,必须分解清洗分散腔体内的螺旋导流槽。遇腐蚀性介质(如强酸/碱),每次使用后需用清水循环冲洗30分钟以上,并涂抹硅脂保护镀铬表面。长时间停机前,应在转子表面喷涂防锈油,并用防水罩包裹整机。

  2.换季维护需重点关注液压系统,冬季更换低凝液压油,夏季启用强制风冷散热。对于频繁启停的生产模式,建议加装变频器实现软启动,减少电网冲击对电机绝缘层的损害。

  四、关键部件更换标准

  1.碳化钨材质的机械密封环出现可见划痕即需更换,典型使用寿命约2000小时。

  2.轴承采用双列角接触球轴承,运行噪音超过85dB或轴向窜动>0.1mm时应更换。

  3.剪切刀片经三次修磨后厚度减薄至原尺寸85%必须淘汰,否则影响剪切效率。

  五、数字化管理实践

  1.建立设备电子档案,记录每次维护保养的时间、内容及更换配件编号。

  2.运用振动分析仪每月检测轴承频率谱图,提前预警疲劳损伤。

  3.对关键参数(电流、温度、压力)实施实时监控,设置阈值报警功能。

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