电磁往复式微反应器的制作方法

1.本发明涉及反应器技术领域，尤其涉及电磁往复式微反应器。


背景技术：

2.反应器是一种实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金等领域。反应器用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。
3.传统的搅拌釜式反应器使用过程中，在离心力的作用下，搅拌叶片旋转时会将搅拌轴周围的物料不断的甩向反应釜的内侧壁，搅拌叶片上方和下方的液体会向搅拌轴附近进行补充，但是对于一些高粘度的液体，搅拌叶片将搅拌轴周围的物料甩出去之后，由于物料粘度大，物料流动速度特别慢，物料无法及时地补充至搅拌轴周围，此时搅拌轴周围会产生空腔，这样会导致物料积聚在反应釜的内侧壁处，并且反应釜内侧壁处的物料几乎停滞不动，物料无法充分混合，导致反应不能够顺利的进行。并且，对于一些高粘度的液体，当搅拌叶片上积聚大量物料时，容易使得电机超负荷运转，容易导致电机的烧毁。
4.因此，我们提出了一种电磁往复式微反应器，来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的电磁往复式微反应器。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.电磁往复式微反应器，包括管状壳体，所述管状壳体外壁的一端设置有至少一组电磁发生器，所述管状壳体的内部设置有搅拌件，所述搅拌件的内部设置有搅拌件铁芯，电磁发生器能够吸引搅拌件铁芯并驱动搅拌件向靠近电磁发生器，所述管状壳体与电磁发生器相对的一端设置有回位机构，回位机构与搅拌件相适配，在电磁发生器和回位机构的作用下使得搅拌件能够做线性往复运动。
8.优选的，所述回位机构为电磁发生器，电磁发生器设置在管状壳体的外部，搅拌件的内部设置有与该电磁发生器适配的搅拌件铁芯。
9.优选的，所述回位机构为弹性件，弹性件的一端与管状壳体内壁固定连接，弹性件的另一端与搅拌件固定连接。
10.优选的，所述电磁发生器设置在管状壳体外侧壁的端部或管状壳体的端面上，所述电磁发生器包括电磁线圈。
11.优选的，所述管状壳体的外壁上设置有第一换热机构。
12.优选的，所述搅拌件的外侧设置有搅拌件包覆层。
13.优选的，所述搅拌件包覆层的侧壁上设置有均匀分布的几何凸起。
14.优选的，所述搅拌件包覆层的端部设置有凹槽。
15.优选的，所述管状壳体的一端设置有进料口，另一端设置有出料口，所述进料口包括第一进料口和第二进料口。
16.优选的，所述搅拌件为棒状、柱状、板状和管状的一种。
17.本发明的有益效果是：
18.1、该电磁往复式微反应器中，通过电磁发生器以及回位机构，带动搅拌件在管状壳体内不断地做往复运动，配合几何凸起，使得管状壳体内壁与搅拌件侧壁之间的物料能够被充分的搅动，混合效果好，不受物料粘度的影响。
19.2、该电磁往复式微反应器中，相对于传统的反应釜，管状壳体内的物料与管状壳体外壁之间的直线距离短，配合换热机构，能够对物料进行快速的换热，使得物料受热均匀，适合强放热或者强吸热反应。
20.3、该电磁往复式微反应器中，搅拌件不断的做线性往复运动，与传统的搅拌釜式反应器相比，物料不容易在搅拌件上积聚，使得混合能够顺利的进行。
附图说明
21.图1为本发明提出的电磁往复式微反应器的主剖结构示意图；
22.图2为本发明提出的电磁往复式微反应器的电磁发生器位于侧壁端部的主剖结构示意图；
23.图3为本发明提出的电磁往复式微反应器的回位机构为弹性件时的主剖结构示意图；
24.图4为图1的仰视结构示意图；
25.图5为本发明提出的电磁往复式微反应器的几何凸起形状相同时的主剖结构示意图；
26.图6为本发明提出的电磁往复式微反应器的搅拌件为管状时的主剖结构示意图；
27.图7为本发明提出的电磁往复式微反应器的搅拌件为板状时的主剖结构示意图。
28.图中：1管状壳体、2搅拌件、3电磁铁芯、4电磁线圈、5出料口、6第一进料口、7第二进料口、8弹性块、9内筒、10第一换热机构、11第二换热机构、21搅拌件铁芯、22搅拌件包覆层、23几何凸起、24凹槽。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.实施例1中，参照图1、4、5，电磁往复式微反应器，包括管状壳体1，管状壳体1外壁
的一端设置有至少一组电磁发生器，管状壳体1的内部设置有搅拌件2，搅拌件2的内部设置有搅拌件铁芯21，电磁发生器能够吸引搅拌件铁芯21并驱动搅拌件2向靠近电磁发生器，管状壳体1与电磁发生器相对的一端设置有回位机构，回位机构与搅拌件2相适配，在电磁发生器和回位机构的作用下使得搅拌件2能够做线性往复运动，回位机构为电磁发生器，电磁发生器设置在管状壳体1的外部，搅拌件2的内部设置有与该电磁发生器适配的搅拌件铁芯21，电磁发生器设置在管状壳体1的端面上，电磁发生器包括管状的电磁铁芯3，以及设置在电磁铁芯3外侧的电磁线圈4，搅拌件2的外侧设置有搅拌件包覆层22，搅拌件包覆层22的材质可选择一些耐腐蚀的材料制成，如聚四氟乙烯，搅拌件包覆层22的侧壁上设置有均匀分布的几何凸起23，几何凸起23的形状可以为板状或者块状等，也可以为一种或者多种，图1-3中的几何凸起23为多种形状，图5中的几何凸起23为同一种形状，搅拌件包覆层22的端部设置有凹槽24，在搅拌件2运动过程中，凹槽24能够加强反应液的搅动，管状壳体1的一端设置有进料口，另一端设置有出料口5，进料口包括第一进料口6和第二进料口7，图中，出料口5位于管状壳体1的上端，第一进料口6和第二进料口7位于管状壳体1的下端，且第二进料口7的进料方向与管状壳体1相切，搅拌件铁芯21的轴线与搅拌件2的轴线平行，搅拌件铁芯21可以为一个整体，呈长条状，一端与其中一组电磁发生器接近，另一端与另一组电磁发生器接近，搅拌件铁芯21可以为两个独立的铁块，两个铁块均与对应的电磁发生器接近，该反应器中，管状壳体1两端的电磁发生器通过同一个控制器控制，进行交替的连接或断开，即其中一个电磁发生器开始工作时，另一个电磁发生器立即停止工作，两个电磁发生器不断的切换工作状态，从而使得搅拌件2不断的作直线往复运动。管状壳体1的外壁上设置有第一换热机构10，第一换热机构10可以为夹套式换热器或者盘管式换热器等，通过第一换热机构10可以对管状壳体1内的物料进行加热或冷却，且由于搅拌件2与管状壳体1的内壁之间的间距小，管状壳体1内的物料与管状壳体1外壁之间的直线距离短，管状壳体1内的物料能够均匀快速的换热，保证物料温度均匀。
33.进液口进料后，随着管状壳体1内反应液的增多，液体填充至搅拌件2与管状壳体1的内壁之间，由于反应器为微反应器，搅拌件2与管状壳体1的内壁之间的间距本身就小，一般情况下，搅拌件2与管状壳体1的内壁之间的间距小于5mm，搅拌件2运动过程中，配合搅拌件包覆层22上的几何凸起23，使得搅拌件2与管状壳体1内壁之间的反应液能够充分的混合，反应效果好，特别适合一些高粘度液体的反应。
34.实施例2中，参照图2，电磁发生器套设在管状壳体1外侧壁的端部，此时电磁发生器只包括电磁线圈4，其余部分与实施例1相同。与实施例1相比，将电磁发生器设置在管状壳体1的外侧壁上，使得管状壳体1外壁上第一换热机构10的尺寸会相应的减小，换热效率可能会略低于实施例1。实施例1和实施例2中的反应器能够运用于高粘度、高压以及强放热或者强吸热的反应。
35.实施例3中，参照图3，与实施例2相比，回位机构为弹性件8，弹性件8的一端与管状壳体1内壁固定连接，弹性件8的另一端与搅拌件2固定连接，弹性件8为耐腐蚀材料制成，弹性件8可以是弹簧或者弹性块，电磁发生器工作后，搅拌件2向电磁发生器方向运动，此时弹性件8被拉长，电磁发生器停止工作后，弹性件8发生复位，拉动搅拌件2远离电磁发生器，电磁发生器不断地接通和断开，实现搅拌件2不断的作直线往复运动，回位机构为弹性件8，搅拌件铁芯21一般为块状，且与电磁发生器接近。对于实施例3，其搅拌件2需要靠弹性件8进
行复位，弹性件8拉动搅拌件2时的运动速度一般会小于电磁发生器吸引搅拌件2时的运动速度，主要原因有：弹性件8的动力来源为电磁发生器提供，电磁发生器除了带动搅拌件2运动，还会将弹性件8拉长，弹性件8对搅拌件2的拉力会小于电磁发生器对搅拌件2的吸引力；弹性件8发生复位时，物料会对弹性件8的复位造成一定的阻碍，降低搅拌件2的运动速度；最终导致搅拌件2的运动频率会低于实施例1和实施例2的运动频率，其所能够承受反应物的粘度也会低于实施例1和实施例2。
36.对于实施例1-3中，搅拌件2为棒状或柱状，这类反应器加工相对比较简单。
37.实施例4中，如图6所示，搅拌件2管状，管状壳体1内壁的底端安装有内筒9，内筒9的下端为开口状，内筒9与外界连通，且内筒9与管状壳体1之间密封连接，搅拌件2套设在内筒9的外侧，此时的搅拌件铁芯21为环状，搅拌件包覆层22的外侧壁和内侧壁上均设置有几何凸起23，此时的反应区域为管状壳体1内侧壁与搅拌件2外壁之间的第一反应区以及搅拌件2内壁与内筒9的侧壁之间的第二反应区，搅拌件2直径相同时(外径)，管状搅拌件2所在管状壳体1的反应区域明显大于棒状或柱状的搅拌件2所在管状壳体1的反应区域，为了保证液体能够在第一反应区和第二反应区之间自由的流动，可以在搅拌件2上开设均匀分布的横向通孔(通孔的内壁上同样设置搅拌件包覆层22)，保证混合均匀，反应效果好；
38.对于搅拌件2为管状时，内筒9的内侧壁上还设置有第二换热机构11，第二换热机构11可以为夹套式换热器或者盘管式换热器等，第一换热机构10配合第二换热机构11，可以更加高效的对管状壳体1内的物料进行加热或冷却。
39.搅拌件2管状时，能够运用于高粘度、高压以及强放热或者强吸热的反应，且管状壳体1内的反应区域相对较大，相比于实施例1和实施例2，其更适合大批量的生产。
40.实施例5中，如图7所示，搅拌件2板状，此时管状壳体1也为扁平状，管状壳体1内侧壁到搅拌件2的最小直线距离相等，为了保证搅拌件2不发生偏转，在管状壳体1的每端设置至少两个电磁发生器，图7中电磁发生器关于管状壳体1的轴线对称，搅拌件铁芯21的数量以及位置与电磁发生器配合，且管状壳体1同一端的电磁发生器需同时接通或者断开，保证搅拌件2不会发生偏转，为了进一步的提高管状壳体1内的混合效果，也可以在搅拌件2上开设均匀分布的横向通孔(通孔的内壁上同样设置搅拌件包覆层22)，该反应器具有较大的反应面积(反应区域)，适合大批量的生产，但扁平状的管状壳体1不能耐高压，因此，该反应器能够运用于高粘度、常压以及强放热或者强吸热的反应。
41.工作原理：通过电磁铁芯3配合电磁线圈4带动搅拌件铁芯21运动，且在电磁线圈4轴线处的磁场强度最大，使得搅拌件铁芯21始终能够沿着电磁线圈4的轴线运动，从而促使搅拌件2沿着电磁线圈4的轴线运动，此时搅拌件2不易触碰到管状壳体1的内壁，通过管状壳体1两端的电磁发生器进行交替工作，如每个电磁发生器每分钟工作50-200次，且两个电磁发生器每分钟工作的时间相同，(当回位机构为弹性件8，电磁发生器工作一段时间后，停止一段时间，如工作0.1s，停止0.1s，通过弹性件8代替另一组电磁发生器)，使得搅拌件2不断地做往复直线运动，实现管状壳体1内反应液的充分混合。
42.对于高粘度的液体，由于搅拌件2与管状壳体1的内壁之间的间距小，搅拌件2运动过程中，搅拌件2能够不断的往复推动搅拌件2与管状壳体1之间液体，且配合几何凸起23，能够使得物料之间充分混合，强化搅拌效果，反应能够正常的进行，适合高粘度液体的搅拌，具体的，搅拌件2带动高粘度液体的运动方式主要有两种：(1)搅拌件2运动时，搅拌件2
的端部会挤压搅拌件2端部与管状壳体1内壁之间的液体，液体受压后会从搅拌件2与管状壳体1侧壁之间的间隙处流动，此时液体流动方向与搅拌件2运动方向相反；(2)由于液体粘度高，与搅拌件2直接接触的物料会粘附在搅拌件2上，搅拌件2运动时，在惯性的作用下，物料会跟随搅拌件2作相同方向的运动。在两种运动方式中，液体的运动方向完全相反，导致液体之间能够发生激烈的碰撞，从而实现物料的充分混合。
43.搅拌件2为管状或板状，且搅拌件2上开设均匀分布的横向通孔时，搅拌件2运动过程中，液体还会通过通孔流动，强化物料之间的混合效果。
44.电磁往复式微反应器运行时，当有物料粘附在搅拌件2上之后，由于搅拌件2不断的做线性往复运动，部分物料会从搅拌件2上脱落，搅拌件2上不会积聚较多的物料，搅拌件2能够正常的工作，相反的，对于传统的搅拌釜式反应器，搅拌桨始终沿着一个方向转到，使得搅拌桨上的物料越聚越多，影响搅拌桨的正常转动。
45.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。