气蚀减少的互作用腔制造技术

本文描述了减少互作用腔中的气蚀的装置和方法。在实施例中，用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器，包括：入口腔，该入口腔优选为入口缸；出口腔，其中，从入口腔到微通道的进口偏离于入口腔的底端一段距离；以及下列项中的至少一者：(i)至少一个锥形倒角，其在微通道进口处位于微通道的至少一个侧壁上；(ii)微通道的至少一个侧壁，其从入口腔向内会聚到出口腔；(iii)所述微通道的顶壁和底壁中的至少一者，其从入口腔到出口腔成角度；和(iv)顶部倒角，其围绕入口腔的直径延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气蚀减少的互作用腔优先权本申请要求于2014年5月30日提交的美国临时申请No.62/005,783的优先权，该临时申请的全部内容通过引用结合于此。
本公开大体涉及减少互作用腔中的气蚀的装置和方法，并且更具体地涉及减少在流体处理器和均化器(例如，高剪切流体处理器和高压均化器)中使用的互作用腔内的气蚀的装置和方法。
技术介绍
互作用腔通常通过使流体从一个或多个入口缸通过一个或多个微通道并从一个或多个出口缸流出而起作用。流体流转移到微通道可能导致气蚀，即，在液体内形成蒸汽空腔(气泡)的物理现象。气蚀是压力快速变化的结果。当压力下降到低于汽化压力时，液体沸腾并形成蒸汽泡。存在与微通道内的气蚀相关的若干缺点。首先，当流体压力在下游恢复时，空腔可以内爆并且可以产生强烈的冲击波。这可能对互作用腔的内表面和下游管道造成显著的损坏(例如，大大降低腔性能和寿命的部件的磨损)。气蚀还可以引入局部高温点，从而对某些热敏材料造成损坏。第二，由于所形成的空腔保持并占据微通道内的一段体积，因此当处理具有高长细比的某些固体分散体或材料时，通过微通道的流可能被阻挡并且可能发生堵塞问题。第三，由于在微通道入口附近(具有最严重的气蚀的位置)的可用横截面面积减小，因此流速受到限制并且随后导致通道排出口处的平均流速较低。这可能降低微通道排出口处的流体的能量并且导致某些应用的处理效率降低。
技术实现思路
本公开提供了一种减少气蚀并增大通过微通道的流速的互作用腔。已经确定，本文所述的互作用腔提供了下列项中的一者或多者：(i)由于气蚀的减少/消除而减少堵塞；(ii)由于更高的后微通道能量而具有较高的处理效率；(iii)微通道内的局部温度降低，从而导致处理不同热敏材料的能力；以及(iv)微通道中的磨损较小，从而导致较长的腔寿命。在一般示例性实施例中，用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器的互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，入口腔具有入口孔和底端；出口腔，其优选为出口缸，出口腔具有出口孔和顶端；微通道，其将入口孔与出口孔流体连通，其中，从入口腔到微通道的进口偏离于入口腔的底端一段距离；以及下列项中的至少一者：(i)至少一个锥形倒角，其在微通道进口处位于微通道的至少一个侧壁上；(ii)微通道的至少一个侧壁，其从入口腔向内会聚到出口腔；(iii)微通道的顶壁和底壁中的至少一者，其从入口腔到出口腔成角度；和(iv)顶部倒角，其围绕入口腔的直径延伸。在另一个一般示例性实施例中，用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器的多槽式互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，入口腔具有入口孔和底端；入口室，其与入口孔流体连通；出口腔，其优选为出口缸，出口腔具有出口孔和顶端；出口室，其与出口孔流体连通；多个微通道，其将入口室连接到出口室并且从而将入口孔与出口孔流体连接，多个微通道中的每一者包括微通道进口，微通道进口偏离于入口腔的底端一段距离，其中，下列项中的至少一者：(i)入口室的宽度小于入口腔的直径；以及(ii)入口室的高度打断入口腔的直径。在另一个一般示例性实施例中，用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器的互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，入口腔具有入口孔和底端；出口腔，其优选为出口缸，出口腔具有出口孔和顶端；微通道，其将入口孔与出口孔流体连通；以及用于在流体从入口腔进入微通道时减少气蚀的装置。在另一个一般示例性实施例中，用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器的互作用腔包括：进口腔，其优选为进入缸；出口腔，其优选为出口缸；以及与进口腔和出口腔流体连通的微通道，微通道具有入口和出口，其中，进口腔具有在进口腔的顶部处或附近的入口孔并且在进口腔的底部上方的位置处接收微通道入口。在另一个一般示例性实施例中，用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器的互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，入口腔具有入口孔和底端；出口腔，其优选为出口缸，出口腔具有出口孔和顶端；微通道，其将入口孔与出口孔流体连通，其中，从微通道至出口腔的排出口偏离于出口腔的顶端一段距离；以及下列项中的至少一者：(i)至少一个锥形倒角，其在微通道排出口处位于微通道的至少一个侧壁上；(ii)微通道的至少一个侧壁，其从入口腔向内会聚到出口腔；(iii)微通道的顶壁和底壁中的至少一者，其从入口腔到出口腔成角度；以及(iv)围绕入口腔的直径延伸的顶部倒角。在另一个一般示例性实施例中，流体处理系统包括位于本文的互作用腔的上游或下游的辅助处理模块(APM)。在另一个一般示例性实施例中，生产乳液的方法包括使流体通过本文的互作用腔的步骤。在另一个一般示例性实施例中，产生减小的粒度的方法包括使颗粒流通过本文的互作用腔的步骤。在另一个一般示例性实施例中，流体处理系统包括本文的互作用腔并且使流体在互作用腔的微通道内在0kpsi以下和40kpsi以下流动。附图说明现在将参照附图仅通过示例的方式来进一步详细地说明本公开的实施例，其中：图1描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图2描绘了图1的互作用腔的侧剖视图；图3描绘了图1的互作用腔的气蚀效应的图形；图4描绘了图1的互作用腔的气蚀效应图形；图5描绘了图1的互作用腔内的速度分布的图形；图6描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图7描绘了图6的互作用腔的侧剖视图；图8描绘了互作用腔的示例性实施例的仰视立体图；图9描绘了图8的互作用腔的侧剖视图；图10描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图11描绘了图10的互作用腔的侧剖视图；图12描绘了图10的互作用腔的俯视图；图13描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图14描绘了图13的互作用腔的侧剖视图；图15描绘了图1的互作用腔的气蚀效应的图形；图16描绘了图14的互作用腔的气蚀效应的图形；图17描绘了图1的互作用腔内的速度分布的图形；图18描绘了图14的互作用腔内的速度分布的图形；图19描绘了粒度分布的图形；图20描绘了粒度分布的图形；图21描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图22描绘了图21的互作用腔的侧剖视图；图23描绘了图1的互作用腔的气蚀效应的图形；图24描绘了图21的互作用腔的气蚀效应的图形；图25描绘了图1的互作用腔内的速度分布的图形；图26描绘了图21的互作用腔内的速度分布的图形；图27描绘了粒度分布的图形；图28描绘了粒度分布的图形；图29描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图30描绘了图29的互作用腔的侧剖视图；图31描绘了图29的互作用腔的俯视图；图32描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图33描绘了图32的互作用腔的侧剖视图；图34描绘了图32的互作用腔的俯视图；图35描绘了图32的互作用腔的气蚀效应的图形；图36描绘了图32的互作用腔内的速度分布的图形；图37描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图38描绘了图37的互作用腔的侧剖视图；图39描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图40描绘了图39的互作用腔的侧剖视图；图41描绘了图37的互作用腔的气蚀效应的图形；图42描绘了图39的互作用腔的气蚀效应的图形；图43描绘了互作用腔的示例性实施例的俯视立体图；图44描绘了互作用腔的示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互作用腔，其用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器，所述互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，所述入口腔具有入口孔和底端；出口腔，其优选为出口缸，所述出口腔具有出口孔和顶端；微通道，其将所述入口孔与所述出口孔流体连通，其中，从所述入口腔到所述微通道的进口偏离于所述入口腔的底端一段距离；以及下列项中的至少一者：(i)至少一个锥形倒角，其在微通道进口处位于所述微通道的至少一个侧壁上；(ii)所述微通道的至少一个侧壁，其从所述入口腔向内会聚到所述出口腔；(iii)所述微通道的顶壁和底壁中的至少一者，其从所述入口腔到所述出口腔成角度；和(iv)顶部倒角，其围绕所述入口腔的直径延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.30 US 62/005,7831.一种互作用腔，其用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器，所述互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，所述入口腔具有入口孔和底端；出口腔，其优选为出口缸，所述出口腔具有出口孔和顶端；微通道，其将所述入口孔与所述出口孔流体连通，其中，从所述入口腔到所述微通道的进口偏离于所述入口腔的底端一段距离；以及下列项中的至少一者：(i)至少一个锥形倒角，其在微通道进口处位于所述微通道的至少一个侧壁上；(ii)所述微通道的至少一个侧壁，其从所述入口腔向内会聚到所述出口腔；(iii)所述微通道的顶壁和底壁中的至少一者，其从所述入口腔到所述出口腔成角度；和(iv)顶部倒角，其围绕所述入口腔的直径延伸。2.根据权利要求1所述的互作用腔，其为H型互作用腔、Y型互作用腔、Z型互作用腔和HIJ型互作用腔中的至少一者。3.根据权利要求1或2所述的互作用腔，其中，从所述微通道到所述出口腔的排出口构造成下列项中的至少一者：(i)偏离于所述出口腔的顶端一段距离；以及(ii)包括至少一个第二锥形倒角。4.根据权利要求1至3中任一项所述的互作用腔，其中，所述微通道进口与所述入口腔的底端之间的距离在0.001至1英寸、优选0.01至0.03英寸的范围内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的互作用腔，其中，所述至少一个锥形倒角构造成下列项中的至少一者：(i)为圆倒角；以及(ii)在所述微通道进口处位于所述微通道的多个侧面上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的互作用腔，其中，下列项中的至少一者：(i)两个侧壁从所述入口腔向所述出口腔会聚；以及(ii)所述顶壁和所述底壁两者均从所述入口腔向所述出口腔会聚。7.一种多槽式互作用腔，其用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器，所述多槽式互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，所述入口腔具有入口孔和底端；入口室，其与所述入口孔流体连通；出口腔，其优选为出口缸，所述出口腔具有出口孔和顶端；出口室，其与所述出口孔流体连通；以及多个微通道，其将所述入口室连接到所述出口室并且从而将所述入口孔与所述出口孔流体连接，所述多个微通道中的每一者包括微通道进口，所述微通道进口偏离于所述入口腔的所述底端一段距离，其中，下列项中的至少一者：(i)所述入口室的宽度小于所述入口腔的直径；以及(ii)所述入口室的高度打断所述入口腔的直径。8.根据权利要求7所述的互作用腔，其为H型互作用腔、Y型互作用腔、Z型互作用腔和HIJ型互作用腔中的至少一者。9.根据权利要求7或8所述的多槽式互作用腔，其中，下列项中的至少一者：(i)所述出口室的宽度小于所述出口腔的直径并且所述出口室的高度打断所述出口腔；(ii)所述至少一个微通道偏离于所述出口腔的顶端一段距离；以及(iii)所述入口室与所述入口腔共用所述底端。10.根据权利要求7至9中任一项所述的多槽式互作用腔，其包括位于所述微通道进口中的一者处的至少一个锥形倒角。11.根据权利要求10所述的多槽式互作用腔，其中，所述至少一个锥形倒角在所述微通道进口处位于所述微通道的多个侧面上。12.一种互作用腔，其用于流体处理器或流体均化器、优选高剪切处理器或高压均化器，所述互作用腔包括：入口腔，其优选为入口缸，所述入口腔具有入口孔和底端；出口腔，其优选为出口缸，所述出口腔具有出口孔和顶端；微通道，其将所述入口孔与所述出口孔流体连通；以及用于在流体从所述入口腔进入所述微通道时减少气蚀的装置。13.根据权利要求12所述的互作用腔，其包括用于在流体离开所述微通道到达所述出口腔时减少气蚀的装置。14.根据权利要求12或13所述的互作用腔，其中，用于在流体从所述入口腔进入所述微通道时减少气蚀的装置包括下列项中的至少一者：(i)锥形倒角；(ii)所述底端和所述入口孔之间的偏移距离；(iii)从所述入口腔到所述出口腔会聚的微通道壁；以及(iv)围绕所述入口腔的直径延伸的倒角。15.根据权利要求13所述的互作用腔，其中，用于在流体离开所述微通道到达所述出口腔时减少气蚀的装置包括下列项中的至少一者：(i)锥形倒...

【专利技术属性】
技术研发人员：托迈·帕那吉托，杨·苏，
申请(专利权)人：微射流国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US