專利名稱：一種汽爆機的制作方法
技術領域：
一種汽爆機技術領域[0001]本實用新型涉及一種汽爆機，尤其涉及一種對生物質進行蒸汽爆碎及對淀粉質、 蛋白質等原料進行蒸汽爆碎熟化處理的汽爆裝置。
背景技術：
[0002]汽爆技術從二十世紀二十年代出現至今己有90多年，從最初用于生產人造纖維板、歷經木材纖維提取乙醇、制漿造紙、動物飼料生產，至今己發展到在食品工業、制藥行業、生物能源、材料、化學和環境保護等各領域，其應用前景及技術優勢已日趨突出。[0003]汽爆技術全稱為“蒸汽爆破技術”，其技術原理是:將滲進生物質組織內部的蒸汽分子于短時間內發生突發性釋放，用較少的能量將原料按目的分解。汽爆機即是依據這一原理設計用于完成不同目的的機械裝置或設備，能將核心容器內的原料與高壓蒸汽在毫秒級的范圍內，以炸散的形式爆于大氣空間。這一過程不僅利用了蒸汽的高壓勢能，更主要的是使蒸汽內能轉化為機械能，實現了絕熱膨脹做功。由于其作用時間短，能量密度高且作用位置集中，使滲透到纖維素與木質素等的分子之間的水蒸汽分子產生強大的破壞力，可充分的在大分子水平上將物料分解，為后期酶水解等生化處理創造基礎條件。[0004]目前，汽爆技術在秸桿等生物質材料的預處理中應用廣泛，不同的汽爆裝置也種類繁多。但是，事實上現有在用的汽爆裝置都達不到技術性能的要求，只能稱作是熱噴放裝置，其基本模式是:在一個壓力容器底部裝設閥門，通過閥門的快速打開來實現容器內壓力的突然釋放，產生熱噴放效果。這一模式存在的主要問題在于:由于閥門的放汽截面遠遠小于壓力容器的容積截面，并且高壓閥門開啟速度有限，容器內高壓蒸汽的壓力釋放過程時間長，一般為3-10秒，遠達不到毫秒量級釋放，因此無法實現蒸汽絕熱膨脹做功，降低了能量密度，使物料分解程度不高。并且在實際工程中需要加大容器的容積時，閥門無法等比例放大，這就更拉大了放汽截面與容器容積截面的差距，使壓力釋放過程愈加延長。因此， 這種熱噴放模式的汽爆裝置產生不了真正的蒸汽爆碎效果。[0005]此外，還有一種通過螺桿連續擠出方式來模擬蒸汽爆碎過程的裝置，其特點是:固形物或物料干物質受高應力擠壓并產生高溫，在裝置出口擠壓的應力消失后，物料被膨化。 這種裝置實施的工藝過程，不是以汽體滲入進生物質組織的內部方式充注可爆發的壓縮汽體能，并使其在短時間爆炸釋放，因此不具備汽爆的技術條件，無法從分子水平上打破原有生物質大分子的晶格。其結果是以巨大的功耗來壓縮固體，卻未能產生處理生物質所預期的效果，對于后期的利用作用不大。[0006]針對“熱噴放”和“螺桿連續擠出”兩種模式裝置及其工藝效果所存在的實際缺陷， 專利申請號為201110030659.8、實 用新型名稱為“數控連續汽爆機”的中國實用新型專利， 公開了一種汽爆裝置，該汽爆裝置利用滑動封蓋原理能在毫秒級的時間內完成超音速蒸汽爆碎過程，該實用新型的汽爆放汽截面等于容器截面，實現了爆發突然性。相比熱噴放裝置中放汽時間受制于放汽閥門與容器大小的比例，其放汽時間與容器容積大小無關，所產生的蒸汽彈射作用能量巨大，實現高速驅動滑動封蓋，其驅動力與容器截面成正比，使滑動封蓋無論質量大小都能快速完成汽爆打開，提高了爆破能量密度，使物料得到充分分解，使得蒸汽保壓時間由十幾分鐘縮短到幾十秒，全部物料爆出過程均在毫秒級(0.00875秒)內完成，避免了熱噴放裝置中第一秒和第十秒噴出的物料的生熟程度不同的問題，滿足了工業化生產中工藝一致性的要求。但是，該實用新型雖然屬于采用的滑動封蓋原理，而實際上其爆倉上部采用滑動密封，下部仍采用的是端面密封原理，導致密封圈的損耗非常大，需要經常更換密封圈，影響工作效率；采用上部滑動密封蓋中間進料的方式，進料口采用懸浮密封，需要一個單獨的氣缸來提供動力，不但使裝置復雜化且增加了設備成本。具體來說，該結構的汽爆機主要存在以下問題:一是下部端面密封，導致密封圈損耗極大；二是采用滑動封蓋中間進料方式，就必須用多根支柱將上下密封盤相連接構成滑動封蓋，這樣就使得整個滑動封蓋呈為“鼠籠”結構，還另外需要增設進料口密封裝置；現有采用的懸浮密封裝置或者螺紋密封，原料從進料口直接進入爆倉后，當滑動封蓋向下端運行打開端口密封時，原料由于受到滑動封蓋“鼠籠”結構的多支柱阻力，延緩或阻礙了爆出料的迅速爆出，且爆出料會堆積在滑動密封蓋的底盤上，在數控連續汽爆的狀態下，這些堆積在滑動密封蓋底盤上的爆出料經過多輪次的汽爆，會焦糊成硬團，尤其是在汽爆淀粉質原料時，由于物料的粘度，還會黏附“鼠籠”結構的支柱上、滑動密封蓋的底盤上，全部焦化成硬團，嚴重影響爆出物料品質以及汽爆機的連續工作狀態，這已被實驗所證實。
實用新型內容本實用新型的目的在于:針對上述“滑動封蓋”汽爆設備存在的技術缺陷，提供一種原料不堆積、不焦糊，設備構造簡單，能夠在毫秒級時間內完成超音速蒸汽爆碎過程的汽爆機，從而能有效的解決上述現有技術中存在的問題。本實用新型目的通過下述技術方案來實現:一種汽爆機，包括進料斗、接料斗、出料斗和爆倉，所述進料斗為上大下小的錐形，其下方接錐形的接料斗，接料斗的下方接爆倉，出料斗設于爆倉的下方，還包括設置在爆倉腔體內的滑動密封盤、設置在滑動密封盤頂部且位于接料斗內用于限制滑動密封盤位移的可移動上限位軸、設置在滑動密封盤底部并密封爆倉底部的可移動下密封盤、與爆倉內徑大小對應的上密封圈、與爆倉內徑大小對應的下密封圈、控制滑動密封盤往上運動的氣缸A和控制滑動密封盤往下運動的氣缸B，所述滑動密封盤為“工”字型，其下部為中間高、四周低的錐形盤結構，所述上限位軸的下端通過上密封圈與滑動密封盤的上端密封配合成一體，滑動密封盤的下端通過下密封圈與下密封盤密封配合成一體，滑動密封盤通過上密封圈和下密封圈在爆倉內的上下滑動而實現滑動密封；所述氣缸A與下密封盤的底部相連，氣缸B連接于氣缸A的下方。作為一種優選方式，所述上限位軸的外部設有與之形狀對應的內空支架架構，該內空支架架構包括位于上部的限位軸外套、位于下部的限位裝置支架以及連接且對滑動密封盤起限位作用的限位結構，限位裝置支架的下部與爆倉的上部固定，上限位軸能夠在內空支架架構內上下滑動。進一步優選，上限位軸的下部為與底部呈30-60度的錐形盤。 進一步優選，所述滑動密封盤的上部為圓盤形，下部為與底部呈30-60度的錐形盤。作為一種優選方式，在爆倉的倉體下部外置環形蒸汽分布器，該蒸汽分布器設數個與爆倉蒸汽噴入口相連的噴汽孔。[0014]作為一種優選方式，所述氣缸A與下密封盤之間設有起減震作用的減震彈簧。[0015]進一步優選，氣缸A設于氣缸A固定平臺上，氣缸B設于氣缸B固定平臺上，在氣缸A和氣缸B的外層設有氣缸保護套。[0016]進一步優選，還包括一個與氣缸A和氣缸B分別相連的壓力傳感器，所述壓力傳感器設于蒸汽管道上，在壓力傳感器前方的蒸汽管道上還設有蒸汽流量計和蒸汽閥。[0017]進一步優選，還包括機架，機架支撐出料斗。[0018]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:本實用新型汽爆機結構簡單，工作效率高，還具備以下優點:[0019]1、本實用新型通過爆倉上下的全滑動密封，可實現超高速驅動滑動封蓋，完成快速打開，能夠在毫秒級時間內完成超音速蒸汽爆碎；[0020]2、本實用新型采用“工字型”滑動密封盤，其下部密封盤以及上限位軸的下部均設計為“錐形”盤，使得汽爆過程中物料進料和爆出都更快速，且原料不堆積、殘留；[0021]3、本實用新型通過工字滑動密封盤向上滑動開啟爆倉截面，實現四周進料，減少中間進料模式必須增設的進料口懸浮或者螺紋密封裝置，減少多根支柱，“工字”型結構的構造更簡單，造價更低，減少了原料由于滑動封蓋“鼠籠”結構的多支柱阻力，進一步加快爆出速度；[0022]4、本實用新型在爆倉體下部外置蒸汽分布器，使蒸汽順應其特性從爆倉底部往上在物料中均勻分布，物料受熱受壓更均勻；[0023]5、本實用新型全部物料均可在毫秒級時間內爆出，爆出速度更快，物料得到充分分解，物料爆出均勻，“生熟” 一致；[0024]6、本實用新型的運行過程中，原料不堆積、不黏附，從而有利于全過程的全自動化連續生產作業。
[0025]圖1是本實用新型的結構示意圖；[0026]圖2是本實用新型中爆倉密封狀態時的剖面示意圖；[0027]圖3是本實用新型中爆倉投料狀態時的結構示意圖；[0028]圖4是本實用新型中爆倉放料狀態時的結構示意圖。[0029]圖中標記為:1.蒸汽流量計，2.蒸汽閥，3.壓力傳感器，4.進料斗，5.限位軸外套，6.限位結構，7.限位裝置支架，8.接料斗，9.滑動密封盤，10.爆倉，11.蒸汽分布器，12.減震·彈簧，13.氣缸A固定平臺，14.氣缸保護套，15.氣缸A， 16.氣缸B固定平臺，17.氣缸B， 18.出料斗，19.機架，20.上限位軸，21.上密封圈，22.下密封圈，23.下密封盤。
具體實施方式
實施例[0030]如圖1-4所示，本實用新型汽爆機的具體結構如下:[0031]其包括進料斗4、接料斗8、出料斗18、爆倉10、滑動密封盤9、上限位軸20、下密封盤23、上密封圈21、下密封圈22、氣缸A15、氣缸B17和機架19，所述進料斗4為上大下小的錐形，其下方接錐形的接料斗8，接料斗8的下方接爆倉10，出料斗18設于爆倉10的下方，出料斗與機架連接，機架19支撐出料斗18，出料斗將爆出物料全部收集袋裝。其中:上限位軸設置在滑動密封盤頂部且位于接料斗內，用于限制滑動密封盤上移，尤其是當滑動密封盤收到氣缸A往上的作用力時，上限位軸可對滑動密封盤的位移產生一定的限位作用，防止其被沖出整個裝置；下密封盤起密封爆倉底部的作用，同時下密封盤帶動滑動密封盤往下移動，產生汽爆現象；上、下密封圈與爆倉內徑大小對應，位于滑動密封盤和爆倉之間，起到密封的作用，同時，滑動密封盤通過上密封圈和下密封圈在爆倉內的上下滑動而實現滑動密封；氣缸A為滑動密封盤提供往上的推動力，從而控制滑動密封盤往上運動；氣缸B為滑動密封盤提供朝下的拉力，從而控制滑動密封盤往下運動。所述滑動密封盤9為“工”字型，其下部為中間高、四周低的錐形盤結構，具體來說，在本實施例中，所述滑動密封盤9的上部為圓盤形，下部為與底部呈30-60度的錐形盤，其錐面的傾斜角度可根據實際情況來定，一般來說50-60度為佳。滑動密封盤下部設計為“錐形”盤，使得汽爆過程中物料爆出更快速，物料由于重力的作用，會隨著錐面往四周滑落，當爆出發生時，由于斜面的作用，原料更加容易滑落出去，從而防止了原料在爆倉中的堆積和殘留。密封滑動盤9置于爆倉10內，所述上限位軸20的下端通過上密封圈21與滑動密封盤9的上端密封配合成一體，滑動密封盤9的下端通過下密封圈22與下密封盤23密封配合成一體，滑動密封盤9通過上密封圈21和下密封圈22在爆倉10內的上下滑動而實現滑動密封。
上限位軸20的下部為與底部呈30-60度的錐形盤，其“錐形”盤的結構，使得進料過程中，物料進料更快速，原料由于重力的作用，會隨著斜面往四周滑落，從而防止了原料在進料過程中的堆積和殘留。通過密封圈與滑動密封盤進行密封，并實現對滑動密封盤的定位作用。所述上限位軸20的外部設有與之形狀對應的內空支架架構，該內空支架架構包括位于上部的限位軸外套5、位于下部的限位裝置支架7以及連接且對滑動密封盤9起限位作用的限位結構6，限位裝置支架7的下部與爆倉10的上部固定，上限位軸20能夠在內空支架架構內上下滑動。所述氣缸A15與下密封盤23的底部相連，氣缸B17連接于氣缸A15的下方。在氣缸A15與下密封盤23之間設有起減震作用的減震彈簧12，減震彈簧可以減輕當氣缸在運動過程中產生的震動。氣缸A15設于氣缸A固定平臺13上，氣缸B17設于氣缸B固定平臺16上，在氣缸A15和氣缸B17的外層設有氣缸保護套14，該氣缸保護套用于保護兩個氣缸，避免在汽爆過程中受到損害。除此之外，還設置一個與氣缸A15和氣缸B17分別相連的壓力傳感器3，所述壓力傳感器3設于蒸汽管道上，在壓力傳感器3前方的蒸汽管道上還設有蒸汽流量計I和蒸汽閥2，蒸汽流量計用于計量通過該蒸汽管道的流量。壓力傳感器與氣缸B連接，當爆倉內存在壓力時，氣缸B不動作，防止滑動密封盤向上滑動發生反噴。在爆倉10的倉體下部外置環形蒸汽分布器11，該蒸汽分布器11設數個與爆倉10蒸汽噴入口相連的噴汽孔，通過該環形蒸汽分布器玩爆倉內充入蒸汽。環形蒸汽分布器使蒸汽順應其特性從爆倉底部逐漸往上在物料中均勻分布，物料受熱受壓更均勻。[0040]本實用新型的工作原理如下:[0041]如圖2所示，爆倉內置的滑動密封盤處于全密封位置狀態；啟動氣缸A，滑動密封盤向上滑動至上端面；如圖3所示，爆倉上部的密封開啟，爆倉處于進料狀態，此時物料經投料斗進入接料斗，再進入爆倉；當物料加滿后，啟動氣缸A，滑動密封盤向下滑動使整個爆倉又處于全密封位置狀態；打開蒸汽閥，蒸汽經蒸汽分布器進入爆倉；當達到預定壓力及滲透平衡時間，關閉蒸汽閥停止進汽，同時啟動氣缸B，驅動滑動密封盤向下快速直線滑動，徹底打開爆倉截面密封，如圖4所示，使缸體整個截面完全暴露于大氣中，物料瞬間爆射，完全進入出料斗；啟動氣缸B，滑動密封盤向上滑動使爆倉完全處于全密封位置狀態， 完成從加料到爆出的整個汽爆過程。[0042]本實用新型通過滑動密封盤向上滑動開啟爆倉截面實現四周進料，就可減少中間進料模式必須增設的進料口懸浮或者螺紋密封裝置，以及減少多根支柱，設備構造更簡單， 造價更低，且減少了原料由于滑動封蓋“鼠籠”結構的多支柱阻力，進一步加快爆出速度，本實用新型全部物料均可在毫秒級時間內爆出，爆出速度更快，物料得到充分分解，物料爆出均勻，“生熟” 一致。[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等 同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種汽爆機，包括進料斗(4)、接料斗(8)、出料斗(18)和爆倉(10)，所述進料斗(4)為上大下小的錐形，其下方接錐形的接料斗(8)，接料斗(8)的下方接爆倉(10)，出料斗(18)設于爆倉(10)的下方，其特征在于:還包括設置在爆倉(10)腔體內的滑動密封盤(9)、設置在滑動密封盤(9)頂部且位于接料斗(8)內用于限制滑動密封盤位移的可移動上限位軸(20)、設置在滑動密封盤(9)底部并密封爆倉(10)底部的可移動下密封盤(23)、與爆倉內徑大小對應的上密封圈(21)、與爆倉內徑大小對應的下密封圈(22)、控制滑動密封盤(9)往上運動的氣缸A (15)和控制滑動密封盤(9)往下運動的氣缸B (17)，所述滑動密封盤(9)為“工”字型，其下部為中間高、四周低的錐形盤結構，所述上限位軸(20)的下端通過上密封圈(21)與滑動密封盤(9)的上端密封配合成一體，滑動密封盤(9)的下端通過下密封圈(22)與下密封盤(23)密封配合成一體,滑動密封盤(9)通過上密封圈(21)和下密封圈(22)在爆倉(10)內的上下滑動而實現滑動密封；所述氣缸A (15)與下密封盤(23)的底部相連，氣缸B (17)連接于氣缸A (15)的下方。
2.如權利要求1所述的汽爆機，其特征在于:所述上限位軸(20)的外部設有與之形狀對應的內空支架架構，該內空支架架構包括位于上部的限位軸外套(5 )、位于下部的限位裝置支架(7)以及連接且對滑動密封盤(9)起限位作用的限位結構(6)，限位裝置支架(7)的下部與爆倉(10)的上部固定，上限位軸(20)能夠在內空支架架構內上下滑動。
3.如權利要求2所述的汽爆機，其特征在于:上限位軸(20)的下部為與底部呈30-60度的錐形盤。
4.如權利要求2所述的汽爆機，其特征在于:所述滑動密封盤(9)的上部為圓盤形，下部為與底部呈30-60度的錐形盤。
5.如權利要求1所述的汽爆機，其特征在于:在爆倉(10)的倉體下部外置環形蒸汽分布器(11)，該蒸汽分布器(11)設數個與爆倉(10)蒸汽噴入口相連的噴汽孔。
6.如權利要求1所述的汽爆機，其特征在于:所述氣缸A(15)與下密封盤(23)之間設有起減震作用的減震彈簧(12 )。
7.如權利要求6所述的汽爆機，其特征在于:氣缸A(15)設于氣缸A固定平臺(13)上，氣缸B (17)設于氣缸B固定平臺(16)上，在氣缸A (15)和氣缸B (17)的外層設有氣缸保護套(14)。
8.如權利要求1-7中任一所述的汽爆機，其特征在于:還包括一個與氣缸A(15)和氣缸B (17)分別相連的壓力傳感器(3)，所述壓力傳感器(3)設于蒸汽管道上，在壓力傳感器(3 )前方的蒸汽管道上還設有蒸汽流量計(I)和蒸汽閥(2 )。
9.如權利要求8所述的汽爆機，其特征在于:還包括機架(19)，機架(19)支撐出料斗(18)。
專利摘要本實用新型公開了一種汽爆機，包括滑動密封盤、可移動上限位軸、下密封盤、上密封圈、下密封圈、控制滑動密封盤往上運動的氣缸A和控制滑動密封盤往下運動的氣缸B，所述滑動密封盤為“工”字型，其下部為中間高、四周低的錐形盤結構，所述上限位軸的下端通過上密封圈與滑動密封盤的上端密封配合成一體，滑動密封盤的下端通過下密封圈與下密封盤密封配合成一體，滑動密封盤通過上密封圈和下密封圈在爆倉內的上下滑動而實現滑動密封；所述氣缸A與下密封盤的底部相連，氣缸B連接于氣缸A的下方。本實用新型汽爆機結構簡單，工作效率高，能夠在毫秒級時間內完成超音速蒸汽爆碎；在汽爆過程中物料進料和爆出都更快速，且原料不堆積、殘留。
文檔編號B01J3/00GK203139981SQ201320068270
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者李家民 申請人:李家民