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        一種微波消解用高通量高壓消解罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2017-05-31 02:22:36郭坤
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:微波消解高通量高壓

        摘 要:微波消解儀被廣泛的應(yīng)用在樣品前處理過(guò)程中,它可以有效的提高樣品的處理效率,降低人工成本。而消解罐是微波消解儀的重要組成部分,它設(shè)計(jì)的好壞直接決定了微波消解儀的工作效率。本文以圖文并茂的方式對(duì)新研發(fā)的高壓高通量消解罐進(jìn)行描述。并在選材和結(jié)構(gòu)方面對(duì)該消解罐的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行介紹。

        關(guān)鍵詞:微波消解;高壓;高通量;PAF;TFM;PEEK

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.192

        1 技術(shù)背景

        目前市場(chǎng)上的消解罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大都采用內(nèi)外罐組合的方式實(shí)現(xiàn),內(nèi)罐采用耐酸堿的氟塑料,外罐采用高強(qiáng)度塑料做橫向支撐,但是縱向支撐多采用罐架形式提供,操作笨重且體積較大不利于樣品數(shù)量較多的高通量消解,見(jiàn)圖1;密封方面有些采用裙邊密封的方式可以達(dá)到500psi但是不能自動(dòng)安全泄壓。

        所以本發(fā)明的目的就是制作既能到達(dá)500psi的工作壓力、易于加工、同時(shí)又具有自動(dòng)及手動(dòng)泄壓功能且體積較小可實(shí)現(xiàn)高通量消解的高壓消解罐。

        2 技術(shù)方案

        (1)該消解罐主要由外罐、內(nèi)罐、外罐蓋和內(nèi)罐蓋組成。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2和圖3。在1外罐和3外罐蓋上設(shè)計(jì)梯形螺紋,通過(guò)擰緊1外罐和3外罐蓋螺紋擰緊,將2內(nèi)罐和4內(nèi)罐蓋壓到一起,使內(nèi)罐和內(nèi)罐蓋的密封面緊貼,頂部的5壓力管螺母和4內(nèi)罐蓋通過(guò)螺紋擰緊使6壓力導(dǎo)管和4內(nèi)罐蓋的端面緊貼,使消解罐內(nèi)部形成密閉空間。樣品在內(nèi)罐中進(jìn)行消解時(shí),由于溫度的升高,消解罐內(nèi)部的壓力也會(huì)逐漸升高,消解罐內(nèi)部的壓力通過(guò)4內(nèi)罐蓋向上傳遞到3外罐蓋,3外罐蓋頂部開(kāi)始產(chǎn)生形變,在達(dá)到設(shè)計(jì)的安全泄壓點(diǎn)時(shí)3外罐蓋的形變量也達(dá)到預(yù)設(shè)值,此時(shí)3外罐蓋和4內(nèi)罐蓋整體上移使2內(nèi)罐與4內(nèi)罐蓋的密封面產(chǎn)生一條小縫隙,氣體流出2內(nèi)罐,從7外罐蓋泄壓孔泄壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)安全泄壓,當(dāng)壓力下降時(shí)利用3外罐蓋材料形變記憶性好的特點(diǎn)再回到初始位置,密封面的縫隙消失,消解罐保壓繼續(xù)工作。

        (2)在消解結(jié)束后,罐內(nèi)會(huì)有一定的壓力,擰松5壓力管螺母使罐內(nèi)氣體通過(guò)8內(nèi)罐蓋泄壓孔和9壓力管螺母泄壓孔排出,實(shí)現(xiàn)手動(dòng)泄壓。

        3 下面在選材和結(jié)構(gòu)方面對(duì)該消解罐的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行介紹

        (1)選材。由于微波消解是在微波場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng),所以不能用任何含金屬的材料制作,同時(shí)消解時(shí)大都是用復(fù)合酸對(duì)樣品進(jìn)行消解,所以對(duì)內(nèi)外罐的化學(xué)及物理性能要求比較高。該消解罐的外罐采用PEEK(聚醚醚酮)制成,利用其易成型、耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)為消解罐提供縱向和橫向的支撐。內(nèi)罐采用TFM(改性型聚四氟乙烯)制成,利用其耐腐蝕、耐高溫、形變記憶性好的特點(diǎn)為消解罐的密封和耐腐蝕性提供保障。外罐蓋及內(nèi)罐蓋采用PFA(可溶性聚四氟乙烯)制成,利用其易成型、耐腐蝕、耐高溫、形變記憶性好的特點(diǎn)為消解罐的密封和耐腐蝕性提供保障,并能有效的降低加工成本。

        (2)結(jié)構(gòu)。外罐和外罐蓋之間采用矩形螺紋進(jìn)行連接,利用矩形螺紋的止退性為消解罐提供縱向支撐。內(nèi)罐和內(nèi)罐蓋之間的密封面采用錐面密封,這樣可以保證越壓越緊,而且錐面的設(shè)計(jì)可以使內(nèi)罐和內(nèi)罐蓋在安裝時(shí)能夠自動(dòng)對(duì)齊,從而降低誤操作的發(fā)生。

        4 總結(jié)

        本發(fā)明利用了外罐及外罐蓋材料易成型且強(qiáng)度高的特點(diǎn),在外罐及外罐蓋上加工螺紋,利用外罐及外罐蓋提供罐體的支撐,易操作。并設(shè)計(jì)有手動(dòng)泄壓功能可在試驗(yàn)完畢后,手動(dòng)泄掉多余壓力,避免帶壓拆卸罐體出現(xiàn)危險(xiǎn)。在選材和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上為日后的消解罐設(shè)計(jì)提供了幫助。

        參考文獻(xiàn):

        [1]侯養(yǎng)全,郭振庫(kù).微波化學(xué)反應(yīng)用氟塑料容器應(yīng)用性能特點(diǎn)研究[J].現(xiàn)代儀器,2009(06).

        [2]付國(guó)太,劉洪軍,張柏,韓光鶴.PEEK的特性及應(yīng)用[J].工程塑料應(yīng)用,2006(10).

        作者簡(jiǎn)介:郭坤(1988-),男,山東濟(jì)南人,本科,助理工程師,研究方向:實(shí)驗(yàn)室分析儀器的研發(fā)。

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