師生協(xié)同創(chuàng)新研究

李萬忠 韓瑋娜 李義清 趙春貞 王曉紅

摘要：針對現(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)改進辦法，設(shè)計一種冷卻效果好、效率高、功能更完善的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，并對該裝置特征及優(yōu)點進行闡述。該裝置改進設(shè)計不僅可使學(xué)生從天然藥化實驗中建立創(chuàng)新意識，而且能夠幫助學(xué)生樹立起自主知識產(chǎn)權(quán)保護意識，推動綜合性、創(chuàng)新性與探究性實驗有機結(jié)合，對于藥學(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

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0160-02

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置廣泛應(yīng)用在天然藥化實驗中，用于減壓條件下連續(xù)蒸餾揮發(fā)性溶劑，主要進行濃縮萃取液體、層析液及提取液，達到分離純化和富集目標產(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驗需要，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。基于此，師生協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計一種旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，解決現(xiàn)有裝置中真空度不能恒定問題。

一、現(xiàn)有裝置不足

我們藥學(xué)院藥學(xué)專業(yè)開放性實驗中，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)一些問題：降低水箱水溫主要方法是停機，更換新鮮冷水，換水操作影響工作并麻煩；回收大量液體時，當前所用水浴鍋多半為固定不動，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)計一定程度上影響蒸發(fā)效率。

二、已有裝置改進

針對目前蒸發(fā)裝置存在問題，進行可能方案設(shè)計，從多種備選方案中確定較優(yōu)設(shè)計，見圖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)開口，外罩側(cè)壁上設(shè)有進水口與出水口，維持真空水泵中水溫。

第二，所述真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置，特征在于基架由機座、固定在所述機座上端的豎直支架、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、裝置實施改進

為清楚說明旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)裝置改進技術(shù)方案，對方案實施或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需附圖作一簡單介紹。

（1-基架；2-真空水泵；3-冷凝泵；301-第二進水口；302-第二出水口；4-冷凝器；401-氣管；402-第一進水口；403-第一出水口；501-液壓缸；502-導(dǎo)向桿；503-導(dǎo)向桿座；504-托盤座；505-水浴鍋托盤；506-定位桿；507-彈簧；508-調(diào)節(jié)螺母；509-行程撞塊；510-行程開關(guān)；6-冷卻器；601-第三進水口；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、第一進水口402、第一出水口403，真空水泵2通過真空管與氣管401連接，冷凝泵3設(shè)有第二進水口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)開口，外罩圓周側(cè)壁上設(shè)第三進水口601、第三出水口602，第三進水口601與第三出水口602對稱設(shè)置，第三進水口601、第三出水口602分別與蛇形管進水端、出水端相連，外罩圓周側(cè)壁上還設(shè)多個通孔603；第一出水口403、第三出水口602均通過水管與第二進水口301相連；第二出水口302分別與第一進水口402、第三進水口601通過水管相連，即冷凝泵3進水管接通冷凝器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由機座、固定在機座上端的豎直支架、垂直固定在支架上的橫梁，橫梁上設(shè)升降機構(gòu)。由圖3～5所示，升降機構(gòu)包括液壓缸501，液壓缸501通過螺絲固定在橫梁上；托盤座504，托盤座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502一端固定在托盤座504上；行程撞塊509，固定在導(dǎo)向桿502另一端上；行程開關(guān)510，固定在液壓缸501缸筒側(cè)壁上；水浴鍋托盤505，固定在托盤座504上，水浴鍋可放置在水浴鍋托盤505上，隨液壓缸501活塞桿頭上升或下降。

托盤座504為圓形盤，托盤座504中心位置上設(shè)液壓桿連接螺絲孔，托盤座504在圓周方向上設(shè)四個圓孔，用于螺絲穿過且將水浴鍋托盤505固定在托盤座504上。托盤座504在圓周方向上固定有四個定位桿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，托盤座504向上承重力由彈簧507彈力決定。托盤座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、裝置改進效果

通過改進蒸發(fā)裝置，完善裝置使用功能，提高減壓濃縮效率，可連續(xù)進料操作及接受冷凝液，減少揮發(fā)有機溶劑損耗，降低溶劑對環(huán)境的污染。通過學(xué)生參與蒸發(fā)裝置改進，既可滿足藥學(xué)學(xué)生開設(shè)綜合性試驗、創(chuàng)新性實驗與探究性實驗要求，同時培養(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，對現(xiàn)裝置相應(yīng)改進：真空水泵中設(shè)計冷卻器，基架橫梁上設(shè)升降機構(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)專業(yè)師生實驗需要。

第二，在專業(yè)老師指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心，利用開放實驗與本科助研活動，通過已有裝置不足→師生討論設(shè)計→方案完善改進→設(shè)備自主研制，申請國家發(fā)明專利與實用新型專利，樹立自主知識產(chǎn)權(quán)保護意識，逐步培養(yǎng)同學(xué)們的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識。

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