一种非叠层结构微反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微反应器装置，具体地说，是涉及一种非叠层结构微反应器装置。
【背景技术】
[0002]近几年，微反应器在制备微-纳颗粒材料的研宄方面取得了很多成果，具有很大的潜力和应用前景。与常规合成微-纳颗粒材料的方法相比，微反应器合成微-纳颗粒材料易于控制和放大，通过方便、精确地调节反应参数可以得到不同形状、粒径和粒径分布的微-纳颗粒材料。又由于微反应器制备的微-纳颗粒材料的一些特性，使得微反应器在制备高振实密度和粒径均一的微-纳颗粒材料方面有着广泛的应用前景。但是微通道的堵塞使得微反应器的应用受到限制。
[0003]为解决微通道堵塞问题，国内外相关研宄人员进行了如下研宄:
[0004]I)中国发明专利:一种强化微反应器内气液过程的方法，申请号:201410109267.4，公开号:CN104162395A，介绍了利用超声与气相的空化作用破坏流体中的固体之间的团聚或在微通道壁面的粘附，预防和疏通堵塞。
[0005]2)中国发明专利:防止连续反应通道系统堵塞的方法及执行该方法的微反应器，申请号:201080021683.9，公开号:CN102427876A，介绍了采用在工艺流体流动方向进行超声耦合的方法防止微通道的堵塞。
[0006]3)中国发明专利:振荡流微反应器，申请号:201180064961.3，公开号:CN103328092A，介绍了连接振荡流设备的微反应器解决微通道堵塞的问题。
[0007]虽然上述研宄一定程度上缓解了微通道堵塞的问题，但很难保证微-纳颗粒材料在微通道壁上完全没有沉积，长期使用仍会造成微通道的堵塞，而由于微通道大多是处于密闭空间，后续也无法对其进行清洗。同时，叠层结构的微反应器制造的复杂性及较高的成本进一步限制了微反应器在微-纳颗粒材料制备方面的应用。
【发明内容】
[0008]针对上述现有技术存在的不足和缺陷，本发明提供一种非叠层结构微反应器，可进行拆卸清洗，有效防止微反应器通道的堵塞，且结构简单，成本低。
[0009]为实现上述目的，本发明所述非叠层结构微反应器，包括:上盖、外壳体、圆柱体和下盖，其中:外壳体设在圆柱体外，圆柱体与外壳体之间采用过盈配合；圆柱体外表面设有微通道，外壳体内表面设有与圆柱体外表面的微通道接通的入口和出口通道；上盖、下盖连接在外壳体的上下端面，共同将设有微通道的圆柱体密封起来，以保证微通道内的液体不会泄露，且上盖、下盖与外壳体采用可拆卸的连接方式连接。
[0010]作为一种优选方式，所述上盖、下盖与外壳体采用螺纹连接，上盖的上端和下盖的下端设有内六角螺孔，以方便上盖和下盖的拆装。
[0011]作为一个优选方式，为保证安装时圆柱体外表面的微通道与外壳体上的入口通道和出口通道对准，在圆柱体的上端面设置一个定位孔，对应的，在外壳体外表面设置一个定位槽，另设有一个U形件，该U形件的两端分别与圆柱体上端面的定位孔、外壳体外表面的定位槽相配合，实现微通道与入口通道、出口通道的准确定位。
[0012]作为一种优选方式，所述圆柱体外表面的微通道的数目、长度、位置及接通方式可根据具体实验方案而定，数目通常为2-4条，反应物溶液通道通常较短，反应产物溶液通道通常较长，接通方式通常为T型。
[0013]作为一种优选方式，在所述入口通道耦合入超声波或振荡流。如果采用超声波耦合，则在混合反应产物流处接入超声波发生器，频率为16?50kHz ;如果采用振荡流耦合，则在混合反应产物流处接入震动器，流动振荡的频率为10?100Hz。
[0014]作为一种优选方式，所述外壳体内表面的入口通道的数目和位置可根据具体实验方案而定，数目通常为2-4个，位置通常呈对称性。若需在反应产物溶液中耦合入超声波或振荡流，则其入口在反应产物流微通道处接入。出口数目通常为I个，位置可根据所要反应产物流微通道的长短确定。
[0015]作为一个优选方式，所述圆柱体，其材料为不锈钢、玻璃、陶瓷、聚合物材料等中的一种，若所用的材料为弹性材料(比如某种具有弹性的聚合物材料)，将圆柱体表面(微通道处除外)加工成波浪形，使其在与外壳体安装时通过自封作用达到进一步防液体泄漏的目的。
[0016]作为一个优选方式，所述外壳体，其材料为不锈钢、玻璃、陶瓷、聚合物材料等中的一种，圆柱形外壳体在与上、下盖连接处设有内螺纹，并与上、下盖的外螺纹相配合，在与圆柱体外表面结合处为光滑内表面。
[0017]作为一个优选方式，所述上盖和下盖为圆柱形，其材料为不锈钢、玻璃、陶瓷、聚合物材料等中的一种，上盖和下盖外表面设有外螺纹，端部设有内六角螺孔(盲孔)。
[0018]与现有叠层微反应器相比，本发明微反应器装置结构简单，加工容易，加工成本低。尤其重要的是，当反应产物颗粒沉积在微通道内壁上时，可拆卸下来进行清洗，以防止微反应器通道的堵塞，且拆装方便。
【附图说明】
[0019]图1是本发明一较优实施例中非叠层结构微反应器爆炸分解图；
[0020]图2是本发明一实施例中安装时定位示意图；
[0021]图3、图4是本发明一实施例中的圆柱体外表面微通道分布不意图；
[0022]图5是本发明一实施例中非叠层结构微反应器装配剖视图；
[0023]图6是本发明一实施例中非叠层结构微反应器沿微通道a、b所在截面剖视图；
[0024]图7是本发明一实施例中非叠层结构微反应器沿微通道c所在截面剖视图；
[0025]图中:上盖1，外壳体2，圆柱体3，下盖4，U形件5。
【具体实施方式】
[0026]以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0027]实施例1
[0028]如图1、图5所示，为本发明一较优实施例的非叠层结构微反应器装置结构示意图，其包括上盖1、外壳体2、圆柱体3、下盖4。外壳体2设在圆柱体3外，圆柱体3与外壳体2之间采用过盈配合；圆柱体3表面设有微通道a、b、c (见图3、图4)，外壳体2内表面设有与圆柱体外表面的微通道接通的入口通道A、B、E和出口通道D (见图6、图7);上盖1、下盖4连接在外壳体2的上下端面，共同将表面刻有微通道a、b、c的圆柱体3密封起来，以保证微通道内a、b、c的液体不会泄露，且上盖1、下盖4与外壳体2采用可拆卸的连接方式连接。
[0029]为保证安装时圆柱体3表面的微通道a、b、c与外壳体2中入口通道A、B、E，出口通道D对准，在圆柱体3上端面设置一个长方形定位孔(见图3、图4)，对应的，在外壳体2外表面设置一个定位槽(见图2，图6，图7)，另设有一个U形件5，U形件5的两端分别与圆柱体3上端面的长方形定位孔、外壳体2外表面的定位槽相配合(见图2)。
[0030]作为一个优选，所述上盖1、下盖4与外壳体2采用螺纹连接，上盖I上端和下盖4下端开有内六角螺孔，以方便上盖I和下盖4的拆装。
[0031]作为一个优选，所述圆柱体3表面的微通道的数目为a、b、c三条，反应物溶液通道a、b长度分别为圆柱体3周长的四分之一，反应产物溶液通道c长度为圆柱体3周长的二分之一，接通方式为T型。
[0032]作为一个优选，所述外壳体2内的入口通道的数目为A、B、E三条，A、B分别位于a和b通道的两端，通常呈对称性，E位于c通道靠近T型交叉口处，作为超声波或振荡流的接入口。出口通道D数目为一条，位于c通道的端处。
[0033]作为一个优选，所述圆柱体3，其材料为聚四氟乙烯，将圆柱体3表面(微通道a、b、c处除外)加工成波浪形，使其在与外壳体2安装时通过自封作用达到进一步防液体泄漏的目的。
[0034]作为一个优选，所述外壳体2，其材料为不锈钢，圆柱形外壳体2在与上盖1、下盖4连接处加工有内螺纹，并与上盖1、下盖4的外螺纹相配合，在与圆柱体3外表面结合处为光滑内表面。
[0035]作为一个优选，所述上盖I和下盖4，其材料为不锈钢，圆柱形上盖I和下盖4外表面设有外螺纹，端部设有内六角螺孔(盲孔)。
[0036]使用时，反应物溶液分别自入口通道A、B进入到a、b通道中，并在T型交叉口处共同进入c通道中，反应物在c通道中混合反应生成反应产物后最终经出口通道D流出，为减轻反应产物颗粒的团聚或在微通道壁上的沉积，在E入口通道耦合入超声波或振荡流。
[0037]如果采用超声波耦合，则在混合反应产物流处接入超声波发生器，频率为16?50kHz ;如果采用振荡流耦合，则在混合反应产物流处