師生協同創新研究

李萬忠 韓瑋娜 李義清 趙春貞 王曉紅

摘要：針對現有蒸發裝置真空水泵水溫不恒定與水浴鍋不能隨意調節高度，提出相應改進辦法，設計一種冷卻效果好、效率高、功能更完善的旋轉蒸發裝置，并對該裝置特征及優點進行闡述。該裝置改進設計不僅可使學生從天然藥化實驗中建立創新意識，而且能夠幫助學生樹立起自主知識產權保護意識，推動綜合性、創新性與探究性實驗有機結合，對于藥學創新型應用人才培養具有一定的啟示作用。

關鍵詞：旋轉蒸發裝置；協同創新；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

旋轉蒸發裝置廣泛應用在天然藥化實驗中，用于減壓條件下連續蒸餾揮發性溶劑，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物的目的。雖然目前所用旋轉蒸發裝置功能基本滿足實驗需要，但在教學科研應用中，仍然發現真空水泵水溫不恒定與水浴鍋不能隨意調節高度等不足之處。基于此，師生協同創新設計一種旋轉蒸發裝置，解決現有裝置中真空度不能恒定問題。

一、現有裝置不足

我們藥學院藥學專業開放性實驗中，雖然旋轉蒸發裝置技術參數滿足了學生的基本需要，但應用中發現一些問題：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，不能隨意調節水浴鍋高度，憑借人工在鍋底墊放物品，此設計一定程度上影響蒸發效率。

二、已有裝置改進

針對目前蒸發裝置存在問題，進行可能方案設計，從多種備選方案中確定較優設計，見圖1。在此基礎上，逐步完善旋轉蒸發裝置功能。

第一，真空水泵內設有冷卻器，由外罩、位于外罩內的蛇形管構成，外罩頂部、底部均設開口，外罩側壁上設有進水口與出水口，維持真空水泵中水溫。

第二，所述真空旋轉蒸發裝置，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，橫梁上設有升降機構，便于調節水浴鍋高度。

第三，所述真空旋轉蒸發裝置，特征在于保溫蓋上設有氣孔，內壁上固定有吸附層，防止工作過程中產生氣霧，影響操作者觀察內部變化。

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

三、裝置實施改進

為清楚說明旋轉蒸發裝置改進技術方案，對方案實施或現有技術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-導向桿；503-導向桿座；504-托盤座；505-水浴鍋托盤；506-定位桿；507-彈簧；508-調節螺母；509-行程撞塊；510-行程開關；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，一種真空旋轉蒸發裝置，包括旋轉蒸發儀、真空水泵2、冷凝泵3。旋轉蒸發儀包括基架1、固定在基架1上的冷凝器4，冷凝器4設有氣管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設有第二進水口301、第二出水口302，真空水泵2內設有冷卻器6，冷卻器6由外罩、位于外罩內的蛇形管構成，外罩頂部、底部均設開口，外罩圓周側壁上設第三進水口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，外罩圓周側壁上還設多個通孔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，橫梁上設升降機構。由圖3～5所示，升降機構包括液壓缸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；導向桿座503，導向桿座503通過螺栓固定在橫梁上；導向桿502，固定在導向桿座503上，導向桿502一端固定在托盤座504上；行程撞塊509，固定在導向桿502另一端上；行程開關510，固定在液壓缸501缸筒側壁上；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中心位置上設液壓桿連接螺絲孔，托盤座504在圓周方向上設四個圓孔，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底端設調節螺母508，彈簧507彈性位移由調節螺母508控制，托盤座504向上承重力由彈簧507彈力決定。托盤座504上還設導向桿連接螺絲孔，便于導向桿502安裝固定。

一種真空旋轉蒸發裝置還包括固定在水浴鍋托盤505頂端水浴鍋；水浴鍋由內膽、包覆內膽的加熱套、位于內膽頂端保溫蓋構成，保溫蓋內壁上固定吸附層701；保溫蓋上設氣孔702，冷凝器底端連緩沖瓶8，緩沖瓶8上設隔阻閥，緩沖瓶8底端連接收瓶，接收瓶口處設通氣閥，真空管上設真空調節閥和真空表，冷凝器4側壁為雙層結構，內外層間充滿冷卻介質，使得冷卻效果更好。

四、裝置改進效果

通過改進蒸發裝置，完善裝置使用功能，提高減壓濃縮效率，可連續進料操作及接受冷凝液，減少揮發有機溶劑損耗，降低溶劑對環境的污染。通過學生參與蒸發裝置改進，既可滿足藥學學生開設綜合性試驗、創新性實驗與探究性實驗要求，同時培養同學協同創新與學以致用能力。

五、小結

第一，基于影響裝置使用效率的因素，加之操作中所發現不足，對現裝置相應改進：真空水泵中設計冷卻器，基架橫梁上設升降機構，保溫蓋內壁上固定吸附層，冷凝器底端連緩沖瓶，設有隔阻閥，接收瓶口處設通氣閥，滿足藥學專業師生實驗需要。

第二，在專業老師指導下，以學生為中心，利用開放實驗與本科助研活動，通過已有裝置不足→師生討論設計→方案完善改進→設備自主研制，申請國家發明專利與實用新型專利，樹立自主知識產權保護意識，逐步培養同學們的應用能力和創新意識。

參考文獻：

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