阅读说明：本技术 一种自供热节水型智能旋转蒸发仪 (Self-heating water-saving intelligent 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,具体涉及一种可自供热的节水型智能旋转蒸发仪。本发明所述能自供热的节水型智能旋转蒸发仪,以现有旋转蒸发仪的结构为基础,在原蒸馏瓶外增设静止的夹套,使所述蒸馏瓶与夹套间形成流体通道,利用与原旋转蒸发仪的蒸汽出料口相连通的蒸汽压缩机将蒸发的气态物质压缩,利用经过压缩的馏分和待蒸馏样品显著温差进行热交换,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加热,进而完成蒸馏过程。本发明所述旋转蒸发仪不仅省去了原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)锅以及升降系统组件,降低能耗。(The invention relates to the technical field of evaporation equipment, in particular to a rotary evaporator, and particularly relates to a self-heating water-saving intelligent rotary evaporator. The invention relates to a water-saving intelligent rotary evaporator capable of self-supplying heat, which is characterized in that a static jacket is additionally arranged outside an original distillation flask on the basis of the structure of the existing rotary evaporator, a fluid channel is formed between the distillation flask and the jacket, a vapor compressor communicated with a vapor discharge port of the original rotary evaporator is used for compressing evaporated gaseous substances, heat exchange is carried out by utilizing the obvious temperature difference between compressed fractions and a sample to be distilled, the latent heat of evaporation of the vapor compressor is utilized to increase the enthalpy value of the liquid to be distilled, the continuous heating of the sample to be distilled is realized, and the distillation process is further completed. The rotary evaporator not only saves the condensation system component of the original rotary evaporator, but also saves the refrigerants such as cooling water, ice blocks, dry ice and the like, greatly saves water resources, also saves a water bath (oil) pot and a lifting system component, and reduces energy consumption.)

一种自供热节水型智能旋转蒸发仪

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，具体涉及一种可自供热的节水型智能旋转蒸发仪。

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的问题。

发明内容

本发明提供了一种自供热节水型智能旋转蒸发仪，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，本发明提出了一种自供热节水型智能旋转蒸发仪，包括：包括支架，所述支架上固定有可拆卸的蒸馏瓶；所述蒸馏瓶通过旋转电机带动旋转；

所述蒸馏瓶的外侧套设有同轴设置的蒸汽夹套，所述蒸汽夹套可拆卸的固定于所述旋转电机的轴承外壳处，且不随所述蒸馏瓶旋转；

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，蒸发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液体出口流出，并进入由所述蒸馏瓶与所述蒸汽夹套之间形成的流体通道内，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。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪：

所述蒸汽夹套的外壁处分别成型有流体进口和流体出口；

所述流体进口通过流体进液管与所述蒸汽压缩机的所述液体出口相连通，实现所述高温流体的进入；

所述流体出口连接有流体排液管实现热交换后流体的排出。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸汽夹套的外壁处分别设置有夹套清洗进液管、夹套清洗排液管和夹套通气管。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪：

所述流体进液管、夹套清洗进液管和所述夹套通气管设置于所述蒸汽夹套工作位置的顶部区域；

所述流体排液管和所述夹套清洗排液管设置于所述蒸汽夹套工作位置的底部区域。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸汽夹套包括可以与所述轴承外壳相套接的套管部以及与所述蒸馏瓶的形状相适配的球冠部；

所述套管部与所述球冠部彼此连接实现密闭扣合。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸汽夹套包括沿其中心轴线对称的第一扣合部和第二扣合部，所述第一扣合部和第二扣合部彼此连接实现密闭扣合。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，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，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪：

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，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，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顺序完成液体输送。

具体的，所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，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工作参数。

本发明所述能自供热的节水型智能旋转蒸发仪，以现有旋转蒸发仪的结构为基础，在原蒸馏瓶外增设静止的蒸汽夹套，使得所述蒸馏瓶与蒸汽夹套之间形成可换热的流体通道，同时利用与所述旋转蒸发仪的蒸汽出料口相连通的蒸汽压缩机将蒸发的气态物质压缩，利用经过压缩的馏分和待蒸馏样品显著温差进行热交换，利用自身蒸发潜热增加了待蒸馏液的热焓值，实现对待蒸馏样品的持续加热，进而完成蒸馏过程。本发明所述旋转蒸发仪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)锅以及升降系统组件，降低能耗和使用成本。

本发明利用控制面板或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为本发明所述自供热节水型智能旋转蒸发仪的结构示意图；

图2为本发明所述蒸汽夹套的一种结构示意图；

图3为本发明所述蒸汽夹套的另一种结构示意图；

图4为本发明所述蒸汽夹套与所述轴承外壳的连接结构正视图；

图5为本发明所述蒸汽夹套与所述轴承外壳的连接结构右视图；

图中标记为：1-支架，2-蒸馏瓶，3-旋转电机，4-蒸馏通道，5-进料管，6-出料口，7-蒸汽压缩机，8-蒸汽进口，9-液体出口，10-蒸汽夹套，11-套管部，12-球冠部，13-轴承外壳，14-流体进口，15-流体出口，16-流体进液管，17-夹套清洗进液管，18-夹套通气管，19-流体排液管，20-夹套清洗排液管，21-浓缩液排出管，22-清洗液进料管，23-清洗液排料管，24-电加热带，25-玻璃纤维带，26-加热温度传感器，27-蒸汽管道，28-蒸汽温度传感器，29-蒸汽压力传感器，30-智能计量泵，31-智能控制设备，32-蒸馏瓶通气管，33-夹套锁紧螺母，34-夹套法兰密封圈，35-夹套连接法兰，36-夹套口夹具，37-第一扣合部，38-第二扣合部，39-圆弧形卡槽，40-密封圈，41-管状手柄端，42-流体进口塞，43-流体出口塞，44-进料通道口塞，45-法兰，46-流体通道。

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，本发明所述的自供热节水型智能旋转蒸发仪，包括：包括支架1，所述支架1上固定有可拆卸的蒸馏瓶2，所述蒸馏瓶2用于盛装待蒸馏液。所述支架1上还设置有控制所述蒸馏瓶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。

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5和蒸馏后浓缩液排出的浓缩液排出管21；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所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸馏瓶2的外侧还套设有同轴设置且形状与所述蒸馏瓶2相适配的蒸汽夹套10，所述蒸汽夹套10可拆卸的固定于所述旋转电机3的轴承外壳13处，且所述蒸汽夹套10在蒸馏过程中保持静止状态而不随所述蒸馏瓶2旋转。所述蒸馏瓶2的侧壁与所述蒸汽夹套10的侧壁之间形成可供流体通过并进行热交换的流体通道46。

如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，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27相连通，经所述蒸馏瓶2蒸发形成的气态物质经过所述蒸馏通道4后经所述蒸汽管道27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的液体出口9流出，并进入由所述蒸馏瓶2与所述蒸汽夹套10之间形成的流体通道46内，并在所述蒸馏瓶2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27处还设置有蒸汽温度传感器28和/或蒸汽压力传感器29，用于时时监测蒸馏系统蒸汽的温度及压力，进而控制蒸汽的传导。

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。

本发明所述旋转蒸发仪中，进入所述蒸汽压缩机7的蒸汽经过机内设置的内嵌式微滴分离器除去蒸汽中的部分液体，然后再进入蒸汽压缩机。低温位的蒸汽经压缩机压缩后，其温度、压力均提高，且热焓值也增加，然后进入流体通道46内与所述蒸馏瓶2内的待蒸馏液体进行热交换，同时高温流体得到冷凝，充分利用了蒸汽的潜热。整个装置除开车启动外，整个蒸馏过程中蒸发形成的蒸汽，经压缩机压缩后，压力、温度升高，热焓值也相应增加，然后输送到流体通道内被当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽潜热就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率。

如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸汽夹套10的外壁处分别成型有流体进口14和流体出口15；所述流体进口14通过流体进液管16与所述蒸汽压缩机7的所述液体出口9相连通，实现所述高温流体的进入，而所述流体出口15则连接有流体排液管19，用于实现热交换后流体的排出。进入所述流体通道46的高温流体在重力作用下会直接喷射至所述蒸馏瓶2的外壁处，在所述蒸馏瓶的旋转过程中，所述高温流体会与所述蒸馏瓶2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出口15和所述流体排液管19被排出，并可以进行收集。

为了便于在蒸馏完成后对所述蒸汽夹套10和流体通道46的清洗，本发明所述旋转蒸发仪的所述蒸汽夹套10的侧壁上还分别设置有夹套清洗进液管17、夹套清洗排液管20和夹套通气管18。所述清洗进液管17和夹套清洗排液管20分别用于清洗液的进料和出料，而所述夹套通气管18则用于所述流体通道46内的通气，并通过所述夹套通气管18上设置的开关控制所述流体通道46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。

为了进一步确保整个装置的密封性，所述旋转蒸发仪还分别在所述流体进口14和流体出口15处设置有流体进口塞42和流体出口塞43。所述流体进口塞42可选的与流体进液管16相同材质并密封连接；所述流体出口塞43可选的与流体排液管19相同材质并密封连接；所述流体进液管16和所述流体排液管19的材质可以为玻璃，也可以为聚四氟乙烯。

为了进一步确保流体热量的充分利用，如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，优选的将所述流体进液管16、夹套清洗进液管17和所述夹套通气管18设置于所述蒸汽夹套10工作位置的顶部区域，更优选为工作位置的最高点(即竖直位置的最高点)；而所述流体排液管19和所述夹套清洗排液管20则设置于所述蒸汽夹套10工作位置的底部区域，更优选为工作位置的最低点(即竖直位置的最低点)。

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2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，即包括可以与所述轴承外壳13相套接的套管部11以及与所述蒸馏瓶2的形状相适配的球冠部12；所述套管部11与所述球冠部12彼此连接实现密闭扣合。如图2所示的结构，所述套管部11包括与所述轴承外壳13连接的管状部分以及半球冠部分，所述球冠部12为半球冠部分。所述套管部11的半球冠部分和所述球冠部12的半球冠部分均为带有翻边的结构，彼此紧密扣合后可以进行法兰连接，且扣合部分中间夹有耐腐蚀密封垫(可选聚四氟乙烯材质)，通过螺栓固定，此扣合结构便于蒸馏瓶2的拆装。

如图2所示的结构，所述蒸汽夹套10的材质可选玻璃、聚四氟乙烯或有机玻璃。为了便于观察蒸馏过程，所述蒸汽夹套10可以设置为部分透明玻璃结构，即所述蒸汽夹套10的所述套管部11为玻璃材质，所述球冠部12为聚四氟乙烯材质；或者相反的，所述蒸汽夹套10的所述套管部11为聚四氟乙烯材质，所述球冠部12为玻璃材质。而如果经压缩后的所述高温流体的温度超过95℃或含浓酸，则所述蒸汽夹套10优选为玻璃材质。

对于便于所述蒸汽夹套10与所述旋转电机轴承外壳13的安装，如图1所示的结构，所述轴承外壳13靠近所述蒸馏瓶2的一端的外表面设螺纹，并在所述螺纹外设置夹套锁紧螺母33，通过所述夹套锁紧螺母33将夹套连接法兰35固定，所述轴承外壳13与夹套连接法兰35之间设有夹套法兰密封圈34，所述夹套法兰密封圈34可以为聚四氟乙烯材质。所述夹套连接法兰35可以与所述蒸汽夹套10的所述套管部11通过磨口玻璃密封连接，并外设夹套口夹具36进行固定。或者，也可以直接将所述蒸汽夹套10的所述套管部11与所述轴承外壳13的螺纹连接后，直接通过锁紧带进行固定。

如图3给出了另外一种蒸汽夹套10的结构，所述蒸汽夹套10的形状为与所述蒸馏瓶2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，即包括沿其中心轴线对称的近似水瓢形结构的第一扣合部37和第二扣合部38，所述第一扣合部37和第二扣合部38彼此连接实现密闭扣合。所述第一扣合部37和第二扣合部38均为带有翻边的结构，彼此紧密扣合后可以进行法兰连接，且扣合部分中间夹有耐腐蚀密封垫(可选聚四氟乙烯材质)，通过螺栓固定，此扣合结构便于蒸馏瓶2的拆装。

对于便于所述蒸汽夹套10与所述旋转电机轴承外壳13的安装，如图4所示的安装结构，所述旋转电机的所述轴承外壳13靠近蒸馏瓶2的一端设有圆弧形卡槽39，分别将所述第一扣合部37和第二扣合部38的管状手柄端41通过所述弧形卡槽39进行固定，所述弧形卡槽39内设有聚四氟乙烯密封圈40，所述密封圈40用于实现所述蒸汽夹套10的密封。

作为可以替换的结构，所述轴承外壳13的靠近蒸馏瓶2一端的外表面设螺纹结构，并分别在所述第一扣合部37和第二扣合部38的管状手柄端41的内部也设相应适配的螺纹结构，所述第一扣合部37和第二扣合部38的所述管状手柄端41通过螺纹连接固定于旋转电机的所述轴承外壳13外壁处，并在固定处以聚四氟乙烯密封带密封实现所述蒸汽夹套10的安装及固定。

同样的，所述蒸汽夹套10的材质可选玻璃、聚四氟乙烯或有机玻璃，而为了便于观察蒸馏过程，所述蒸汽夹套10可以设置为部分透明玻璃结构，即可以将所述第一扣合部37或第二扣合部38设置为玻璃材质或有机玻璃材质，另外部分为聚四氟乙烯材质。而如果经压缩后的所述高温流体的温度超过95℃或含浓酸，则所述蒸汽夹套10优选为玻璃材质。

为了便于蒸馏后对蒸馏瓶2的清洗，如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸馏通道4内还设置有清洗液进料管22和清洗液排料管23，所述清洗液进料管22和清洗液排料管23伸入所述蒸馏瓶2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32，用于实现所述蒸馏瓶2与大气相连通。所述蒸馏瓶通气管32上设有开关，用于控制蒸馏瓶2内部与大气的连通及阻断。

如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，所述蒸馏通道4远离所述蒸馏瓶2的一端设置有进料通道口塞44，所述进料通道口塞44用于支撑进料管5、浓缩液排出管21、清洗液进料管22、清洗液排料管23、蒸馏瓶通气管32和蒸汽管道27共计六个管道，并使蒸馏瓶2内部与大气隔绝。所述进料通道口塞44与法兰45经玻璃磨口密封连接，所述法兰45通过锁紧螺母固定在旋转电机轴承外壳13的远离蒸馏瓶2的一端，所述法兰45与旋转电机的所述轴承外壳13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2之前进行一定的加热处理。如图1所示的结构，所述进料管5的外侧缠裹有电加热带24，用于待蒸馏液温度过低时的开车启动加热，便于后续更快完成蒸馏；所述电加热带24的外层则设置有玻璃纤维带25，实现所述电加热带24的隔热和固定，并且进一步的，所述电加热带24与所述进料管5之间设置有加热温度传感器26探头，用于监测加热温度。

如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，为了进一步控制整个蒸馏过程的计量，所述进料管5、浓缩液排出管21、清洗液进料管22、清洗液排料管23、流体进液管16、流体排液管19、夹套清洗进液管17和夹套清洗液排液管20均与智能计量泵30连接，利用所述智能计量泵30控制各管路的开关进而控制各管路的进、出料液，准确定量依序完成液体输送。所述智能计量泵30优选为智能多头精密柱塞式计量泵。

如图1所示的自供热节水型智能旋转蒸发仪，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24、智能计量泵30、加热温度传感器26、蒸汽温度传感器28、蒸汽压力传感器29、夹套通气管18开关和蒸馏瓶通气管32开关均与智能控制设备31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。

本发明旋转蒸发仪选用的蒸发设备结构紧凑，占地面积小、所需空间也小，又可省去冷却系统，对于需要扩建蒸发设备而又存在供汽、供水能力不足，场地不够的现有工厂，特别是低温蒸发需要冷冻水冷凝的场合，可以收到既节省投资又较好节能的效果。

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。