本發(fā)明屬于汽爆設(shè)備，具體涉及一種高速蒸汽爆破設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、蒸汽爆破即汽爆（steam?explosion），是應(yīng)用蒸汽瞬時(shí)減壓對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理的一種技術(shù)。其技術(shù)本質(zhì)為：將滲進(jìn)植物組織內(nèi)部的蒸汽分子瞬時(shí)釋放完畢，使蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并作用于生物質(zhì)組織細(xì)胞層間，從而用較少的能量將原料按目的分解。

2、爆的物理概念為：能量在短時(shí)間突發(fā)性全部釋放完畢。在化學(xué)反應(yīng)、核反應(yīng)以及物理減壓過程，衡量其突發(fā)性的表征之一便是看其在能量釋放時(shí)是否伴有“炸響”聲即伴隨沖擊波產(chǎn)生，其反應(yīng)過程在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成。因此，無論是炸藥還是壓力容器所產(chǎn)生的爆破，只有具備了突發(fā)性炸響聲，可產(chǎn)生爆破沖擊波才屬于物理意義上的真正的爆破。與此不同，一些通過打開快放閥門，使容器內(nèi)壓力迅速降低的減壓過程由于沒有產(chǎn)生毫秒級(jí)沖擊波，參與反應(yīng)的物料是依次按前后順序從高壓向低壓反應(yīng)釋放平衡，故不會(huì)產(chǎn)生劇烈的炸響聲，減壓過程遠(yuǎn)未達(dá)到毫秒級(jí)將全部容器內(nèi)物料降為常壓，均不具備爆破及蒸汽爆碎的必備條件。這些做功過程由于時(shí)間較長(zhǎng)，不產(chǎn)生瞬間大功率，也就無法達(dá)到爆破所預(yù)期的物理化學(xué)效果。因此，汽爆設(shè)備的必備屬性首先應(yīng)滿足爆破（放氣）時(shí)間的最大限值。依據(jù)汽爆原理，在同等的能量下為了取得最大的爆破功率，則需要爆破（放氣）時(shí)間趨近于零。因此在同等的蒸汽壓力與維壓時(shí)間下，不同的汽爆設(shè)備會(huì)因其自身不同的爆破（放氣）時(shí)間而產(chǎn)生不同的預(yù)處理效果。

3、由此可見，為了得到更好的爆破效果，需要在最短的時(shí)間內(nèi)完成爆破（放氣）過程。而爆破（放氣）的速度，取決于蒸汽噴射口的大小以及打開的速度。如果采用常規(guī)的閥門，閥門的口徑受到限制，同時(shí)，閥門口徑越大，開啟的時(shí)間越長(zhǎng)，因此，采用閥門放氣的方式，無法達(dá)到爆破的目的。

4、針對(duì)上述問題，申請(qǐng)公布號(hào)為cn114045694a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)文件公開了汽爆籠體、彈射籠組件及汽爆機(jī)，其中，汽爆機(jī)采用蒸汽彈射的原理，是一種活塞式汽爆機(jī)；汽爆機(jī)包括彈射籠組件和外缸體，彈射籠組件包括汽爆籠體、加料蓋和裝料籠，汽爆籠體包括上端體、下底蓋和多根拉柱，加料蓋通過加料蓋密封件密封安裝汽爆籠體的頂部，外缸體的頂部和底部分別設(shè)有密封件，通過拉爆氣缸帶動(dòng)汽爆籠體在外缸體內(nèi)上下移動(dòng)。上述汽爆機(jī)在工作時(shí)，將上蓋打開，將裝有物料的裝料籠放到汽爆籠體重并使裝料籠處于懸浮狀態(tài)，然后關(guān)閉上蓋，蒸汽加壓到設(shè)定指標(biāo)后，拉爆氣缸迅速下拉，將汽爆籠體從外缸體中拉出。由于汽爆籠體的側(cè)壁是敞開的籠式結(jié)構(gòu)，物料暴露在常壓狀態(tài)，完成了爆破（放氣）過程。蒸汽排放的開口程度取決于拉爆氣缸的行程，足夠大，同時(shí)，氣缸向下拉爆的過程中，有一個(gè)加速過程，因此，可以得到較好的爆破效果。目前，此結(jié)構(gòu)是已知汽爆設(shè)備中，效果最好的，據(jù)稱能實(shí)現(xiàn)0.0085秒的爆破（放氣）速度。

5、然而，上述結(jié)構(gòu)也有明顯的缺陷。首先，汽爆籠體與裝有物料的裝料籠整體運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部分的組件太多，負(fù)載太大，設(shè)備很難大型化，同時(shí)，如果裝料體積太大，蒸汽無法滲透，無法解決加熱均勻的問題，也導(dǎo)致設(shè)備的產(chǎn)能受限。由于需要采用裝料籠裝料，必須從汽爆籠體的上部進(jìn)出，生產(chǎn)效率低。汽爆籠體上部的密封件與外缸體高速摩擦，磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備的可靠性降低，同時(shí)也增加了汽爆籠體的運(yùn)動(dòng)阻力，延長(zhǎng)了汽爆籠體的活動(dòng)時(shí)間。同時(shí)，高速氣缸的運(yùn)動(dòng)速度只有3米/秒，采用普通的拉爆氣缸拉爆汽爆籠體，而這種重型氣缸的運(yùn)行速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于3米秒，普通氣缸在運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞密封結(jié)構(gòu)和活塞桿的密封結(jié)構(gòu)，都會(huì)帶來摩擦阻力，阻礙汽爆籠體向下高速運(yùn)行，同時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)也影響密封圈的壽命。上述問題影響了汽爆設(shè)備的生產(chǎn)應(yīng)用。

6、因此，有必要提供一種爆破速度更快、可靠性更好、生產(chǎn)效率更高、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的汽爆設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高速蒸汽爆破設(shè)備，以解決傳統(tǒng)活塞式的汽爆設(shè)備的使用效果較差的技術(shù)問題。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供的一種高速蒸汽爆破設(shè)備采用如下技術(shù)方案：

3、一種高速蒸汽爆破設(shè)備，包括上固定罐體、下固定罐體和能夠向下高速?gòu)椛涞幕顒?dòng)罐體；上固定罐體和下固定罐體在上下方向間隔布置并通過多根圓周分布的連接件連接，在間隔空間形成蒸汽噴射口；

4、活動(dòng)罐體的上下兩端分別與上固定罐體和下固定罐體上的法蘭圈之間對(duì)應(yīng)形成上密封結(jié)構(gòu)和下密封結(jié)構(gòu)，活動(dòng)罐體的內(nèi)側(cè)在蒸汽壓力作用下的垂直方向具有一個(gè)向下的受力面；活動(dòng)罐體位于下固定罐體外，并能沿上下方向活動(dòng)，活動(dòng)罐體通過上密封結(jié)構(gòu)和下密封結(jié)構(gòu)將所述蒸汽噴射口密封，并在向下高速?gòu)椛鋾r(shí)將所述蒸汽噴射口高速打開。

5、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的高速蒸汽爆破設(shè)備采用三段式結(jié)構(gòu)，活動(dòng)罐體向上移動(dòng)時(shí)，可通過上密封結(jié)構(gòu)和下密封結(jié)構(gòu)將上固定罐體、下固定罐體和活動(dòng)罐體之間形成一個(gè)耐壓的密閉空間；活動(dòng)罐體向下高速?gòu)椛鋾r(shí)，能將上固定罐體和下固定罐體之間的間隙空間所形成的大面積的蒸汽噴射口高速打開，使上述密閉空間內(nèi)的蒸汽對(duì)外爆出，實(shí)現(xiàn)蒸汽爆破過程。同時(shí)，上述蒸汽噴射口也可以作為物料的進(jìn)口，便于實(shí)現(xiàn)物料的裝卸，提高生產(chǎn)效率。與傳統(tǒng)的活塞式汽爆機(jī)相比，本發(fā)明在實(shí)施蒸汽爆破的過程中，僅需活動(dòng)罐體移動(dòng)，無其它負(fù)載，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備大型化，設(shè)備可靠性更高；同時(shí)能高速打開蒸汽噴射口，提高了爆破速度，蒸汽在極短時(shí)間內(nèi)釋放，形成更強(qiáng)的沖擊波，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能更徹底，爆破強(qiáng)度顯著提高，爆破效果更好。

6、進(jìn)一步的，還包括多個(gè)繞活動(dòng)罐體的圓周方向均勻分布的高速運(yùn)動(dòng)氣缸，高速運(yùn)動(dòng)氣缸包括缸體、缸蓋、活塞桿和活塞，活塞桿與活動(dòng)罐體下端固定連接，缸體與下固定罐體連接，活塞上設(shè)有活塞密封圈，缸蓋上設(shè)有活塞桿密封圈；缸體的內(nèi)部為變徑式結(jié)構(gòu)，包括直徑與活塞密封圈適配的缸體適配部和直徑大于活塞密封圈的缸體無阻力部；活塞桿為變徑式結(jié)構(gòu)，包括直徑與活塞桿密封圈適配的適配桿段和直徑小于活塞密封圈內(nèi)徑的無阻力桿段；缸體內(nèi)或者下固定罐體上設(shè)有緩沖裝置；高速運(yùn)動(dòng)氣缸頂升到位時(shí)，適配桿段與活塞桿密封圈密封接觸并且活塞密封圈與缸體適配部密封接觸，活動(dòng)罐體向下彈射的過程中，適配桿段與活塞桿密封圈脫離接觸、活塞密封圈與缸體適配部脫離接觸并進(jìn)入缸體無阻力部。

7、有益效果：高速運(yùn)動(dòng)氣缸開始工作時(shí)，能夠提供向上頂升活動(dòng)罐體的推力，以保證活動(dòng)罐體與上固定罐體和下固定罐體之間的密封；高速運(yùn)動(dòng)氣缸向下彈射開啟時(shí)，在活塞的上端面通入壓縮空氣，此時(shí)壓縮空氣的壓力可以高于向上頂升時(shí)的壓縮空氣壓力，同時(shí)上、下密封結(jié)構(gòu)解除密封，高速運(yùn)動(dòng)氣缸的缸體開始放氣，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)氣缸高速向下運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，活塞桿的適配桿段與活塞桿密封圈脫離接觸，并且活塞密封圈與缸體的適配部脫離接觸，使得活塞桿、活塞密封圈在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)無摩擦阻力，進(jìn)而活動(dòng)罐體在自身重力和蒸汽壓力的作用下能夠高速向下彈射，提高了汽爆效果。

8、進(jìn)一步的，所述活動(dòng)罐體的底部還設(shè)有多個(gè)呈圓周均勻分布的頂升氣缸，頂升氣缸安裝在下固定罐體上，頂升氣缸的活塞桿用于與活動(dòng)罐體接觸以將活動(dòng)罐體向上頂升，并在頂升到設(shè)定位置時(shí)回縮，以與活動(dòng)罐體脫離接觸。

9、有益效果：頂升氣缸能夠輔助實(shí)現(xiàn)活動(dòng)罐體的上升，頂升氣缸的活塞桿向上頂升活動(dòng)罐體時(shí)，能夠帶動(dòng)高速運(yùn)動(dòng)氣缸的活塞桿向上伸出，直至高速運(yùn)動(dòng)氣缸的活塞桿與活塞桿密封圈密封配合、活塞密封圈與缸體密封配合，此時(shí)便實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)氣缸對(duì)活動(dòng)罐體的支撐，之后頂升氣缸便可以退回，僅高速運(yùn)動(dòng)氣缸對(duì)活動(dòng)罐體進(jìn)行支撐，以保證后續(xù)活動(dòng)罐體的高速向下彈射。

10、進(jìn)一步的，頂升氣缸與高速運(yùn)動(dòng)氣缸在活動(dòng)罐體的圓周方向上交替分布。

11、有益效果：使活動(dòng)罐體的受力更均勻，向下高速?gòu)椛鋾r(shí)更穩(wěn)定。

12、進(jìn)一步的，上密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在上固定罐體的法蘭圈上的一圈密封凹槽、安裝在密封凹槽內(nèi)的罐體密封圈，活動(dòng)罐體的頂部為凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)，與所述密封凹槽插接配合；所述下密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在活動(dòng)罐體上的水平密封面，水平密封面在所述頂升氣缸的作用下壓緊下固定罐體的法蘭密封圈，水平密封面與所述受力面共面，在蒸汽壓力作用下提供活動(dòng)罐體向下彈射的動(dòng)能。

13、有益效果：利用蒸汽壓力提供的瞬時(shí)推力，為活動(dòng)罐體提供向下高速?gòu)椛涞某跏紕?dòng)能，使活動(dòng)罐體在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高速，從而縮短爆破時(shí)間。另外，上密封結(jié)構(gòu)和下密封結(jié)構(gòu)都為垂直壓緊式結(jié)構(gòu)，活動(dòng)罐體向下彈射時(shí)，上、下密封面能快速分離，沒有摩擦阻力，同時(shí)，活動(dòng)罐體與下固定罐體之間有間隙，確保向下彈射時(shí)各罐體間無摩擦阻力，避免了現(xiàn)有技術(shù)中密封面因高速摩擦而導(dǎo)致的磨損問題，提高了整個(gè)設(shè)備的工作穩(wěn)定性。

14、進(jìn)一步的，所述罐體密封圈為充氣密封圈。

15、有益效果：通過對(duì)充氣密封圈加壓，能夠?qū)崿F(xiàn)上密封結(jié)構(gòu)處的密封，補(bǔ)償上密封結(jié)構(gòu)和下密封結(jié)構(gòu)的密封面因加工精度誤差或者密封元件受壓變形而導(dǎo)致的密封不嚴(yán)。

16、進(jìn)一步的，上固定罐體、下固定罐體和活動(dòng)罐體之間圍成一個(gè)汽爆腔體，汽爆腔體內(nèi)安裝有一個(gè)筒狀的圍欄，圍欄呈網(wǎng)格狀，以便于蒸汽噴射，并將物料限制在設(shè)定的空間。

17、有益效果：筒狀的圍欄能夠?qū)⑽锪习鼑饋?，在蒸汽爆破時(shí)，圍欄將物料限制在其內(nèi)部，避免物料過渡飛濺，確保物料在汽爆時(shí)保持穩(wěn)定。

18、進(jìn)一步的，所述圍欄與上固定罐體和下固定罐體的罐壁之間具有設(shè)定的間距，以形成蒸汽排放通道。

19、有益效果：圍欄與罐壁之間留有一定距離，一方面為圍欄的安裝、拆卸和維護(hù)提供操作空間，另一方面，形成的蒸汽排放通道允許蒸汽在物料周圍形成環(huán)形流動(dòng)路徑，結(jié)合圍欄上的透氣網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，確保蒸汽全方位滲透至物料，提升加熱均勻性；再者，蒸汽排放通道為蒸汽瞬時(shí)排放的主通道，確保高壓蒸汽在爆破時(shí)通過間隙快速排出，形成均勻的沖擊波。

20、進(jìn)一步的，所述汽爆腔體內(nèi)設(shè)有攪拌裝置或蒸汽分布裝置。

21、有益效果：能夠?qū)崿F(xiàn)蒸汽的均勻滲透，使物料內(nèi)外壓力快速達(dá)到平衡，提高加熱、加壓的效率，保證內(nèi)外物料的一致性。

22、進(jìn)一步的，所述連接件的朝向物料的部分安裝有可拆的耐磨襯套。

23、有益效果：在蒸汽爆破過程中，物料中夾雜的小顆粒雜質(zhì)會(huì)高速向外噴放，會(huì)對(duì)連接件造成磨損，耐磨襯套能夠減少連接件的磨損，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間使用后能夠拆卸更換，降低了維護(hù)成本。