CN212491671U - 一种多维离心萃取总成及多维离心萃取器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种多维离心萃取总成，包括萃取转动架、萃取主轴、驱动主轴、若干萃取柱轴、若干萃取柱、若干解绕轴、行星齿轮系以及若干连接管。还公开了一种包括有该多维离心萃取总成的多维离心萃取器。本实用新型利用行星齿轮系的运转特点，将萃取柱分别安装在对应的萃取柱轴上，萃取柱在随萃取柱轴进行自转的同时，还绕主轴进行公转，形成强大的二维离心力场；多维离心萃取总成每旋转一圈，两相受到的二维离心力场的大小和方向都发生巨大的变化，从而实现每旋转一圈，两相完成一次混合、传质和分层，提高萃取过程的混合效果和传质效率，形成多级萃取系统，极大的提高了萃取效率。

Description

一种多维离心萃取总成及多维离心萃取器

技术领域

本实用新型涉及萃取器技术领域，尤其涉及一种多维离心萃取总成及包括有该多维离心萃取总成的多维离心萃取器。

背景技术

萃取设备是实现两相溶剂混合液分相的液-液萃取技术，可以完成两相混合液中的某种组分的提取分离，广泛应用于环保、湿法冶金、制药工程、精细化工、石油化工等领域。目前，现有的萃取设备按照工作力场来分，主要有萃取槽和离心萃取器两大类。其中，萃取槽是依靠重力场对两相溶剂混合液进行分离，两相溶剂混合液接触时间较长，萃取效率低；离心萃取器靠的是比重力场大上百倍的离心力场进行萃取分离，离心萃取器具有较强的混合和传质功能，可使二相充分混合并得到较好的传质效率，对于很多体系，离心萃取器也很容易进行分离。但是，对于一些萃取难度较大的体系，需要几十甚至是上百台离心萃取器串联，组成多级萃取系统进行多次萃取，才能满足工艺要求，这无疑极大地提高了萃取成本。为此，本申请人经过有益的探索和研究，找到了解决上述问题的方法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于之一：针对现有的萃取设备存在传质效率偏低、萃取成本高等问题，而提供一种在二维离心力场下实现比现有离心萃取设备的萃取效率高几十到几百倍的多维离心萃取总成。

本实用新型所要解决的技术问题之二在于：提供一种包括有上述多维离心萃取总成的多维离心萃取器。

作为本实用新型第一方面的一种多维离心萃取总成，包括：

一萃取转动架，所述萃取转动架具有轴向间隔设置的第一、第二、第三安装盘，所述第三安装盘上开设有一流道孔；

一轴设在所述萃取转动架内且位于所述第一、第二安装盘之间的萃取主轴，所述萃取主轴的一端转动安装在所述第二安装盘上，其另一端穿过所述第一安装盘后向外延伸，所述萃取主轴内开设有一轴向贯通其两端的萃取主轴流道，所述萃取主轴流道位于所述第一安装盘外侧的一端为出液口或进液口；

一驱动主轴，所述驱动主轴的一端与所述第三安装盘的外侧面固定连接，所述驱动主轴内开设有一轴向贯通其两端面的驱动主轴流道，所述驱动主轴流道的一端与所述第三安装盘开设的流道孔连通，其另一端为进液口或出液口；

若干周向间隔轴设在所述萃取转动架内且位于所述第一安装盘与第二安装盘之间的萃取柱轴，每一萃取柱轴的两端分别穿过所述第一、第二安装盘且其内开设有一轴向贯通其两端面的萃取柱流道，在所述萃取柱轴的侧面上开设有与所述萃取柱流道连通的进液流道孔和出液流道孔；

套设在每一萃取柱轴上的萃取柱，每一萃取柱内构成有萃取流路，所述萃取流路的进口与所述萃取柱流道的进液流道孔连通，其出口与所述萃取柱流道的出液流道孔连通；

若干周向间隔轴设在所述萃取转动架内且位于所述第一安装盘与第二安装盘之间并与若干萃取柱轴之间呈周向交错间隔分布的解绕轴，每一解绕轴的两端分别穿过所述第一、第二安装盘且其内开设有一轴向贯通其两端面的解绕轴流道；

一安装在所述萃取转动架内的用于使得所述萃取柱跟随所述萃取柱轴进行自转的同时环绕所述萃取主轴进行公转的行星齿轮系；以及

若干连接管，所述若干连接管用于将所述第三安装盘的流道孔、若干萃取柱轴的萃取柱轴流道、若干解绕轴的解绕轴流道以及所述萃取主轴的萃取主轴流道位于第二安装盘上的端口按照一定顺序依次连接，使之构成一萃取回路。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述行星齿轮系包括：

一套设在所述萃取主轴上的萃取主轴齿轮；

套设在每一萃取柱轴上且分别与所述萃取主轴齿轮啮合的萃取柱轴齿轮；以及

套设在每一解绕轴上的解绕轴齿轮，每一解绕轴齿轮分别与之相邻的两个萃取柱轴齿轮相互啮合。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述萃取柱包括：

一套设在所述萃取柱轴上的萃取绕管柱体，所述萃取绕管主体的外周面上形成有一绕管腔室；以及

一卷绕在所述萃取绕管主体的绕管腔室内的萃取管，所述萃取管的一端与所述萃取柱轴的进液流道孔连接，其另一端与所述萃取柱轴的出液流道孔连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述萃取柱包括若干轴向层叠并套设在所述萃取柱轴上的萃取盘以及密封设置在相邻的两块萃取盘之间的密封薄板；每一萃取盘内构成有若干沿蛇形间隔布置的萃取室，相邻的两个萃取室之间通过一流路槽连通；每一萃取盘上开设有与萃取室连通的萃取进口和萃取出口，在相邻的两个萃取盘之间，一个萃取盘的萃取出口与另一个萃取盘的萃取进口连通；位于最外侧的一个萃取盘的萃取进口与所述萃取柱轴的进液流道孔连接，位于最外侧的另一个萃取盘的萃取出口与所述萃取柱轴的出液流道孔连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述连接管的两端分别设置有一旋转密封接头。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述连接管为金属管或者塑料管。

作为本实用新型第二方面的一种多维离心萃取器，包括：

一外壳体，所述外壳体上具有一总进液口和一总出液口；

一轴设在所述外壳体内的萃取总成，所述萃取总成的进液口与所述外壳体的总进液口连接，其出液口与所述外壳体的总出液口连接；

一安装在所述外壳体内且与所述萃取总成连接的用于驱动所述萃取总成进行转动的驱动电机；以及

一安装在所述外壳体内且与所述驱动电机连接的用于控制所述驱动电机动作的控制器；其特征在于，

所述萃取总成为上述的多维离心萃取总成。

由于采用了如上技术方案，本实用新型的有益效果在于：本实用新型利用行星齿轮系的运转特点，将萃取柱分别安装在对应的萃取柱轴上，萃取柱在随萃取柱轴进行自转的同时，还绕主轴进行公转，形成强大的二维离心力场；多维离心萃取总成每旋转一圈，两相受到的二维离心力场的大小和方向都发生巨大的变化，从而实现每旋转一圈，两相完成一次混合、传质和分层，提高萃取过程的混合效果和传质效率，形成多级萃取系统，极大的提高了萃取效率，实现比现有离心萃取器萃取效率高几十到几百倍的萃取效率，很好的解决了现有萃取设备传质效率偏低的缺点。本实用新型在湿法冶金、废水处理、制药、生物化工、石油化工领域尤其是稀土金属分离、稀散金属、贵金属分离和核化工等领域有广泛的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的多维离心萃取器的结构示意图。

图2是本实用新型的多维离心萃取总成的三维结构示意图。

图3是本实用新型的多维离心萃取总成的正面示意图。

图4是本实用新型的萃取柱的实施例1的结构示意图。

图5是本实用新型的萃取柱的实施例1的一种绕管方式示意图。

图6是本实用新型的萃取柱的实施例1的另一种绕管方式示意图。

图7是本实用新型的萃取柱的实施例2的结构示意图。

图8是本实用新型的萃取柱的实施例2中的萃取盘的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，图中给出的是一种多维离心萃取器，包括外壳体100、多维离心萃取总成200、驱动电机300以及控制器400。

外壳体100上具有一总进液口110和一总出液口120。多维离心萃取总成200轴设在外壳体100内，多维离心萃取总成200的进液口与外壳体100的总进液口110连接，其出液口与外壳体100的总出液口120连接。驱动电机300安装在外壳体100内且与多维离心萃取总成200连接，其用于驱动多维离心萃取总成200进行转动。在本实施例中，驱动电机300通过传动带310与多维离心萃取总成200的驱动主轴230连接，用以驱动多维离心萃取总成200进行转动。控制器400安装在外壳体100内且与驱动电机300连接，其用于控制驱动电机300动作。

参见图2和图3并重点结合图1，多维离心萃取总成200包括萃取转动架210、萃取主轴220、驱动主轴230、若干萃取柱轴240、若干萃取柱250、若干解绕轴260、行星齿轮系270以及若干连接管280。

萃取转动架210具有轴向间隔设置的安装盘211、212、213，安装盘211、212、213之间通过若干支撑柱214间隔开并提供足够的稳固力，使之满足高速转动。安装盘213上开设有一流道孔213a。

萃取主轴220轴设在萃取转动架210内且位于安装盘211、212之间，萃取主轴220的一端通过轴承转动安装在安装盘212上，其另一端穿过安装盘211后向外延伸，萃取主轴220内开设有一轴向贯通其两端的萃取主轴流道221，萃取主轴流道221位于安装盘211外侧的一端为多维离心萃取总成200的出液口或进液口。

驱动主轴230的一端与安装盘213的外侧面固定连接，驱动主轴230内开设有一轴向贯通其两端面的驱动主轴流道231，驱动主轴流道231的一端与安装盘213开设的流道孔213a连通，其另一端为多维离心萃取总成200的进液口或出液口。

若干萃取柱轴240周向间隔轴设在萃取转动架210内且位于安装盘211、212之间，每一萃取柱轴240的两端分别穿过安装盘211、212且其内开设有一轴向贯通其两端面的萃取柱流道(图中未示出)，在萃取柱轴240的侧面上开设有与萃取柱流道连通的进液流道孔(图中未示出)和出液流道孔(图中未示出)。

若干萃取柱250分别套设在若干萃取柱轴240上，每一萃取柱250内构成有萃取流路，萃取柱250的萃取流路的进口与萃取柱流道的进液流道孔连通，其出口与萃取柱流道的出液流道孔连通。

若干解绕轴260周向间隔轴设在萃取转动架210内且位于安装盘211、212之间，若干解绕轴260与若干萃取柱轴250之间呈周向交错间隔分布，即每一解绕轴260位于相邻的两个萃取柱轴250之间，每一解绕轴260的两端分别穿过安装盘211、212且其内开设有一轴向贯通其两端面的解绕轴流道261。

行星齿轮系270安装在萃取转动架210内，其用于使得萃取柱250跟随萃取柱轴240进行自转的同时环绕萃取主轴220进行公转，形成强大的二维离心力场。具体地，行星齿轮系270包括一萃取主轴齿轮271、若干萃取柱轴齿轮272以及若干解绕轴齿轮273。萃取主轴齿轮271套设在萃取主轴220上。若干萃取柱轴齿轮272分别套设在若干萃取柱轴240上且分别与萃取主轴齿轮271啮合。若干解绕轴齿轮273分别套设在若干解绕轴260上，每一解绕轴齿轮273分别与之相邻的两个萃取柱轴齿轮272相互啮合。

若干连接管280用于将安装盘213的流道孔231a、若干萃取柱轴240的萃取柱轴流道、若干解绕轴260的解绕轴流道261以及萃取主轴220的萃取主轴流道221位于安装盘212上的端口按照一定顺序依次连接，使之构成一萃取回路。在本实施例中，连接管280为金属管或者塑料管。连接管280的两端分别设置有一旋转密封接头281，可避免连接管在转动过程中发生相互缠绕的问题。

参见图4，图中给出的是本实用新型的萃取柱的一种具体实施例。该萃取柱250a包括萃取绕管柱体251a以及萃取管252a，萃取绕管柱体251a套设在萃取柱轴240上，萃取绕管柱体251a的外周面上形成有一绕管腔室。萃取管252a卷绕在萃取绕管柱体251a的绕管腔室内，萃取管252a的一端与萃取柱轴240的进液流道孔连接，其另一端与萃取柱轴240的出液流道孔连接。在本实施例中，萃取管252a的材质可为金属管或非金属管。

萃取管252a的绕管方式可以分成A、B两种方式：

A种方式为：参见图5，从萃取绕管柱体251a的一端面开始，将萃取管252a从萃取绕管柱体251a的绕管腔室的内表面往外表面按序缠绕，绕满一层后依次绕下一层，直至绕满整个绕管柱；

B种方式为：参见图6，从萃取绕管柱体251a的绕管腔室的内表面开始，将萃取管252a从萃取绕管柱体251a的一端面往萃取绕管柱体251a的另一端面按序缠绕，绕满一层后依次缠绕下一层直至完全绕满绕管柱。

液体从萃取柱轴240一端的进液口进入，经过所有盘绕在萃取绕管柱体251a上的萃取管252a后，再从萃取柱轴240另一端的出液口流出。萃取柱250a与萃取柱250a之间的连接方式为，第一个萃取柱250a的出液口经过解绕轴260与第二个萃取柱250a的进液口相连接，以此类推，组成串联萃取柱系统。

参见图7，图中给出的是本实用新型的萃取柱的另一种具体实施例。该萃取柱250b包括若干轴向层叠并套设在萃取柱轴240上的萃取盘251b以及密封设置在相邻的两块萃取盘251b之间的密封薄板252b。参见图8，每一萃取盘251b内构成有若干沿蛇形间隔布置的萃取室2511b，相邻的两个萃取室2511b之间通过一流路槽2512b连通。每一萃取盘251b上开设有与萃取室连通的萃取进口2513b和萃取出口2514b，在相邻的两个萃取盘251b之间，一个萃取盘251b的萃取出口2514b与另一个萃取盘251b的萃取进口2513b连通。位于最外侧的一个萃取盘251b的萃取进口与萃取柱轴240的进液流道孔连接，位于最外侧的另一个萃取盘251b的萃取出口与萃取柱轴240的出液流道孔连接。在本实施例中，萃取盘251b的材质为金属材质或非金属材质，萃取室2511b的几何形状可以为矩形也可以根据需要设计成其他几何形状。

本实施例中将多个萃取盘251b和密封薄板252b叠合压紧即形成叠盘式萃取柱，液体从萃取柱轴240一端的进液口进入，经过所有的萃取盘251b后，再从萃取柱轴240另一端的出液口流出。萃取柱250b与萃取柱250b之间的连接方式为：第一个萃取柱250b的出液口经过解绕轴260与第二个萃取柱250b进液口相连接，以此类推，组成串联萃取柱系统。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种多维离心萃取总成，其特征在于，包括：

一萃取转动架，所述萃取转动架具有轴向间隔设置的第一安装盘、第二安装盘、第三安装盘，所述第三安装盘上开设有一流道孔；

一轴设在所述萃取转动架内且位于所述第一安装盘与第二安装盘之间的萃取主轴，所述萃取主轴的一端转动安装在所述第二安装盘上，其另一端穿过所述第一安装盘后向外延伸，所述萃取主轴内开设有一轴向贯通其两端的萃取主轴流道，所述萃取主轴流道位于所述第一安装盘外侧的一端为出液口或进液口；

一驱动主轴，所述驱动主轴的一端与所述第三安装盘的外侧面固定连接，所述驱动主轴内开设有一轴向贯通其两端面的驱动主轴流道，所述驱动主轴流道的一端与所述第三安装盘开设的流道孔连通，其另一端为进液口或出液口；

若干周向间隔轴设在所述萃取转动架内且位于所述第一安装盘与第二安装盘之间的萃取柱轴，每一萃取柱轴的两端分别穿过所述第一安装盘、第二安装盘且其内开设有一轴向贯通其两端面的萃取柱流道，在所述萃取柱轴的侧面上开设有与所述萃取柱流道连通的进液流道孔和出液流道孔；

套设在每一萃取柱轴上的萃取柱，每一萃取柱内构成有萃取流路，所述萃取流路的进口与所述萃取柱流道的进液流道孔连通，其出口与所述萃取柱流道的出液流道孔连通；

若干周向间隔轴设在所述萃取转动架内且位于所述第一安装盘与第二安装盘之间并与若干萃取柱轴之间呈周向交错间隔分布的解绕轴，每一解绕轴的两端分别穿过所述第一安装盘、第二安装盘且其内开设有一轴向贯通其两端面的解绕轴流道；

一安装在所述萃取转动架内的用于使得所述萃取柱跟随所述萃取柱轴进行自转的同时环绕所述萃取主轴进行公转的行星齿轮系；以及

若干连接管，所述若干连接管用于将所述第三安装盘的流道孔、若干萃取柱轴的萃取柱轴流道、若干解绕轴的解绕轴流道以及所述萃取主轴的萃取主轴流道位于第二安装盘上的端口按照一定顺序依次连接，使之构成一萃取回路。

2.如权利要求1所述的多维离心萃取总成，其特征在于，所述行星齿轮系包括：

一套设在所述萃取主轴上的萃取主轴齿轮；

套设在每一萃取柱轴上且分别与所述萃取主轴齿轮啮合的萃取柱轴齿轮；以及

套设在每一解绕轴上的解绕轴齿轮，每一解绕轴齿轮分别与之相邻的两个萃取柱轴齿轮相互啮合。

3.如权利要求1所述的多维离心萃取总成，其特征在于，所述萃取柱包括：

一套设在所述萃取柱轴上的萃取绕管柱体，所述萃取绕管主体的外周面上形成有一绕管腔室；以及

一卷绕在所述萃取绕管主体的绕管腔室内的萃取管，所述萃取管的一端与所述萃取柱轴的进液流道孔连接，其另一端与所述萃取柱轴的出液流道孔连接。

4.如权利要求1所述的多维离心萃取总成，其特征在于，所述萃取柱包括若干轴向层叠并套设在所述萃取柱轴上的萃取盘以及密封设置在相邻的两块萃取盘之间的密封薄板；每一萃取盘内构成有若干沿蛇形间隔布置的萃取室，相邻的两个萃取室之间通过一流路槽连通；每一萃取盘上开设有与萃取室连通的萃取进口和萃取出口，在相邻的两个萃取盘之间，一个萃取盘的萃取出口与另一个萃取盘的萃取进口连通；位于最外侧的一个萃取盘的萃取进口与所述萃取柱轴的进液流道孔连接，位于最外侧的另一个萃取盘的萃取出口与所述萃取柱轴的出液流道孔连接。

5.如权利要求1所述的多维离心萃取总成，其特征在于，所述连接管的两端分别设置有一旋转密封接头。

6.如权利要求5所述的多维离心萃取总成，其特征在于，所述连接管为金属管或者塑料管。

7.一种多维离心萃取器，包括：

一外壳体，所述外壳体上具有一总进液口和一总出液口；

一轴设在所述外壳体内的萃取总成，所述萃取总成的进液口与所述外壳体的总进液口连接，其出液口与所述外壳体的总出液口连接；

一安装在所述外壳体内且与所述萃取总成连接的用于驱动所述萃取总成进行转动的驱动电机；以及

一安装在所述外壳体内且与所述驱动电机连接的用于控制所述驱动电机动作的控制器；其特征在于，

所述萃取总成为如权利要求1至6中任一项所述的多维离心萃取总成。

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