专利名称：高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置的制作方法
技术领域：
本发明属于化工分离和生物工程机械装备领域，特别是涉及一种高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置。
背景技术：
高压超高压萃取和灭菌单元操作主要包括超临界流体萃取和超高压生物灭菌技术，它们一般均涉及各种固体物料的处理装置。当前，这一类高压和超高压装置大多是采用快开密封结构的间歇式操作，这些结构大致有法兰式、卡箍式、齿啮式、剖分环式等，该结构的装置生产效率低，工人的劳动强度大，每次装卸料都有大量的能量损失；另外，快开密封结构一旦自锁失灵极易造成灾难性爆炸事故，存在不安全隐患。国内外虽然在连续化高压超高压固体物料萃取和灭菌装置的连续化上作了一些工作，但始终没有获得十分显著的效果，其制约的关键在于高压和超高压的动态密封以及进出料结构的传动上。
发明内容
本发明的目的在于克服现有超临界流体萃取装置的不足，提供一种在密闭状态下，能安全、高效的实现高压超高压连续固体物料萃取和灭菌的装置。
本发明的基本构思是由承压筒体、料仓链、料仓运行驱动机构、换热器、流体进入管组和流体排出管组等构成。料仓链安装在承压筒体内，料仓运行驱动机构安装在承压筒体的进口和出口两端，与进出承压筒体的料仓链配合连接，承压筒体上安装换热器和流体进入管组及流体排出管组。
料仓链由料仓用铰链连接或插榫连接构成。
料仓由端盖、纵连梁、密封件、流体分布器构成；两纵连梁对称分布将两端盖连为一体，端盖外圆和纵连梁外侧面在同一圆柱面上，两半圆形的流体分布器安装在两端盖之间相扣连接在纵连梁上，相扣的两个流体分布器所形成的空腔即为萃取灭菌腔；端盖的圆柱面上和纵连梁外侧面上有密封槽，密封件安装在端盖和纵连梁上的密封槽内。
流体分布器为带若干通孔的薄壁半圆筒，筒壁上镶金属网。
安装在承压筒体内腔的料仓的端盖及纵连梁上的密封件，把承压筒体内腔与流体分布器间的环形空间分割为流体进入腔和流体排出腔；连接在纵连梁上的流体分布器兼做或在其上设置固体物料装卸仓门。
用于铰链连接的料仓端盖端部做成铰链连接接头，用于插榫连接的料仓端盖端部做成榫槽接头。
承压筒体的总长度根据承压筒体内所容纳的料仓数量和料仓长度确定。
流体进入管组和流体排出管组，由对应排列的至少一根主流体进入管道和至少一根主流体排出管道以及至少两根副流体进入管道和至少两根副流体排出管道组成。主流体进入管道和主流体排出管道相对安装在承压筒体长度方向的对称和拓展截面上，副流体进入管道和副流体排出管道沿其两侧对称排列，相邻两条流体进入管道和流体排出管道间在承压筒体上的安装距离与料仓的长度相等，流体排出管组与承压筒体端面相邻的流体排出管道与承压筒体端面的距离为二分之一料仓的长度，流体进入管组的管数可等于或者小于流体排出管组的管数。
料仓运行驱动机构为活塞或者螺杆推动式，或者大型拨轮式等，安装在承压筒体两端，料仓运行驱动机构的传动部分与进出承压筒体的料仓链连接。
承压筒体上安装的换热器为整体式、半圆管式、型钢式和蜂窝式等夹套换热器。
本发明结构合理，在封闭的高压、超高压条件下实现固体物料连续萃取和灭菌的功能。从而保证超临界流体萃取固相物料和超高压生物灭菌时实现连续化操作，提高了生产效率，节约了能源，降低了生产成本，降低了对环境的污染，提高了装置的安全可靠性。
四
图1为液压活塞式料仓运行驱动机构结构示意图；图2为插榫连接的料仓结构示意图；图3为图1的A-A剖视图；图4为大型拨轮式料仓运行驱动机构结构示意图；图5为铰链连接的料仓结构示意图。
结合附图详细叙述本发明的结构，如图1、图2、图3、图4和图5所示1承压筒体，2料仓链，2-1密封件，2-2流体分布器，2-3流体进入腔，2-4流体排出腔，2-5萃取灭菌腔，2-6端盖，2-7纵连梁，2-8定位榫，2-9定位槽，2-10铰链，2-11锁紧槽，3流体进入管组，3-1主流体进入管，3-2副流体进入管，4流体排出管组，4-1主流体排出管，4-2副流体排出管，5料仓运动驱动机构，5-1卡紧装置，5-2活塞，5-3大型拨轮，6换热器。
五、具体实施例结合附图给出两个实施例。
一、液压活塞式料仓运行驱动机构高压超高压连续萃取和灭菌装置如图1、图2和图3所示，承压筒体1采用不锈钢厚壁管或锻件精加工而成；端盖2-6、纵连梁2-7采用不锈钢制作，两纵连梁2-7对称分布将两端盖2-6采用焊接方式连为一体，通过机加工使端盖2-6外圆和纵连梁2-7外侧面在同一圆柱面上，然后端盖2-6外端面外缘开制锁紧槽2-11；端盖2-6圆柱面开制环向密封槽，纵连梁外侧面开制纵向密封槽，环向密封槽和纵向密封槽互相连通，端盖用密封件2-1为聚四氟乙烯或者软不锈钢“O”形圈，纵连梁用密封件2-1为聚四氟乙烯或者软不锈钢圆截面密封条，密封件的接头处采用焊接技术连接，为保证有足够高的自紧密封作用，密封槽底部侧面开与工作介质连通的小孔；将密封件2-1安装在端盖和纵连梁上的密封槽内，实现各个料仓间以及料仓和承压筒体1间的密封；流体分布器2-2为一对带若干通孔的薄壁不锈钢半圆筒，筒壁上镶金属网，两个流体分布器分别扣压在两端盖圆柱面和纵连梁侧面上，与两端盖和纵连梁间由聚四氟乙烯密封件密封，流体分布器沿纵向一侧与纵连梁侧面轴销连接，一侧与纵连梁的对应侧面锁扣连接；每个料仓的两个端盖外端面上分别开定位榫2-8和定位槽2-9；承压筒体1上开有流体进入管组3和流体排出管组4，材质为不锈钢；流体排出管组沿承压筒体全长设置，流体排出管组与承压筒体端面相邻的流体排出管道与承压筒体端面的距离为二分之一料仓的长度，设置的数量足以保证料仓离开承压筒体时只剩下达到排放技术指标要求的残余压力；根据密封件2-1所能密封的压力，确定料仓间流体的压差，从而确定流体进入管组的管数。承压筒体的总长度根据承压筒体内所密闭的料仓数量和料仓长度确定；料仓运动驱动机构5为液压活塞结构，活塞缸和装置的机座连为一体，活塞5-2带有环向定位，保证在其前后运动过程中不发生转动，活塞5-2的端部与载料仓相配设有定位榫2-8或者定位槽2-9；锁紧装置5-1为液压夹头结构，锁紧装置的主体固定连接在承压筒体1上，在液压作用下锁紧装置的液压夹头卡在载料仓的锁紧槽2-11内，防止载料仓2从承压筒体1中的意外跑出；换热器6采用整体式夹套换热器，焊接在承压筒体1的外部，热水或蒸汽在夹套6内循环，使流体保持所需要的温度；根据工艺要求，可分别在流体进入腔侧和流体排出腔测穿过夹套和承压筒体安装压力传感器接管和温度传感器接管。
以超临界流体萃取为例介绍该装置的操作过程整个装置启动前，应保证承压筒体1中料仓链2的连续。正常运行时，打开料仓装料侧流体分布器2-2(兼做装料门)，装满固相萃取物料，关闭流体分布器2-2，进筒侧活塞5-2(即料仓进承压筒体的一侧)后退，将即将进入的料仓置于推入活塞5-2与卡紧装置5-1之间，活塞5-2施力压紧即将进入料仓；与此同时，出筒侧活塞5-2(即料仓出承压筒体的一侧)前进施力压紧即将离开承压筒体1的料仓；承压筒体两端卡紧装置5-1同时松开，进筒侧活塞5-2前进施力将进入料仓推入承压筒体1内，出筒侧活塞5-2同步后退，因料仓链2在载承压筒体1内连续排列，紧密相互靠紧，在进筒侧活塞5-2推入一个料仓的同时出筒侧活塞5-2也同步排出一个料仓；在完成同步推入和排出一个料仓的同时，承压筒体两端卡紧装置5-1收缩卡紧，以防止其它料仓由于压力太高被挤出承压筒体造成事故；打开被排出料仓卸料侧的流体分布器2-2(兼做卸料口)，卸出萃余物。在连续不断地推入和排出料仓的同时，超临界流体在流体进入管组3、流体分布器2-2、流体进入腔2-3、萃取灭菌腔2-5、流体排出腔2-4和流体排出管组4间连续地流动，完成对萃取物的连续萃取，与此同时，由于流体进入管组3和流体排出管组4中每对进入和排出管间工作压力不同，对应着萃取灭菌腔2-5的工作压力也不同，可以有效地完成对萃取物不同成分的分级萃取。料仓的装卸物料都在承压筒体外部进行，由于料仓的个数很多，这样就可以实现固体物料的连续进出，提高了生产效率，节约了成本。料仓的装料、卸料和装入进筒侧或移开出筒侧活塞5-2工作位置等工作可以是人工的也可以由机械手来完成。锁紧装置5-1、活塞5-2的上述运动由液压控制系统控制达到协调运动。
二、大型拨轮料仓运行驱动机构高压超高压连续萃取和灭菌装置如图3、图4和图5所示，本实施例与实施例1的主要不同之处在于料仓运行驱动机构。各个载料仓由铰链2-10连接在一起，组成如链条一样的结构，相邻的料仓端盖组成环状锁紧槽2-11，锁紧槽2-11既与卡紧装置5-1配合，防止料仓从承压筒体1中的意外跑出，同时也与大型拨轮5-3组成链传动，带动料仓链连续地进出承压筒体1，大型拨轮5-3的齿数和直径应当使料仓链能够与大型拨轮配合构成链传动，料仓链2可以如图4所示半周与承压筒体1构成有效工作段，也可以在图4所示的承压筒体2的对面再对称设置另一个承压筒体1，使料仓链2构成两个有效工作段。其它结构与实施例1相同。
以超临界流体萃取为例介绍该装置的操作过程整个装置启动前，检查料仓链2是否连续有效，检查流体进入管组3和流体排出管组4的控制阀门处于有效状态。正常运行时，打开料仓装料侧流体分布器2-2(兼做装料门)，装满固相萃取物料，关闭流体分布器2-2，承压筒体1两端的大型拨轮5-3施力，两卡紧装置5-1同时松开，大型拨轮转动一个齿节，带动料仓链2载承压筒体1两端进入和排出一个料仓；在完成料仓链2被推入和排出一个料仓的同时，卡紧装置5-1收缩卡紧，以防止其它料仓被高压力挤出承压筒体1造成事故；打开被排出料仓卸料侧的流体分布器2-2(兼做卸料口)，卸出萃余物。在连续不断地推入和排出料仓的同时，超临界流体在流体进入管组3、流体分布器2-2、流体进入腔2-3、萃取灭菌腔2-5、流体排出腔2-4和流体排出管组4间连续地流动，完成对萃取物的连续萃取，与此同时，由于流体进入管组3和流体排出管组4每对进入和排出管间工作压力不同，对应着萃取灭菌腔2-5的工作压力也不同，可以有效地完成对萃取物不同成分的分级萃取。料仓的装卸物料都在承压筒体外部进行，由于料仓的个数很多，这样就可以实现固体物料的连续进出，提高了生产效率，节约了成本。料仓链2的装料和卸料可以是人工的也可以由机械手来完成。
权利要求
1.高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置，其特征为，由承压筒体、料仓链、料仓运行驱动机构、换热器、流体进入管组和流体排出管组构成；料仓链安装在承压筒体内，料仓运行驱动机构安装在承压筒体的进口和出口两端，与进出承压筒体的料仓链配合连接，承压筒体上安装换热器和流体进入管组及流体排出管组。
2.根据权利要求1所述的高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置，其特征为所述的料仓链由料仓用铰链连接或插榫连接构成。
3.根据权利要求2所述的料仓，其特征为料仓由端盖、纵连梁、密封件、流体分布器构成；两纵连梁对称分布将两端盖连为一体，端盖外圆和纵连梁外侧面在同一圆柱面上，两半圆形的流体分布器安装在两端盖之间相扣链接在纵连梁上，相扣的两个流体分布器所形成的空腔即为萃取灭菌腔；端盖的圆拄面上和纵连梁外侧面上有密封槽，密封件安装在端盖和纵连梁上的密封槽内。
4.根据权利要求1所述的高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置，其特征为所述的流体进入管组和流体排出管组由对应排列的至少一根主流体进入管道和至少一根主流体排出管道以及至少两根副流体进入管道和至少两根副流体排出管道组成，主流体进入管道和主流体排出管道相对安装在承压筒体长度方向的对称和拓展截面上，副流体进入管道和副流体排出管道沿其两侧对称排列，相邻两条流体进入管道和流体排出管道间在承压筒体上的安装距离与料仓的长度相等，流体排出管组与承压筒体端面相邻的流体排出管道与承压筒体端面的距离为二分之一，流体进入管组的管数可等于或者小于流体排出管组的管数。
5.根据权利要求1所述的高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置，其特征为所述的料仓运行驱动机构为活塞或者螺杆推动式，或者大型拨轮式，安装在承压筒体的两端，料仓运行驱动机构的传动部分与进出承压筒体的料仓链连接。
6.根据权利要求1所述的高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置，其特征为所述的承压筒体上安装的换热器为整体式、半圆管式、型钢式和蜂窝式等夹套换热器。
全文摘要
本发明属于化工分离和生物工程机械装备领域，特别是涉及一种高压超高压连续固体物料萃取和灭菌装置。由承压筒体、料仓链、料仓运行驱动机构、换热器、流体进入管组和流体排出管组构成；料仓链安装在承压筒体内，料仓运行驱动机构安装在承压筒体的进口和出口两端，与进出承压筒体的料仓链配合连接，承压筒体上安装换热器和流体进入管组及流体排出管组。本发明结构合理，在封闭的高压、超高压条件下实现固体物料连续萃取和灭菌的功能。从而保证超临界流体萃取固相物料和超高压生物灭菌时实现连续化操作，该装置生产效率高、安全、可靠，能源消耗和生产成本低，对环境无污染。
文档编号B01J3/00GK1827201SQ20051004254
公开日2006年9月6日 申请日期2005年3月4日 优先权日2005年3月4日
发明者王威强, 刘燕, 李爱菊, 崔玉良, 王杰, 陈中合 申请人:山东大学