超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备制造技术

超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，属于超高压脉冲电场的应用技术，解决现有破碎微藻细胞壁设备，制造成本高昂的问题，本实用新型专利技术由变压器、倍压电路、旋转式超高压脉冲开关和同轴式流体处理空腔构成；变压器次级线圈与倍压电路、旋转式超高压脉冲开关、同轴式流体处理空腔相互串联连接；所述倍压电路采用若干级积木式倍压单元串联连接而成。使用时使含有微藻的流体从进水管中通入，从出水管处排出，当流体经过放电间隙时，超高压脉冲电场就对微藻进行破壁处理，从而从中提取出生物柴油。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于超高压脉冲电场的应用技术，主要用于利用微藻生产生物柴油的 产业中，对微藻进行中大规模的破壁处理，具体涉及一种超高压脉冲电场微藻破壁生物柴 油制取设备。
技术介绍
随着生产柴油技术的研究发展，利用微藻生产生物柴油成为生物柴油研究的一个 方向，要大规模地从微藻中提取生物柴油，首先需要解决微藻的细胞壁破壁技术问题，利用 物理方法处理微藻具有绿色环保的优点。在现有技术中，公开了一种利用高速流体颗粒的 强力碰撞，形成巨大机械作用力，完成破碎微藻细胞的厚壁，该技术要使微藻物料得到3倍 以上的音速快速喷出，生产条件苛刻，制造成本高昂，难以进入大批量低成本生产。
技术实现思路
由于微藻的个体很小，一般在微米级，如果能在这个小个体上施加大于36伏/微 米的电场强度，即产生360kV/cm的电位梯度，就可使微藻的细胞膜通透性增加，让细胞膜 穿孔，达到破壁之目的。为解决现有技术中，利用高速流体颗粒的强力碰撞，破碎微藻细胞 壁，生产条件苛刻，制造成本高昂的问题，本技术提供一种超高压脉冲电场微藻破壁生 物柴油制取设备，其实施方案如下超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，该生物柴油制取设备由变压器、倍 压电路、旋转式超高压脉冲开关和同轴式流体处理空腔构成；变压器次级线圈与倍压电路、 旋转式超高压脉冲开关、同轴式流体处理空腔相互串联连接；所述倍压电路采用若干级积木式倍压单元串联叠合连接而成，每级倍压单元由 主、副电容器组，和主、副二极管组，连接而成，其中主、副电容器组，均由多个电容器串联连 接而成，主、副二极管组，均由多个二极管串联连接而成，主电容器组的尾端与主二极管组 的阳极连接，主二极管组的阴极与副电容器组的首端连接；副二极管组的阴极与主二极管 组的阳极连接，副二极管组的阴极与副电容器组的尾端连接；相邻的两级倍压单元，后一级倍压单元的主电容器组的首端与前一级倍压单元的 主电容器组的尾端连接，后一级倍压单元的副电容器组的首端与前一级倍压单元的副电容 器组的尾端连接；初级倍压单元的主电容器组的首端与变压器次级线圈的高端连接，初级倍压单元 的副电容器组的首端与变压器次级线圈的低端连接并接地；末级倍压单元的副电容器组的尾端与绝缘箱体中设置的底部尖端导体连接；绝缘箱体内有旋转式超高压脉冲开关，所述超高压脉冲开关包括由减速电动机带 动旋转的转轴上的中部尖端导体，绝缘箱体上下相应位置装有静止的底部尖端导体和顶部 尖端导体，中部尖端导体与底部尖端导体和顶部尖端导体之间有击穿间隙；所述同轴式流体处理空腔包括中空的流体腔，流体腔有进水管和出水管，导电棒沿轴向穿入流体腔中，导电棒与流体腔接触部位之间有绝缘轴密封，位于流体腔中部的导 电棒上有直径大于导电棒直径的圆轴状的放电头，绝缘轴密封延伸至放电头处，流体腔在 靠近放电头处具有呈圆筒状的放电外壳，放电头与放电外壳之间具有放电间隙，导电棒与 绝缘箱体中设置的顶部尖端导体连接，流体腔与变压器次级线圈的低端联接。使用时通过水泵使含有微藻的流体从流体腔进水管中通入，并使其从出水管处排 出，当流体经过放电头与放电外壳之间的放电间隙时，间歇瞬间输出的超高压脉冲电场就 对流体进行微藻破壁处理，通过本技术破壁设备可以将微藻破壁，使微藻内富含脂肪 的生物活性物质释放出来，从而从中提取出生物柴油。本技术一种采用串级式发生器(8-30级倍压)和旋转法方便获取所需的 大功率的超高压脉冲，该脉冲因采用旋转法获得，具有超高压(200KV-1000KV)、大功率 (5KW-500KW)、脉冲前沿陡峭、脉冲频率低(0. 1Ηζ-30Ηζ)和作用时间极短的特点，爆炸效应 使微藻细胞膜一次性穿孔，破壁了之。本技术工作原理是变压器先产生一个中压，再由100-100000个电容器组和 二极管组，将该中压进一步升高并存储电荷。电容器采用低价位的国产电容器串联而成，从 而大幅度地降低了制作成本。本技术所产生的脉冲电场因脉冲前沿陡峭，爆炸效应好， 击穿能力强，脉冲电场放电时间短，能耗低。旋转式超高压脉冲开关采用动态旋转法，由减速电动机带动两对(四个)尖端导 体转动，当旋转的中部尖端导体与绝缘箱上相应位置固定静止的底部尖端导体和顶部尖端 导体相互接近时，高压开关接通，旋转式超高压脉冲开关瞬间释放超高压电荷，获得大功率 的脉冲电流。脉冲电流通过导线送入同轴式动态流体处理空腔的阳极导体上，在放电头 与放电外壳之间的放电间隙区域形成超高压脉冲电场，超高压脉冲电场在这个间隙瞬间放 电，流经这个空腔中阳极和阴极间隙处的微藻则被击穿破壁。当旋转式超高压脉冲开关的 导体与绝缘箱上固定导体相互离开时，开关断开，完成一个脉冲过程。通过调节中部尖端导 体与底部尖端导体和顶部尖端导体之间的距离可改变脉冲宽度，通过调节电动机的转速可 改变脉冲的频率。显然，该机械开关能有效地解决超高压、大电流的开关问题，比起晶闸管 开关技术的成本降低上千倍。本技术超高压旋转脉冲电场微藻破壁生物柴油生产技术具有设备结构简单， 加工制作时精度要求不高，易于实施，其成本低廉。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明附图说明图1为本技术超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备的主视图。具体实施方式实施例一如图1所示的超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，该生物 柴油制取设备选用四个高压电埸柱(图中仅示出了其中一个高压电埸柱与外部装置的连 接)，每个高压电埸柱均与旋转式超高压脉冲开关4、同轴式流体处理空腔3相互串联连接， 每个高压电埸柱由五箱电容器和十二串二极管连接成多倍压电路1，将电压进一步升高并 存储这些高压电荷，其中每箱电容器有120个电容器，每串二极管有50个二极管；所述多倍压电路1采用五级积木式倍压单元100串联叠合连接而成，每级倍压单 元100由主、副电容器组111，112和主、副二极管组121，122连接而成，其中主、副电容器组 111，112均由每箱电容器中的各个电容器串联连接而成，主、副二极管组121，122均由每串 二极管中的各个二极管串联连接而成，主电容器组的尾端102与主二极管组121的阳极连 接，主二极管组121的阴极与副电容器组的首端104连接；副二极管组122的阴极与主二极 管组111的阳极连接，副二极管组122的阴极与副电容器组的尾端103连接；相邻的两级倍压单元，后一级倍压单元的主电容器组的首端与前一级倍压单元的 主电容器组的尾端连接，后一级倍压单元的副电容器组的首端与前一级倍压单元的副电容 器组的尾端连接；初级倍压单元的主电容器组的首端与变压器次级线圈的高端22连接，初级倍压 单元的副电容器组的首端与变压器次级线圈的低端23连接并接地；末级倍压单元的副电容器组的尾端与绝缘箱体40中设置的底部尖端导体41连 接；绝缘箱体40内有旋转式超高压脉冲开关4，所述超高压脉冲开关4包括由减速电 动机45带动旋转的转轴46上的一对中部尖端导体43，绝缘箱体40上下相应位置装有静止 的底部尖端导体41和顶部尖端导体42，中部尖端导体43与底部尖端导体41和顶部尖端导 体42之间有击穿间隙44;当旋转的中部尖端导体43与绝缘箱体40上下匹配位置固定的底部尖端导体41 和顶部尖端导体42相互接近时，两对尖端本文档来自技高网...

【技术保护点】
超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，其特征在于：该生物柴油制取设备由变压器（２）、倍压电路（１）、旋转式超高压脉冲开关（４）和同轴式流体处理空腔（３）构成；变压器次级线圈（２１）与倍压电路（１）、旋转式超高压脉冲开关（４）、同轴式流体处理空腔（３）相互串联连接；所述倍压电路（１）采用若干级积木式倍压单元（１００）串联叠合连接而成，每级倍压单元（１００）由主、副电容器组（１１１，１１２）和主、副二极管组（１２１，１２２）连接而成，其中主、副电容器组（１１１，１１２）均由多个电容器串联连接而成，主、副二极管组（１２１，１２２）均由多个二极管串联连接而成，主电容器组的尾端（１０２）与主二极管组（１２１）的阳极连接，主二极管组（１２１）的阴极与副电容器组的首端（１０４）连接；副二极管组（１２２）的阴极与主二极管组（１１１）的阳极连接，副二极管组（１２２）的阴极与副电容器组的尾端（１０３）连接；相邻的两级倍压单元，后一级倍压单元的主电容器组的首端与前一级倍压单元的主电容器组的尾端连接，后一级倍压单元的副电容器组的首端与前一级倍压单元的副电容器组的尾端连接；初级倍压单元的主电容器组的首端与变压器次级线圈的高端（２２）连接，初级倍压单元的副电容器组的首端与变压器次级线圈的低端（２３）连接并接地；末级倍压单元的副电容器组的尾端与绝缘箱体（４０）中设置的底部尖端导体（４１）连接；绝缘箱体（４０）内有旋转式超高压脉冲开关（４），所述超高压脉冲开关（４）包括由减速电动机（４５）带动旋转的转轴（４６）上的中部尖端导体（４３），绝缘箱体（４０）上下相应位置装有静止的底部尖端导体（４１）和顶部尖端导体（４２），中部尖端导体（４３）与底部尖端导体（４１）和顶部尖端导体（４２）之间有击穿间隙（４４）；所述同轴式流体处理空腔（３）包括中空的流体腔（３３），流体腔（３３）有进水管（３５）和出水管（３４），导电棒（３１）沿轴向穿入流体腔（３３）中，导电棒（３１）与流体腔（３３）接触部位之间有绝缘轴密封（３８），位于流体腔（３３）中部的导电棒（３１）上有直径大于导电棒（３１）直径的圆轴状的放电头（３２），绝缘轴密封（３８）延伸至放电头（３２）处，流体腔（３３）在靠近放电头（３２）处具有呈圆筒状的放电外壳（３７），放电头（３２）与放电外壳（３７）之间具有放电间隙（３６），导电棒（３１）与绝缘箱体（４０）中设置的顶部尖端导体（４２）连接，流体腔（３３...

【技术特征摘要】
超高压脉冲电场微藻破壁生物柴油制取设备，其特征在于该生物柴油制取设备由变压器(2)、倍压电路(1)、旋转式超高压脉冲开关(4)和同轴式流体处理空腔(3)构成；变压器次级线圈(21)与倍压电路(1)、旋转式超高压脉冲开关(4)、同轴式流体处理空腔(3)相互串联连接；所述倍压电路(1)采用若干级积木式倍压单元(100)串联叠合连接而成，每级倍压单元(100)由主、副电容器组(111，112)和主、副二极管组(121，122)连接而成，其中主、副电容器组(111，112)均由多个电容器串联连接而成，主、副二极管组(121，122)均由多个二极管串联连接而成，主电容器组的尾端(102)与主二极管组(121)的阳极连接，主二极管组(121)的阴极与副电容器组的首端(104)连接；副二极管组(122)的阴极与主二极管组(111)的阳极连接，副二极管组(122)的阴极与副电容器组的尾端(103)连接；相邻的两级倍压单元，后一级倍压单元的主电容器组的首端与前一级倍压单元的主电容器组的尾端连接，后一级倍压单元的副电容器组的首端与前一级倍压单元的副电容器组的尾端连接；初级倍压单元的主电容器组的首端与变压器次级线圈的高端(22)连接，初级倍压单元的副电容器组的首端与变压器次级线圈的低端(23)连接并接地；末级倍压单元的副电容器组的尾端与绝缘箱体(40)中设置的底部尖端导体(41)连接；绝缘箱体(40)内有旋转式超高压脉冲开关(4)，所述超高压脉冲开关(4)包括由减速电动机(45)带动旋转的转轴(46)上的中部尖端导体(43)，绝缘箱体(40)上下相应位置装有静止的底部尖端导体(41)和顶部尖端导体(42)，中部尖端导体(43)与底部尖端导体(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永才，
申请(专利权)人：周永才，
类型：实用新型
国别省市：53[中国|云南]