CN112827443A - 一种微乳液搅拌智能加热用反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，包括釜体、架体和加热搅拌装置，架体固定于釜体外部，釜体上开设有加料口和出料口；加热搅拌装置包括动力电机和变压器，动力电机上连接有电机杆，电机杆设置有曲轴搅拌部，曲轴搅拌部与电机杆之间设置有连接部，曲轴搅拌部包括主轴颈和偏心部；连接部上固定连接有电加热元件，电加热元件包括上加热环和下加热环，以及四根竖直加热杆，四根竖直加热杆均匀设置，上加热环内设置有上连接杆，上加热环通过上连接杆与连接部固定连接；发明提供一种可在实现搅拌的同时能够实现对微乳液的加热的反应釜，无需另外配备加热的设备，节约了另外配备加热设备的成本。

Description

一种微乳液搅拌智能加热用反应釜

技术领域

本发明涉及反应釜技术领域，尤其是涉及一种微乳液搅拌智能加热用反应釜。

背景技术

微乳液法是合成纳米粒子常用的方法，通过在具有双亲分子表面活性剂的作用下，两种互不相溶的连续介质融合形成乳液微泡，每个微泡作为一个单独的纳米反应器，经过成核、聚结、团聚长大，得到大小可控的纳米粒子。作为反应物的两种互不相溶的连续介质，其内部各含有的胶团颗粒在进行反应的过程中发生碰撞，进行物质交换引发化学反应的发生。因为微泡内水核的粒径是固定的，不同粒径水核无法进行物质交换，水核所吸收的能量绝大部分来源于颗粒间碰撞，所以，通过控制颗粒有效碰撞次数来获得有效碰撞能量，是实现纳米粒子形貌、尺寸的控制的有效途径。

搅拌是微乳液法中常用的实验手段，搅拌向微乳液内注入能量的过程有利于破碎胶团颗粒间的团聚，现有观点认为，通过搅拌向体系内注入能量有利于产生较小尺寸的纳米颗粒，这主要是由于小颗粒的比表面较大，易于吸收体系内能量，通过提高搅拌速率来获得粒径较小的纳米颗粒是现有技术手段常用的理论之一，但是，搅拌以注入能量的过程，除了发生动能传递，另一种不容忽视的能量即热能之间的交换同样存在，由于搅拌方式的限制，热能交换往往只发生于体系内的局部区域，以热能形式注入能量的过程中，颗粒更倾向于聚集长大，形成大颗粒，由于体系内热量分布不均匀，造成颗粒粒径不均。

搅拌是用于均匀混合不同成分的重要手段，随着科技的不断进步，市面上出现了各式各样的动力搅拌机，通过电机带动搅拌叶片进行搅拌，搅拌比较均匀，大到工程混凝土的搅拌，小到饮品的搅拌。传统搅拌方式多采用同轴搅拌，即以搅拌装置所在位置处或延伸线为轴心进行连续搅拌，一种观点认为这种搅拌方式有利于使乳液内部形成浓度均一的反应体系，利于形成形貌均匀的粒子。但是这种搅拌方式依然无法控制反应热的分散，此外，除去纳米粒子，其他形式的纳米颗粒比如纳米线或纳米棒，由搅拌注入的能量过高反而不利于形成形貌稳定显著的纳米线材或纳米棒材。

微乳液法大多在反应釜中进行，现有技术中，反应釜的功能比较单一，如果需要对微乳液进行搅拌和加热，还需要另外配备搅拌加热的设备，设备配备费用高，且操作麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，本发明提供一种可在实现搅拌的同时能够实现对微乳液的加热的反应釜，无需另外配备加热的设备，节约了另外配备加热设备的成本，以具有偏心部的曲轴搅拌部作为反应釜的主体，利用曲轴搅拌部不同心的特点，改变现有轴心搅拌的方式，能够有效避免微乳液因局部过热造成浓度分布不均，影响纳米颗粒的形成和长大其结构简单。本发明设计合理，使用操作便捷，搅拌均匀，功能完备，工作稳定性和可靠性高，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：包括釜体、架体和加热搅拌装置，所述架体固定于釜体外部，所述釜体上开设有加料口和出料口；

所述加热搅拌装置包括动力电机和变压器，所述动力电机和变压器均与架体固定连接，所述动力电机上连接有电机杆，所述电机杆远离动力电机一端设置有曲轴搅拌部，所述曲轴搅拌部深入到釜体内部，所述曲轴搅拌部与电机杆之间设置有用于连接曲轴搅拌部和电机杆的连接部，所述连接部与曲轴搅拌部和电机杆固定连接，所述曲轴搅拌部包括主轴颈和偏心部，所述主轴颈和偏心部固定连接；

所述连接部上固定连接有电加热元件，所述电加热元件包括上下间隔设置的上加热环和下加热环，以及竖直连接在上加热环和下加热环之间的四根竖直加热杆，四根所述竖直加热杆均匀设置，所述上加热环内设置有上连接杆，所述上加热环通过上连接杆与连接部固定连接；

所述釜体的内壁上固定连接有用于对釜体内部温度进行检测的热电偶，所述釜体的外壁上固定连接有加热搅拌控制器，所述加热搅拌控制器包括单片机和为所述加热搅拌控制器中各用电模块供电的电压转换电路模块，以及与所述单片机相接的晶振电路模块、复位电路模块和数据存储电路模块，所述电压转换电路模块通过电源开关与变压器的输出端相接，所述单片机的输入端还接有用于输入动力电机启停控制信号的电机启停按钮、用于输入加热控制信号的加热控制按钮和用于对热电偶输出的信号进行调理的信号调理电路模块，所述热电偶的输出端与信号调理电路模块的输入端相接，所述单片机的输出端接有用于对所述电加热元件的加热进行控制的加热控制继电器、用于对动力电机的启停进行控制的动力电机控制继电器，所述电加热元件通过加热控制继电器与变压器的输出端相接，所述动力电机通过动力电机控制继电器与变压器的输出端相接；

所述主轴颈包括第一主轴颈和第二主轴颈，所述偏心部为多个；所述第一主轴颈和第二主轴颈不连接且所述第一主轴颈的轴心线和第二主轴颈的轴心线共线，所述第一主轴颈的一端与连接部连接，所述第一主轴颈的另一端与偏心部连接，所述第二主轴颈设置于相邻两偏心部之间；

所述第一主轴颈上开设有螺纹，所述连接部内设置有与所述螺纹匹配的螺纹孔。

上述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述偏心部包括左偏心部和右偏心部，所述左偏心部和右偏心部交替设置。

上述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述偏心部和主轴颈一体成型。

上述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述左偏心部的数量≠右偏心部的数量。

上述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述动力电机为步进电机。

上述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述上加热环位于偏心部的上方，所述下加热环位于偏心部的下方。

上述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述下加热环内设置有两根下连接杆，两根所述下连接杆交叉设置。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明提供一种可在实现搅拌的同时能够实现对微乳液的加热的反应釜，无需另外配备加热的设备，节约了另外配备加热设备的成本，结构简单，设计合理，实现方便且成本低。

2、本发明以具有偏心部的曲轴搅拌部作为反应釜的主体，利用曲轴搅拌部不同心的特点，改变现有轴心搅拌的方式，能够有效避免微乳液因局部过热造成浓度分布不均，影响纳米颗粒的形成和长大。

3、本发明曲轴搅拌部包括主轴颈和偏心部，直接与微乳液不同部位接触，能够及时将搅拌产生的热量分散到体系其他部分，使微乳液不会因为局部热量积聚造成浓度分布不均，影响纳米材料的可控合成。

4、本发明的工作稳定性和可靠性高，无需经常维护维修，节约了维护维修耗费的人力和物力。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一主轴颈和连接部的连接关系示意图。

图3为本发明微乳液搅拌智能加热用反应釜的电路原理框图。

附图标记说明:

1—动力电机； 2—电机杆； 3—连接部；

4-1—左偏心部； 4-2—右偏心部； 4-3—第一主轴颈；

4-4—第二主轴颈； 5—架体； 6—上加热环；

7—下连接杆； 8—变压器； 9—下加热环；

10—竖直加热杆； 11—上连接杆； 12—热电偶；

13—加热搅拌控制器； 14—加液口； 16—液体输出管；

17—釜体； 18—单片机； 19—电压转换电路模块；

20—晶振电路模块； 21—复位电路模块； 22—数据存储电路模块；

23—电源开关； 24—电机启停按钮； 25—加热控制按钮；

26—信号调理电路模块； 27—加热控制继电器； 28—动力电机控制继电器；

30—电加热元件。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：包括釜体17、架体5和加热搅拌装置，所述架体5固定于釜体17外部，所述釜体17上开设有加料口14和出料口16；

所述加热搅拌装置包括动力电机1和变压器8，所述动力电机1和变压器8均与架体17固定连接，所述动力电机1上连接有电机杆2，所述电机杆2远离动力电机1一端设置有曲轴搅拌部，所述曲轴搅拌部深入到釜体17内部，所述曲轴搅拌部与电机杆2之间设置有用于连接曲轴搅拌部和电机杆2的连接部3，所述连接部3与曲轴搅拌部和电机杆2固定连接，所述曲轴搅拌部包括主轴颈和偏心部，所述主轴颈和偏心部固定连接；

所述连接部3上固定连接有电加热元件，所述电加热元件包括上下间隔设置的上加热环6和下加热环9，以及竖直连接在上加热环6和下加热环9之间的四根竖直加热杆10，四根所述竖直加热杆10均匀设置，所述上加热环6内设置有上连接杆11，所述上加热环6通过上连接杆11与连接部3固定连接；

所述釜体17的内壁上固定连接有用于对釜体17内部温度进行检测的热电偶12，所述釜体17的外壁上固定连接有加热搅拌控制器13，所述加热搅拌控制器13包括单片机18和为所述加热搅拌控制器13中各用电模块供电的电压转换电路模块19，以及与所述单片机18相接的晶振电路模块20、复位电路模块21和数据存储电路模块22，所述电压转换电路模块19通过电源开关23与变压器8的输出端相接，所述单片机18的输入端还接有用于输入动力电机1启停控制信号的电机启停按钮24、用于输入加热控制信号的加热控制按钮25和用于对热电偶12输出的信号进行调理的信号调理电路模块26，所述热电偶12的输出端与信号调理电路模块26的输入端相接，所述单片机18的输出端接有用于对所述电加热元件30的加热进行控制的加热控制继电器27、用于对动力电机1的启停进行控制的动力电机控制继电器28，所述电加热元件30通过加热控制继电器27与变压器8的输出端相接，所述动力电机1通过动力电机控制继电器28与变压器8的输出端相接。本发明提供一种可在实现搅拌的同时能够实现对微乳液的加热的反应釜，无需另外配备加热的设备，节约了另外配备加热设备的成本，结构简单，设计合理，实现方便且成本低，安装方便，使用操作便捷，以具有偏心部的曲轴搅拌部作为反应釜的主体，利用曲轴搅拌部不同心的特点，改变现有轴心搅拌的方式，能够有效避免微乳液因局部过热造成浓度分布不均，影响纳米颗粒的形成和长大。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述主轴颈包括第一主轴颈4-3和第二主轴颈4-4，所述偏心部为多个；所述第一主轴颈4-3和第二主轴颈4-4不连接且所述第一主轴颈4-3的轴心线和第二主轴颈4-4的轴心线共线，所述第一主轴颈4-3的一端与连接部3连接，所述第一主轴颈4-3的另一端与偏心部连接，所述第二主轴颈4-4设置于相邻两偏心部之间。曲轴搅拌部主轴颈和偏心部旋转直接与微乳液不同部位接触，能够及时将搅拌产生的热量分散到体系其他部分，使微乳液不会因为局部热量积聚造成浓度分布不均，影响纳米材料的可控合成。

如图2所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述第一主轴颈4-3上开设有螺纹，所述连接部3内设置有与所述螺纹匹配的螺纹孔。曲轴搅拌部与连接部通过螺纹连接，利于进行拆卸和安装。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述偏心部包括左偏心部4-1和右偏心部4-2，所述左偏心部4-1和右偏心部4-2交替设置。通过交替设置的左偏心部和右偏心部，增大与微乳液的接触面积，同时，更有利于实现反应釜的偏心旋转。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述偏心部和主轴颈4-3一体成型。偏心部与主轴颈一体成型，不会因为连接接头部位的存在与微乳液接触，向微乳液中引入杂质，影响纳米材料的合成。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述左偏心部4-1的数量≠右偏心部4-2的数量。左偏心部的数量与右偏心部的数量不相等，有利于实现反应釜的稳定，提高搅拌效率。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述动力电机1为步进电机。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述上加热环6位于偏心部的上方，所述下加热环9位于偏心部的下方。

如图1所示，本实施例的微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述下加热环9内设置有两根下连接杆7，两根所述下连接杆7交叉设置。

本发明的微乳液搅拌智能加热用反应釜的安装和使用方法为：将曲轴搅拌部置于上加热环6和下加热环9之间，将第一主轴颈4-3带有螺纹的一端旋入连接部3的螺纹孔，完成组装，向组装后的反应釜中加入微乳反应液，开电源，动力电机1带动电机杆2旋转，电机杆2旋转带动曲轴搅拌部转动，曲轴搅拌部主轴颈、左偏心部4-1和右偏心部4-2同时旋转，实现微乳液的偏心搅拌；上加热环6、下加热环9和四根竖直加热杆10开始加热，实现对微乳液的加热。

本发明的反应釜在实现对微乳液偏心搅拌的同时能够实现对微乳液的加热，无需另外配备加热的设备，节约了另外配备加热设备的成本。以具有偏心部的曲轴搅拌部作为反应釜的主体，利用曲轴搅拌部不同心的特点，改变现有轴心搅拌的方式，能够有效避免微乳液因局部过热造成浓度分布不均，影响纳米颗粒的形成和长大。

本发明的工作稳定性和可靠性高，无需经常维护维修，节约了维护维修耗费的人力和物力。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：包括釜体(17)、架体(5)和加热搅拌装置，所述架体(5)固定于釜体(17)外部，所述釜体(17)上开设有加料口(14)和出料口(16)；

所述加热搅拌装置包括动力电机(1)和变压器(8)，所述动力电机(1)和变压器(8)均与架体(17)固定连接，所述动力电机(1)上连接有电机杆(2)，所述电机杆(2)远离动力电机(1)一端设置有曲轴搅拌部，所述曲轴搅拌部深入到釜体(17)内部，所述曲轴搅拌部与电机杆(2)之间设置有用于连接曲轴搅拌部和电机杆(2)的连接部(3)，所述连接部(3)与曲轴搅拌部和电机杆(2)固定连接，所述曲轴搅拌部包括主轴颈和偏心部，所述主轴颈和偏心部固定连接；

所述连接部(3)上固定连接有电加热元件，所述电加热元件包括上下间隔设置的上加热环(6)和下加热环(9)，以及竖直连接在上加热环(6)和下加热环(9)之间的四根竖直加热杆(10)，四根所述竖直加热杆(10)均匀设置，所述上加热环(6)内设置有上连接杆(11)，所述上加热环(6)通过上连接杆(11)与连接部(3)固定连接；

所述釜体(17)的内壁上固定连接有用于对釜体(17)内部温度进行检测的热电偶(12)，所述釜体(17)的外壁上固定连接有加热搅拌控制器(13)，所述加热搅拌控制器(13)包括单片机(18)和为所述加热搅拌控制器(13)中各用电模块供电的电压转换电路模块(19)，以及与所述单片机(18)相接的晶振电路模块(20)、复位电路模块(21)和数据存储电路模块(22)，所述电压转换电路模块(19)通过电源开关(23)与变压器(8)的输出端相接，所述单片机(18)的输入端还接有用于输入动力电机(1)启停控制信号的电机启停按钮(24)、用于输入加热控制信号的加热控制按钮(25)和用于对热电偶(12)输出的信号进行调理的信号调理电路模块(26)，所述热电偶(12)的输出端与信号调理电路模块(26)的输入端相接，所述单片机(18)的输出端接有用于对所述电加热元件(30)的加热进行控制的加热控制继电器(27)、用于对动力电机(1)的启停进行控制的动力电机控制继电器(28)，所述电加热元件(30)通过加热控制继电器(27)与变压器(8)的输出端相接，所述动力电机(1)通过动力电机控制继电器(28)与变压器(8)的输出端相接；

所述主轴颈包括第一主轴颈(4-3)和第二主轴颈(4-4)，所述偏心部为多个；所述第一主轴颈(4-3)和第二主轴颈(4-4)不连接且所述第一主轴颈(4-3)的轴心线和第二主轴颈(4-4)的轴心线共线，所述第一主轴颈(4-3)的一端与连接部(3)连接，所述第一主轴颈(4-3)的另一端与偏心部连接，所述第二主轴颈(4-4)设置于相邻两偏心部之间；

所述第一主轴颈(4-3)上开设有螺纹，所述连接部(3)内设置有与所述螺纹匹配的螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述偏心部包括左偏心部(4-1)和右偏心部(4-2)，所述左偏心部(4-1)和右偏心部(4-2)交替设置。

3.根据权利要求1所述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述偏心部和主轴颈(4-3)一体成型。

4.根据权利要求1所述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述左偏心部(4-1)的数量≠右偏心部(4-2)的数量。

5.根据权利要求1所述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述动力电机(1)为步进电机。

6.根据权利要求1所述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述上加热环(6)位于偏心部的上方，所述下加热环(9)位于偏心部的下方。

7.根据权利要求1所述的一种微乳液搅拌智能加热用反应釜，其特征在于：所述下加热环(9)内设置有两根下连接杆(7)，两根所述下连接杆(7)交叉设置。

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