專利名稱：一種內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種生物質(zhì)樣品破碎的設(shè)備，尤其是涉及一種內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥。
背景技術(shù)：
在生物工程領(lǐng)域，常常需要對研究的生物質(zhì)樣品進(jìn)行破碎，以提取細(xì)胞內(nèi)有效物質(zhì)，通常采用的是一種用高壓破碎細(xì)胞的技術(shù)。這種技術(shù)是對腔體中的樣品施加幾十到一百多兆帕的高壓，然后在均質(zhì)閥內(nèi)釋壓，由于壓力的突然釋放使得樣品細(xì)胞破裂，達(dá)到細(xì)胞破碎或均質(zhì)的目的。但是，采用這種傳統(tǒng)技術(shù)對細(xì)胞進(jìn)行均質(zhì)的方法存在不足均質(zhì)閥釋 壓時導(dǎo)致的壓力能的突然釋放，會使樣品溫度升高，且壓力能變化越大，產(chǎn)生的溫升越高。眾所周知，流體壓力能的高低與破碎樣品的流量和施加的壓強(qiáng)成正比，樣品在高壓破碎中會產(chǎn)生數(shù)十度的溫升，如果樣品在這種環(huán)境下逗留時間稍長(數(shù)秒)，就足以讓樣品失去大部分生物活性，降低提取效率。在超高壓情況下(二百兆帕以上)這種問題尤其突出。為解決上述溫升問題，業(yè)內(nèi)采取了各種冷卻技術(shù)。中國實用新型專利說明書CN2901290Y公開的一種超高壓細(xì)胞破碎裝置，通過將出液管連接在均質(zhì)閥下方，并在出液管中段連接有出液冷卻盤管。該發(fā)明使得流經(jīng)出液管中段的樣品降低了溫度，但處在均質(zhì)閥內(nèi)和出液管中段之前的樣品溫度依然得不到冷卻，仍然會損害細(xì)胞的活性。中國實用新型專利說明書CN2895428Y公開的超高壓細(xì)胞破碎裝置，通過將壓力缸、高壓泵、均質(zhì)閥均置于循環(huán)水浴中進(jìn)行冷卻。該發(fā)明對樣品的冷卻效果取決于水域的溫度和均質(zhì)閥的熱傳導(dǎo)系數(shù)。事實上由于生物實驗的要求，均質(zhì)閥體往往采用導(dǎo)熱效果不是很好的不銹鋼等材料制作，還有，閥體內(nèi)樣品的高溫通過閥體的體壁到水域傳遞的途徑較長，冷卻較慢，這些都影響了樣品在第一時間得到冷卻。此外，該專利將壓力缸、高壓泵等大量原本毋需冷卻的部件在水浴中進(jìn)行冷卻，制冷所需的能耗也較大。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能使被處理生物質(zhì)樣品活性高的內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥，包括閥體、閥芯和沖擊座組件，所述的閥體一端與提供壓力負(fù)載的施壓器相連，所述的閥體另一端與高壓泵出口相連，所述的閥體設(shè)置有與所述的高壓泵出口相通的進(jìn)料口，所述的沖擊座組件設(shè)置在所述的進(jìn)料口位置，所述的閥體設(shè)置有閥體內(nèi)腔，所述的閥芯伸入到所述的閥體內(nèi)腔內(nèi)，來自高壓泵的高壓液流通過所述的沖擊座組件進(jìn)入所述的閥體內(nèi)腔，環(huán)繞所述的閥體內(nèi)腔設(shè)置有熱交換裝置。所述的熱交換裝置包括隔套、熱管和散熱器，所述的隔套設(shè)置在所述的閥芯外圍，所述的閥體內(nèi)腔位于所述的隔套和所述的閥芯之間，所述的散熱器設(shè)置在所述的閥體外圍，所述的散熱器設(shè)置有容納所述熱管的空腔，所述的熱管穿過所述的閥體嵌在所述的空腔內(nèi)。所述的熱管沿軸向由熱端和冷端組成，在環(huán)繞所述閥體內(nèi)腔的閥體上設(shè)置有軸向缺口，所述的熱端環(huán)繞設(shè)置在所述的隔套外表面，所述的冷端穿過所述的軸向缺口嵌在所述的空腔內(nèi)。所述的熱管為軸向熱管。所述的散熱器為翅片式散熱器。所述的沖擊座組件具有環(huán)形薄壁，所述的熱交換裝置包括媒介通道，所述的媒介通道環(huán)繞設(shè)置在所述的環(huán)形薄壁外圍，所述的媒介通道上設(shè)置有流入口和流出口，制冷媒介由所述的流入口流入，環(huán)繞流經(jīng)所述的媒介通道后由所述的流出口流出。在所述的環(huán)形薄壁上沿軸向設(shè)置有隔斷片，將所述的媒介通道沿軸向隔斷。 所述的隔斷片位于所述的流入口和所述的流出口之間的最短圓周上。在所述的媒介通道和所述的閥體內(nèi)腔之間設(shè)置有密封圈，在所述的高壓泵出口和所述的流入口之間設(shè)置有密封圈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用本實用新型內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥破碎細(xì)胞時，由于對液流的冷卻是在均質(zhì)閥內(nèi)部直接進(jìn)行的，樣品能在破碎后第一時間得到冷卻，同時熱量通過熱交換裝置迅速得到散發(fā)而不至于積聚，這樣樣品的溫升低、持續(xù)時間也短，在高壓下破碎后依然能夠保持較高的細(xì)胞活性。本實用新型均質(zhì)閥內(nèi)部冷卻方式比起現(xiàn)有技術(shù)中的在均質(zhì)閥外部冷卻的方式要直接、高效，同時降低了冷卻所需的能量消耗。

圖I為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A-A首I]面不意圖；圖3為圖I中聞壓液流Fi進(jìn)入均質(zhì)閥并流出的不意圖；圖4為本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中B-B首I]面不意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例一如圖所示，一種用于細(xì)胞破碎的內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥，包括閥體I、閥芯2和沖擊座組件3，閥體I 一端與提供壓力負(fù)載的施壓器4相連，閥體I另一端與高壓泵出口5相連，閥體I設(shè)置有與高壓泵出口 5相通的進(jìn)料口 6，沖擊座組件3設(shè)置在進(jìn)料口 6位置，閥體I設(shè)置有閥體內(nèi)腔7，閥芯2伸入到閥體內(nèi)腔7內(nèi)，環(huán)繞閥體內(nèi)腔7設(shè)置有主要由隔套8、熱管9和翅片式散熱器10構(gòu)成的熱交換裝置，隔套8設(shè)置在閥芯2外圍，閥體內(nèi)腔7位于隔套8和閥芯2之間，翅片式散熱器10設(shè)置在閥體I外圍，翅片式散熱器10設(shè)置有容納熱管的空腔101，在環(huán)繞閥體內(nèi)腔7的閥體I上設(shè)置有軸向缺口 71，熱管9沿軸向由熱端91和冷端92組成，熱端91環(huán)繞設(shè)置在隔套8外表面，冷端92穿過軸向缺口 71嵌在空腔101內(nèi)，來自高壓泵的高壓液流Fi通過沖擊座組件3在第一時間進(jìn)入閥體內(nèi)腔7，并在閥體內(nèi)腔7內(nèi)得到充分冷卻，冷卻后的液流F。經(jīng)出液口流出閥體I。本實施例一內(nèi)冷式均質(zhì)閥適用于小、微量樣品高壓破碎。[0022]沖擊座組件3是承受高壓液流Fi的載體，液流Fi中的細(xì)胞在沖擊座組件3縫隙中來回碰撞和離開沖擊座組件3時的突然卸壓時而破碎，同時高壓液流Fi的內(nèi)能在離開沖擊座組件3后釋放而產(chǎn)生熱量。本實施例一內(nèi)冷式均質(zhì)閥的工作過程為來自高壓泵出口 5的高壓液流Fi進(jìn)入沖擊座組件3，液流在沖擊座組件3縫隙中來回多次碰撞后，沿著閥芯2的錐面形成發(fā)散狀的液面，直接碰撞到隔套8內(nèi)孔的壁面上；液面在碰撞的同時，把熱量傳遞給了隔套8和熱管9使液流得到充分的冷卻；熱管9的熱端91環(huán)繞設(shè)置在隔套8外表面，冷端92穿過軸向缺口 71纏繞在空腔101內(nèi)；熱量通過熱管9被迅速的傳遞到翅片式散熱器10并通過翅片式散熱器10的翅片向空氣中散熱；冷卻后的液流F。，經(jīng)出液口流出閥體I。眾所周知，熱管的導(dǎo)熱性為有色金屬的幾百倍，在各種熱管中采用軸向熱管時導(dǎo)熱性更好；除了翅片式散熱器，還可以采用其他種類的散熱器。由于液流在均質(zhì)閥內(nèi)部直接給予冷卻，同時熱量通過熱交換裝置迅速地得到散發(fā) 而不至于積聚，這樣樣品的溫升低、持續(xù)時間也短，因此被破碎的細(xì)胞生物活性大大提高。實施例二 如圖所示，它的結(jié)構(gòu)同實施例一，不同之處僅在于熱交換方式不同，采用了經(jīng)制冷的媒介直接冷卻的方法。沖擊座組件3具有環(huán)形薄壁41，熱交換裝置包括媒介通道61，媒介通道61環(huán)繞設(shè)置在環(huán)形薄壁41外圍，媒介通道61上設(shè)置有流入口 Fu和流出口匕。，環(huán)形薄壁41上沿軸向可以設(shè)置隔斷片72，將媒介通道61沿軸向隔斷，當(dāng)隔斷片72位于流入口 Fu和流出口 &之間的最短圓周上時冷卻效果更好，制冷媒介由Fu流入，環(huán)繞流經(jīng)媒介通道61后由Flo流出，在媒介通道61和閥體內(nèi)腔7之間設(shè)置有密封圈12，在高壓泵出口 5和流入口 Fu之間設(shè)置有密封圈13，密封圈12和13起到隔離制冷媒介和樣品的作用。本實施例二內(nèi)冷式均質(zhì)閥內(nèi)高壓液流所產(chǎn)生的熱量，由制冷媒介帶出，由于制冷媒介可以根據(jù)散熱量的需要任意配置，使均質(zhì)閥的流量設(shè)計自由度得以擴(kuò)大。與實施例一相同，冷卻直接在均質(zhì)閥內(nèi)部進(jìn)行，制冷媒介的冷卻比起現(xiàn)有技術(shù)中的在均質(zhì)閥外部冷卻的方式要直接、高效，同時降低了冷卻所需的能量消耗。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥，包括閥體、閥芯和沖擊座組件，所述的閥體一端與提供壓力負(fù)載的施壓器相連，所述的閥體另一端與高壓泵出口相連，所述的閥體設(shè)置有與所述的高壓泵出口相通的進(jìn)料口，所述的沖擊座組件設(shè)置在所述的進(jìn)料口位置，所述的閥體設(shè)置有閥體內(nèi)腔，所述的閥芯伸入到所述的閥體內(nèi)腔內(nèi)，來自高壓泵的高壓液流通過所述的沖擊座組件進(jìn)入所述的閥體內(nèi)腔，其特征在于環(huán)繞所述的閥體內(nèi)腔設(shè)置有熱交換裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的均質(zhì)閥，其特征在于所述的熱交換裝置包括隔套、熱管和散熱器，所述的隔套設(shè)置在所述的閥芯外圍，所述的閥體內(nèi)腔位于所述的隔套和所述的閥芯之間，所述的散熱器設(shè)置在所述的閥體外圍，所述的散熱器設(shè)置有容納所述熱管的空腔，所述的熱管穿過所述的閥體嵌在所述的空腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的均質(zhì)閥，其特征在于所述的熱管沿軸向由熱端和冷端組成，在環(huán)繞所述閥體內(nèi)腔的閥體上設(shè)置有軸向缺口，所述的熱端環(huán)繞設(shè)置在所述的隔套外表面，所述的冷端穿過所述的軸向缺口嵌在所述的空腔內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的均質(zhì)閥，其特征在于所述的熱管為軸向熱管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的均質(zhì)閥，其特征在于所述的散熱器為翅片式散熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的均質(zhì)閥，其特征在于所述的沖擊座組件具有環(huán)形薄壁，所述的熱交換裝置包括媒介通道，所述的媒介通道環(huán)繞設(shè)置在所述的環(huán)形薄壁外圍，所述的媒介通道上設(shè)置有流入口和流出口，制冷媒介由所述的流入口流入，環(huán)繞流經(jīng)所述的媒介通道后由所述的流出口流出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的均質(zhì)閥，其特征在于在所述的環(huán)形薄壁上沿軸向設(shè)置有隔斷片，將所述的媒介通道沿軸向隔斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的均質(zhì)閥，其特征在于所述的隔斷片位于所述的流入口和所述的流出口之間的最短圓周上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的均質(zhì)閥，其特征在于在所述的媒介通道和所述的閥體內(nèi)腔之間設(shè)置有密封圈，在所述的高壓泵出口和所述的流入口之間設(shè)置有密封圈。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)冷式高壓均質(zhì)閥，包括閥體、閥芯和沖擊座組件，來自高壓泵的高壓液流通過沖擊座組件進(jìn)入閥體內(nèi)腔，高壓液流中的細(xì)胞在沖擊座組件的縫隙中來回碰撞和離開沖擊座組件時的突然卸壓時而破碎，特點(diǎn)是環(huán)繞閥體內(nèi)腔設(shè)置有熱交換裝置；優(yōu)點(diǎn)是破碎細(xì)胞時，由于對液流的冷卻是在均質(zhì)閥內(nèi)部直接進(jìn)行的，樣品能在破碎后第一時間得到冷卻，同時熱量通過熱交換裝置迅速得到散發(fā)而不至于積聚，這樣樣品的溫升低、持續(xù)時間也短，在高壓下破碎后依然能夠保持較高的細(xì)胞活性。本實用新型均質(zhì)閥內(nèi)部冷卻方式比起現(xiàn)有技術(shù)中的在均質(zhì)閥外部冷卻的方式要直接、高效，同時降低了冷卻所需的能量消耗。
文檔編號B02C19/00GK202527090SQ2012201328
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者周芳, 康海龍 申請人:寧波新芝生物科技股份有限公司