一种可拆卸漩涡混合芯子的制作方法

1.本发明涉及微反应器技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可拆卸漩涡混合芯子。


背景技术：

2.目前市场上大部分可拆卸式微反应器拆卸工序多再组装耗时不方便，同时微反应器中混合单元结构单一，很难根据实际情况对内部混合单元进行调整和更换，现有微反应器的工艺适应性很难满足个性化设计要求，导致实际生产或工艺开发过程中灵活性不足适应面不广，从而影响该技术的全面推广度及市场使用受众面。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种可拆卸漩涡混合芯子，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有的微反应器混合性能不便调节及安装不便的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可拆卸漩涡混合芯子，包括芯子本体，所述芯子本体顶部中心处开设有喇叭状进口槽，所述喇叭状进口槽底端设有变径径向孔，所述芯子本体中部固定设有连接柱，所述连接柱外径小于芯子本体外径，所述连接柱一侧开设有第一漫流槽，所述连接柱另一侧开设有第二漫流槽，所述第一漫流槽与连接柱之间设有第一斜面连接区，所述第一漫流槽与变径径向孔之间均匀开设有多个变径横向孔，所述连接柱与第二漫流槽之间设有第二斜面连接区，所述第二漫流槽与芯子本体远离喇叭状进口槽一端倾斜开设有多个斜切漩涡孔。
5.在一个优选地实施方式中，所述喇叭状进口槽设置为倒圆台状，所述喇叭状进口槽底端口径与变径径向孔内径相同，所述喇叭状进口槽的开口倾斜度设置为α，所述第一斜面连接区和第二斜面连接区径向的切面偏角分别设置为β和β’，所述斜切漩涡孔的斜切孔角设置为γ，且α、β、β’和γ角度值以及变径径向孔、变径横向孔和斜切漩涡孔的口径均为可调值，倾斜的斜切漩涡孔可保证由上个芯子本体流出的流体向下个芯子本体进行流体输送时，其流体旋涡的行成，且变径径向孔、变径横向孔和斜切漩涡孔采用微孔进行导流的结构，以及喇叭状进口槽、第一斜面连接区和第二斜面连接区倾斜角的数值设置，其尺寸随着不同部分需求进行调整和变径；通过单个芯子本体中流体通道通径的变化，进行分流汇合、穿插其中的变径以及斜切孔在喇叭状进口槽的漩涡，强化流体的混合效果。
6.在一个优选地实施方式中，所述喇叭状进口槽的开口倾斜度α为20
°‑
80
°
，所述第一斜面连接区和第二斜面连接区径向的切面偏角β和β’可以相同也可以不同，范围值均设置为5
°‑
35
°
，所述斜切漩涡孔的斜切孔角γ为5
°‑
60
°
。
7.在一个优选地实施方式中，所述变径横向孔由第一漫流槽位置贯穿芯子本体与变径径向孔相连通，所述斜切漩涡孔由第二漫流槽位置贯穿芯子本体由芯子本体底端设有出口，多个变径横向孔沿芯子本体纵向中心线呈圆形阵列设置，斜切漩涡孔按照与喇叭状进
口槽进行流体传输时可实现漩涡传输的方式进行排布。
8.在一个优选地实施方式中，所述芯子本体、连接柱、第一斜面连接区和第二斜面连接区一体成型。
9.在一个优选地实施方式中，多个芯子本体和配套的反应套管装配时，芯子本体的外径略小于配套的反应套管的内径，内芯本体本身不需要固定螺纹，而由反应套管配套的其它内外螺纹进行固定。
10.在一个优选地实施方式中，相邻芯子本体采用首尾串联方式之间可拆卸活动设有连接统一装配到反应套管中，所述反应套管两端内壁固定设有密封垫圈和内外螺纹进行固定密封，所述密封垫圈由相处材料制成。
11.在一个优选地实施方式中，所述反应套管中装配多组芯子本体时，相邻芯子本体在反应套管中进行首尾串联的模式，类似于静态混合器的工作原理将待混合的流体经过多组芯子本体实现高效的混合传质；在同一反应套管中的芯子本体可以采用相同款式串联也可以采用不同款式进行串联使用。
12.在一个优选地实施方式中，所述芯子本体和反应套管可以选用不同的材质制造，如不锈钢、哈市合金、陶瓷、玻璃、碳化硅、塑料或者其它聚合物材料；配套的芯子本体材质可以与反应套管材质相同，也可以不同
13.一种可拆卸漩涡混合芯子的维护方法，该维护方法包括以下三个步骤：
14.s1漩涡混合芯子的拆卸，将漩涡混合芯子配套的反应套管两端固定的螺帽拆开，倾倒反应套管就可以将内部全部的漩涡混合芯子倒出；也可以从反应套管一端使用相应尺寸的实心棒将漩涡混合芯子从另一端推出；
15.s2漩涡混合芯子拆卸后的清洗维护，将拆卸后的漩涡混合芯子置于超声波清洗池10
‑
20分钟就可以完成清洗维护；
16.s3漩涡混合芯子清洗维护后的再组装，多组漩涡混合芯子按照首尾连接串联的方式装入配套的反应套管，进出口端可以采用活动连接的方式。
17.本发明的技术效果和优点：
18.1、本发明通过倾斜的斜切漩涡孔与喇叭状进口槽进行流体传输时，可实现漩涡传输，从而提高反应效果，且α、β、β’和γ以及变径径向孔、变径横向孔和斜切漩涡孔规格设置的可调性，产生的不同通量级别的芯子本体可由反应套管进行组合使用，可以在相邻芯子本体传导期间中实现额外漩涡，方便调整实际工艺和生产过程中的不同要求，而且单一标准芯子方便测试获取经验数据，具有较高的灵活性，在日常的使用中，操作者可以方便根据需要更换不同的规格配比；
19.2、本发明通过反应套管和密封垫圈对相邻内芯本体连接使用，主要解决现有的微反应器结垢后不易清洗、拆装工序耗时以及不方便更换调换混合单元的问题；可让工艺优化或者生产过程中的微反应器清洗维护方便，并能够轻松更换内部混合单元芯子。
附图说明
20.图1为本发明的三维整体结构示意图。
21.图2为本发明的整体剖切结构示意图。
22.图3为本发明的使用流体导流示意图。
23.图4为本发明的技术规格的示意图。
24.图5为本发明的使用连接结构示意图。
25.附图标记为：1芯子本体、2喇叭状进口槽、3变径径向孔、4连接柱、5第一漫流槽、6第二漫流槽、7第一斜面连接区、8变径横向孔、9第二斜面连接区、10斜切漩涡孔、11反应套管、12密封垫圈。
具体实施方式
26.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明提供了如图1
‑
5所示的一种可拆卸漩涡混合芯子，包括芯子本体1，所述芯子本体1顶部中心处开设有喇叭状进口槽2，所述喇叭状进口槽2底端设有变径径向孔3，所述芯子本体1中部固定设有连接柱4，所述连接柱4外径小于芯子本体1外径，所述连接柱4一侧开设有第一漫流槽5，所述连接柱4另一侧开设有第二漫流槽6，所述第一漫流槽5与连接柱4之间设有第一斜面连接区7，所述第一漫流槽5与变径径向孔3之间均匀开设有多个变径横向孔8，所述连接柱4与第二漫流槽6之间设有第二斜面连接区9，所述第二漫流槽6与芯子本体1远离喇叭状进口槽2一端倾斜开设有多个斜切漩涡孔10；
28.所述喇叭状进口槽2设置为倒圆台状，所述喇叭状进口槽2底端口径与变径径向孔3内径相同；所述喇叭状进口槽2的开口倾斜度设置为α，所述第一斜面连接区7和第二斜面连接区9径向的切面偏角分别设置为β和β’，所述斜切漩涡孔10的斜切孔角设置为γ，且α、β、β’和γ角度值以及变径径向孔3、变径横向孔8和斜切漩涡孔10的口径均为可调值；
29.所述述喇叭状进口槽2的开口倾斜度α为20
°‑
80
°
，所述第一斜面连接区7和第二斜面连接区9径向的切面偏角β和β’可以相同也可以不同，范围均设置为5
°‑
35
°
，所述斜切漩涡孔10的斜切孔角γ为5
°‑
60
°
。
30.所述变径横向孔8由第一漫流槽5位置贯穿芯子本体1与变径径向孔3相连通，所述斜切漩涡孔10由第二漫流槽6位置贯穿芯子本体1由芯子本体1底端设有出口，多个变径横向孔8和斜切漩涡孔10均沿芯子本体1纵向中心线呈圆形阵列设置；所述芯子本体1、连接柱4、第一斜面连接区7和第二斜面连接区9一体成型；
31.多个芯子本体1连接时，配套的反应套管11内径略大于芯子本体1的外径。内芯本体1本身不需要固定螺纹，而由反应套管11配套的其它内外螺纹进行固定；相邻芯子本体1采用首尾串联方式统一装配到反应套管11中，所述反应套管11两端内壁固定设有密封垫圈12和内外螺纹进行固定密封，所述密封垫圈12由相处材料制成；
32.一种可拆卸漩涡混合芯子的维护方法，该维护方法包括以下三个步骤：
33.s1漩涡混合芯子的拆卸，将漩涡混合芯子配套的反应套管11两端固定的螺帽拆开，倾倒反应套管11就可以将内部全部的漩涡混合芯子倒出；也可以从反应套管11一端使用相应尺寸的实心棒将漩涡混合芯子从另一端推出；
34.s2漩涡混合芯子拆卸后的清洗维护，将拆卸后的漩涡混合芯子置于超声波清洗池10
‑
20分钟就可以完成清洗维护；
35.s3漩涡混合芯子清洗维护后的再组装，多组漩涡混合芯子按照首尾连接串联的方式装入配套的反应套管11，反应套管11进出口端可以采用活动连接的方式，优选为卡接连接或螺纹连接。
36.在上述实施方式中，所述芯子本体和反应套管可以选用不同的材质制造，如不锈钢、哈市合金、陶瓷、玻璃、碳化硅、塑料或者其它聚合物材料；配套的芯子本体材质可以与反应套管材质相同，也可以不同。
37.另外，所述芯子本体的加工制造可以选用传统精密加工设备，也可以采用诸如3d打印或者激光加工以及其它特种设备加工而成。
38.实施方式具体为：
39.本发明提供的一种可拆卸漩涡混合芯子，在日常操作与使用主要可以分为四种状态：正常使用、拆卸、清洗维护、再组装(包括更换混合芯子元件)，下面结合附图对本发明做进一步说明：
40.实施例1、常规使用：
41.如图1所示，从上到下根据流体方向喇叭状进口槽2用于流体输入，随后流体汇聚到变径径向孔3，并沿横向分散成为数个变径横向孔8；流体通过第一漫流槽5和第一斜面连接区7到达连接柱4位置，并通过第二斜面连接区9经第二漫流槽6的汇聚由数个斜切漩涡孔10进入芯子本体1内壁，并经芯子本体1底端的斜切漩涡孔10出口流出；
42.如图3所示，本装置正常使用时流体在其中流通通道示意图，其中箭头所指方向即流体通道，在喇叭状进口槽2由于数股进料口不同角度斜切，因此可以形成或顺时针或逆时针的漩涡；
43.如图5所示，为一种可拆卸微通道漩涡混合芯子实际使用过程中，首尾依次装入配套的反应套管11；实际使用过程中，多组芯子本体1按照首尾连接串联的方式装入配套的圆筒形反应套管11，由密封垫圈12保证反应套管11与芯子本体1连接处的密封度，且不影响流体在连接柱4、第一漫流槽5和第二漫流槽6位置处的流动；在同一配套反应套管11中可以根据实际要求配套芯子本体1外径相等α、β、β’和γ不同规格的芯子本体1；
44.实施例2、拆卸：
45.如图5所示，实际使用过程中，如果发生结垢或者堵塞需要清洗或者维护，将漩涡混合芯子配套的反应套管11两端固定的螺帽拆开，倾倒反应套管11就可以将内部全部的漩涡混合芯子倒出；也可以从反应套管11一端使用相应尺寸的实心棒将漩涡混合芯子从另一端推出，从而完成拆卸工序。
46.实施例3、清洗维护：
47.如图3所示，清洗维护时需要特别注意到变径径向孔3、变径横向孔8和斜切漩涡孔10是否有固体异物结垢或者堵塞；如果发现结垢或堵塞采用配套的金属细丝疏通后，将拆卸后的漩涡混合芯子置于超声波清洗池10
‑
20分钟就可以完成清洗维护；
48.实施例4、再组装(包括更换混合芯子元件)：
49.在实施例3中清洗维护后，如果发现有些芯子确实堵塞严重(超声清洗之外需要额外维护处理)需要更换时，或者根据实际情况需要更换不同规格的漩涡混合芯子后，按照实施例1中安装步骤进行再组装；根据如图4所示的情况挑选合适的混合芯子，α、β、β’和γ不同规格的芯子本体1在相连后相邻流体流动过程中，产生的流体扰动效果不同，从而根据选
择不同达到不同的使用效果；不同规格的变径芯子可以组合使用，而且单一芯子本体1方便测试获取经验数据，操作者可以方便根据需要更换不同的规格配比；和实施例2拆卸工序相反的过程，多组漩涡混合芯子按照首尾连接串联的方式装入配套的反应套管11，进出口端可以采用活动连接的方式，优选为卡接连接或螺纹连接；
50.实施例5、用于易堵塞的精细化工中间体合成工艺：
51.本发明中芯子本体1和反应套管11组合成的如图5所示微通道反应器可以方便地用于易堵塞的精细化工中间体合成工艺；和常规的全部拆装的拜耳微反应器cascade混合器相比，从发现可能堵塞或者结垢(比如体系压降上升很快)，开始拆卸、清洗维护、可能更换混合芯子或者单元到再组装，本发明涉及的微反应器维护操作耗时缩短至少40％，甚至到80％，大大提升了工艺优化或者生产过程中的维护效率，而且对于操作人员的技术要求不高。
52.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
53.其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
54.最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。