一種帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微反應(yīng)器裝置，具體地說，是涉及一種帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，微反應(yīng)器在制備微-納顆粒材料的研究方面取得了很多成果，具有很大的潛力和應(yīng)用前景。與常規(guī)合成微-納顆粒材料的方法相比，微反應(yīng)器合成微-納顆粒材料易于控制和放大，通過方便、精確地調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)可以得到不同形狀、粒徑和粒徑分布的微-納顆粒材料。又由于微反應(yīng)器制備的微-納顆粒材料的一些特性，使得微反應(yīng)器在制備高振實(shí)密度和粒徑均一的微-納顆粒材料方面有著廣泛的應(yīng)用前景。但是微通道的堵塞使得微反應(yīng)器的應(yīng)用受到限制。
[0003]為解決微通道堵塞問題，國內(nèi)外相關(guān)研究人員進(jìn)行了如下研究:
[0004]1)中國發(fā)明專利:一種強(qiáng)化微反應(yīng)器內(nèi)氣液過程的方法，申請?zhí)?201410109267.4，公開號:CN104162395A，介紹了利用超聲與氣相的空化作用破壞流體中的固體之間的團(tuán)聚或在微通道壁面的粘附，預(yù)防和疏通堵塞。
[0005]2)中國發(fā)明專利:防止連續(xù)反應(yīng)通道系統(tǒng)堵塞的方法及執(zhí)行該方法的微反應(yīng)器，申請?zhí)?201080021683.9，公開號:CN102427876A，介紹了采用在工藝流體流動方向進(jìn)行超聲耦合的方法防止微通道的堵塞。
[0006]3)中國發(fā)明專利:振蕩流微反應(yīng)器，申請?zhí)?201180064961.3，公開號:CN103328092A，介紹了連接振蕩流設(shè)備的微反應(yīng)器解決微通道堵塞的問題。
[0007]雖然上述研究一定程度上緩解了微通道堵塞的問題，但很難保證微-納顆粒材料在微通道壁上完全沒有沉積，長期使用仍會造成微通道的堵塞，而由于微通道大多是處于密閉空間，后續(xù)也無法對其進(jìn)行清洗。且對于放熱反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量無法不及時(shí)散發(fā)，可能會導(dǎo)致裝置局部過熱而損壞裝置以及影響產(chǎn)物質(zhì)量。同時(shí)，疊層結(jié)構(gòu)的微反應(yīng)器制造的復(fù)雜性及較高的成本進(jìn)一步限制了微反應(yīng)器在微-納顆粒材料制備方面的應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本實(shí)用新型提供一種帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器，可進(jìn)行拆卸清洗和系統(tǒng)冷卻，有效防止微反應(yīng)器微通道的堵塞和微反應(yīng)器裝置的局部過熱，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所述帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器，包含表面刻有微通道的主體部件，該主體部件外套外殼體，外殼體內(nèi)表面設(shè)有與主體部件外表面的微通道接通的入口和出口通道，在外殼體上設(shè)置密封部件，將設(shè)有微通道的主體部件密封起來，以保證微通道內(nèi)的液體不會泄露，且密封部件與外殼體采用可拆卸的連接方式連接；在所述主體部件和/或所述外殼體中設(shè)置冷卻系統(tǒng)。
[0010]作為一種優(yōu)選方式，所述冷卻系統(tǒng)為隔板式冷卻孔，即分別在反應(yīng)產(chǎn)物溶液通道兩側(cè)的主體部件和/或外殼體上沿其(主體部件和/或外殼體兩個(gè))軸向設(shè)置盲孔，孔與孔間設(shè)置連通槽，孔中設(shè)置隔板，冷卻液體(比如水)從隔板一邊流入，另一邊流出，再經(jīng)連通槽依次進(jìn)入相鄰的孔。
[0011]作為一種優(yōu)選方式，所述孔呈環(huán)形分布，各孔到反應(yīng)產(chǎn)物溶液通道表面的距離相等。所述環(huán)形分布的中心為:主體部件的中心軸線，或外殼體與主體部件共同的中心軸線。
[0012]作為一種優(yōu)選方式，所述孔，直徑為6-10mm，相鄰孔之間的間距為10_15mm。
[0013]作為一種優(yōu)選方式，所有孔與連通槽構(gòu)成一個(gè)密封的冷卻通道，該通道只有入口和出口與外界相通。所述入口和出口為半圓孔。因?yàn)槊總€(gè)圓形孔都被隔板隔成兩個(gè)半圓孔，因此入口和出口是位于每個(gè)完整冷卻水通道兩端的半圓孔。
[0014]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件與外殼體之間采用過盈配合。
[0015]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件為圓柱體，所述外殼體的上下端面設(shè)有上蓋、下蓋作為密封部件，上蓋、下蓋共同將設(shè)有微通道的圓柱體密封起來，以保證微通道內(nèi)的液體不會泄露，且上蓋、下蓋與外殼體采用可拆卸的連接方式連接。
[0016]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件為圓錐體，圓錐體上端設(shè)有緊固加壓蓋，以實(shí)現(xiàn)對圓錐體的加壓密封作用，緊固加壓蓋與外殼體采用可拆卸的方式連接。
[0017]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件外表面微通道的數(shù)目為2-4條，反應(yīng)物溶液通道較短，反應(yīng)產(chǎn)物溶液通道較長，接通方式為T型。
[0018]作為一種優(yōu)選方式，所述外殼體內(nèi)表面的入口通道數(shù)目為2-4個(gè)，位置呈對稱性。
[0019]與現(xiàn)有疊層微反應(yīng)器相比，本實(shí)用新型微反應(yīng)器裝置結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，加工成本低。尤其重要的是，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物顆粒沉積在微通道內(nèi)壁上時(shí)，可拆卸下來進(jìn)行清洗，以防止微反應(yīng)器微通道的堵塞，且拆裝方便。更進(jìn)一步地，裝置中設(shè)置的冷卻系統(tǒng)可有效吸收反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，防止微反應(yīng)器裝置的局部過熱。
【附圖說明】
[0020]圖la是本實(shí)用新型一較優(yōu)實(shí)施例圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器的爆炸分解圖；
[0021]圖lb是圖la所述實(shí)施例微反應(yīng)器的裝配圖；
[0022]圖lc是圖lb所示的B-B剖視圖；
[0023]圖2a是本實(shí)用新型一較優(yōu)實(shí)施例中圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器圓柱體上微通道和冷卻孔分布圖；
[0024]圖2b是圖2a所示的A-A剖視圖；
[0025]圖2c是圖2a所示的B-B剖視圖；
[0026]圖2d是圖2c所示的C-C剖視圖；
[0027]圖3a是本實(shí)用新型一較優(yōu)實(shí)施例中圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器外殼體上出入口通道和冷卻孔分布圖；
[0028]圖3b是圖3a所示的D-D剖視圖；
[0029]圖3c是圖3a所示的B-B剖視圖；
[0030]圖3d是圖3c所示的F-F剖視圖；
[0031]圖4a是本實(shí)用新型另一較優(yōu)實(shí)施例中圓錐體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器爆炸分解圖；
[0032]圖4b是圖4a所示實(shí)施例中微反應(yīng)器中外殼體倒置立體圖；
[0033]圖4c是圖4a所示實(shí)施例中微反應(yīng)器裝配圖；
[0034]圖4d是圖4c所示B-B剖視圖；
[0035]圖5a是本實(shí)用新型另一較優(yōu)實(shí)施例中圓錐體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器圓錐體上微通道和冷卻孔分布圖；
[0036]圖5b是圖5a所示A-A剖視圖；
[0037]圖5c是圖5a所示B-B剖視圖；
[0038]圖5d是圖5c所示C-C剖視圖；
[0039]圖6a是本實(shí)用新型另一較優(yōu)實(shí)施例中圓錐體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器外殼體上出入口通道和冷卻孔分布圖；
[0040]圖6b是圖6a所示D-D剖視圖；
[0041]圖6c是圖6a所示E-E剖視圖；
[0042]圖6d是圖6c所示F-F剖視圖；
[0043]圖中:圓柱體或圓錐體中冷卻系統(tǒng)入口 1，外殼體中冷卻系統(tǒng)入口 2，圓柱體或圓錐體中冷卻系統(tǒng)出口 3，外殼體中冷卻系統(tǒng)出口 4，孔5，連通槽6，隔板7 ;上蓋11，外殼體12，圓柱體13，下蓋14 ;緊固加壓蓋21，外殼體22，圓錐體23。
【具體實(shí)施方式】
[0044]以下對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，以下的說明僅為理解本實(shí)用新型技術(shù)方案之用，不用于限定本實(shí)用新型的范圍，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
[0045]實(shí)施例1
[0046]如圖la-lc所示，為本實(shí)用新型一較優(yōu)實(shí)施例的帶有冷卻系統(tǒng)的圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應(yīng)器裝置爆炸分解圖和裝配圖，其包含表面刻有微通道al、bl、cl的圓柱體13(細(xì)節(jié)參見圖2a、2b)，該圓柱體13外套外殼體12，外殼體12內(nèi)表面設(shè)有與圓柱體13外表面的微通道al、bl、cl接通的入口 A1、B1、C1和出口 D1通道(細(xì)節(jié)參見圖3a、3b)，在外殼體12上設(shè)置上蓋11和下蓋14，將設(shè)有微通道al、bl、cl的圓柱體13密封起來，以保證微通道al、bl、cl內(nèi)的液體不會泄露，且上蓋11和下蓋14與外殼體12采用可拆卸的連接方式連接；同時(shí)在圓柱體13和外殼體12中設(shè)置冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)采用隔板式冷卻孔，即分別在反應(yīng)產(chǎn)物溶液通道cl兩側(cè)的圓柱體13和外殼體12上沿其(主體部件和外殼體)軸向打盲孔5(細(xì)節(jié)參見圖lc、2b、3b)，孔5與孔5間設(shè)置連通槽6，孔5中鑲?cè)敫舭? (隔板比孔深略短)，冷卻水從隔板7 —邊流入，另一邊流出，再經(jīng)連通槽6依次進(jìn)入相鄰的孔5 (細(xì)節(jié)參見圖2c、2d和圖3c、3d)；
[0047]作為一種優(yōu)選，所述圓柱體13與外殼體12之間采用過盈配合。
[0048]作為一種優(yōu)選，所述圓柱體13外表面微通道有al、bl、cl三條，其中反應(yīng)物溶液通道al、bl長度為圓柱體13所在截面圓周長的四分之一，反應(yīng)產(chǎn)物溶液通道cl長度為圓柱體13周長的二分之一，接通方式為T型(細(xì)節(jié)參見圖2a、2b)。
[0049]作為一種優(yōu)選，所述外殼體12內(nèi)的入口通道的數(shù)目為A1、B1、C1三條，A1、B1分別位于al和bl通道的兩端，呈對稱性，Cl位于T型交叉口處，作為第三種反應(yīng)物溶液的接入口。出口通道D1數(shù)目為一條，位于cl通道的端處(細(xì)節(jié)參見圖3a、3b)。
[0050]作為一種優(yōu)選，各孔到反應(yīng)產(chǎn)物溶液通道表面的距離相等，呈環(huán)形分布(見圖lc) ο
[0051]作為一種優(yōu)選，所述孔5，直徑為6mm，相鄰孔5之間的間