一种实心螺纹棒混合芯子的制作方法

本技术涉及微反应器混合芯子，更具体地说，本技术涉及一种实心螺纹棒混合芯子。

背景技术：

1、现有技术中的微反应器是将两种或以上的流体通过不断交互混合发生物质交换如乳化或者发生相应的化学反应。微反应器的混合效果和微通道的尺寸有对应关系，一般微通道尺寸越小混合效果越好；但是这和实际生产应用又产生了矛盾，由于微通道尺寸小导致压降偏高从而影响微反应器的通量，往往不能兼顾混合效果和通量。而且由于满足混合效果而设计的微通道结构相对复杂，也会引起结垢或者严重情况下堵塞的问题。

2、随着微反应器技术在我国医药精细化工领域的推广和生产过程中实际维护的需求，可拆卸微反应器成为主流。cn215842929u和cn215540778u(润峙前面授权专利)提供的一种可拆变径混合芯子，属于半拆卸式微通道反应器的核心部件，避免了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的问题，但是由于采用微孔进行导流的结构设计更适合相对低通量混合或者黏度相对低的物料，当使用高粘度物料或者很高通量时会出现压降骤升的情况。

3、也有报道在光滑圆柱体柱体外表面缠绕金属丝进行表面处理的手段，实现在环性通道中产生紊流强化混合的效果。但是这个方法适合于科研和模拟计算，对于实际生产所用的混合芯子加工实用性不强。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种实心螺纹棒混合芯子，本实用新型所要解决的技术问题是：现有的微反应器复杂结构导致高通量或者高粘度工况下压降偏大、不能针对各种适合高、低通量的混合芯子进行组合平衡混合单元的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种实心螺纹棒混合芯子，包括实心圆柱体及其上凹槽螺纹，所述实心圆柱体包括实心圆柱柱体，其中实心圆柱柱体顶底两端分别设有上端头无螺纹区和下端头无螺纹区，所述上端头无螺纹区位置处设有溢流口进口，所述下端头无螺纹区位置设有溢流口出口，此外，实心圆柱体上除凹槽螺纹外部分设置为柱体无凹槽区，所述凹槽螺纹包括顺时针外表面凹槽线和逆时针外表面凹槽线；

3、其中溢流口进口、上端头无螺纹区、下端头无螺纹区和溢流口出口为可选部分，不同旋转方向的顺时针外表面凹槽线和逆时针外表面凹槽线交叉处设有外表面凹槽线交叉点，所述外表面凹槽线交叉点的夹角设置为α。

4、在一个优选的实施方式中，所述α的夹角角度设置为20°-160°，优选45°-135°。

5、在一个优选的实施方式中，m代表顺时顺时针外表面凹槽线4的数量，n代表逆时针外表面凹槽线的数量；所述m和n数量均不少于1；所述相同旋转方向的单条或多条顺时针外表面凹槽线或逆时针外表面凹槽线沿着径向方向类似拉长的弹簧线式分布在实心圆柱柱体表面并保持平行布置。

6、在一个优选的实施方式中，所述实心圆柱柱体整体横截面尺寸即直径d不变，其中实心圆柱柱体的长径比在10：1-1：5之间，优选5:1-1:3；所述实心圆柱柱体长度为总长度l，即l 1+l2+l 3；其中所述l 1代表实心圆柱柱体长度；所述l 2代表上端头无螺纹区的长度；所述l 3代表下端头无螺纹区的长度。

7、在一个优选的实施方式中，所述凹槽螺纹和柱体无凹槽区所占实心圆柱体表面积的比例为5：1-1：5，优选3：1-1：3；所述实心圆柱柱体表面粗糙度为1-50微米，优选5-20微米；所述凹槽的深度和宽度比为5：1-1：20，优选2：1-1：5。

8、在一个优选的实施方式中，通过在实心圆柱柱体的径向外表面加工凹槽的方法实现正交螺纹设计，凹槽螺纹遍布整个实心圆柱柱体或在实心圆柱柱体两端部分不加工螺纹，其中上端头无螺纹区和下端头无螺纹区与凹槽螺纹的长度比为0-1:0-1：10；螺纹部分或者无螺纹端头部分也可以外加溢流口，都可以实现芯子外表面流体的强化混合；实心圆柱体螺纹芯子可以为对称结构，也可以为不对称结构，在柱体两端可以增加可选的所述无螺纹端头部分或者溢流口部分。

9、在一个优选的实施方式中，所述通过在实心圆柱柱体的径向外表面加工凹槽螺纹的方法实现正交螺纹设计，其中凹槽的加工方法可以为滚花、压花、拉花、排刀花或咬花精密加工方法中的一种或多种，实心圆柱柱体的材质设置为不锈钢、哈氏合金、聚合物材料或陶瓷材质。

10、本实用新型的技术效果和优点：

11、1、本实用新型通过采用多组近圆柱体芯子首尾串联的模式，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实现高效的混合传质；在同一套管中的芯子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、2、本实用新型涉及多种可变技术规格，包括对称结构和不对称结构，也可以方便调整比如凹槽的尺寸、旋转角度和可选溢流口等，可以方便地调整实际工艺和生产过程中的不同要求，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，从而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。

技术特征：

1.一种实心螺纹棒混合芯子，包括实心圆柱体及其上凹槽螺纹，其特征在于：所述实心圆柱体包括实心圆柱柱体(3)，其中实心圆柱柱体(3)顶底两端分别设有上端头无螺纹区(2)和下端头无螺纹区(8)，所述上端头无螺纹区(2)位置处设有溢流口进口(1)，所述下端头无螺纹区(8)位置设有溢流口出口(9)，此外，实心圆柱体上除凹槽螺纹外部分设置为柱体无凹槽区(6)，所述凹槽螺纹包括顺时针外表面凹槽线(4)和逆时针外表面凹槽线(5)；

2.根据权利要求1所述的一种实心螺纹棒混合芯子，其特征在于：所述α的夹角角度设置为45°-135°。

3.根据权利要求1所述的一种实心螺纹棒混合芯子，其特征在于：m代表顺时顺时针外表面凹槽线(4)的数量，n代表逆时针外表面凹槽线(5)的数量；所述m和n数量均不少于1；相同旋转方向的单条或多条顺时针外表面凹槽线(4)或逆时针外表面凹槽线(5)沿着径向方向类似拉长的弹簧线式分布在实心圆柱柱体(3)表面并保持平行布置。

4.根据权利要求2所述的一种实心螺纹棒混合芯子，其特征在于：所述实心圆柱柱体(3)整体横截面尺寸即直径d不变，其中实心圆柱柱体(3)的长径比在5:1-1:3之间；所述实心圆柱柱体(3)长度为总长度l，即l 1+l 2+l 3；其中所述l 1代表实心圆柱柱体(3)长度；所述l 2代表上端头无螺纹区(2)的长度；所述l 3代表下端头无螺纹区(8)的长度。

5.根据权利要求1所述的一种实心螺纹棒混合芯子，其特征在于：所述凹槽螺纹和柱体无凹槽区(6)所占实心圆柱体表面积的比例为3：1-1：3；所述实心圆柱柱体(3)表面粗糙度为5-20微米；所述凹槽的深度和宽度比为2：1-1：5。

6.根据权利要求1所述的一种实心螺纹棒混合芯子，其特征在于：上端头无螺纹区(2)和下端头无螺纹区(8)与凹槽螺纹的长度比为0-1:0-1：10。

技术总结
本技术公开了一种实心螺纹棒混合芯子，具体涉及微反应器混合芯子领域，包括实心圆柱体及其上凹槽螺纹，所述实心圆柱体包括实心圆柱柱体，其中实心圆柱柱体顶底两端分别设有上端头无螺纹区和下端头无螺纹区，所述上端头无螺纹区位置处设有溢流口进口，所述下端头无螺纹区位置设有溢流口出口。本技术通过采用多组近圆柱体芯子首尾串联的模式，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实现高效的混合传质；在同一套管中的芯子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，能够轻松更换内部混合单元芯子，从而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。

技术研发人员：张金凤,徐笑,王志勇,王禹涵,孟晓禹,江定春,孙尧,赵东波
受保护的技术使用者：润峙之微流体科技（江苏）有限公司
技术研发日：20220905
技术公布日：2024/1/12