本发明专利技术提供了一种先导式气动闪爆装置，用于生物质原料的气相爆破预处理。闪爆装置内部设有不同腔室，通过在不同腔室间建立不同的压差驱动反应室的启闭，从而实现反应室压力的突然释放，最终达到以小流量控制大流量，低压控制高压的效果，克服传统汽爆装置处理效果与效率不能兼顾的问题，包括爆破腔缸体、活塞腔缸体、储气腔缸体、缓冲复位机构、导向机构、内仓组件和上法兰，内仓组件位于爆破腔缸体内部，并由导向机构实现上下滑动导向；上法兰与爆破腔缸体固接，活塞腔缸体位于上法兰与爆破腔缸体间，储气腔缸体与上法兰固接，爆破腔缸体的内部为爆破腔，内仓组件的上表面与上法兰之间微小间隙为初始的活塞腔，储气腔缸体与上法兰之间为储气腔。之间为储气腔。之间为储气腔。
【技术实现步骤摘要】
一种先导式气动闪爆装置
[0001]本专利技术属于蒸汽爆破处理装置
，尤其涉及一种先导式气动闪爆装置。
技术介绍
[0002]通过蒸汽对生物质原料进行加温加压并骤然泄压实现高温气相蒸煮与机械减压撕裂联合处理的技术统称为蒸汽爆破，亦可依据其泄压效果称之为闪爆技术。从实际应用的角度出发，蒸汽爆破设备的进一步改进主要针对两个问题，一是提升爆破处理的效率，二是提升爆破处理的效果。但基于现有设备，这两者之间是矛盾的。
[0003]目前的汽爆设备大致可分为间歇式与连续式两类。对于间隙式设备提升效率就需要更大的单批次处理量，即更大的反应室容积，而由于结构强度，驱动方式等多方面因素的限制，爆破泄压出口无法随反应室容积的扩大而等比例放大，则处理量的提升往往伴随处理效果的降低，发生所谓的夹生现象。基于此问题，中国专利CN 105642188 B公布了一种瞬时弹射汽爆装置，借鉴了蒸汽弹射的原理，兼顾了处理效果与效率两个方面。但仔细研究该设计可以发现，其并非真正通过蒸汽驱动内缸体高速运动，而是借由气缸拉动内缸体开启，只在爆破起始阶段由于密封件的细微变化，导致内缸体上下表面存在压差产生较大的初始加速度。随后内缸体的开启运动速度受到气缸速度的限制，可以说是气缸的特性决定了爆破效果，这就对驱动气缸提出了非常高的要求，也因此中国专利CN I08301248 A公布了一种通过快速排气打开的汽爆装置，中国专利CN I08330722 A公布了一种通过高压气体打开的汽爆装置，都对拉爆气缸作出了改进，但依然未脱离气缸驱动的原理范畴。这类设计内缸体在高速运动中密封件与反应器内壁之间，以及气缸各部件之间存在剧烈摩擦，造成不必要的能量损耗，也加剧了各易损件的磨损速度，降低了可靠性。为避免这些问题，就需要提高运动部件的加工精度，甚至对部件表面硬度，粗糙度等提出要求，造成成本大幅增加。
[0004]连续式汽爆设备可以大幅提升处理效率，但其是以螺杆连续挤出的方式模拟蒸汽爆破过程，例如中国专利CN 103451985 B，在末端挤压物料通过口模实现应力的突然释放，实际并未有物理意义上的爆破过程，效果有限，有的甚至要将产物再次投入反应器进行二次甚至多次爆破以提升爆破效果。另外，连续式处理设备结构复杂程度高，运动部件众多，加工困难导致成本很高。这也导致运行过程中耗电量较大，剧烈的摩擦与挤压下各部件磨损严重。特别的，其中的螺杆十分容易损坏，而螺杆对材料以及加工工艺都有很高的要求，价格高昂。这些都限制了连续式设备的推广应用。
[0005]综上所述，提出一种汽爆设备设计思路，在兼顾效果与效率两个方面的同时，降低设备复杂程度，从而降低设备的生产成本，同时尽可能减少处理过程中的能耗，以及各部件的磨损速度，从而降低设备的运行成本，以求提升汽爆技术的工业化应用前景，已经成为亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一
种先导式气动闪爆装置，用于生物质原料的气相爆破预处理，所述闪爆装置内部的反应室设有不同的腔室，其特征在于，通过在不同腔室之间建立不同的压差驱动反应室的启闭，从而实现反应室压力的突然释放，最终达到以小流量控制大流量，低压控制高压的效果。
[0007]优选的，所述闪爆装置包括爆破腔缸体1、活塞腔缸体2、储气腔缸体3、缓冲复位机构4、导向轴5、直线轴承6、内仓组件7和上法兰10，内仓组件7位于爆破腔缸体1的内部，上法兰10与爆破腔缸体1紧固连接，活塞腔缸体2位于上法兰10与爆破腔缸体1之间并通过上下两端面的止口实现定位与固定，储气腔缸体3与上法兰10紧固连接，直线轴承6与导向轴5相配合形成对内仓组件7的滑动导向，其中，爆破腔缸体1的内部为爆破腔，内仓组件7的上表面与上法兰10之间存在的微小间隙为初始的活塞腔，储气腔缸体3与上法兰10之间为储气腔。
[0008]优选的，爆破腔缸体1包括齿啮式快开装置101、蒸汽进口102、鞍座103和导向环104，齿啮式快开装置101、蒸汽进口102均开设于爆破腔缸体1的外壁，原料与蒸汽分别通过齿啮式快开装置101与蒸汽进口102进入爆破腔；鞍座103设置有四组并均匀设置于爆破腔缸体1的外壁以用于支承固定整个装置；导向环104设置于爆破腔缸体1的底部。
[0009]优选的，内仓组件7包括内仓筒体701、上活塞702、底盖703、密封O型圈704、密封格莱圈705和护板706，其中，
[0010]上活塞702与底盖703分别焊接固定于内仓筒体701的上方与下方，其中，上活塞702开有密封沟槽用于安装密封格莱圈705，并与活塞腔缸体2内径配合实现爆破腔顶部的径向密封；
[0011]底盖703开有端面沟槽用于安装密封O型圈704，并与爆破腔缸体1下端面一密封面配合实现爆破腔底部的轴向密封；
[0012]护板706焊接固定于底盖703底部，起到保护内仓组件7的作用；
[0013]直线轴承6设置有四个并沿圆周方向均匀安装在护板706上；
[0014]导向环104与内仓筒体701外表面接触辅助对内仓组件7的滑动导向作用。
[0015]优选的，上活塞702直径稍小于爆破腔缸体1的内径，底盖703的密封面直径稍小于上活塞702的直径。
[0016]优选的，内仓筒体701为竖直圆筒形结构，其上沿圆周方向均匀开有四个长方形开口，齿啮式快开装置101与蒸汽进口102分别正对其中一个开口以便于物料与蒸汽的进入；而在爆破瞬间，爆破腔内的蒸汽与物料也通过开口向外爆出。
[0017]优选的，储气腔缸体3包括压缩空气进口301、电动执行机构302、螺栓303、立柱304、填料压板305、阀杆套306、对开圆环307、阀座308、阀瓣309、阀瓣压盖310、阀杆311、填料312、填料压套313以及活节螺栓314，其中，
[0018]电动执行机构302设置于储气腔缸体3的顶部，阀杆套306焊接固定于储气腔缸体3的顶端；
[0019]压缩空气进口301开设于储气腔缸体3的外壁，用于向储气腔内输入一定量的压缩空气；
[0020]阀瓣309通过对开圆环307与阀瓣压盖310固定于阀杆311的底端，阀瓣压盖310通过点焊固定于阀瓣309之上；
[0021]电动执行机构302固定于立柱304之上，电动执行机构302驱动阀杆311做上下运动
以带动阀瓣309控制储气腔与活塞腔的连通与断开；
[0022]阀杆311套接在阀杆套306上，阀杆311与阀杆套306之间的间隙通过填料312进行密封，填料压套313与填料压板305通过活节螺栓314压紧填料312；
[0023]阀瓣309与阀座308紧密贴合以实现储气腔的密封。
[0024]优选的，缓冲复位机构4包括缓冲胶垫401、缓冲座402、电机403、底座404、传动轴405、液压缓冲缸406与丝杠升降机407，
[0025]缓冲胶垫401覆盖于缓冲座402的上表面以避免硬性碰撞损坏部件；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种先导式气动闪爆装置，用于生物质原料的气相爆破预处理，所述闪爆装置内部的反应室设有不同的腔室，其特征在于，通过在不同腔室之间建立不同的压差驱动反应室的启闭，从而实现反应室压力的突然释放，最终达到以小流量控制大流量，低压控制高压的效果。2.根据权利要求1所述的一种先导式气动闪爆装置，其特征在于，所述闪爆装置包括爆破腔缸体(1)、活塞腔缸体(2)、储气腔缸体(3)、缓冲复位机构(4)、导向轴(5)、直线轴承(6)、内仓组件(7)和上法兰(10)，内仓组件(7)位于爆破腔缸体(1)的内部，上法兰(10)与爆破腔缸体(1)紧固连接，活塞腔缸体(2)位于上法兰(10)与爆破腔缸体(1)之间并通过上下两端面的止口实现定位与固定，储气腔缸体(3)与上法兰(10)紧固连接，直线轴承(6)与导向轴(5)相配合形成对内仓组件(7)的滑动导向，其中，爆破腔缸体(1)的内部为爆破腔，内仓组件(7)的上表面与上法兰(10)之间存在的微小间隙为初始的活塞腔，储气腔缸体(3)与上法兰(10)之间为储气腔。3.根据权利要求2所述的一种先导式气动闪爆装置，其特征在于，爆破腔缸体(1)包括齿啮式快开装置(101)、蒸汽进口(102)、鞍座(103)和导向环(104)，齿啮式快开装置(101)、蒸汽进口(102)均开设于爆破腔缸体(1)的外壁，原料与蒸汽分别通过齿啮式快开装置(101)与蒸汽进口(102)进入爆破腔；鞍座(103)设置有四组并均匀设置于爆破腔缸体(1)的外壁以用于支承固定整个装置；导向环(104)设置于爆破腔缸体(1)的底部。4.根据权利要求3所述的一种先导式气动闪爆装置，其特征在于，内仓组件(7)包括内仓筒体(701)、上活塞(702)、底盖(703)、密封O型圈(704)、密封格莱圈(705)和护板(706)，其中，上活塞(702)与底盖(703)分别焊接固定于内仓筒体(701)的上方与下方，其中，上活塞(702)开有密封沟槽用于安装密封格莱圈(705)，并与活塞腔缸体(2)内径配合实现爆破腔顶部的径向密封；底盖(703)开有端面沟槽用于安装密封O型圈(704)，并与爆破腔缸体(1)下端面一密封面配合实现爆破腔底部的轴向密封；护板(706)焊接固定于底盖(703)底部，起到保护内仓组件(7)的作用；直线轴承(6)设置有四个并沿圆周方向均匀安装在护板(706)上；导向环(104)与内仓筒体(701)外表面接触辅助对内仓组件(7)的滑动导向作用。5.根据权利要求4所述的一种先导式气动闪爆装置，其特征在于，上...
【专利技术属性】
技术研发人员：王光辉，蔡晨，王柳清，李冲，孙玺航，张晓勤，王德成，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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