CN108993341A - 一种微反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微反应器，包括壳体和设于所述壳体内的反应装置；所述反应装置包括多个用于供流体通过的螺旋加速结构、与所述螺旋加速结构相配合的冲击结构及与所述冲击结构相配合的混流结构；本发明通过螺旋加速结构、冲击结构及混流结构的设置，使得流体能形成螺旋状的涡流，从而使得流体能被更好的混合，进而提高了流体的反应速率。

Description

一种微反应器

技术领域

本发明属于反应设备技术领域，尤其是涉及一种微反应器。

背景技术

微反应器，是指利用例如精密加工技术等手段制造的微型反应器，其特征尺寸通常在10到3000μm之间。如本领域的技术人员所理解的，微反应器的“ 微”不是特指微反应器设备的外形尺寸小，也不是指微反应器设备产品的产量小，而是表示工艺流体(反应介质)的反应通道在微米级别(至多到毫米级别)，即，反应通道为微型反应通道。微反应器中可以包含有成百万上千万的这样的微型反应通道，因此也能够实现很高的产量。

然而现有的微反应器多数仅采用设置多个连续的反应腔的方式来提高流体的混合程度，该种方式对流体的混合程度较低，容易导致混合不均匀和反应不充分。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种流体混合均匀、反应充分的微反应器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种微反应器，包括壳体和设于所述壳体内的反应装置；所述反应装置包括多个用于供流体通过的螺旋加速结构、与所述螺旋加速结构相配合的冲击结构及与所述冲击结构相配合的混流结构；通过螺旋加速结构的设置，使得流体的流速增加，再通过冲击结构的设置，使得被加速后的流体在冲击结构的作用下被分散开来，形成紊流，从而使得流体混合的更为均匀，加快反应速率；再通过混流结构的设置，将被分散开来的流体重新汇聚起来并混合，进一步促进了流体的混合程度的同时，也加快了反应速率。

进一步的，所述螺旋加速结构包括用于供流体通过的进液通道、与所述进液通道相连通的喷射通道及设于所述进液通道的内壁和所述喷射通道的内壁上的螺旋槽；通过进液通道与喷射通道的相连，使得流体能被喷射通道喷出，从而起到了增大流体流速的作用，令流体能被更好的混合；通过螺旋槽的设置，使得流体在螺旋槽的作用下形成螺旋状的涡流，从而使得流体的流速增大的同时，可以将流体混合的更加均匀；且流体会在螺旋槽的作用下从喷射通道中螺旋喷出，从而使得流体会更容易被冲击结构打散，进一步促进流体的混合程度。

进一步的，所述进液通道的进液口的直径大于所述进液通道的出液口的直径；所述喷射通道与所述进液通道的出液口相连通；通过由于进液口设置的较大，起到方便流体流入的作用；而由于出液口较小，从而使得进液通道整体呈直径从大到小的形状，进而起到了令流体在压力的作用下加速的目的，使得流体混合的更为均匀。

进一步的，所述螺旋槽呈逆时针盘旋向下设置；由于在地心引力的作用下，北半球的水流在进入下水道时会形成逆时针方向的涡流，所以将螺旋槽设置为逆时针方向的，从而使得流体进入螺旋槽内后，在螺旋槽和地心引力的双重作用下，能更好的形成涡流，从而使流体混合的更为均匀的同时，起到了加快流体流速的作用。

进一步的，所述冲击结构包括设于相邻两所述进液通道之间的抗冲部，该抗冲部包括与所述喷射通道相对应的散流平面和与所述散流平面相配合的抗压弧面；通过散流平面的设置，使得从喷射通道中螺旋喷出的流体在冲击在散流平面上后，被散流平面打散，从而使得流体被分成多股支流，更便于流体的混合；抗压弧面的设置则起到了增强抗冲部的结构强度的作用，从而延长了设备的使用寿命。

进一步的，所述混流结构包括设于相邻两螺旋加速结构之间的混流腔、设于所述抗冲部上的左导流部及与所述左导流部相配合的右导流部；通过左右导流部的设置，形成了一个有开口的反应腔，从而使得支流在反应腔内相互碰撞，起到令流体混合更为均匀的作用的同时，混流腔的设置，则使得从左右导流部中流出的支流又能重新在混流腔内发生碰撞，并混合在一起，进一步促进了流体的混合，使得反应更为充分。

进一步的，所述左导流部包括与所述散流平面相连的左内弧面、与所述左内弧面相对应的左外弧面及用于连接所述左内弧面和所述左外弧面的左顶弧面；通过左内弧面的设置，使得支流能沿着左内弧面进入混流腔内，方便流体的混合；左顶弧面的设置则起到了令流体流到左外弧面上的作用；左外弧面的设置则起到了将流体导入到下一级进液通道内的作用。

进一步的，所述左内弧面包括与所述散流平面相连的第一弧形段和与所述第一弧形段相连的第二弧形段；通过第一弧形段的设置，使得支流能相互碰撞混合的同时，将支流导入到第二弧形段上，起到促进支流的流动的作用；通过第二弧形段的设置，使得支流可以沿着第二弧形段冲击在混流腔的侧壁上，起到进一步打散支流的作用的同时，左右两个方向的支流在被打散的同时，进一步相互碰撞，起到更好的混合效果。

进一步的，所述混流腔包括呈弧形设置的混流侧面和由所述抗压弧面构成的底面；通过弧形的混流侧面的设置，使得支流被打散的同时，部分支流也会顺着混流侧面在底面上发明碰撞，促进流体反应。

进一步的，所述左顶弧面与所述混流侧面之间形成有一左混流口；通过左混流口的设置，使得支流能被喷射出去，起到了进一步增加流体流速的作用，进而保证了流体能更好的混合和反应。

综上所述，本发明通过螺旋加速结构、冲击结构及混流结构的设置，使得流体能形成螺旋状的涡流，从而使得流体能被更好的混合，进而提高了流体的反应速率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的放大示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，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、完整的描述。

如图1-2所示，一种微反应器，包括壳体1和反应装置，该反应装置包括螺旋加速结构、冲击结构及混流结构；螺旋加速结构包括进液通道21、喷射通道22及螺旋槽23；壳体内均匀安装了多个螺旋加速结构，左右相邻的两个螺旋加速结构之间通过冲击结构相连，且螺旋加速结构从上至下安装了八排，相邻两排的多个螺旋加速结构之间相互交错设置，从而使得上一排的螺旋加速结构的喷射通道的出口对准下一排的冲击结构，使得从喷射通道中喷出的流体能被打散，以便于增加流体的混合度，同时也起到了增大内部空间利用率和表面积的作用；具体的进液通道上开设有进液口和出液口，进液口的直径大于出液口的直径，从而使得流体方便进入进液口的同时，在压力的作用下，流体的流速会增加，而出液口又与喷射通道相连通，从而使得流体能从喷射通道中喷出，而由于在进液通道和喷射通道的内壁上都开设了螺旋槽，从而使得流体在螺旋槽的作用下，会形成涡流，增加流体的混合度的同时，也起到了增加流速的作用；而由于北半球的流体会在地心引力的作用下逆时针转动，南半球的流体会在地心引力的作用下顺时针转动，故而可以根据地区的不同，将螺旋槽开设为顺时针或者逆时针方向的，以便于流体能更好的旋转。

具体的，冲击结构包括与喷射通道相配合的抗冲部24，该抗冲部包括散流平面241和抗压弧面242；从喷射通道中螺旋喷出的流体即会喷在散流平面上，从而使得流体被分散为多股支流，以便于后续的混合；抗压弧面则起到了加强结构强度的作用，延长设备的使用寿命。

具体的，混流结构包括混流腔25、左导流部26及右导流部27；左右导流部的安装起到了将支流导入到混合腔内的作用的同时，也形成了一个具有开口的反应腔，使得支流在反应腔内相互碰撞，促进流体的混合，加快流体的反应速率；混流腔的设置则起到了将支流重新混合的作用；其中左导流部26包括左内弧面261、左外弧面262及左顶弧面263；右导流部27包括右内弧面271、右外弧面272及右顶弧面273；其中左内弧面261包括第一弧形段2611和第二弧形段2612；右内弧面271包括第三弧形段2713和第四弧形段2714；该混流腔25由相邻两个螺旋加速结构和冲击结构构成，进液通道和喷射通道的外壁构成了混流腔的混流侧面251，混流腔的底面即由抗压弧面242构成；流体在冲击结构的作用下形成多股支流后，支流沿左右内弧面上的第一弧形段和第三弧形段向上流动，起到初步改变支流的流向的作用的同时，也促进了支流支架的相互碰撞，加速流体的反应；左右顶弧面与混流侧面之间分别形成了一个左混流口29和右混流口28；该混流口的口径较小，从而使得支流在第二弧形段和第四弧形段的作用下通过混流口时被再次加速；且支流往混流侧面上冲击时，流体会被进一步打散，令流体在混合腔内进一步碰撞混合；再沿着左右外弧面进入下一级的进液管道中，进行反复的混合反应。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种微反应器，包括壳体（1）和设于所述壳体（1）内的反应装置；其特征在于：所述反应装置包括多个用于供流体通过的螺旋加速结构、与所述螺旋加速结构相配合的冲击结构及与所述冲击结构相配合的混流结构。

2.根据权利要求1所述的微反应器，其特征在于：所述螺旋加速结构包括用于供流体通过的进液通道（21）、与所述进液通道（21）相连通的喷射通道（22）及设于所述进液通道（21）的内壁和所述喷射通道（22）的内壁上的螺旋槽（23）。

3.根据权利要求2所述的微反应器，其特征在于：所述进液通道（21）的进液口的直径大于所述进液通道（21）的出液口的直径；所述喷射通道（22）与所述进液通道（21）的出液口相连通。

4.根据权利要求2所述的微反应器，其特征在于：所述螺旋槽（23）呈逆时针盘旋向下设置。

5.根据权利要求1所述的微反应器，其特征在于：所述冲击结构包括设于相邻两所述进液通道之间的抗冲部（24），该抗冲部（24）包括与所述喷射通道（22）相对应的散流平面（241）和与所述散流平面（241）相配合的抗压弧面（242）。

6.根据权利要求5所述的微反应器，其特征在于：所述混流结构包括设于相邻两螺旋加速结构之间的混流腔（25）、设于所述抗冲部（24）上的左导流部（26）及与所述左导流部（26）相配合的右导流部（27）。

7.根据权利要求6所述的微反应器，其特征在于：所述左导流部（26）包括与所述散流平面（241）相连的左内弧面（261）、与所述左内弧面（261）相对应的左外弧面（262）及用于连接所述左内弧面（261）和所述左外弧面（262）的左顶弧面（263）。

8.根据权利要求7所述的微反应器，其特征在于：所述左内弧面（261）包括与所述散流平面（241）相连的第一弧形段（2611）和与所述第一弧形段（2611）相连的第二弧形段（2612）。

9.根据权利要求8所述的微反应器，其特征在于：所述混流腔（25）包括呈弧形设置的混流侧面（251）和由所述抗压弧面（242）构成的底面。

10.根据权利要求9所述的微反应器，其特征在于：所述左顶弧面（263）与所述混流侧面（251）之间形成有一左混流口（29）。