一种基于单模微波谐振腔的多用途化学反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于化学反应领域，具体涉及一种基于单模微波谐振腔的多用途化学反应装置，可以适用于化学合成、萃取和消解等。
【背景技术】
[0002]在微波环境下，物质内外同时受热，温度场均匀，能量利用率高。同时，微波加热具有很多传统加热方式不具备的优点:选择性加热、均匀快速升温、加热效率高、加热易瞬时控制以及无污染等，其中最突出的优点就是时间短，能耗低。因此，微波作为一种高效新型的能源，已经广泛应用于化学加工技术，包括化学合成、萃取和消解等。
[0003]现有微波化学实验炉，其微波模式大多数为多模，缺点是密度低、频率杂乱和其功率分布不稳定，无法解决分界条件的可测量和可定量性，无法保证实验结果的可重复性。单模微波可在腔内形成标准波模;优点是微波密度高、频率和功率具有高稳定性，确保化学反应的准确性和可重复性。市面上能买到的单模微波化学设备，均是单模微波谐振腔容积不大于500ml的反应装置，大多适用于小容量的化学反应，而不适用于较大容量的化学反应。同时，现有微波化学仪器只能实现单一的常压回流反应或是高压密闭反应，限制了微波化学设备的应用。因此，针对上述问题设计提出一种基于单模微波谐振腔的多用途化学反应
目.ο
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型专利提供了一种基于单模微波谐振腔的多用途化学反应装置，具备常压反应和高压密闭反应条件，实现了常压条件下实验样品的回流、添加、磁力搅拌(或机械搅拌)和实时测温;高压条件下的实时测温、测压和实时监测反应状态;腔体内置摄像头，可通过外置液晶显示屏实时观察反应。本实用新型通过以下技术方案实现。
[0005]—种基于单模微波谐振腔的多用途化学反应装置，包括设备主体、单模微波谐振腔、微波源以及微波防泄漏法兰;所述单模微波谐振腔位于设备主体内部，所述单模微波谐振腔的内部设置单模微波耦合口，所述微波源从单模微波耦合口通过耦合激励在单模微波谐振腔内形成微波的单一分布模式;所述微波防泄漏法兰位于单模微波谐振腔的顶端，所述微波防泄漏法兰的顶端安装波导截止管。
[0006]进一步的，所述单模微波谐振腔是容积为0.3-20L的环形或方形腔体，腔体壁为金属且内壁涂覆有防腐蚀材料;腔体内设置底座，用于放置反应容器。
[0007]进一步的，所述反应容器为烧瓶或高压反应釜;所述高压反应釜的外壁与微波防泄漏法兰和单模微波谐振腔贴合。
[0008]进一步的，所述单模微波谐振腔与测温装置连接，所述测温装置与温度传感器连接，所述温度传感器与PLC控制装置连接。
[0009]进一步的，所述单模微波腔与测压装置连接，所述测压装置与压力传感器连接，所述压力传感器与PLC控制装置连接。
[0010]进一步的，所述单模微波谐振腔内安装摄像头。
[0011]进一步的，所述反应容器内设置搅拌装置，所述搅拌装置的开关与PLC控制装置连接。
[0012]进一步的，所述设备主体上表面设置支架，支架上安装试管夹，所述试管夹用于固定实验器材。
[0013]进一步的，所述测温装置为红外测温仪、光纤测温仪、热电偶或热电偶，所述红外测温仪位于单模微波谐振腔体内部，距离单模微波谐振腔顶部60-100mm;所述光纤测温仪、热电偶或热电阻通过温度计套管伸入到反应容器内部。
[0014]进一步的，所述高压反应釜包括高压反应釜内罐、高压反应釜外罐，顶部分别安装内罐盖和外罐盖;所述内罐盖上设有温度计套管、测压装置和防爆装置。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1、本实用新型根据微波工作频率和波长，利用微波传输特性形成单模式微波分布腔体，微波源从谐振腔内部(侧面或底部和顶部)的单模微波耦合口通过耦合激励的方式在谐振腔内形成微波的单一分布模式。
[0017]2、先进的单模微波加热技术对试样进行加热，单模微波密度高、频率和功率具有高稳定性，确保化学反应的准确性和可重复性。
[0018]3、多用途的微波化学反应装置，可实现常压回流反应和高压密闭反应的自由转换，扩大了反应设备的应用，适用于化学合成、萃取、消解(水解)和高分子聚合物等反应。
[0019]4、大容积单模微波谐振腔克服了现有单模微波合成仪腔体较小的缺点，可以放置多个高压反应釜和单口烧瓶，实现了大试样的单模微波反应，并能保证多个反应同时进行且实验结果具有均一性和可靠性。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型整体结构图；
[0021 ]图2为本实用新型常压反应系统结构示意图；
[0022]图3为本实用新型高压反应系统结构示意图；
[0023]图4为本实用新型单模微波谐振腔示意图。
[0024]附图标记
[0025]1-试管夹12-玻璃四通管23-压力传感器
[0026]2-支架13-红外测温仪24-高压反应釜内罐
[0027]3-大容积单模微波谐振腔14-温度传感器25-高压反应釜外罐
[0028]4-设备主体15-固定底座26-高压反应釜
[0029]5-液晶显示屏16-磁力搅拌子27-温度计套管
[0030]6-USB接口17-聚四氟乙烯机械搅拌头28-高压反应釜内罐盖
[0031]7-电源开关18-摄像头29-高压反应釜外罐盖
[0032]8-PLC控制屏19-单口烧瓶30-防爆装置
[0033]9-微波防泄漏法兰20-恒压滴液漏斗31-测压装置
[0034]10-波导截止管21-机械搅拌电机32-单模微波耦合口
[0035]11-回流冷凝管22-压力套管
【具体实施方式】
[0036]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
[0037]图1、图2、图3和图4给出了一种基于单模微波谐振腔的多用途化学反应装置，包括设备主体(4)、大容积单模微波腔体(3)、微波源以及微波防泄漏法兰等。
[0038]所述大容积单模微波谐振腔(3)位于设备主体(4)内部，是根据微波工作频率和波长，利用微波传输特性形成的单模式微波分布腔体。所述单模微波谐振腔(3)内部(可以在谐振腔的侧面或底部或顶部)设置单模微波耦合口(32)，所述微波源从单模微波耦合口
(32)通过耦合激励在谐振腔内形成微波的单一分布模式。所述微波防泄漏法兰(9)设置于谐振腔(3)的顶端，作为炉门；所述微波防泄漏法兰(9)的顶端安装波导截止管(10)，保证微波泄露符合国家标准，保护操作人员的健康。
[0039]所述大容积单模微波谐振腔，是容积为0.3-20L的环形或方形腔体，腔体壁为金属且内壁涂覆有防腐蚀材料，耐高温，耐腐蚀;腔体内设置底座(15)，用于放置反应容器，根据实验需要，所述反应容器可以是烧瓶或高压反应釜；因为所述单模微波谐振腔(3)内容积较大，可放置一个或多个高压反应釜(26)，实现了大试样的单模微波反应，并能保证多个反应同时进行且实验结果具有均一性和可靠性。
[0040]所述设备主体(4)中还设置有PLC控制装置，与温度传感器(14)、压力传感