專利名稱：結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合氣固相物料反應的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器。
背景技術(shù)：
目前市面上很難找到實驗室用氣固相反應器。在ー些文獻中，當需要進行氣固相反應時，會在未對固相反應物攪拌的前提下直接將氣體吹向固相反應物，這樣反應效率很低，且反應很不均勻。比如某些利用臭氧作為氧化劑，氫氧化鎳作為還原劑制備羥基氧化鎳的文獻。エ業(yè)中應用的氣固相反應器主要是流化床，其所需氣體量大，流速高，且多使用一些較為廉價的氣體，例如硫鐵礦的焙燒使用的就是空氣。流化床設(shè)備龐大，主要用于エ業(yè)生產(chǎn)。流化床在實驗室中應用較少，這主要是實驗室中所提供固相反應物的量比較少，采用流化床處理方式，會使多數(shù)固相反應物被吹走，最后所得樣品會很少，甚至無法對樣品進行測試。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供ー種結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，主要在實驗室中使用，可以使氣體與固體粉末充分地反應。結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，由反應容器外體和安裝在其內(nèi)腔中的回轉(zhuǎn)體、葉輪、葉片組成；其中反應容器外體為圓筒形，由上體、中體和下體通過螺紋連接為一體；葉輪安裝在中體隔層上方；回轉(zhuǎn)體懸空安裝在下體內(nèi)腔中；葉輪的輪軸下部制成螺紋接頭，螺紋接頭處開有內(nèi)銷孔；回轉(zhuǎn)體上表面對稱中心處固接有中空圓柱，中空圓柱內(nèi)腔上部制成螺套，螺套中部徑向開有銷孔；葉輪的螺紋接頭穿過中體隔層中心的中圓孔，與回轉(zhuǎn)體間通過螺套螺接在一起，用定位銷穿過銷孔和內(nèi)銷孔固定二者相對位置?；剞D(zhuǎn)體的內(nèi)部加工有攪拌子容納腔?；剞D(zhuǎn)體可制成由兩個三面擋板構(gòu)成的擋板式回轉(zhuǎn)體。
構(gòu)成反應容器外體的上體和中體的連接部制有螺紋，上體和中體之間為密封連接；中體和下體的連接部也制有螺紋，中體和下體之間為密封連接；上體回轉(zhuǎn)軸線上有進氣管與上體連為一體；進氣管旁邊固定安裝與上體連為一體的排氣管，且排氣管上安裝有氣閥；中圓孔制作在中體中間隔層中央。葉輪的輪軸上部對稱安裝有葉片。葉輪的輪軸上安裝葉片的數(shù)目為大于或等于I的整數(shù)個。輪軸上從葉片的上邊沿以上部分的橫截面積由下到上逐漸減小。反應器外體的中體可制成變徑中體；變徑中體上的中上體的直徑與上體的直徑相等，且中上體和上體可螺接在一起，也可將二者的結(jié)合部加工為磨砂面并緊密結(jié)合在一起；變徑中體上的中下體的直徑和下體的直徑相等，且中下體和下體可螺接在一起，也可將ニ者的結(jié)合部加工為磨砂面并緊密結(jié)合在一起。變徑中體的中上體的直徑可以大于也可以小于中下體的直徑?；剞D(zhuǎn)體可制成弾性夾回轉(zhuǎn)體，弾性夾回轉(zhuǎn)體的橫向兩端有擋板、兩擋板間的縱向固裝有弾性夾與彈性夾回轉(zhuǎn)體連為一體，或橫向兩端固裝彈性夾，縱向兩端間安裝擋板。[0009]彈性夾回轉(zhuǎn)體可做成由多個條狀彈性夾構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體；多個條狀彈性夾構(gòu)成的彈性夾回轉(zhuǎn)體的兩端有擋板、兩擋板間固定有多個條狀彈性夾，條狀彈性夾的數(shù)目為大于2的自然數(shù)，呈對稱或不對稱排列。在需要進行實驗時，首先將葉輪的螺紋接頭插入中體的中圓孔，然后在中圓孔另一端與回轉(zhuǎn)體螺接，待旋緊之后用定位銷固定。然后使回轉(zhuǎn)體的攪拌子容納腔豎直向上放置，在其中放入攪拌子，再使下體與中體緊密螺接，這時將中體開ロ向上放置，接下來即可在中體中添加參與反應的固體粉末。然后再將上體與中體緊密螺接，再將已裝配好的氣固相反應器放置在磁力攪拌器上，然后用輸入氣體的導管與進氣管連接，使輸出氣體的導管與排氣管連接，并在氣閥安裝孔中放入氣閥。這時開動磁力攪拌器對固體粉末加以攪拌，然后通入反應氣體，使氣體和固體粉末開始反應，并通過氣閥控制排出氣體的流速，進而控制反應容器中氣體的濃度。反應結(jié)束后，將上體與中體旋開，將中體中的粉末倒出即為所制備樣品。相對于專利號為Z L 201120337953.9的專利來說，本發(fā)明中，進氣管中的反應氣體由上向下運動，氣體速度由一定數(shù)值變?yōu)榱愫笤購较蜻\動，然后再向上運動，則反應氣體在反應器中停留時間較長，因此會有更多的反應氣體參與反應，即使用該氣固相反應器對反應氣體的利用率高，且相同時間內(nèi)參與反應的固體粉末也要多出許多。此外，該氣固相反應器采用實驗室中常用的磁力攪拌子所受磁力作為動カ源，提供了一種新的實驗室用氣固相反應器。該裝置可以使少量固體粉末充分地與氣體反應，降低實驗成本，且該裝置密封良好，反應后的剩余氣體從排氣管直排或處理后排至室外，因此可以安全地使ー些有毒、強氧化性、強腐蝕性氣體如臭氧、氯氣等與固體粉末的反應在實驗室中完成。并且，該氣固相反應器的攪拌槳葉片是社會上原有的螺旋面葉片和平葉片的組合，是全新的攪拌槳葉片，使用時，在葉片隨轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)過程中，彎曲面可將氣體向反應器壁方向推出，到達梯形斜面后，與粉料一起沿梯形斜面順勢上揚，拋撒到反應容器腔室的上部，提高氣固相反應物的反應機率，加速反應過程。本發(fā)明中葉片直接安裝在葉輪上，而葉輪直徑相對于專利號為Z L201120337953.9的專利來說要小很多，因此葉片作用范圍就會很廣，這樣就會有更多的反應氣體參與反應，因此反應氣體和參與反應的固體粉末的利用率也會相對高出許多。相對于專利號為Z L 201120337953.9的專利來說，本發(fā)明中由
于沒有底腔，因此磁力攪拌子距離磁力攪拌器表面要更近一點，因此磁力攪拌子所受磁力要更大，這樣就可以攪拌更多固體粉末，所制樣品的単位耗電量也會降低很多。本發(fā)明中如果采用弾性夾回轉(zhuǎn)體和多個條狀弾性夾構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體，相對方案第一段中描述的回轉(zhuǎn)體來說，可以節(jié)省制作材料，操作也要簡單ー些，即安裝攪拌子時彈性夾回轉(zhuǎn)體或多個條狀夾回轉(zhuǎn)體均不要求回轉(zhuǎn)體一定要開ロ向上安裝。

圖1是結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器結(jié)構(gòu)圖。圖2是下體結(jié)構(gòu)圖。圖3是下體的剖面圖。[0020]圖4是中體的結(jié)構(gòu)圖。圖5是中體的剖面圖。圖6是上體的結(jié)構(gòu)圖。圖7是上體的剖面圖。圖8是葉輪的整體結(jié)構(gòu)圖。圖9是回轉(zhuǎn)體的整體結(jié)構(gòu)圖。圖10是回轉(zhuǎn)體內(nèi)安裝有彈性夾的氣固相反應器結(jié)構(gòu)圖。圖11是彈性夾回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)圖。圖12是多個條狀彈性夾構(gòu)成的彈性夾回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)圖。圖13是變徑中體的立體形狀圖。圖14是氣固相反應器的外體的中體采用的變徑中體的剖面圖。圖15是擋板式回轉(zhuǎn)體構(gòu)成形狀圖。圖中序號說明1是回轉(zhuǎn)體、2是葉輪、3是葉片、4是進氣管、5是排氣管、6是氣閥、7是定位銷、8是下體、9是下外螺紋、10是中體、11是中圓孔、12是中下內(nèi)螺紋、13是中上內(nèi)螺紋、14是上體、15是氣閥安裝孔、16是上外螺紋、17是內(nèi)銷孔、18是螺紋接頭、19是螺套、20是銷孔、21是中空圓柱、22是攪拌子容納腔、23是彈性夾回轉(zhuǎn)體、24是彈性夾、25是擋板、26是條狀彈性夾、27是中下體、28是中上體、29是變徑中體、30是擋板回轉(zhuǎn)體、31是三面擋板。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，作為實施例，對技術(shù)方案作具體說明。實例一、參照圖1、2、3、4、5、6、7、8、9。氣固相反應器，由反應容器和安裝在其中的回轉(zhuǎn)體1、葉輪2、葉片3、進氣管4、排氣管5等組成。反應容器外體為圓筒形，由上、中、下三部分制成。上體14上裝有進氣管4、排氣管5，排氣管5上安裝有氣閥6，可以用來控制排氣管5中的氣體流速，進而改變反應容器中的壓強和反應氣體濃度。另外，上體14下部制作有上外螺紋16 ;中體10上端制作有上內(nèi)螺紋13、下端制作有下內(nèi)螺紋12，中體10中間隔層平面中央制作有中圓孔U。下體8上端制作有下外螺紋9?；剞D(zhuǎn)體I為ー長方體配件，其內(nèi)部制作有攪拌子容納腔22，且其上表面對稱中心處有一中空圓柱21與其連為一體。中空圓柱21中央制作有螺套19，銷孔20開在螺套中下部。葉輪2上裝有葉片3，其下部加工有螺紋接頭18，沿螺紋接頭18部的徑向加工有內(nèi)銷孔17 ;葉輪2的螺紋接頭18與回轉(zhuǎn)體I的螺套19螺接在一起，待旋緊之后，銷孔20和內(nèi)銷孔17可連通為ー個孔，將定位銷7插入以使葉輪2和回轉(zhuǎn)體I的相對位置固定。在需要進行實驗時，首先將葉輪2的螺紋接頭18插入中體10的中圓孔11，然后在中圓孔11另一端與回轉(zhuǎn)體I螺接，待旋緊之后用定位銷7固定。然后使回轉(zhuǎn)體I的攪拌子容納腔22豎直向上放置，在其中放入攪拌子，再通過下體上ロ處的下外螺紋9與中體下ロ處的下內(nèi)螺紋12，使下體8與中體10緊密螺接，并使回轉(zhuǎn)體I的下表面與下體8的內(nèi)腔底面間有ー個不影響其轉(zhuǎn)動的距離，且該距離要小于圓柱形攪拌子的半徑。然后將中體10開ロ向上放置，接下來即可在中體內(nèi)部邊緣處添加參與反應的固體粉末。之后即可利用中體10上ロ部的上內(nèi)螺紋13，上體14下ロ部的上外螺紋16，將上體14與中體10緊密螺接，反應器外體即安裝完備。再將已裝配好的氣固相反應器放置在磁力攪拌器上，然后用輸入氣體的導管與進氣管4連接，使輸出氣體的導管與排氣管5連接，并在氣閥安裝孔15中放入氣閥6。這時開動磁力攪拌器對固體粉末加以攪拌，然后通入反應氣體，使氣體和固體粉末開始反應，并通過氣閥6控制排出氣體的流速，進而控制反應容器中氣體的濃度。反應結(jié)束后，將上體14與中體10旋開，將中體10中的粉末倒出即為所制備樣品。參照圖15，實例一中的回轉(zhuǎn)體I的方體部分，可以做成具有三面擋板31的擋板式回轉(zhuǎn)體30，即回轉(zhuǎn)體的兩側(cè)面的中間部位開ロ，留下的部分即是側(cè)面擋板，兩個對應的側(cè)面擋板與回轉(zhuǎn)體的ー個端面擋板間連成一體，形成三面擋板，也就是擋板式回轉(zhuǎn)體30由兩個三面擋板31固定在回轉(zhuǎn)體頂面的兩端部構(gòu)成。實施例ニ、參照圖2、3、4、5、6、7、8、10、11。與實施例一不同的地方是用彈性夾回轉(zhuǎn)體23代替回轉(zhuǎn)體I ;且彈性夾回轉(zhuǎn)體23做成前后和下端開ロ的形狀，上端頂板兩端連接有擋板25 ;其中的彈性夾24，用板材做成弧形片，上邊沿固定在弾性夾回轉(zhuǎn)體23頂板下表面上，位于兩擋板25間，前后開ロ位置各固定一片彈性夾24?；剞D(zhuǎn)體的中空圓柱結(jié)構(gòu)與例一相同，反應器外體結(jié)構(gòu)及工作方式與例一相同。實施例三、參照圖2、3、4、5、6、7、8、10、12。與實施例ニ不同的地方是用多個條狀彈性夾26構(gòu)成的弾性夾回轉(zhuǎn)體23代替回轉(zhuǎn)體I。其中構(gòu)成彈性夾回轉(zhuǎn)體23的弾性夾是用多于2片的條狀弧形片固定在 弾性回轉(zhuǎn)體23的頂板下表面而成，回轉(zhuǎn)體的其它構(gòu)成方式與例二相同，反應器的外體的構(gòu)成與例一相同，運行方式與例一、例二相同。實施例四、參照圖2、3、6、7、8、9、13、14。與實施例一不同的地方是用變徑中體29代替中體10，且該實施例中的上體14直徑與變徑中體29的中上體28直徑相同，下體8直徑與變徑中體29的中下體27直徑相同，工作方式與例一相同。
權(quán)利要求1.結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，由反應容器外體和安裝在其內(nèi)腔中的回轉(zhuǎn)體(I)、葉輪(2)、葉片(3)組成；其特征在于反應容器外體為圓筒形，由上體(14)、中體(10)和下體(8)通過螺紋連接為一體；葉輪安裝在中體隔層上方；回轉(zhuǎn)體(I)懸空安裝在下體內(nèi)腔中；葉輪(2)的輪軸下部制成螺紋接頭(18)，螺紋接頭處開有內(nèi)銷孔(17);回轉(zhuǎn)體(I)上表面對稱中心處固接有中空圓柱(21)，中空圓柱內(nèi)腔上部制成螺套(19)，螺套中部徑向開有銷孔(20);葉輪的螺紋接頭(18)穿過中體(10)隔層中心的中圓孔(11)，與回轉(zhuǎn)體(I )間通過螺套(19)螺接在一起，用定位銷(7)穿過銷孔(20)和內(nèi)銷孔(17)固定二者相對位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于構(gòu)成反應容器外體的上體(I 4 )和中體(I 0 )的連接部制有螺紋，上體(I 4 )和中體(I 0 )之間為密封連接；中體(I 0 )和下體(8 )的連接部也制有螺紋，中體(I 0 )和下體(8 )之間為密封連接；上體(14)回轉(zhuǎn)軸線上有進氣管(4)與上體(I 4 )連為一體；進氣管(4 )旁邊固定安裝與上體(I 4)連為一體的排氣管(5)，且排氣管(5)上安裝有氣閥(6);中圓孔(11)制作在中體(10)中間隔層中央。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于葉輪(2 )的輪軸上部對稱安裝有葉片(3 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于葉輪(2)的輪軸上安裝葉片(3)的數(shù)目為大于或等于I的整數(shù)個。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于葉輪(2 )的輪軸上部從葉片(3 )的上邊沿以上部分的橫截面積由下到上逐漸減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于回轉(zhuǎn)體(I )的內(nèi)部加工有攪拌子容納腔(22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于反應器外體的中體(10)可制成變徑中體(29);變徑中體(29)上的中上體(28)的直徑與上體(14)的直徑相等，且中上體(28)和上體(14)可螺接在一起，也可將二者的結(jié)合部加工為磨砂面并緊密結(jié)合在一起；變徑中體(29)上的中下體(27)的直徑和下體(8)的直徑相等，且中下體(27)和下體(8)可螺接在一起，也可將二者的結(jié)合部加工為磨砂面并緊密結(jié)合在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于變徑中體(29)的中上體(28)的直徑可以大于也可以小于中下體(27)的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于回轉(zhuǎn)體(I)可制成彈性夾回轉(zhuǎn)體(23)，彈性夾回轉(zhuǎn)體(23)的橫向兩端有擋板(25)、兩擋板間的縱向固裝有彈性夾(24 )與彈性夾回轉(zhuǎn)體(23 )連為一體，或橫向兩端固裝彈性夾(24 )，縱向兩端間安裝擋板(25)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于彈性夾回轉(zhuǎn)體(23)可做成由多個條狀彈性夾(26)構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體；多個條狀彈性夾(26)構(gòu)成的彈性夾回轉(zhuǎn)體(23 )的兩端有擋板(25 )、兩擋板(25 )間固定有多個條狀彈性夾(26 )，條狀彈性夾(26)的數(shù)目為大于2的自然數(shù)，呈對稱或不對稱排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，其特征在于回轉(zhuǎn)體(I)可制成由兩個三面擋板(31)構(gòu)成的擋板式回轉(zhuǎn)體(30)。
專利摘要結(jié)構(gòu)簡單、反應效率高的氣固相反應器，由反應容器外體和安裝在其內(nèi)腔中的回轉(zhuǎn)體、葉輪、葉片組成；反應容器外體為圓筒形，由上體、中體和下體通過螺紋連接為一體；葉輪安裝在中體隔層上方；回轉(zhuǎn)體懸空安裝在下體內(nèi)腔中；葉輪的輪軸下部制成螺紋接頭，螺紋接頭處徑向開有內(nèi)銷孔；回轉(zhuǎn)體上表面對稱中心處固接有中空圓柱，中空圓柱內(nèi)腔上部制成螺套，螺套中部徑向開有銷孔；葉輪的螺紋接頭穿過中體隔層中心的中圓孔，與回轉(zhuǎn)體間通過螺套螺接在一起，用定位銷穿過銷孔和內(nèi)銷孔固定二者相對位置。反應氣體在反應器中停留時間長，氣體的利用率高，參與反應的固體粉末多。
文檔編號B01J8/10GK202860504SQ20122027632
公開日2013年4月10日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者姬忠濤, 趙澤彥, 張正富 申請人:曲靖師范學院