专利名称：一种汽爆机的制作方法
技术领域：
一种汽爆机技术领域[0001]本实用新型涉及一种汽爆机，尤其涉及一种对生物质进行蒸汽爆碎及对淀粉质、 蛋白质等原料进行蒸汽爆碎熟化处理的汽爆装置。
背景技术：
[0002]汽爆技术从二十世纪二十年代出现至今己有90多年，从最初用于生产人造纤维板、历经木材纤维提取乙醇、制浆造纸、动物饲料生产，至今己发展到在食品工业、制药行业、生物能源、材料、化学和环境保护等各领域，其应用前景及技术优势已日趋突出。[0003]汽爆技术全称为“蒸汽爆破技术”，其技术原理是:将渗进生物质组织内部的蒸汽分子于短时间内发生突发性释放，用较少的能量将原料按目的分解。汽爆机即是依据这一原理设计用于完成不同目的的机械装置或设备，能将核心容器内的原料与高压蒸汽在毫秒级的范围内，以炸散的形式爆于大气空间。这一过程不仅利用了蒸汽的高压势能，更主要的是使蒸汽内能转化为机械能，实现了绝热膨胀做功。由于其作用时间短，能量密度高且作用位置集中，使渗透到纤维素与木质素等的分子之间的水蒸汽分子产生强大的破坏力，可充分的在大分子水平上将物料分解，为后期酶水解等生化处理创造基础条件。[0004]目前，汽爆技术在秸杆等生物质材料的预处理中应用广泛，不同的汽爆装置也种类繁多。但是，事实上现有在用的汽爆装置都达不到技术性能的要求，只能称作是热喷放装置，其基本模式是:在一个压力容器底部装设阀门，通过阀门的快速打开来实现容器内压力的突然释放，产生热喷放效果。这一模式存在的主要问题在于:由于阀门的放汽截面远远小于压力容器的容积截面，并且高压阀门开启速度有限，容器内高压蒸汽的压力释放过程时间长，一般为3-10秒，远达不到毫秒量级释放，因此无法实现蒸汽绝热膨胀做功，降低了能量密度，使物料分解程度不高。并且在实际工程中需要加大容器的容积时，阀门无法等比例放大，这就更拉大了放汽截面与容器容积截面的差距，使压力释放过程愈加延长。因此， 这种热喷放模式的汽爆装置产生不了真正的蒸汽爆碎效果。[0005]此外，还有一种通过螺杆连续挤出方式来模拟蒸汽爆碎过程的装置，其特点是:固形物或物料干物质受高应力挤压并产生高温，在装置出口挤压的应力消失后，物料被膨化。 这种装置实施的工艺过程，不是以汽体渗入进生物质组织的内部方式充注可爆发的压缩汽体能，并使其在短时间爆炸释放，因此不具备汽爆的技术条件，无法从分子水平上打破原有生物质大分子的晶格。其结果是以巨大的功耗来压缩固体，却未能产生处理生物质所预期的效果，对于后期的利用作用不大。[0006]针对“热喷放”和“螺杆连续挤出”两种模式装置及其工艺效果所存在的实际缺陷， 专利申请号为201110030659.8、实 用新型名称为“数控连续汽爆机”的中国实用新型专利， 公开了一种汽爆装置，该汽爆装置利用滑动封盖原理能在毫秒级的时间内完成超音速蒸汽爆碎过程，该实用新型的汽爆放汽截面等于容器截面，实现了爆发突然性。相比热喷放装置中放汽时间受制于放汽阀门与容器大小的比例，其放汽时间与容器容积大小无关，所产生的蒸汽弹射作用能量巨大，实现高速驱动滑动封盖，其驱动力与容器截面成正比，使滑动封盖无论质量大小都能快速完成汽爆打开，提高了爆破能量密度，使物料得到充分分解，使得蒸汽保压时间由十几分钟缩短到几十秒，全部物料爆出过程均在毫秒级(0.00875秒)内完成，避免了热喷放装置中第一秒和第十秒喷出的物料的生熟程度不同的问题，满足了工业化生产中工艺一致性的要求。但是，该实用新型虽然属于采用的滑动封盖原理，而实际上其爆仓上部采用滑动密封，下部仍采用的是端面密封原理，导致密封圈的损耗非常大，需要经常更换密封圈，影响工作效率；采用上部滑动密封盖中间进料的方式，进料口采用悬浮密封，需要一个单独的气缸来提供动力，不但使装置复杂化且增加了设备成本。具体来说，该结构的汽爆机主要存在以下问题:一是下部端面密封，导致密封圈损耗极大；二是采用滑动封盖中间进料方式，就必须用多根支柱将上下密封盘相连接构成滑动封盖，这样就使得整个滑动封盖呈为“鼠笼”结构，还另外需要增设进料口密封装置；现有采用的悬浮密封装置或者螺纹密封，原料从进料口直接进入爆仓后，当滑动封盖向下端运行打开端口密封时，原料由于受到滑动封盖“鼠笼”结构的多支柱阻力，延缓或阻碍了爆出料的迅速爆出，且爆出料会堆积在滑动密封盖的底盘上，在数控连续汽爆的状态下，这些堆积在滑动密封盖底盘上的爆出料经过多轮次的汽爆，会焦糊成硬团，尤其是在汽爆淀粉质原料时，由于物料的粘度，还会黏附“鼠笼”结构的支柱上、滑动密封盖的底盘上，全部焦化成硬团，严重影响爆出物料品质以及汽爆机的连续工作状态，这已被实验所证实。
实用新型内容本实用新型的目的在于:针对上述“滑动封盖”汽爆设备存在的技术缺陷，提供一种原料不堆积、不焦糊，设备构造简单，能够在毫秒级时间内完成超音速蒸汽爆碎过程的汽爆机，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。本实用新型目的通过下述技术方案来实现:一种汽爆机，包括进料斗、接料斗、出料斗和爆仓，所述进料斗为上大下小的锥形，其下方接锥形的接料斗，接料斗的下方接爆仓，出料斗设于爆仓的下方，还包括设置在爆仓腔体内的滑动密封盘、设置在滑动密封盘顶部且位于接料斗内用于限制滑动密封盘位移的可移动上限位轴、设置在滑动密封盘底部并密封爆仓底部的可移动下密封盘、与爆仓内径大小对应的上密封圈、与爆仓内径大小对应的下密封圈、控制滑动密封盘往上运动的气缸A和控制滑动密封盘往下运动的气缸B，所述滑动密封盘为“工”字型，其下部为中间高、四周低的锥形盘结构，所述上限位轴的下端通过上密封圈与滑动密封盘的上端密封配合成一体，滑动密封盘的下端通过下密封圈与下密封盘密封配合成一体，滑动密封盘通过上密封圈和下密封圈在爆仓内的上下滑动而实现滑动密封；所述气缸A与下密封盘的底部相连，气缸B连接于气缸A的下方。作为一种优选方式，所述上限位轴的外部设有与之形状对应的内空支架架构，该内空支架架构包括位于上部的限位轴外套、位于下部的限位装置支架以及连接且对滑动密封盘起限位作用的限位结构，限位装置支架的下部与爆仓的上部固定，上限位轴能够在内空支架架构内上下滑动。进一步优选，上限位轴的下部为与底部呈30-60度的锥形盘。 进一步优选，所述滑动密封盘的上部为圆盘形，下部为与底部呈30-60度的锥形盘。作为一种优选方式，在爆仓的仓体下部外置环形蒸汽分布器，该蒸汽分布器设数个与爆仓蒸汽喷入口相连的喷汽孔。[0014]作为一种优选方式，所述气缸A与下密封盘之间设有起减震作用的减震弹簧。[0015]进一步优选，气缸A设于气缸A固定平台上，气缸B设于气缸B固定平台上，在气缸A和气缸B的外层设有气缸保护套。[0016]进一步优选，还包括一个与气缸A和气缸B分别相连的压力传感器，所述压力传感器设于蒸汽管道上，在压力传感器前方的蒸汽管道上还设有蒸汽流量计和蒸汽阀。[0017]进一步优选，还包括机架，机架支撑出料斗。[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:本实用新型汽爆机结构简单，工作效率高，还具备以下优点:[0019]1、本实用新型通过爆仓上下的全滑动密封，可实现超高速驱动滑动封盖，完成快速打开，能够在毫秒级时间内完成超音速蒸汽爆碎；[0020]2、本实用新型采用“工字型”滑动密封盘，其下部密封盘以及上限位轴的下部均设计为“锥形”盘，使得汽爆过程中物料进料和爆出都更快速，且原料不堆积、残留；[0021]3、本实用新型通过工字滑动密封盘向上滑动开启爆仓截面，实现四周进料，减少中间进料模式必须增设的进料口悬浮或者螺纹密封装置，减少多根支柱，“工字”型结构的构造更简单，造价更低，减少了原料由于滑动封盖“鼠笼”结构的多支柱阻力，进一步加快爆出速度；[0022]4、本实用新型在爆仓体下部外置蒸汽分布器，使蒸汽顺应其特性从爆仓底部往上在物料中均匀分布，物料受热受压更均匀；[0023]5、本实用新型全部物料均可在毫秒级时间内爆出，爆出速度更快，物料得到充分分解，物料爆出均匀，“生熟” 一致；[0024]6、本实用新型的运行过程中，原料不堆积、不黏附，从而有利于全过程的全自动化连续生产作业。
[0025]图1是本实用新型的结构示意图；[0026]图2是本实用新型中爆仓密封状态时的剖面示意图；[0027]图3是本实用新型中爆仓投料状态时的结构示意图；[0028]图4是本实用新型中爆仓放料状态时的结构示意图。[0029]图中标记为:1.蒸汽流量计，2.蒸汽阀，3.压力传感器，4.进料斗，5.限位轴外套，6.限位结构，7.限位装置支架，8.接料斗，9.滑动密封盘，10.爆仓，11.蒸汽分布器，12.减震·弹簧，13.气缸A固定平台，14.气缸保护套，15.气缸A， 16.气缸B固定平台，17.气缸B， 18.出料斗，19.机架，20.上限位轴，21.上密封圈，22.下密封圈，23.下密封盘。
具体实施方式
实施例[0030]如图1-4所示，本实用新型汽爆机的具体结构如下:[0031]其包括进料斗4、接料斗8、出料斗18、爆仓10、滑动密封盘9、上限位轴20、下密封盘23、上密封圈21、下密封圈22、气缸A15、气缸B17和机架19，所述进料斗4为上大下小的锥形，其下方接锥形的接料斗8，接料斗8的下方接爆仓10，出料斗18设于爆仓10的下方，出料斗与机架连接，机架19支撑出料斗18，出料斗将爆出物料全部收集袋装。其中:上限位轴设置在滑动密封盘顶部且位于接料斗内，用于限制滑动密封盘上移，尤其是当滑动密封盘收到气缸A往上的作用力时，上限位轴可对滑动密封盘的位移产生一定的限位作用，防止其被冲出整个装置；下密封盘起密封爆仓底部的作用，同时下密封盘带动滑动密封盘往下移动，产生汽爆现象；上、下密封圈与爆仓内径大小对应，位于滑动密封盘和爆仓之间，起到密封的作用，同时，滑动密封盘通过上密封圈和下密封圈在爆仓内的上下滑动而实现滑动密封；气缸A为滑动密封盘提供往上的推动力，从而控制滑动密封盘往上运动；气缸B为滑动密封盘提供朝下的拉力，从而控制滑动密封盘往下运动。所述滑动密封盘9为“工”字型，其下部为中间高、四周低的锥形盘结构，具体来说，在本实施例中，所述滑动密封盘9的上部为圆盘形，下部为与底部呈30-60度的锥形盘，其锥面的倾斜角度可根据实际情况来定，一般来说50-60度为佳。滑动密封盘下部设计为“锥形”盘，使得汽爆过程中物料爆出更快速，物料由于重力的作用，会随着锥面往四周滑落，当爆出发生时，由于斜面的作用，原料更加容易滑落出去，从而防止了原料在爆仓中的堆积和残留。密封滑动盘9置于爆仓10内，所述上限位轴20的下端通过上密封圈21与滑动密封盘9的上端密封配合成一体，滑动密封盘9的下端通过下密封圈22与下密封盘23密封配合成一体，滑动密封盘9通过上密封圈21和下密封圈22在爆仓10内的上下滑动而实现滑动密封。
上限位轴20的下部为与底部呈30-60度的锥形盘，其“锥形”盘的结构，使得进料过程中，物料进料更快速，原料由于重力的作用，会随着斜面往四周滑落，从而防止了原料在进料过程中的堆积和残留。通过密封圈与滑动密封盘进行密封，并实现对滑动密封盘的定位作用。所述上限位轴20的外部设有与之形状对应的内空支架架构，该内空支架架构包括位于上部的限位轴外套5、位于下部的限位装置支架7以及连接且对滑动密封盘9起限位作用的限位结构6，限位装置支架7的下部与爆仓10的上部固定，上限位轴20能够在内空支架架构内上下滑动。所述气缸A15与下密封盘23的底部相连，气缸B17连接于气缸A15的下方。在气缸A15与下密封盘23之间设有起减震作用的减震弹簧12，减震弹簧可以减轻当气缸在运动过程中产生的震动。气缸A15设于气缸A固定平台13上，气缸B17设于气缸B固定平台16上，在气缸A15和气缸B17的外层设有气缸保护套14，该气缸保护套用于保护两个气缸，避免在汽爆过程中受到损害。除此之外，还设置一个与气缸A15和气缸B17分别相连的压力传感器3，所述压力传感器3设于蒸汽管道上，在压力传感器3前方的蒸汽管道上还设有蒸汽流量计I和蒸汽阀2，蒸汽流量计用于计量通过该蒸汽管道的流量。压力传感器与气缸B连接，当爆仓内存在压力时，气缸B不动作，防止滑动密封盘向上滑动发生反喷。在爆仓10的仓体下部外置环形蒸汽分布器11，该蒸汽分布器11设数个与爆仓10蒸汽喷入口相连的喷汽孔，通过该环形蒸汽分布器玩爆仓内充入蒸汽。环形蒸汽分布器使蒸汽顺应其特性从爆仓底部逐渐往上在物料中均匀分布，物料受热受压更均匀。[0040]本实用新型的工作原理如下:[0041]如图2所示，爆仓内置的滑动密封盘处于全密封位置状态；启动气缸A，滑动密封盘向上滑动至上端面；如图3所示，爆仓上部的密封开启，爆仓处于进料状态，此时物料经投料斗进入接料斗，再进入爆仓；当物料加满后，启动气缸A，滑动密封盘向下滑动使整个爆仓又处于全密封位置状态；打开蒸汽阀，蒸汽经蒸汽分布器进入爆仓；当达到预定压力及渗透平衡时间，关闭蒸汽阀停止进汽，同时启动气缸B，驱动滑动密封盘向下快速直线滑动，彻底打开爆仓截面密封，如图4所示，使缸体整个截面完全暴露于大气中，物料瞬间爆射，完全进入出料斗；启动气缸B，滑动密封盘向上滑动使爆仓完全处于全密封位置状态， 完成从加料到爆出的整个汽爆过程。[0042]本实用新型通过滑动密封盘向上滑动开启爆仓截面实现四周进料，就可减少中间进料模式必须增设的进料口悬浮或者螺纹密封装置，以及减少多根支柱，设备构造更简单， 造价更低，且减少了原料由于滑动封盖“鼠笼”结构的多支柱阻力，进一步加快爆出速度，本实用新型全部物料均可在毫秒级时间内爆出，爆出速度更快，物料得到充分分解，物料爆出均匀，“生熟” 一致。[0043]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种汽爆机，包括进料斗(4)、接料斗(8)、出料斗(18)和爆仓(10)，所述进料斗(4)为上大下小的锥形，其下方接锥形的接料斗(8)，接料斗(8)的下方接爆仓(10)，出料斗(18)设于爆仓(10)的下方，其特征在于:还包括设置在爆仓(10)腔体内的滑动密封盘(9)、设置在滑动密封盘(9)顶部且位于接料斗(8)内用于限制滑动密封盘位移的可移动上限位轴(20)、设置在滑动密封盘(9)底部并密封爆仓(10)底部的可移动下密封盘(23)、与爆仓内径大小对应的上密封圈(21)、与爆仓内径大小对应的下密封圈(22)、控制滑动密封盘(9)往上运动的气缸A (15)和控制滑动密封盘(9)往下运动的气缸B (17)，所述滑动密封盘(9)为“工”字型，其下部为中间高、四周低的锥形盘结构，所述上限位轴(20)的下端通过上密封圈(21)与滑动密封盘(9)的上端密封配合成一体，滑动密封盘(9)的下端通过下密封圈(22)与下密封盘(23)密封配合成一体,滑动密封盘(9)通过上密封圈(21)和下密封圈(22)在爆仓(10)内的上下滑动而实现滑动密封；所述气缸A (15)与下密封盘(23)的底部相连，气缸B (17)连接于气缸A (15)的下方。
2.如权利要求1所述的汽爆机，其特征在于:所述上限位轴(20)的外部设有与之形状对应的内空支架架构，该内空支架架构包括位于上部的限位轴外套(5 )、位于下部的限位装置支架(7)以及连接且对滑动密封盘(9)起限位作用的限位结构(6)，限位装置支架(7)的下部与爆仓(10)的上部固定，上限位轴(20)能够在内空支架架构内上下滑动。
3.如权利要求2所述的汽爆机，其特征在于:上限位轴(20)的下部为与底部呈30-60度的锥形盘。
4.如权利要求2所述的汽爆机，其特征在于:所述滑动密封盘(9)的上部为圆盘形，下部为与底部呈30-60度的锥形盘。
5.如权利要求1所述的汽爆机，其特征在于:在爆仓(10)的仓体下部外置环形蒸汽分布器(11)，该蒸汽分布器(11)设数个与爆仓(10)蒸汽喷入口相连的喷汽孔。
6.如权利要求1所述的汽爆机，其特征在于:所述气缸A(15)与下密封盘(23)之间设有起减震作用的减震弹簧(12 )。
7.如权利要求6所述的汽爆机，其特征在于:气缸A(15)设于气缸A固定平台(13)上，气缸B (17)设于气缸B固定平台(16)上，在气缸A (15)和气缸B (17)的外层设有气缸保护套(14)。
8.如权利要求1-7中任一所述的汽爆机，其特征在于:还包括一个与气缸A(15)和气缸B (17)分别相连的压力传感器(3)，所述压力传感器(3)设于蒸汽管道上，在压力传感器(3 )前方的蒸汽管道上还设有蒸汽流量计(I)和蒸汽阀(2 )。
9.如权利要求8所述的汽爆机，其特征在于:还包括机架(19)，机架(19)支撑出料斗(18)。
专利摘要本实用新型公开了一种汽爆机，包括滑动密封盘、可移动上限位轴、下密封盘、上密封圈、下密封圈、控制滑动密封盘往上运动的气缸A和控制滑动密封盘往下运动的气缸B，所述滑动密封盘为“工”字型，其下部为中间高、四周低的锥形盘结构，所述上限位轴的下端通过上密封圈与滑动密封盘的上端密封配合成一体，滑动密封盘的下端通过下密封圈与下密封盘密封配合成一体，滑动密封盘通过上密封圈和下密封圈在爆仓内的上下滑动而实现滑动密封；所述气缸A与下密封盘的底部相连，气缸B连接于气缸A的下方。本实用新型汽爆机结构简单，工作效率高，能够在毫秒级时间内完成超音速蒸汽爆碎；在汽爆过程中物料进料和爆出都更快速，且原料不堆积、残留。
文档编号B01J3/00GK203139981SQ201320068270
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者李家民 申请人:李家民