專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工分離和生物工程機(jī)械裝備領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置。
背景技術(shù)：
高壓超高壓萃取和滅菌單元操作主要包括超臨界流體萃取和超高壓生物滅菌技術(shù)，它們一般均涉及各種固體物料的處理裝置。當(dāng)前，這一類(lèi)高壓和超高壓裝置大多是采用快開(kāi)密封結(jié)構(gòu)的間歇式操作，這些結(jié)構(gòu)大致有法蘭式、卡箍式、齒嚙式、剖分環(huán)式等，該結(jié)構(gòu)的裝置生產(chǎn)效率低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，每次裝卸料都有大量的能量損失；另外，快開(kāi)密封結(jié)構(gòu)一旦自鎖失靈極易造成災(zāi)難性爆炸事故，存在不安全隱患。國(guó)內(nèi)外雖然在連續(xù)化高壓超高壓固體物料萃取和滅菌裝置的連續(xù)化上作了一些工作，但始終沒(méi)有獲得十分顯著的效果，其制約的關(guān)鍵在于高壓和超高壓的動(dòng)態(tài)密封以及進(jìn)出料結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有超臨界流體萃取裝置的不足，提供一種在密閉狀態(tài)下，能安全、高效的實(shí)現(xiàn)高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌的裝置。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是由承壓筒體、料倉(cāng)鏈、料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、換熱器、流體進(jìn)入管組和流體排出管組等構(gòu)成。料倉(cāng)鏈安裝在承壓筒體內(nèi)，料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在承壓筒體的進(jìn)口和出口兩端，與進(jìn)出承壓筒體的料倉(cāng)鏈配合連接，承壓筒體上安裝換熱器和流體進(jìn)入管組及流體排出管組。
料倉(cāng)鏈由料倉(cāng)用鉸鏈連接或插榫連接構(gòu)成。
料倉(cāng)由端蓋、縱連梁、密封件、流體分布器構(gòu)成；兩縱連梁對(duì)稱(chēng)分布將兩端蓋連為一體，端蓋外圓和縱連梁外側(cè)面在同一圓柱面上，兩半圓形的流體分布器安裝在兩端蓋之間相扣連接在縱連梁上，相扣的兩個(gè)流體分布器所形成的空腔即為萃取滅菌腔；端蓋的圓柱面上和縱連梁外側(cè)面上有密封槽，密封件安裝在端蓋和縱連梁上的密封槽內(nèi)。
流體分布器為帶若干通孔的薄壁半圓筒，筒壁上鑲金屬網(wǎng)。
安裝在承壓筒體內(nèi)腔的料倉(cāng)的端蓋及縱連梁上的密封件，把承壓筒體內(nèi)腔與流體分布器間的環(huán)形空間分割為流體進(jìn)入腔和流體排出腔；連接在縱連梁上的流體分布器兼做或在其上設(shè)置固體物料裝卸倉(cāng)門(mén)。
用于鉸鏈連接的料倉(cāng)端蓋端部做成鉸鏈連接接頭，用于插榫連接的料倉(cāng)端蓋端部做成榫槽接頭。
承壓筒體的總長(zhǎng)度根據(jù)承壓筒體內(nèi)所容納的料倉(cāng)數(shù)量和料倉(cāng)長(zhǎng)度確定。
流體進(jìn)入管組和流體排出管組，由對(duì)應(yīng)排列的至少一根主流體進(jìn)入管道和至少一根主流體排出管道以及至少兩根副流體進(jìn)入管道和至少兩根副流體排出管道組成。主流體進(jìn)入管道和主流體排出管道相對(duì)安裝在承壓筒體長(zhǎng)度方向的對(duì)稱(chēng)和拓展截面上，副流體進(jìn)入管道和副流體排出管道沿其兩側(cè)對(duì)稱(chēng)排列，相鄰兩條流體進(jìn)入管道和流體排出管道間在承壓筒體上的安裝距離與料倉(cāng)的長(zhǎng)度相等，流體排出管組與承壓筒體端面相鄰的流體排出管道與承壓筒體端面的距離為二分之一料倉(cāng)的長(zhǎng)度，流體進(jìn)入管組的管數(shù)可等于或者小于流體排出管組的管數(shù)。
料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為活塞或者螺桿推動(dòng)式，或者大型撥輪式等，安裝在承壓筒體兩端，料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)部分與進(jìn)出承壓筒體的料倉(cāng)鏈連接。
承壓筒體上安裝的換熱器為整體式、半圓管式、型鋼式和蜂窩式等夾套換熱器。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，在封閉的高壓、超高壓條件下實(shí)現(xiàn)固體物料連續(xù)萃取和滅菌的功能。從而保證超臨界流體萃取固相物料和超高壓生物滅菌時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本，降低了對(duì)環(huán)境的污染，提高了裝置的安全可靠性。
四

圖1為液壓活塞式料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為插榫連接的料倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1的A-A剖視圖；圖4為大型撥輪式料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為鉸鏈連接的料倉(cāng)結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示1承壓筒體，2料倉(cāng)鏈，2-1密封件，2-2流體分布器，2-3流體進(jìn)入腔，2-4流體排出腔，2-5萃取滅菌腔，2-6端蓋，2-7縱連梁，2-8定位榫，2-9定位槽，2-10鉸鏈，2-11鎖緊槽，3流體進(jìn)入管組，3-1主流體進(jìn)入管，3-2副流體進(jìn)入管，4流體排出管組，4-1主流體排出管，4-2副流體排出管，5料倉(cāng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，5-1卡緊裝置，5-2活塞，5-3大型撥輪，6換熱器。
五、具體實(shí)施例結(jié)合附圖給出兩個(gè)實(shí)施例。
一、液壓活塞式料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)高壓超高壓連續(xù)萃取和滅菌裝置如圖1、圖2和圖3所示，承壓筒體1采用不銹鋼厚壁管或鍛件精加工而成；端蓋2-6、縱連梁2-7采用不銹鋼制作，兩縱連梁2-7對(duì)稱(chēng)分布將兩端蓋2-6采用焊接方式連為一體，通過(guò)機(jī)加工使端蓋2-6外圓和縱連梁2-7外側(cè)面在同一圓柱面上，然后端蓋2-6外端面外緣開(kāi)制鎖緊槽2-11；端蓋2-6圓柱面開(kāi)制環(huán)向密封槽，縱連梁外側(cè)面開(kāi)制縱向密封槽，環(huán)向密封槽和縱向密封槽互相連通，端蓋用密封件2-1為聚四氟乙烯或者軟不銹鋼“O”形圈，縱連梁用密封件2-1為聚四氟乙烯或者軟不銹鋼圓截面密封條，密封件的接頭處采用焊接技術(shù)連接，為保證有足夠高的自緊密封作用，密封槽底部側(cè)面開(kāi)與工作介質(zhì)連通的小孔；將密封件2-1安裝在端蓋和縱連梁上的密封槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)料倉(cāng)間以及料倉(cāng)和承壓筒體1間的密封；流體分布器2-2為一對(duì)帶若干通孔的薄壁不銹鋼半圓筒，筒壁上鑲金屬網(wǎng)，兩個(gè)流體分布器分別扣壓在兩端蓋圓柱面和縱連梁側(cè)面上，與兩端蓋和縱連梁間由聚四氟乙烯密封件密封，流體分布器沿縱向一側(cè)與縱連梁側(cè)面軸銷(xiāo)連接，一側(cè)與縱連梁的對(duì)應(yīng)側(cè)面鎖扣連接；每個(gè)料倉(cāng)的兩個(gè)端蓋外端面上分別開(kāi)定位榫2-8和定位槽2-9；承壓筒體1上開(kāi)有流體進(jìn)入管組3和流體排出管組4，材質(zhì)為不銹鋼；流體排出管組沿承壓筒體全長(zhǎng)設(shè)置，流體排出管組與承壓筒體端面相鄰的流體排出管道與承壓筒體端面的距離為二分之一料倉(cāng)的長(zhǎng)度，設(shè)置的數(shù)量足以保證料倉(cāng)離開(kāi)承壓筒體時(shí)只剩下達(dá)到排放技術(shù)指標(biāo)要求的殘余壓力；根據(jù)密封件2-1所能密封的壓力，確定料倉(cāng)間流體的壓差，從而確定流體進(jìn)入管組的管數(shù)。承壓筒體的總長(zhǎng)度根據(jù)承壓筒體內(nèi)所密閉的料倉(cāng)數(shù)量和料倉(cāng)長(zhǎng)度確定；料倉(cāng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5為液壓活塞結(jié)構(gòu)，活塞缸和裝置的機(jī)座連為一體，活塞5-2帶有環(huán)向定位，保證在其前后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞5-2的端部與載料倉(cāng)相配設(shè)有定位榫2-8或者定位槽2-9；鎖緊裝置5-1為液壓夾頭結(jié)構(gòu)，鎖緊裝置的主體固定連接在承壓筒體1上，在液壓作用下鎖緊裝置的液壓夾頭卡在載料倉(cāng)的鎖緊槽2-11內(nèi)，防止載料倉(cāng)2從承壓筒體1中的意外跑出；換熱器6采用整體式夾套換熱器，焊接在承壓筒體1的外部，熱水或蒸汽在夾套6內(nèi)循環(huán)，使流體保持所需要的溫度；根據(jù)工藝要求，可分別在流體進(jìn)入腔側(cè)和流體排出腔測(cè)穿過(guò)夾套和承壓筒體安裝壓力傳感器接管和溫度傳感器接管。
以超臨界流體萃取為例介紹該裝置的操作過(guò)程整個(gè)裝置啟動(dòng)前，應(yīng)保證承壓筒體1中料倉(cāng)鏈2的連續(xù)。正常運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)料倉(cāng)裝料側(cè)流體分布器2-2(兼做裝料門(mén))，裝滿(mǎn)固相萃取物料，關(guān)閉流體分布器2-2，進(jìn)筒側(cè)活塞5-2(即料倉(cāng)進(jìn)承壓筒體的一側(cè))后退，將即將進(jìn)入的料倉(cāng)置于推入活塞5-2與卡緊裝置5-1之間，活塞5-2施力壓緊即將進(jìn)入料倉(cāng)；與此同時(shí)，出筒側(cè)活塞5-2(即料倉(cāng)出承壓筒體的一側(cè))前進(jìn)施力壓緊即將離開(kāi)承壓筒體1的料倉(cāng)；承壓筒體兩端卡緊裝置5-1同時(shí)松開(kāi)，進(jìn)筒側(cè)活塞5-2前進(jìn)施力將進(jìn)入料倉(cāng)推入承壓筒體1內(nèi)，出筒側(cè)活塞5-2同步后退，因料倉(cāng)鏈2在載承壓筒體1內(nèi)連續(xù)排列，緊密相互靠緊，在進(jìn)筒側(cè)活塞5-2推入一個(gè)料倉(cāng)的同時(shí)出筒側(cè)活塞5-2也同步排出一個(gè)料倉(cāng)；在完成同步推入和排出一個(gè)料倉(cāng)的同時(shí)，承壓筒體兩端卡緊裝置5-1收縮卡緊，以防止其它料倉(cāng)由于壓力太高被擠出承壓筒體造成事故；打開(kāi)被排出料倉(cāng)卸料側(cè)的流體分布器2-2(兼做卸料口)，卸出萃余物。在連續(xù)不斷地推入和排出料倉(cāng)的同時(shí)，超臨界流體在流體進(jìn)入管組3、流體分布器2-2、流體進(jìn)入腔2-3、萃取滅菌腔2-5、流體排出腔2-4和流體排出管組4間連續(xù)地流動(dòng)，完成對(duì)萃取物的連續(xù)萃取，與此同時(shí)，由于流體進(jìn)入管組3和流體排出管組4中每對(duì)進(jìn)入和排出管間工作壓力不同，對(duì)應(yīng)著萃取滅菌腔2-5的工作壓力也不同，可以有效地完成對(duì)萃取物不同成分的分級(jí)萃取。料倉(cāng)的裝卸物料都在承壓筒體外部進(jìn)行，由于料倉(cāng)的個(gè)數(shù)很多，這樣就可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)進(jìn)出，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了成本。料倉(cāng)的裝料、卸料和裝入進(jìn)筒側(cè)或移開(kāi)出筒側(cè)活塞5-2工作位置等工作可以是人工的也可以由機(jī)械手來(lái)完成。鎖緊裝置5-1、活塞5-2的上述運(yùn)動(dòng)由液壓控制系統(tǒng)控制達(dá)到協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
二、大型撥輪料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)高壓超高壓連續(xù)萃取和滅菌裝置如圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的主要不同之處在于料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。各個(gè)載料倉(cāng)由鉸鏈2-10連接在一起，組成如鏈條一樣的結(jié)構(gòu)，相鄰的料倉(cāng)端蓋組成環(huán)狀鎖緊槽2-11，鎖緊槽2-11既與卡緊裝置5-1配合，防止料倉(cāng)從承壓筒體1中的意外跑出，同時(shí)也與大型撥輪5-3組成鏈傳動(dòng)，帶動(dòng)料倉(cāng)鏈連續(xù)地進(jìn)出承壓筒體1，大型撥輪5-3的齒數(shù)和直徑應(yīng)當(dāng)使料倉(cāng)鏈能夠與大型撥輪配合構(gòu)成鏈傳動(dòng)，料倉(cāng)鏈2可以如圖4所示半周與承壓筒體1構(gòu)成有效工作段，也可以在圖4所示的承壓筒體2的對(duì)面再對(duì)稱(chēng)設(shè)置另一個(gè)承壓筒體1，使料倉(cāng)鏈2構(gòu)成兩個(gè)有效工作段。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
以超臨界流體萃取為例介紹該裝置的操作過(guò)程整個(gè)裝置啟動(dòng)前，檢查料倉(cāng)鏈2是否連續(xù)有效，檢查流體進(jìn)入管組3和流體排出管組4的控制閥門(mén)處于有效狀態(tài)。正常運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)料倉(cāng)裝料側(cè)流體分布器2-2(兼做裝料門(mén))，裝滿(mǎn)固相萃取物料，關(guān)閉流體分布器2-2，承壓筒體1兩端的大型撥輪5-3施力，兩卡緊裝置5-1同時(shí)松開(kāi)，大型撥輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒節(jié)，帶動(dòng)料倉(cāng)鏈2載承壓筒體1兩端進(jìn)入和排出一個(gè)料倉(cāng)；在完成料倉(cāng)鏈2被推入和排出一個(gè)料倉(cāng)的同時(shí)，卡緊裝置5-1收縮卡緊，以防止其它料倉(cāng)被高壓力擠出承壓筒體1造成事故；打開(kāi)被排出料倉(cāng)卸料側(cè)的流體分布器2-2(兼做卸料口)，卸出萃余物。在連續(xù)不斷地推入和排出料倉(cāng)的同時(shí)，超臨界流體在流體進(jìn)入管組3、流體分布器2-2、流體進(jìn)入腔2-3、萃取滅菌腔2-5、流體排出腔2-4和流體排出管組4間連續(xù)地流動(dòng)，完成對(duì)萃取物的連續(xù)萃取，與此同時(shí)，由于流體進(jìn)入管組3和流體排出管組4每對(duì)進(jìn)入和排出管間工作壓力不同，對(duì)應(yīng)著萃取滅菌腔2-5的工作壓力也不同，可以有效地完成對(duì)萃取物不同成分的分級(jí)萃取。料倉(cāng)的裝卸物料都在承壓筒體外部進(jìn)行，由于料倉(cāng)的個(gè)數(shù)很多，這樣就可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)進(jìn)出，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了成本。料倉(cāng)鏈2的裝料和卸料可以是人工的也可以由機(jī)械手來(lái)完成。
權(quán)利要求
1.高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置，其特征為，由承壓筒體、料倉(cāng)鏈、料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、換熱器、流體進(jìn)入管組和流體排出管組構(gòu)成；料倉(cāng)鏈安裝在承壓筒體內(nèi)，料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在承壓筒體的進(jìn)口和出口兩端，與進(jìn)出承壓筒體的料倉(cāng)鏈配合連接，承壓筒體上安裝換熱器和流體進(jìn)入管組及流體排出管組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置，其特征為所述的料倉(cāng)鏈由料倉(cāng)用鉸鏈連接或插榫連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的料倉(cāng)，其特征為料倉(cāng)由端蓋、縱連梁、密封件、流體分布器構(gòu)成；兩縱連梁對(duì)稱(chēng)分布將兩端蓋連為一體，端蓋外圓和縱連梁外側(cè)面在同一圓柱面上，兩半圓形的流體分布器安裝在兩端蓋之間相扣鏈接在縱連梁上，相扣的兩個(gè)流體分布器所形成的空腔即為萃取滅菌腔；端蓋的圓拄面上和縱連梁外側(cè)面上有密封槽，密封件安裝在端蓋和縱連梁上的密封槽內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置，其特征為所述的流體進(jìn)入管組和流體排出管組由對(duì)應(yīng)排列的至少一根主流體進(jìn)入管道和至少一根主流體排出管道以及至少兩根副流體進(jìn)入管道和至少兩根副流體排出管道組成，主流體進(jìn)入管道和主流體排出管道相對(duì)安裝在承壓筒體長(zhǎng)度方向的對(duì)稱(chēng)和拓展截面上，副流體進(jìn)入管道和副流體排出管道沿其兩側(cè)對(duì)稱(chēng)排列，相鄰兩條流體進(jìn)入管道和流體排出管道間在承壓筒體上的安裝距離與料倉(cāng)的長(zhǎng)度相等，流體排出管組與承壓筒體端面相鄰的流體排出管道與承壓筒體端面的距離為二分之一，流體進(jìn)入管組的管數(shù)可等于或者小于流體排出管組的管數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置，其特征為所述的料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為活塞或者螺桿推動(dòng)式，或者大型撥輪式，安裝在承壓筒體的兩端，料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)部分與進(jìn)出承壓筒體的料倉(cāng)鏈連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置，其特征為所述的承壓筒體上安裝的換熱器為整體式、半圓管式、型鋼式和蜂窩式等夾套換熱器。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工分離和生物工程機(jī)械裝備領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置。由承壓筒體、料倉(cāng)鏈、料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、換熱器、流體進(jìn)入管組和流體排出管組構(gòu)成；料倉(cāng)鏈安裝在承壓筒體內(nèi)，料倉(cāng)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在承壓筒體的進(jìn)口和出口兩端，與進(jìn)出承壓筒體的料倉(cāng)鏈配合連接，承壓筒體上安裝換熱器和流體進(jìn)入管組及流體排出管組。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，在封閉的高壓、超高壓條件下實(shí)現(xiàn)固體物料連續(xù)萃取和滅菌的功能。從而保證超臨界流體萃取固相物料和超高壓生物滅菌時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作，該裝置生產(chǎn)效率高、安全、可靠，能源消耗和生產(chǎn)成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
文檔編號(hào)B01J3/00GK1827201SQ20051004254
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者王威強(qiáng), 劉燕, 李?lèi)?ài)菊, 崔玉良, 王杰, 陳中合 申請(qǐng)人:山東大學(xué)