[发明专利]一种气体轰爆处理机

说明书

技术领域

本发明属于蒸汽爆破技术领域，具体是一种气体轰爆处理机。

背景技术

目前，随着人们对蒸汽爆破原理的深入研究，蒸汽爆破机的最新发展已经超越了传统意义上的螺杆挤压式汽爆和蒸煮式汽爆，即所谓弹射式汽爆。其关键技术特征是具有爆破冲击波和与之相应的热功转换过程，蒸汽爆破机之所以能够在毫秒级内进行绝热膨胀做功，其本质体现在蒸汽爆破机的爆破时间和爆破功率密度这两个技术指标上，这两个参数是反映高压蒸汽热能转换为机械能量的效率指标，而爆破功率密度又与爆破时间紧密相联系，爆破时间越短，爆破功率密度越高，绝热膨胀做功越充分，所以爆破功率密度这一指标就成为评价蒸汽爆破机爆破性能高低的关键指标。因此，为获得更高的爆破功率密度，就需要更短的爆破时间，使得蒸汽爆破机的密封端盖开启速度更快，才能达到更高一级的爆破功率密度。

弹射式汽爆机的应用原理是：将密闭容器内的物料与高压蒸汽在瞬间(研究表明，生物质材料微孔结构内部与外部的气压平衡时间约1秒)释放至常压状态，物料与高压蒸汽以爆破的形式炸散并一同排出，使得渗进物料微孔结构内部的水蒸汽分子在极短的时间内突发性释放完毕，该过程主要是通过将高压蒸汽的内能绝大部分转化为机械能从而实现了绝热膨胀做功。由于其作用时间在毫秒级内，能量密度高，且集中作用在原料内部，使渗透到生物质原料内部纤维束与纤维束、木质素与纤维束等大分子之间的水蒸汽分子以及内部结合水所形成的强大的蒸汽压差，在毫秒级内高速释放的过程中，这一压差积累的势能转化为膨胀做功的机械能，从而产生强大的破坏力，达到了在大分子水平上高效离解木质纤维组织结构的目的，能够适用于后续的各种生物质处理工艺的需求。

现有技术中最先进的蒸汽爆破机是以博士论文《瞬时弹射式蒸汽爆破技术及其影响生物质转化机理的试验研究》、公开号CN10564288A的中国专利《瞬时弹射式汽爆机》等文献所公开的瞬间弹射式汽爆理论和工程设计为代表，其爆破时间远小于1秒，已接近理论值的87.5毫秒。但由于其密封盖开启的机械设计结构本身的限制，使其不可能提供更高的加速度，也因此无法将爆破时间缩短到小于87.5毫秒。

根据这一公开的瞬时弹射式汽爆机模型的权威理论分析和计算，人们已经形成了“爆破时间低于87.5毫秒是不可能的”、“87.5毫秒这一下限是无法突破的理论极限”等认识误区，根本原因在于打开密封端盖的气缸能够提供的开启相应速度已经达到气缸能够提供的最高值，并且在理论分析中已经按其最高值计算。随之而产生的一系列公开技术文献，大量存在最短爆破时间87.5毫秒这一所谓“理论极限”的技术偏见。有部分汽爆机文献中出现了0.00875秒即8.75毫秒的汽爆时间，在没有能力提供更强大的密封盖开启力量的情况下也是不可能实现的，显然属于笔误或者人为的错误。

因此，在蒸汽爆破机领域需要一种能克服上述技术偏见、突破87.5毫秒这一所谓“理论极限”的更高性能的蒸汽爆破机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述技术缺陷，提供一种汽爆时间小于87.5毫秒，打破上述技术偏见的更高性能的蒸汽爆破机，名称为“气体轰爆处理机”，以区别于未能突破87.5毫秒爆破时间的现有的瞬时弹射式汽爆机。

实际上，87.5毫秒这一所谓“理论极限”的技术偏见对本领域的技术人员已经构成了一种误导。根据瞬时弹射式汽爆机的工作机理和计算模型，只需提供更大的开启气缸密封端盖的力量，就能够产生更高的开启加速度，从而能够获得更快的爆破速度。因此，87.5毫秒的汽爆时间是能够突破的。

本发明的发明人通过反复研究和实践，不断探索，终于解决上述技术难题并且取得了意想不到技术效果。

本发明通过改进弹射式汽爆机下密封端盖的开启加力装置和支撑装置，提高密封端盖的开启加速度，使得高压气体发生更高效率的绝热膨胀做功，从而解决气缸加速度受限这一技术难题，使密封端盖具备更高的加速度，更短的爆破时间，从而提高爆破功率密度实现更高水平的汽爆效果。

本发明提供的技术方案是：

一种气体轰爆处理机，包括：框架(1)、外缸体(2)、内缸体(3)、蒸汽管(4)、下密封端盖(5)、上密封端盖(6)、接料仓(7)、接料仓支撑板(8)、加料仓(9)；其特征在于，还包括支撑气囊(10)、气囊固定板(11)、同步缸缸体(12)、同步缸活塞(13)、脉冲缸缸体(14)、脉冲缸活塞(15)、脉冲缸活塞连板(16)、2个以上的导向杆(17)、弹性密封组件(18)和控制机构；

外缸体(2)固定在框架(1)内，以获得稳定的支撑和固定；