李萬(wàn)忠 韓瑋娜 李義清 趙春貞 王曉紅

摘要：針對(duì)現(xiàn)有蒸發(fā)裝置真空水泵水溫不恒定與水浴鍋不能隨意調(diào)節(jié)高度，提出相應(yīng)改進(jìn)辦法，設(shè)計(jì)一種冷卻效果好、效率高、功能更完善的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，并對(duì)該裝置特征及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行闡述。該裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)不僅可使學(xué)生從天然藥化實(shí)驗(yàn)中建立創(chuàng)新意識(shí)，而且能夠幫助學(xué)生樹(shù)立起自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)，推動(dòng)綜合性、創(chuàng)新性與探究性實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，對(duì)于藥學(xué)創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)具有一定的啟示作用。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置；協(xié)同創(chuàng)新；冷卻器；改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）01-0160-02

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置廣泛應(yīng)用在天然藥化實(shí)驗(yàn)中，用于減壓條件下連續(xù)蒸餾揮發(fā)性溶劑，主要進(jìn)行濃縮萃取液體、層析液及提取液，達(dá)到分離純化和富集目標(biāo)產(chǎn)物的目的。雖然目前所用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置功能基本滿足實(shí)驗(yàn)需要，但在教學(xué)科研應(yīng)用中，仍然發(fā)現(xiàn)真空水泵水溫不恒定與水浴鍋不能隨意調(diào)節(jié)高度等不足之處?；诖?，師生協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，解決現(xiàn)有裝置中真空度不能恒定問(wèn)題。

一、現(xiàn)有裝置不足

我們藥學(xué)院藥學(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)中，雖然旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置技術(shù)參數(shù)滿足了學(xué)生的基本需要，但應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：降低水箱水溫主要方法是停機(jī)，更換新鮮冷水，換水操作影響工作并麻煩；回收大量液體時(shí)，當(dāng)前所用水浴鍋多半為固定不動(dòng)，不能隨意調(diào)節(jié)水浴鍋高度，憑借人工在鍋底墊放物品，此設(shè)計(jì)一定程度上影響蒸發(fā)效率。

二、已有裝置改進(jìn)

針對(duì)目前蒸發(fā)裝置存在問(wèn)題，進(jìn)行可能方案設(shè)計(jì)，從多種備選方案中確定較優(yōu)設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1。在此基礎(chǔ)上，逐步完善旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置功能。

第一，真空水泵內(nèi)設(shè)有冷卻器，由外罩、位于外罩內(nèi)的蛇形管構(gòu)成，外罩頂部、底部均設(shè)開(kāi)口，外罩側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)水口與出水口，維持真空水泵中水溫。

第二，所述真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，特征在于基架由機(jī)座、固定在所述機(jī)座上端的豎直支架、垂直固定在所述支架上的橫梁，橫梁上設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，便于調(diào)節(jié)水浴鍋高度。

第三，所述真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，特征在于保溫蓋上設(shè)有氣孔，內(nèi)壁上固定有吸附層，防止工作過(guò)程中產(chǎn)生氣霧，影響操作者觀察內(nèi)部變化。

第四，所述真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，特征在于冷凝器底端連接有緩沖瓶，緩沖瓶上設(shè)有隔阻閥；緩沖瓶底端連接有接收瓶，接收瓶口處設(shè)有通氣閥，便于連續(xù)狀態(tài)下移除冷凝液。

三、裝置實(shí)施改進(jìn)

為清楚說(shuō)明旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置改進(jìn)技術(shù)方案，對(duì)方案實(shí)施或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需附圖作一簡(jiǎn)單介紹。

（1-基架；2-真空水泵；3-冷凝泵；301-第二進(jìn)水口；302-第二出水口；4-冷凝器；401-氣管；402-第一進(jìn)水口；403-第一出水口；501-液壓缸；502-導(dǎo)向桿；503-導(dǎo)向桿座；504-托盤(pán)座；505-水浴鍋托盤(pán)；506-定位桿；507-彈簧；508-調(diào)節(jié)螺母；509-行程撞塊；510-行程開(kāi)關(guān)；6-冷卻器；601-第三進(jìn)水口；602-第三出水口；603-通孔；701-吸附層；702-氣孔；8-緩沖瓶）

由圖1～2所示，一種真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，包括旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、真空水泵2、冷凝泵3。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀包括基架1、固定在基架1上的冷凝器4，冷凝器4設(shè)有氣管401、第一進(jìn)水口402、第一出水口403，真空水泵2通過(guò)真空管與氣管401連接，冷凝泵3設(shè)有第二進(jìn)水口301、第二出水口302，真空水泵2內(nèi)設(shè)有冷卻器6，冷卻器6由外罩、位于外罩內(nèi)的蛇形管構(gòu)成，外罩頂部、底部均設(shè)開(kāi)口，外罩圓周側(cè)壁上設(shè)第三進(jìn)水口601、第三出水口602，第三進(jìn)水口601與第三出水口602對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第三進(jìn)水口601、第三出水口602分別與蛇形管進(jìn)水端、出水端相連，外罩圓周側(cè)壁上還設(shè)多個(gè)通孔603；第一出水口403、第三出水口602均通過(guò)水管與第二進(jìn)水口301相連；第二出水口302分別與第一進(jìn)水口402、第三進(jìn)水口601通過(guò)水管相連，即冷凝泵3進(jìn)水管接通冷凝器4和真空水泵2中冷卻器6出水管，冷凝泵3出水管接通冷凝器4和真空水泵2中冷卻器6進(jìn)水管，此連接保證水泵2水箱中水溫恒定，維持穩(wěn)定真空度。

基架1由機(jī)座、固定在機(jī)座上端的豎直支架、垂直固定在支架上的橫梁，橫梁上設(shè)升降機(jī)構(gòu)。由圖3～5所示，升降機(jī)構(gòu)包括液壓缸501，液壓缸501通過(guò)螺絲固定在橫梁上；托盤(pán)座504，托盤(pán)座504固定在液壓缸501活塞桿頭上；導(dǎo)向桿座503，導(dǎo)向桿座503通過(guò)螺栓固定在橫梁上；導(dǎo)向桿502，固定在導(dǎo)向桿座503上，導(dǎo)向桿502一端固定在托盤(pán)座504上；行程撞塊509，固定在導(dǎo)向桿502另一端上；行程開(kāi)關(guān)510，固定在液壓缸501缸筒側(cè)壁上；水浴鍋托盤(pán)505，固定在托盤(pán)座504上，水浴鍋可放置在水浴鍋托盤(pán)505上，隨液壓缸501活塞桿頭上升或下降。

托盤(pán)座504為圓形盤(pán)，托盤(pán)座504中心位置上設(shè)液壓桿連接螺絲孔，托盤(pán)座504在圓周方向上設(shè)四個(gè)圓孔，用于螺絲穿過(guò)且將水浴鍋托盤(pán)505固定在托盤(pán)座504上。托盤(pán)座504在圓周方向上固定有四個(gè)定位桿506，定位桿506上套接有彈簧507，彈簧507底端設(shè)調(diào)節(jié)螺母508，彈簧507彈性位移由調(diào)節(jié)螺母508控制，托盤(pán)座504向上承重力由彈簧507彈力決定。托盤(pán)座504上還設(shè)導(dǎo)向桿連接螺絲孔，便于導(dǎo)向桿502安裝固定。

一種真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置還包括固定在水浴鍋托盤(pán)505頂端水浴鍋；水浴鍋由內(nèi)膽、包覆內(nèi)膽的加熱套、位于內(nèi)膽頂端保溫蓋構(gòu)成，保溫蓋內(nèi)壁上固定吸附層701；保溫蓋上設(shè)氣孔702，冷凝器底端連緩沖瓶8，緩沖瓶8上設(shè)隔阻閥，緩沖瓶8底端連接收瓶，接收瓶口處設(shè)通氣閥，真空管上設(shè)真空調(diào)節(jié)閥和真空表，冷凝器4側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層間充滿冷卻介質(zhì)，使得冷卻效果更好。

四、裝置改進(jìn)效果

通過(guò)改進(jìn)蒸發(fā)裝置，完善裝置使用功能，提高減壓濃縮效率，可連續(xù)進(jìn)料操作及接受冷凝液，減少揮發(fā)有機(jī)溶劑損耗，降低溶劑對(duì)環(huán)境的污染。通過(guò)學(xué)生參與蒸發(fā)裝置改進(jìn)，既可滿足藥學(xué)學(xué)生開(kāi)設(shè)綜合性試驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與探究性實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)培養(yǎng)同學(xué)協(xié)同創(chuàng)新與學(xué)以致用能力。

五、小結(jié)

第一，基于影響裝置使用效率的因素，加之操作中所發(fā)現(xiàn)不足，對(duì)現(xiàn)裝置相應(yīng)改進(jìn)：真空水泵中設(shè)計(jì)冷卻器，基架橫梁上設(shè)升降機(jī)構(gòu)，保溫蓋內(nèi)壁上固定吸附層，冷凝器底端連緩沖瓶，設(shè)有隔阻閥，接收瓶口處設(shè)通氣閥，滿足藥學(xué)專(zhuān)業(yè)師生實(shí)驗(yàn)需要。

第二，在專(zhuān)業(yè)老師指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心，利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)與本科助研活動(dòng)，通過(guò)已有裝置不足→師生討論設(shè)計(jì)→方案完善改進(jìn)→設(shè)備自主研制，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利與實(shí)用新型專(zhuān)利，樹(shù)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)，逐步培養(yǎng)同學(xué)們的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。

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