CN209989632U - 植物纤维改性用蒸汽闪爆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，属于机械技术领域。它解决了现有的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置自动化程度低、无法精确控制物料量的问题。本植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，包括其上设有热电偶的闪爆仓以及通过蒸汽管道与闪爆仓连通的蒸汽发生器，蒸汽管道上设有蒸汽阀，闪爆仓的下部连接有出料管道，出料管道上设有密封阀一，闪爆仓的上部连接有给料筒，给料筒上设有密封阀二，给料筒位于密封阀二上方的部分上连接有水平延伸的进料筒，进料筒上设有加料斗，进料筒内设有送料结构。本实用新型具有自动化程度高、可精确控制物料的料量、闪爆后易于实现物料与蒸汽分离等优点。

Description

植物纤维改性用蒸汽闪爆装置

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种蒸汽闪爆装置，特别是一种植物纤维改性用蒸汽闪爆装置。

背景技术

蒸汽闪爆技术，又称蒸汽爆碎技术、蒸汽爆破技术，是一种利用固定容器内高温高压蒸汽快速膨胀对有机质进行处理的技术。在闪爆过程中，介质和物料中的汽相介质瞬间急速膨胀，同时物料内的高温液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外做功，使物料从胞间层解离成单个纤维细胞。它可以打断纤维素内的氢键，使纤维发生一定程度上的断裂，从而改善其溶解性和反应性能。

在中国专利“木纤维素蒸汽闪爆改性及其在新溶剂中溶解技术[授权公告号为CN100354309C]”中公开了一种闪爆器，包括闪爆阀、铜瓦接头、铜瓦、保温层、内筒、紧固盖、加料口、输气管及阀门、测温电耦套管。虽然该闪爆器能对植物纤维进行改性操作，但其采用手动进料，自动化程度低；闪爆结束后较轻的物质无法与物料进行自动分离；而且精度无法控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可实现自动进料的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，包括其上设有热电偶的闪爆仓以及通过蒸汽管道与闪爆仓连通的蒸汽发生器，所述的蒸汽管道上设有蒸汽阀，所述闪爆仓的下部连接有出料管道，所述的出料管道上设有密封阀一，所述闪爆仓的上部连接有给料筒，所述的给料筒上设有密封阀二，其特征在于，所述的给料筒位于密封阀二上方的部分上连接有水平延伸的进料筒，所述的进料筒上设有加料斗，所述的进料筒内设有送料结构。

本闪爆装置在工作时，先将密封阀一和蒸汽阀关闭，启动送料结构将物料送入到给料筒内，给料筒竖直设置，物料在自身重力的作用下落入闪爆仓内，当进入的物料达到一定量时，关闭密封阀二，随后打开蒸汽阀，由蒸汽发生器所产生的高温、高压的蒸汽经蒸汽管道进入闪爆仓，随后关闭蒸汽阀，一段时间后打开密封阀一，物料和蒸汽由出料管道排出。由于在进料筒内设置送料结构，可实现物料的自动定量进给，易于实现自动控制。由于热电偶用于检测闪爆仓内蒸汽的温度情况，可沿闪爆仓的周边设置多个热电偶，以实现对处于不同点的蒸汽进行温度检测。

蒸汽发生器采用两级加热结构设计，且第二级采用电磁加热方式，蒸汽的温度和压力容易控制，且蒸汽出气速度较快，生产效率较高。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的送料结构包括同轴穿设于进料筒内的螺杆和设于进料筒上的用于驱动螺杆转动的电机一，所述的加料斗位于螺杆的上方。电机一的输出轴与螺杆之间传动连接，例如通过减速器实现传动连接，当电机一的输出轴转动时带动螺杆一转动。工作时，进料斗内的物料落入螺杆的螺纹槽内，螺杆表面的螺纹挤压位于螺纹槽内的物料，不断使物料向给料筒方向移动，最终将物料送入给料筒。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的进料筒为两个：主料进料筒和辅料进料筒，所述的辅料进料筒与主料进料筒位于给料筒的相对侧。主料进料筒实现主料的加料，辅料进料筒实现辅料的加料，主料可以是秸秆等植物碎块，辅料可以是酸液、碱液或催化剂。在主料进料筒与辅料进料筒内均设有送料结构，为了能使主料与辅料充分混合，辅料进料筒应低于主料进料筒，或者主料进料筒应低于辅料进料筒。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的给料筒内设有位于进料筒与密封阀二之间的称重仪，所述给料筒的外部固定有电机二，所述电机二的输出轴伸入至给料筒内并与称重仪固定连接，所述的给料筒远离电机二的一侧设有与电机二的输出轴同轴设置的称料信号接口。称重仪为电子式称重仪，其结构呈圆形且厚度较薄，称重仪的外径略小于给料筒内孔的孔径，电机二的输出轴沿称重仪的径向延伸，当电机二的输出轴转动一定角度时，称重仪翻转相应角度。通过设置称重仪，可精确控制主料和辅料的料量。可在称料信号接口处连接显示屏，用于即时显示称重仪的数值，随时掌握物料的料量；还可以将其连接到后台监控系统，通过后台监控系统对电机二进行控制，从而控制料量。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的闪爆仓上连接有用于检测闪爆仓内气压值大小的指针式气压计、用于观测闪爆仓内状态的高温CCD摄像头和红外热成像仪。指针式气压计、高温CCD摄像头和红外热成像仪均与后台监控系统连接。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的闪爆仓上设有防爆阀。防爆阀用于高压蒸汽泄放，保证设备安全。为了进一步提高闪爆仓的安全性，将闪爆仓设计为双层结构。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述出料管道的出料口处连接有旋风分离器，所述的旋风分离器内具有由上往下依次设置的圆柱腔、上端大下端小的圆锥腔和储料腔，所述圆锥腔的最大直径与圆柱腔的直径相等，所述储料腔的直径大于圆锥腔下端处的直径，所述的出料管道与圆柱腔连通且沿圆柱腔的切线方向设置，所述旋风分离器的上部设有插入圆柱腔内的排气管，所述排气管的下端低于出料管道的出料口。

闪爆后的主料和蒸汽经出料管道进入圆柱腔内，在圆锥腔内产生离心旋转，使主料沿着圆锥腔往下运动，蒸汽则由排气管排出，实现主料与蒸汽分离。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的储料腔内具有竖直设置的立柱，所述立柱的顶端具有呈圆锥状的与圆锥腔同轴设置的导料体，所述的导料体上小下大且其上部伸入圆锥腔内，所述导料体的圆锥面与旋风分离器之间形成有用于连通圆锥腔与储料腔的流道。

导料体与立柱同轴设置，且导料体的大端直径大于立柱的直径。闪爆后的主料沿着圆锥腔往下运动，经流道进入储料腔，防止主料在储料腔的中部堆积，同时导料体可防止落入储料腔内的主料再次进入圆锥腔。

在上述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置中，所述的出料管道上设有位于密封阀一与旋风分离器之间的电子式气压计。

与现有技术相比，本植物纤维改性用蒸汽闪爆装置具有以下优点：在进料筒内设置送料结构，可实现物料的自动量进给，易于实现自动控制；设置称重仪可精确控制物料的料量；蒸汽输出两级加热结构设计，蒸汽的温度和压力容易控制，且出气速度较快，生产效率高；设有红外热成像仪，可监控整个反应过程的温度变化，便于进行闪爆过程的热分析；同时通过电子式气压计的采集值来研究实验条件，提升实验效果。

附图说明

图1是本实用新型提供的较佳实施例的结构示意图。

图2是本实用新型提供的部分结构的剖视图。

图3是本实用新型提供的旋风分离器的结构示意图。

图4是本实用新型提供的称重仪的结构示意图。

图中，1、热电偶；2、闪爆仓；3、蒸汽管道；4、蒸汽发生器；5、蒸汽阀；6、出料管道；7、密封阀一；8、给料筒；9、密封阀二；10、加料斗；11、螺杆；12、电机一；13、主料进料筒；14、辅料进料筒；15、称重仪；16、电机二；17、称料信号接口；18、指针式气压计；19、高温CCD摄像头；20、红外热成像仪；21、防爆阀；22、旋风分离器；23、圆柱腔；24、圆锥腔；25、储料腔；26、排气管；27、立柱；28、导料体；29、电子式气压计。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，包括其上设有热电偶1的闪爆仓2以及通过蒸汽管道3与闪爆仓2连通的蒸汽发生器4，蒸汽管道3上设有蒸汽阀5，蒸汽发生器4采用两级加热结构设计，且第二级采用电磁加热方式，蒸汽的温度和压力容易控制，且蒸汽出气速度较快，生产效率较高。

闪爆仓2的下部连接有出料管道6，出料管道6上设有密封阀一7，闪爆仓2的上部连接有给料筒8，给料筒8上设有密封阀二9，给料筒8位于密封阀二9上方的部分上连接有水平延伸的进料筒，进料筒上设有加料斗10，进料筒内设有送料结构。

本闪爆装置在工作时，先将密封阀一7和蒸汽阀5关闭，启动送料结构将物料送入到给料筒8内，给料筒8竖直设置，物料在自身重力的作用下落入闪爆仓2内，当进入的物料达到一定量时，关闭密封阀二9，随后打开蒸汽阀5，由蒸汽发生器4所产生的高温、高压的蒸汽经蒸汽管道3进入闪爆仓2，随后关闭蒸汽阀5，一段时间后打开密封阀一7，物料和蒸汽由出料管道6排出。由于在进料筒内设置送料结构，可实现物料的自动定量进给，易于实现自动控制。由于热电偶1用于检测闪爆仓2内蒸汽的温度情况，可沿闪爆仓2的周边设置多个热电偶1，以实现对处于不同点的蒸汽进行温度检测。

如图2所示，送料结构包括同轴穿设于进料筒内的螺杆11和设于进料筒上的用于驱动螺杆11转动的电机一12，加料斗10位于螺杆11的上方。电机一12的输出轴与螺杆11之间传动连接，例如通过减速器实现传动连接，当电机一12的输出轴转动时带动螺杆11一转动。工作时，进料斗内的物料落入螺杆11的螺纹槽内，螺杆11表面的螺纹挤压位于螺纹槽内的物料，不断使物料向给料筒8方向移动，最终将物料送入给料筒8。

如图1和图2所示，进料筒为两个：主料进料筒13和辅料进料筒14，辅料进料筒14与主料进料筒13位于给料筒8的相对侧。主料进料筒13实现主料的加料，辅料进料筒14实现辅料的加料，主料可以是秸秆等植物碎块，辅料可以是酸液、碱液或催化剂。在主料进料筒13与辅料进料筒14内均设有送料结构，为了能使主料与辅料充分混合，辅料进料筒14应低于主料进料筒13。

如图2所示，给料筒8内设有位于进料筒与密封阀二9之间的称重仪15，给料筒8的外部固定有电机二16，电机二16的输出轴伸入至给料筒8内并与称重仪15固定连接，如图4所示，给料筒8远离电机二16的一侧设有与电机二16的输出轴同轴设置的称料信号接口17。称重仪15为电子式称重仪15，其结构呈圆形且厚度较薄，称重仪15的外径略小于给料筒8内孔的孔径，电机二16的输出轴沿称重仪15的径向延伸，当电机二16的输出轴转动一定角度时，称重仪15翻转相应角度。通过设置称重仪15，可精确控制主料和辅料的料量。可在称料信号接口17处连接显示屏，用于即时显示称重仪15的数值，随时掌握物料的料量；还可以将其连接到后台监控系统，通过后台监控系统对电机二16进行控制，从而控制料量。

如图2所示，闪爆仓2上连接有用于检测闪爆仓2内气压值大小的指针式气压计18、用于观测闪爆仓2内状态的高温CCD摄像头19和红外热成像仪20。指针式气压计18、高温CCD摄像头19和红外热成像仪20均与后台监控系统连接。

如图2所示，闪爆仓2上设有防爆阀21。防爆阀21用于高压蒸汽泄放，保证设备安全。为了进一步提高闪爆仓2的安全性，将闪爆仓2设计为双层结构。

如图1所示，出料管道6的出料口处连接有旋风分离器22，如图3所示，旋风分离器22内具有由上往下依次设置的圆柱腔23、上端大下端小的圆锥腔24和储料腔25，圆锥腔24的最大直径与圆柱腔23的直径相等，储料腔25的直径大于圆锥腔24下端处的直径，出料管道6与圆柱腔23连通且沿圆柱腔23的切线方向设置，旋风分离器22的上部设有插入圆柱腔23内的排气管26，排气管26的下端低于出料管道6的出料口。闪爆后的主料和蒸汽经出料管道6进入圆柱腔23内，在圆锥腔24内产生离心旋转，使主料沿着圆锥腔24往下运动，蒸汽则由排气管26排出，实现主料与蒸汽分离。

如图3所示，储料腔25内具有竖直设置的立柱27，立柱27的顶端具有呈圆锥状的与圆锥腔24同轴设置的导料体28，导料体28上小下大且其上部伸入圆锥腔24内，导料体28的圆锥面与旋风分离器22之间形成有用于连通圆锥腔24与储料腔25的流道。导料体28与立柱27同轴设置，且导料体28的大端直径大于立柱27的直径。闪爆后的主料沿着圆锥腔24往下运动，经流道进入储料腔25，防止主料在储料腔25的中部堆积，同时导料体28可防止落入储料腔25内的主料再次进入圆锥腔24。

如图1所示，出料管道6上设有位于密封阀一7与旋风分离器22之间的电子式气压计29。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，包括其上设有热电偶(1)的闪爆仓(2)以及通过蒸汽管道(3)与闪爆仓(2)连通的蒸汽发生器(4)，所述的蒸汽管道(3)上设有蒸汽阀(5)，所述闪爆仓(2)的下部连接有出料管道(6)，所述的出料管道(6)上设有密封阀一(7)，所述闪爆仓(2)的上部连接有给料筒(8)，所述的给料筒(8)上设有密封阀二(9)，其特征在于，所述的给料筒(8)位于密封阀二(9)上方的部分上连接有水平延伸的进料筒，所述的进料筒上设有加料斗(10)，所述的进料筒内设有送料结构。

2.根据权利要求1所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的送料结构包括同轴穿设于进料筒内的螺杆(11)和设于进料筒上的用于驱动螺杆(11)转动的电机一(12)，所述的加料斗(10)位于螺杆(11)的上方。

3.根据权利要求2所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的进料筒为两个：主料进料筒(13)和辅料进料筒(14)，所述的辅料进料筒(14)与主料进料筒(13)位于给料筒(8)的相对侧。

4.根据权利要求1或2或3所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的给料筒(8)内设有位于进料筒与密封阀二(9)之间的称重仪(15)，所述给料筒(8)的外部固定有电机二(16)，所述电机二(16)的输出轴伸入至给料筒(8)内并与称重仪(15)固定连接，所述的给料筒(8)远离电机二(16)的一侧设有与电机二(16)的输出轴同轴设置的称料信号接口(17)。

5.根据权利要求1或2或3所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的闪爆仓(2)上连接有用于检测闪爆仓(2)内气压值大小的指针式气压计(18)、用于观测闪爆仓(2)内状态的高温CCD摄像头(19)和红外热成像仪(20)。

6.根据权利要求1或2或3所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的闪爆仓(2)上设有防爆阀(21)。

7.根据权利要求1或2或3所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述出料管道(6)的出料口处连接有旋风分离器(22)，所述的旋风分离器(22)内具有由上往下依次设置的圆柱腔(23)、上端大下端小的圆锥腔(24)和储料腔(25)，所述圆锥腔(24)的最大直径与圆柱腔(23)的直径相等，所述储料腔(25)的直径大于圆锥腔(24)下端处的直径，所述的出料管道(6)与圆柱腔(23)连通且沿圆柱腔(23)的切线方向设置，所述旋风分离器(22)的上部设有插入圆柱腔(23)内的排气管(26)，所述排气管(26)的下端低于出料管道(6)的出料口。

8.根据权利要求7所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的储料腔(25)内具有竖直设置的立柱(27)，所述立柱(27)的顶端具有呈圆锥状的与圆锥腔(24)同轴设置的导料体(28)，所述的导料体(28)上小下大且其上部伸入圆锥腔(24)内，所述导料体(28)的圆锥面与旋风分离器(22)之间形成有用于连通圆锥腔(24)与储料腔(25)的流道。

9.根据权利要求7所述的植物纤维改性用蒸汽闪爆装置，其特征在于，所述的出料管道(6)上设有位于密封阀一(7)与旋风分离器(22)之间的电子式气压计(29)。

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