專利名稱：高壓超高壓連續(xù)固體物料萃取和滅菌裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化工分離和生物工程機械裝備領域，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：
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，它們一般均涉及各種固體物料的處理裝置。當前，這一類高壓和超高壓裝置大多是采用快開密封結構的間歇式操作，這些結構大致有法蘭式、卡箍式、齒嚙式、剖分環(huán)式等，該結構的裝置生產效率低，工人的勞動強度大，每次裝卸料都有大量的能量損失；另外，快開密封結構一旦自鎖失靈極易造成災難性爆炸事故，存在不安全隱患。國內外雖然在連續(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，但始終沒有獲得十分顯著的效果，其制約的關鍵在于高壓和超高壓的動態(tài)密封以及進出料結構的傳動上。

發(fā)明內容
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)明的基本構思是由承壓筒體、料倉鏈、料倉運行驅動機構、換熱器、流體進入管組和流體排出管組等構成。料倉鏈安裝在承壓筒體內，料倉運行驅動機構安裝在承壓筒體的進口和出口兩端，與進出承壓筒體的料倉鏈配合連接，承壓筒體上安裝換熱器和流體進入管組及流體排出管組。
料倉鏈由料倉用鉸鏈連接或插榫連接構成。
料倉由端蓋、縱連梁、密封件、流體分布器構成；兩縱連梁對稱分布將兩端蓋連為一體，端蓋外圓和縱連梁外側面在同一圓柱面上，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面上有密封槽，密封件安裝在端蓋和縱連梁上的密封槽內。
流體分布器為帶若干通孔的薄壁半圓筒，筒壁上鑲金屬網。
安裝在承壓筒體內腔的料倉的端蓋及縱連梁上的密封件，把承壓筒體內腔與流體分布器間的環(huán)形空間分割為流體進入腔和流體排出腔；連接在縱連梁上的流體分布器兼做或在其上設置固體物料裝卸倉門。
用于鉸鏈連接的料倉端蓋端部做成鉸鏈連接接頭，用于插榫連接的料倉端蓋端部做成榫槽接頭。
承壓筒體的總長度根據(jù)承壓筒體內所容納的料倉數(shù)量和料倉長度確定。
流體進入管組和流體排出管組，由對應排列的至少一根主流體進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入管道和至少兩根副流體排出管道組成。主流體進入管道和主流體排出管道相對安裝在承壓筒體長度方向的對稱和拓展截面上，副流體進入管道和副流體排出管道沿其兩側對稱排列，相鄰兩條流體進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的長度相等，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的長度，流體進入管組的管數(shù)可等于或者小于流體排出管組的管數(shù)。
料倉運行驅動機構為活塞或者螺桿推動式，或者大型撥輪式等，安裝在承壓筒體兩端，料倉運行驅動機構的傳動部分與進出承壓筒體的料倉鏈連接。
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)明結構合理，在封閉的高壓、超高壓條件下實現(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實現(xiàn)連續(xù)化操作，提高了生產效率，節(jié)約了能源，降低了生產成本，降低了對環(huán)境的污染，提高了裝置的安全可靠性。
四

圖1為液壓活塞式料倉運行驅動機構結構示意圖；圖2為插榫連接的料倉結構示意圖；圖3為圖1的A-A剖視圖；圖4為大型撥輪式料倉運行驅動機構結構示意圖；圖5為鉸鏈連接的料倉結構示意圖。
結合附圖詳細敘述本發(fā)明的結構，如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示1承壓筒體，2料倉鏈，2-1密封件，2-2流體分布器，2-3流體進入腔，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流體進入管組，3-1主流體進入管，3-2副流體進入管，4流體排出管組，4-1主流體排出管，4-2副流體排出管，5料倉運動驅動機構，5-1卡緊裝置，5-2活塞，5-3大型撥輪，6換熱器。
五、具體實施例結合附圖給出兩個實施例。
一、液壓活塞式料倉運行驅動機構高壓超高壓連續(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對稱分布將兩端蓋2-6采用焊接方式連為一體，通過機加工使端蓋2-6外圓和縱連梁2-7外側面在同一圓柱面上，然后端蓋2-6外端面外緣開制鎖緊槽2-11；端蓋2-6圓柱面開制環(huán)向密封槽，縱連梁外側面開制縱向密封槽，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連接，為保證有足夠高的自緊密封作用，密封槽底部側面開與工作介質連通的小孔；將密封件2-1安裝在端蓋和縱連梁上的密封槽內，實現(xiàn)各個料倉間以及料倉和承壓筒體1間的密封；流體分布器2-2為一對帶若干通孔的薄壁不銹鋼半圓筒，筒壁上鑲金屬網，兩個流體分布器分別扣壓在兩端蓋圓柱面和縱連梁側面上，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與縱連梁側面軸銷連接，一側與縱連梁的對應側面鎖扣連接；每個料倉的兩個端蓋外端面上分別開定位榫2-8和定位槽2-9；承壓筒體1上開有流體進入管組3和流體排出管組4，材質為不銹鋼；流體排出管組沿承壓筒體全長設置，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的長度，設置的數(shù)量足以保證料倉離開承壓筒體時只剩下達到排放技術指標要求的殘余壓力；根據(jù)密封件2-1所能密封的壓力，確定料倉間流體的壓差，從而確定流體進入管組的管數(shù)。承壓筒體的總長度根據(jù)承壓筒體內所密閉的料倉數(shù)量和料倉長度確定；料倉運動驅動機構5為液壓活塞結構，活塞缸和裝置的機座連為一體，活塞5-2帶有環(huán)向定位，保證在其前后運動過程中不發(fā)生轉動，活塞5-2的端部與載料倉相配設有定位榫2-8或者定位槽2-9；鎖緊裝置5-1為液壓夾頭結構，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的鎖緊槽2-11內，防止載料倉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，可分別在流體進入腔側和流體排出腔測穿過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程整個裝置啟動前，應保證承壓筒體1中料倉鏈2的連續(xù)。正常運行時，打開料倉裝料側流體分布器2-2(兼做裝料門)，裝滿固相萃取物料，關閉流體分布器2-2，進筒側活塞5-2(即料倉進承壓筒體的一側)后退，將即將進入的料倉置于推入活塞5-2與卡緊裝置5-1之間，活塞5-2施力壓緊即將進入料倉；與此同時，出筒側活塞5-2(即料倉出承壓筒體的一側)前進施力壓緊即將離開承壓筒體1的料倉；承壓筒體兩端卡緊裝置5-1同時松開，進筒側活塞5-2前進施力將進入料倉推入承壓筒體1內，出筒側活塞5-2同步后退，因料倉鏈2在載承壓筒體1內連續(xù)排列，緊密相互靠緊，在進筒側活塞5-2推入一個料倉的同時出筒側活塞5-2也同步排出一個料倉；在完成同步推入和排出一個料倉的同時，承壓筒體兩端卡緊裝置5-1收縮卡緊，以防止其它料倉由于壓力太高被擠出承壓筒體造成事故；打開被排出料倉卸料側的流體分布器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的同時，超臨界流體在流體進入管組3、流體分布器2-2、流體進入腔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，完成對萃取物的連續(xù)萃取，與此同時，由于流體進入管組3和流體排出管組4中每對進入和排出管間工作壓力不同，對應著萃取滅菌腔2-5的工作壓力也不同，可以有效地完成對萃取物不同成分的分級萃取。料倉的裝卸物料都在承壓筒體外部進行，由于料倉的個數(shù)很多，這樣就可以實現(xiàn)固體物料的連續(xù)進出，提高了生產效率，節(jié)約了成本。料倉的裝料、卸料和裝入進筒側或移開出筒側活塞5-2工作位置等工作可以是人工的也可以由機械手來完成。鎖緊裝置5-1、活塞5-2的上述運動由液壓控制系統(tǒng)控制達到協(xié)調運動。
二、大型撥輪料倉運行驅動機構高壓超高壓連續(xù)萃取和滅菌裝置如圖3、圖4和圖5所示，本實施例與實施例1的主要不同之處在于料倉運行驅動機構。各個載料倉由鉸鏈2-10連接在一起，組成如鏈條一樣的結構，相鄰的料倉端蓋組成環(huán)狀鎖緊槽2-11，鎖緊槽2-11既與卡緊裝置5-1配合，防止料倉從承壓筒體1中的意外跑出，同時也與大型撥輪5-3組成鏈傳動，帶動料倉鏈連續(xù)地進出承壓筒體1，大型撥輪5-3的齒數(shù)和直徑應當使料倉鏈能夠與大型撥輪配合構成鏈傳動，料倉鏈2可以如圖4所示半周與承壓筒體1構成有效工作段，也可以在圖4所示的承壓筒體2的對面再對稱設置另一個承壓筒體1，使料倉鏈2構成兩個有效工作段。其它結構與實施例1相同。
以超臨界流體萃取為例介紹該裝置的操作過程整個裝置啟動前，檢查料倉鏈2是否連續(xù)有效，檢查流體進入管組3和流體排出管組4的控制閥門處于有效狀態(tài)。正常運行時，打開料倉裝料側流體分布器2-2(兼做裝料門)，裝滿固相萃取物料，關閉流體分布器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同時松開，大型撥輪轉動一個齒節(jié)，帶動料倉鏈2載承壓筒體1兩端進入和排出一個料倉；在完成料倉鏈2被推入和排出一個料倉的同時，卡緊裝置5-1收縮卡緊，以防止其它料倉被高壓力擠出承壓筒體1造成事故；打開被排出料倉卸料側的流體分布器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的同時，超臨界流體在流體進入管組3、流體分布器2-2、流體進入腔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，完成對萃取物的連續(xù)萃取，與此同時，由于流體進入管組3和流體排出管組4每對進入和排出管間工作壓力不同，對應著萃取滅菌腔2-5的工作壓力也不同，可以有效地完成對萃取物不同成分的分級萃取。料倉的裝卸物料都在承壓筒體外部進行，由于料倉的個數(shù)很多，這樣就可以實現(xiàn)固體物料的連續(xù)進出，提高了生產效率，節(jié)約了成本。料倉鏈2的裝料和卸料可以是人工的也可以由機械手來完成。
權利要求
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、料倉鏈、料倉運行驅動機構、換熱器、流體進入管組和流體排出管組構成；料倉鏈安裝在承壓筒體內，料倉運行驅動機構安裝在承壓筒體的進口和出口兩端，與進出承壓筒體的料倉鏈配合連接，承壓筒體上安裝換熱器和流體進入管組及流體排出管組。
2.根據(jù)權利要求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鏈由料倉用鉸鏈連接或插榫連接構成。
3.根據(jù)權利要求2所述的料倉，其特征為料倉由端蓋、縱連梁、密封件、流體分布器構成；兩縱連梁對稱分布將兩端蓋連為一體，端蓋外圓和縱連梁外側面在同一圓柱面上，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面上有密封槽，密封件安裝在端蓋和縱連梁上的密封槽內。
4.根據(jù)權利要求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入管組和流體排出管組由對應排列的至少一根主流體進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入管道和至少兩根副流體排出管道組成，主流體進入管道和主流體排出管道相對安裝在承壓筒體長度方向的對稱和拓展截面上，副流體進入管道和副流體排出管道沿其兩側對稱排列，相鄰兩條流體進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的長度相等，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運行驅動機構為活塞或者螺桿推動式，或者大型撥輪式，安裝在承壓筒體的兩端，料倉運行驅動機構的傳動部分與進出承壓筒體的料倉鏈連接。
6.根據(jù)權利要求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械裝備領域，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、料倉鏈、料倉運行驅動機構、換熱器、流體進入管組和流體排出管組構成；料倉鏈安裝在承壓筒體內，料倉運行驅動機構安裝在承壓筒體的進口和出口兩端，與進出承壓筒體的料倉鏈配合連接，承壓筒體上安裝換熱器和流體進入管組及流體排出管組。本發(fā)明結構合理，在封閉的高壓、超高壓條件下實現(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實現(xiàn)連續(xù)化操作，該裝置生產效率高、安全、可靠，能源消耗和生產成本低，對環(huán)境無污染。
文檔編號B01J3/00GK1827201SQ20051004254
公開日2006年9月6日 申請日期2005年3月4日 優(yōu)先權日2005年3月4日
發(fā)明者王威強, 劉燕, 李愛菊, 崔玉良, 王杰, 陳中合 申請人:山東大學