阅读说明：本技术 一种高效智能自供热型旋转蒸发仪 (High-efficient intelligence is from heat supply type rotary evaporator ) 是由 温淑瑶 李闻达 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及蒸发设备技术领域,特别地,涉及一种旋转蒸发仪,具体涉及一种高效智能自供热型旋转蒸发仪。本发明所述高效智能自供热型旋转蒸发仪,以现有旋转蒸发仪的结构为基础,采用可同轴旋转的夹套型结构的蒸馏器进行待蒸馏液的蒸馏,利用蒸汽压缩机将蒸发形成的气态物质压缩,压缩后的高温流体循环进入所述蒸馏器内的流体通道内,在蒸馏瓶外壁形成热交换面,利用经过压缩的流体和待蒸馏样品之间的显著温差进行热交换,对待蒸馏样品进行持续蒸馏,不仅省去了原有旋转蒸发仪的冷凝系统组件,而且节约了冷却水、冰块、干冰等致冷剂,大大节约了水资源,还省去了水浴(油)锅以及升降系统和角度调整系统组件,降低能耗和使用成本。(The invention relates to the technical field of evaporation equipment, in particular to a rotary evaporator, and particularly relates to a high-efficiency intelligent self-heating rotary evaporator. The invention relates to a high-efficiency intelligent self-heating rotary evaporator, which is based on the structure of the existing rotary evaporator, adopts a distiller with a coaxially rotatable jacket type structure to distill liquid to be distilled, utilizes a vapor compressor to compress gaseous substances formed by evaporation, circulates compressed high-temperature fluid into a fluid channel in the distiller to form a heat exchange surface on the outer wall of a distillation flask, utilizes the obvious temperature difference between the compressed fluid and a sample to be distilled to carry out heat exchange, and continuously distills the sample to be distilled.)

一种高效智能自供热型旋转蒸发仪

技术领域

本发明涉及蒸发设备技术领域，特别地，涉及一种旋转蒸发仪，具体涉及一种高效智能自供热型旋转蒸发仪。

背景技术

旋转蒸发仪是对物料进行减压蒸馏浓缩的一种提取实验设备，广泛应用于样品的规模浓缩、干燥、提取回收等实验中，尤其用于快速蒸馏大量溶剂。现有旋转蒸发仪通常由抽真空装置、加热装置、冷凝装置、旋转装置等组件组成。旋转蒸发仪的原理主要是通过电子设备控制，使烧瓶在最适合转速下，恒速旋转使溶剂形成薄膜，增大蒸发面积，并通过真空泵使蒸发烧瓶处于负压状态，蒸发烧瓶在旋转的同时置于水浴锅或油浴锅中恒温加热，加热温度可接近该溶剂的沸点，使得瓶内溶液在负压下进行加热扩散而蒸发，实现溶剂的快速蒸发。

现有技术中使用的旋转蒸发仪，绝大多数依赖水浴(油)锅持续加热使待蒸馏液蒸发，不仅能耗较高，且必须依赖使用自来水、冰块等对蒸发的气态物质进行冷凝而得到馏分；更重要的是，使用过程中的循环冷却水往往直接排掉，不仅导致水耗较大，还存在着在缺水环境下使用受到限制的问题。现有技术中也有少数旋转蒸发仪使用干冰等做为致冷剂或另加制冷设备对气态物质冷凝，但依然存在着致冷剂物料浪费或使用额外致冷剂及制冷设备的问题。

发明内容

本发明提供了一种高效智能自供热型旋转蒸发仪，解决了现有技术中旋转蒸发仪存在致冷剂浪费及无法在缺水环境下使用的问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种高效智能自供热型旋转蒸发仪，包括支架，所述支架上固定有可拆卸的蒸馏器；所述蒸馏器通过旋转电机带动旋转；

所述蒸馏器包括可同轴旋转的用于盛装待蒸馏液的内层蒸馏瓶和外层蒸馏夹套，所述蒸馏瓶和蒸馏夹套之间形成流体通道；所述蒸馏夹套的侧壁处成型有夹套开口管，所述夹套开口管内设置有可控制流体进出料的夹套组件；

所述蒸馏器的所述蒸馏瓶的蒸馏通道内设置有分别用于待蒸馏液进料的进料管和蒸馏后浓缩液排出的浓缩液排出管；所述蒸馏通道的侧壁处成型有用于蒸发形成的气态物质排出的出料口；

所述出料口与蒸汽压缩机的蒸汽进口相连通，经所述蒸馏器蒸馏形成的气态物质经过所述蒸汽压缩机被压缩成高温流体，所述高温流体经由所述蒸汽压缩机的流体出口流出，并通过所述夹套组件进入所述流体通道内，在所述蒸馏瓶的外壁处实现所述高温流体与待蒸馏液的热交换，完成对所述待蒸馏液的加热蒸馏。

优选的，所述夹套开口管成型于所述蒸馏夹套上远离所述蒸馏通道一侧且与所述蒸馏通道相对的位置处。

具体的，所述的高效智能自供热型旋转蒸发仪包括：

流体进液管，所述流体进液管与所述流体出口相连通，实现所述高温流体的进入；

流体排液管，所述流体排液管用于实现热交换后流体的排出；

夹套清洗进液管，所述夹套清洗进液管用于实现清洗液的进入；

夹套清洗排液管，所述夹套清洗排液管用于实现清洗液的排出；

夹套通气管，所述夹套通气管用于连通大气。

具体的，所述的高效智能自供热型旋转蒸发仪：

所述流体进液管、夹套清洗进液管和夹套通气管伸入至所述流体通道内所述蒸馏瓶工作位置的上方区域；

所述流体排液管和所述夹套清洗排液管伸入至所述流体通道内所述蒸馏夹套工作位置的底部区域。

具体的，所述旋转蒸发仪还设置有用于固定所述夹套组件位置的夹套塞，所述夹套塞通过夹套塞支架进行静止固定；

所述夹套塞与所述夹套开口管彼此密闭配合，并通过设置于所述夹套开口管外壁与所述夹套塞内侧的小轴承实现所述蒸馏夹套相对于所述夹套塞的旋转运动。

具体的，所述蒸馏夹套包括与内层的所述蒸馏瓶一体成型的套管部以及可以与所述套管部彼此扣合实现密闭连接的球冠部。

具体的，所述蒸馏通道内还设置有用于实现所述蒸馏瓶与大气相连通的蒸馏瓶通气管，以及伸入所述蒸馏瓶内分别用于实现蒸馏瓶内清洗液的进料和排料的清洗液进料管和清洗液排料管。

具体的，所述进料管外侧缠裹有电加热带，用于待蒸馏液温度过低时的开车启动加热；所述电加热带的外层设置有玻璃纤维带，实现所述电加热带的隔热和固定，所述电加热带与所述进料管之间设置有加热温度传感器探头；

所述出料口与所述蒸汽压缩机之间通过蒸汽管道相连接，所述蒸汽管道处设置有蒸汽温度传感器和/或蒸汽压力传感器。

具体的，所述进料管、浓缩液排出管、清洗液进料管、清洗液排料管、流体进液管、流体排液管、夹套清洗进液管和夹套清洗排液管均与智能计量泵相连接，分别由所述智能计量泵控制准确定量依序完成液体输送。

具体的，所述旋转电机、蒸汽压缩机、夹套通气管、电加热带、智能计量泵、加热温度传感器、蒸汽温度传感器、蒸汽压力传感器和蒸馏瓶通气管均与智能控制设备通讯连接，由所述智能控制设备控制完成蒸馏，并可根据需要设定各自的工作参数。

本发明所述高效智能自供热型旋转蒸发仪，以现有旋转蒸发仪的结构为基础，采用可同轴旋转的夹套型结构的蒸馏器进行蒸馏液的蒸馏，同时利用蒸汽压缩机将蒸发形成的气态物质压缩，由于经过了压缩，压缩后的流体较之前未经压缩的蒸汽热焓值增加了，温度明显升高；高温流体进入所述蒸馏器内的流体通道内，在蒸馏瓶外壁形成热交换面，利用经过压缩的流体和待蒸馏样品之间的显著温差进行热交换，对待蒸馏样品进行持续加热；另外，由于蒸馏瓶和蒸馏夹套是同步旋转，可以更充分地对待蒸馏样品进行持续高效的加热，不仅省去了原有旋转蒸发仪的冷凝系统组件，而且节约了冷却水、冰块、干冰等致冷剂，大大节约了水资源，还省去了水浴(油)锅以及升降系统和角度调整系统组件，降低能耗和使用成本。

本发明利用计算机智能控制蒸馏各环节，利用多头精密柱塞式计量泵控制各进出液，尤其适用于缺水环境、微重力环境和在节能维护方面要求较高的环境。

附图说明

图1为本发明所述高效智能自供热型旋转蒸发仪的结构示意图；

图2为本发明所述蒸馏夹套的一种结构及连接示意图；

图3为本发明所述蒸馏夹套的第二种结构示意图；

图4为本发明所述蒸馏夹套的第三种结构示意图；

图中标记为：1-支架，2-蒸馏器，3-旋转电机，4-蒸馏通道，5-蒸馏瓶，6-出料口，7-蒸汽压缩机，8-蒸汽进口，9-流体出口，10-蒸馏夹套，11-夹套开口管，12-流体通道，13-小轴承，14-夹套塞，15-夹套通气管，16-流体进液管，17-流体排液管，18-夹套清洗进液管，19-夹套清洗排液管，20-夹套塞支架，21-进料管，22-浓缩液排出管，23-清洗液进料管，24-清洗液排料管，25-智能计量泵，26-电加热带，27-玻璃纤维带，28-加热温度传感器，29-蒸汽管道，30-蒸汽温度传感器，31-蒸汽压力传感器，32-智能控制设备，33-蒸馏瓶通气管，34-套管部，35-球冠部，36-夹套连接法兰，37-密封垫，38-锁紧螺栓，39-真空泵，40-缓冲瓶，41-进料通道口塞，42-法兰。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的结构，本发明所述的高效智能自供热型旋转蒸发仪，包括：包括支架1，所述支架1上固定有可拆卸的蒸馏器2以及可控制所述蒸馏器2旋转的旋转电机3，以及控制转速、加热温度的控制组件等(图中未示出)。所述蒸馏器2可拆卸的与所述旋转电机3相连的传动体相固定，并在所述旋转电机3的驱动下进行旋转蒸馏。

如图1所示的结构，所述蒸馏器2包括同轴设置且可同轴旋转的内层蒸馏瓶5和外层蒸馏夹套10，所述蒸馏瓶5用于盛装待蒸馏液，所述蒸馏夹套10具有与所述蒸馏瓶5相适配的结构，并套设于所述蒸馏瓶5的外侧，所述蒸馏瓶5和蒸馏夹套10之间形成可供流体通过并进行热交换的流体通道12；同时，所述蒸馏夹套10的侧壁处还成型有夹套开口管11，所述夹套开口管11内设置有可控制所述流体进出的夹套组件。所述蒸馏器2的材质可选用玻璃、聚四氟乙烯、有机玻璃或耐腐蚀金属材质(如钛)。可选的，所述蒸馏器2可以传统加工，也可为3D打印成型，如果压缩后液体温度超过95℃或待蒸馏液含浓酸，所述蒸馏器2可选玻璃或选聚四氟乙烯材质。

如图1所示的结构，所述蒸馏瓶2的蒸馏通道4内设置有分别用于待蒸馏液进料的进料管21和蒸馏后浓缩液排出的浓缩液排出管22；并在所述蒸馏通道4的侧壁处成型有出料口6，用于蒸发形成的气态物质的排出。

如图1所示的高效智能自供热型旋转蒸发仪，还设置有蒸汽压缩机7，所述蒸汽压缩机7的蒸汽进口8与所述出料口6之间通过蒸汽管道29相连通，经所述蒸馏器2蒸发形成的气态物质经过所述蒸馏通道4后经所述蒸汽通道29进入所述蒸汽压缩机7内被压缩成高温流体，所述高温流体经由所述蒸汽压缩机7的流体出口9流出，并进入由所述蒸馏瓶5与所述蒸馏夹套10之间形成的流体通道12内，并在所述蒸馏瓶5的外壁处实现所述高温流体与待蒸馏液的热交换，完成对所述待蒸馏液的加热蒸馏。而所述蒸汽管道29处还设置有蒸汽温度传感器30和/或蒸汽压力传感器31，用于时时监测蒸馏系统蒸汽的温度及压力，进而控制蒸馏进程。在旋转蒸馏过程中，所述蒸馏瓶5和/或蒸馏夹套10内可根据需要分别增设液位传感器，用于蒸馏器2为非透明材质制造条件下液位信息的获取和控制。所述出料口6与所述蒸汽进口8之间可以根据待蒸馏物料特性需要增设真空泵39和/或缓冲瓶40，所述真空泵39及缓冲瓶40用于给压缩机7提供足量的、平稳的蒸汽，以便平顺地进行压缩。

具体的，本发明所述旋转蒸发仪中，所述蒸汽压缩机7可以为罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机、旋叶式压缩机，作为可选的方案，所述蒸汽压缩机可为变频式。

如图1所示的旋转蒸发仪，所述夹套组件具体包括流体进液管16和流体排液管17；所述流体进液管16与所述蒸汽压缩机7的所述流体出口9相连通，实现所述高温流体的进入；而所述流体排液管17则用于实现热交换后流体的排出。

为了便于在蒸馏完成后对所述蒸馏夹套10和流体通道12的清洗，本发明所述旋转蒸发仪的夹套组件还设置有夹套清洗进液管18、夹套清洗排液管19和夹套通气管15。所述夹套清洗进液管18和夹套清洗排液管19分别用于清洗液的进料和出料，而所述夹套通气管15则用于确保所述流体通道12内的通大气，并通过其上设置的开关控制所述流体通道12与大气的连通及阻断。而所述清洗剂选用常规的纯水或者乙醇溶剂即可。

所述流体进液管16、流体排液管17、夹套清洗进液管18、夹套清洗排液管19和夹套通气管15的材质可以是玻璃、有机玻璃或者聚四氟乙烯。

如图1所示的旋转蒸发仪，所述夹套开口管11成型于所述蒸馏夹套10上远离所述蒸馏通道4的一侧，并优选将所述夹套开口管11成型于与所述蒸馏通道4相对应的位置处，更优选的，控制所述夹套开口管11的轴线与蒸馏器2的旋转轴线相重合。

而所述夹套开口管11的管径只需按照所述流体进液管16、流体排液管17、夹套清洗进液管18、夹套清洗排液管19和夹套通气管15的尺寸，确保所述流体进液管16、流体排液管17、夹套清洗进液管18、夹套清洗排液管19和夹套通气管15的均合理排布于所述夹套开口管11内即可。

在图1所示的夹套组件中，所述流体进液管16和夹套清洗进液管18经过所述夹套开口管11伸入至所述流体通道12内部，并进一步伸入至所述蒸馏瓶5工作位置的上方区域；而所述流体排液管17和所述夹套清洗排液管19经过所述夹套开口管11伸入至所述流体通道12内部，并进一步伸入至所述蒸馏夹套10工作位置的底部区域，优选为工作位置的最低处；所述夹套通气管15一端伸入所述蒸馏夹套10内上部的气体区域，另一端与大气连通。进入所述流体通道12的高温流体(因为还有压力的作用)直接喷射至所述蒸馏瓶5的外壁处，在所述蒸馏瓶5的旋转过程中，所述高温流体会与所述蒸馏瓶5内的待蒸馏液体进行热交换，实现对待蒸馏液体的加热及蒸馏，而经过热交换并降温后的流体则经由所述流体排液管17被排出，并收集。相同的，所述清洗液经过所述夹套清洗进液管18进入所述蒸馏夹套10内，在重力作用下会直接喷射至所述蒸馏瓶5的外壁处，并在所述蒸馏瓶5旋转过程中进行清洗，清洗后的废液经过所述夹套清洗排液管19排出。

如图1所示的旋转蒸发仪，为了确保所述蒸馏夹套10的密封性及旋转性能，所述旋转蒸发仪还设置有用于固定所述夹套组件位置的夹套塞14，并将所述夹套塞14通过夹套塞支架20进行固定，确保所述夹套塞14不会随着所述蒸馏器2进行旋转。

如图1所示的旋转蒸发仪，所述夹套塞14塞入至所述夹套开口管11内实现彼此之间的密封连接配合，所述夹套开口管11外侧设置有小轴承13(可设置带防尘罩)，所述夹套开口管11与所述小轴承13的轴承内圈通过锁紧扎箍固定连接并密封(或者所述夹套开口管11与小轴承13的轴承内圈之间缠有聚四氟乙烯带，用于密封)，而所述小轴承13的轴承外圈则与所述夹套塞14通过锁紧扎箍固定连接并密封(或者所述小轴承13外圈与所述夹套塞14之间缠有聚四氟乙烯带，用于密封)。进一步的，所述夹套开口管11、所述小轴承13与所述夹套塞14之间用聚四氟乙烯盘根充填密封。密封后的所述夹套塞14和夹套开口管11之间即彼此密闭同时又由于小轴承13的作用所述夹套开口管11可以保持必须独立运动，实现所述蒸馏夹套10相对于所述夹套塞14的旋转运动，即在所述蒸馏器2旋转蒸馏时，所述夹套塞14则始终保持静止。

如图1所示的夹套组件，所述夹套塞14设有六管孔洞，分别用于容纳所述夹套通气管15、流体进液管16、流体排液管17、夹套清洗进液管18、夹套清洗排液管19以及设置于所述蒸馏夹套10内的液位传感器的过塞管，分别用于通大气、高温流体进料、流体排出、清洗液进料、清洗液排出和夹套内液位传感器连线通过等功效。所述夹套塞14支撑上述管路并对所述夹套开口管11进行密封。所述夹套塞14可为聚四氟乙烯材质或玻璃材质制成。更优的，可以在所述夹套开口管11、小轴承13及夹套塞14外表面上均设有凹槽，便于扎紧固定。

如图2所示的结构，本发明所述蒸汽夹套10的形状为与所述蒸馏瓶5相同的带有圆底的烧瓶结构。为了便于所述蒸汽夹套10的安装，本发明所述蒸汽夹套10设置为可紧密扣合的两部分结构，即包括与内层的所述蒸馏瓶5一体成型的套管部34以及可以与所述套管部34彼此扣合实现密闭连接的球冠部35；所述套管部34与所述球冠部35彼此连接实现密闭扣合，所述套管部34可以采用传统加工，也可3D打印成型。如图2所示的结构，所述套管部34与所述球冠部35相扣合处设置有夹套连接法兰36，中间夹有耐腐蚀密封垫37(可选聚四氟乙烯)，并通过锁紧螺栓38进行法兰连接并固定，整个扣合结构便于传统玻璃加工及安装。

图3给出了第二种可适用的蒸馏夹套10的结构，即所述蒸馏夹套10对应于所述蒸馏瓶5圆底烧瓶部分的底部为带孔的平面结构。

图4给出了第三种可适用的蒸馏夹套10的结构，即所述蒸馏夹套10对应于所述蒸馏瓶5圆底烧瓶部分的底部为带孔的漏斗形结构。

为了便于蒸馏后对蒸馏瓶2的清洗，如图1所示的旋转蒸发仪，所述蒸馏通道4内还设置有清洗液进料管23和清洗液排料管24，所述清洗液进料管23和清洗液排料管24伸入所述蒸馏瓶5内，分别用于清洗剂的进料和排出。所述清洗剂可选用常见的纯水或乙醇溶剂等。另外，所述蒸馏通道4内还设置有蒸馏瓶通气管33，用于实现所述蒸馏瓶5与大气相通。所述蒸馏瓶通气管33上设有开关，用于控制蒸馏瓶5内部与大气的连通及阻断。

如图1所示的旋转蒸发仪，所述蒸馏通道4远离所述蒸馏器2的一端设置有进料通道口塞41，所述进料通道口塞41可用于支撑进料管21、浓缩液排出管22、清洗液进料管23、清洗液排料管24、蒸馏瓶通气管33和蒸汽管道29共计六个管道，并使蒸馏瓶5的内部与大气隔绝。所述进料通道口塞41与法兰42通过玻璃磨口密封连接，所述法兰42通过锁紧螺母固定在旋转电机3轴承外壳的远离蒸馏器2的一端，所述法兰42与旋转电机3的所述轴承外壳之间设有聚四氟乙烯密封圈。

为了进一步加强整个装置的蒸馏效果，本发明所述旋转蒸发仪优选在待蒸馏液进入蒸馏瓶5之前进行一定的加热处理。如图1所示的结构，所述进料管21的外侧缠裹有电加热带26，用于待蒸馏液温度过低时的开车启动加热，便于后续快速顺利完成蒸馏；所述电加热带26的外层则设置有玻璃纤维带27，实现所述电加热带26的隔热和固定，并且进一步的，所述电加热带26与所述进料管21之间设置有加热温度传感器28探头，用于监测加热温度。

如图1所示的旋转蒸发仪，为了进一步控制整个蒸馏过程的计量，所述进料管21、浓缩液排出管22、清洗液进料管23、清洗液排料管24、流体进液管16、流体排液管17、夹套清洗进液管18和夹套清洗液排液管19均与智能计量泵25连接，利用所述智能计量泵25控制各管路的开关进而控制各管路的进、出料液，准确定量依次序完成液体输送。所述智能计量泵25优选智能多头精密柱塞式计量泵。

如图1所示的智能旋转蒸发仪，为了进一步实现整个蒸馏过程的自动化控制，所述旋转电机3、蒸汽压缩机7、电加热带26、智能计量泵25、加热温度传感器28、蒸汽温度传感器30、蒸汽压力传感器31、夹套通气管15开关和蒸馏瓶通气管33开关均通过与智能控制设备32实现通讯连接，由相应的控制面板或计算机智能控制完成蒸馏各环节，可根据需要设定每个工作参数。

本发明所述旋转蒸发仪由于采用蒸汽压缩机及与蒸馏瓶一同旋转的夹套型结构的蒸馏器，不使用冷凝系统组件对蒸发的气态物质进行冷凝，所以无需使用冷却水、冰块、干冰等致冷剂，同时，所述蒸馏液的蒸发利用经过压缩的流体和待蒸馏样品之间的显著温差进行高效的热交换，利用自身蒸发潜热增加待蒸馏液的热焓值，实现对待蒸馏样品的持续高效地加热，在待蒸馏液温度过低时用电加热带开车启动加热，无需使用水(油)浴加热，大大节约了水资源、节省了热能，避免了浪费，尤其适用于缺水环境、微重力环境和在节能维护方面要求较高的环境。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。