CN101784344A - 具有释放压力功能的化学反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反应容器，包括具有容器开口和容器内部的容器，与容器连接、且重复封闭容器开口的密封垫片，与容器连接、具有针座空腔的针座，与针座连接的针，且针至少部分地设于针座空腔内，所述密封垫片介于静止状态和刺穿状态中可变形，当密封垫片变形，并由所述针的一端被刺穿时，密封垫片处于所述刺穿状态。

Description

具有释放压力功能的化学反应器
技术领域
本发明涉及一种具有释放压力和重新密封功能的化学反应容器，以及它的应用
背景技术
通常，化学反应是在一个开口的玻璃反应瓶里进行。基于碰撞理论和活化能理论(最低反应所需能量)，凭经验估计，对很多化学反应来说，如果温度每增加10摄氏度，反应速率就会增加两倍或三倍。为提高反应速率或开始并保持化学反应，通常需要加热。当对一个开口的化学反应瓶加热时，通常要使用一台冷凝器，以限制反应试剂、生成物、试剂和溶剂的挥发损失。即使配上一台冷凝器，反应试剂的一部分也许在化学反应之前汽化丢失，导致期望的化学反应的迟延和不完全。如用一个开口的玻璃反应瓶，通常化学反应的极限温度是反应试剂和溶剂的沸点。当有些反应需要的温度高于沸点时，或者，使用挥发性反应试剂，或者是气相反应，就需要使用压力反应器来做这些反应(例如一个玻璃耐压瓶或耐压管，或者密封管)，或者金属压力反应器。使用压力反应器的缺点之一是安全问题。虽然一些压力反应器用压力表为监控目的，但他们通常缺乏自动卸压系统。我们都知道由于化学反应的变化莫测，引起的突然超压会导致压力反应器爆炸。另一个缺点是因为在一个化学反应以后，反应器内部存在压力，压力反应器也许非常难打开，打开时可能会造成对使用者的伤害。金属压力反应器的缺点之一是无法进行带有酸性物质的反应。酸性物质可以是化学反应中的反应试剂、生成物、试剂或者溶剂(象氯化氢)。酸性物质导致腐蚀，在高温和高压之下进而会造成无法预料的泄漏和伤害。另外金属压力反应器也不能进行带有对金属敏感的试剂的反应。金属压力反应器的另一个缺点是需要特别技能去使用和维护。
因此由于上述的缺点和不足，这就需要一种化学反应器，它既能在反应过程中安全地释放超压，又能保持密封。
发明内容
本发明涉及到一种反应容器，包括具有容器开口和容器内部的容器，与容器连接、且重复封闭容器开口的密封垫片，与容器连接、具有针座空腔的针座，与针座连接的针，且针至少部分地设于针座空腔内，所述密封垫片介于静止状态和刺穿状态中可变形，当密封垫片变形，并由所述针的一端被刺穿时，密封垫片处于所述刺穿状态。
本发明还涉及一种针刺装置，包括包括突出部的针座，与针座连接的针，包括至少一条槽孔的容器连接件，所述针座连接所述容器连接件，以连接容器，所述突出部与槽孔连接，以确定针相对于容器的位置。
另外，本发明涉及一种反应器系统，包括具有容器开口和容器内部的容器，与容器连接、且重复封闭容器开口的密封垫片，含有突出部的针座，且针座具有针座空腔，与针座连接的针，且至少部分地设于针座空腔内，含有至少一条槽孔的容器连接件，所述针座连接所述容器连接件，以连接容器，所述突出部与槽孔连接，以确定针相对于容器的位置，所述密封垫片介于静止状态和刺穿状态中可变形，当密封垫片变形，并由所述针的一端被刺穿时，密封垫片处于所述刺穿状态。
附图说明
通过参照附图，在这些附图中，相同特征的编号是相同的，相关领域技术人员将更好地理解本发明所公开的内容。
图1是本发明所揭示的反应容器的一个实施例的正视剖视图。
图2是和图1相关的反应容器的正视剖视图，在该图中，密封垫片变形。
图3是和图1、图2相关的反应容器的正视剖视图，在该图中，密封垫片回到静止状态。
图4是所揭示的反应容器的另一个实施例的正视剖视图。
图5是和图4相关的所揭示的反应容器的正视剖视图，在该图中，密封垫片变形，且被针刺穿。
图6是所揭示的反应容器的又一个实施例的正视剖视图。
图7是所揭示的反应容器的装配分解图。
图8是所揭示的带有密封垫片盖的反应容器的装配分解图。
图9是和图8相关的反应容器的正视剖视图。
图10是反应容器的装配分解图，在该图中，带有密封垫片盖且容器具有突缘部。
图11是和图10相关的反应容器的正视剖视图。
图12是反应容器的装配分解图，在该图中，没有密封垫片盖，容器具有邻设于容器开口的突缘部。
图13是和图12相关的反应容器的正视剖视图。
图14A所示为反应器的剖视图。
图14B所示为反应过程中所揭示的反应器的剖视图。
图14C所示为容器连接件的一个实施例的三维图。
图15所示为反应器的一个实施例。
图16所示为反应器的另一个实施例。
图17所示为反应器的又一个实施例。
图18A是反应器的又一个实施例的正视剖视图。
图18B是图18A的俯视图。
图19A所示为反应器的又一个实施例。
图19B所示为反应过程中反应器的又一个实施例。
具体实施方式
图1是本发明的反应容器瓶10的正视剖视图。反应容器包括容器14。反应试剂18所示于容器14内。容器14有一容器上体26。瓶盖22与容器上体26连接。瓶盖22内可以是圆柱形的内螺纹表面30。反应容器瓶10的顶部具有外螺纹表面34，且同样可以是圆柱形。瓶盖22可以通过外螺纹表面34和内螺纹表面30的配合与容器拆卸连接。在容器盖22和容器14之间的是密封垫片38。密封垫片不是固定在容器盖22或容器14上的，因而在每次反应以后，根据需要方便替换，还可以避免交叉污染。密封垫片38可以在每次反应以后替换。当瓶盖22与容器14连接时，密封垫片38把瓶盖内的空腔42和容器内部15隔离。密封垫片38可以由各种材料做成，例如以下，但是不受这些限制：密封垫片，PTFE面硅树脂，Wilmad-LabGlass公司销售，销售样号LG-4342，地址：美国新泽西州，布尔纳市(镇)，哈丁公路1002号，邮政编码08310-0688(1002Harding Highway，Buena，NJ 08310-0688)；PTFE/红色橡胶密封垫片，PTFE/硅树脂/PTFE密封垫片，预切PTFE/硅树脂密封垫片，预切PTFE/红色橡胶密封垫片，PTFE密封垫片，PTFE/硅树脂密封垫片，聚乙烯密封垫片，聚丙烯密封垫片，Vito
Figure GPA00001035485500031
密封垫片，顶部空间20MM密封垫片，天然PTFE/白色硅树脂密封垫片，象牙PTFE/红色橡胶密封垫片，灰色PTFE/黑色丁基密封垫片，赛默飞世尔科技下属的国家科技公司(Nationalscientific Company)销售，地址：美国田纳西州，罗克伍德市(镇)，卡地夫谷路197号，邮政编码：37854(197Cardiff Valley Road，Rockwood，TN 37854)；PTFE/红色橡胶PTFE/灰色丁基PTFE/硅树脂PTFE/硅树脂，PTFE/硅树脂，PTFE/硅树脂，PTFE/丁基，PTFE/硅树脂，SMI-LabHut公司销售，地址：英国格洛斯特，麦斯摩尔镇，史泰丁斯商务中心，仓楼(The Granary，The Steadings Business Centre，Maisemore，Gloucestershire，GL28EY，UK)；LabPur
Figure GPA00001035485500032
瓶式密封垫片，美国圣戈班高功能塑料公司销售，地址：美国纽约州，珀斯坛奇尔镇，希霍路11号，邮政编码：12140(11Sicho Drive，Poestenkill，NY 12140)。和瓶盖22顶部46连接的是针座50。瓶盖空腔42内设有不堵塞的空心针54，与针座50连接。针座50与针管道58连通。针管道58也与空心针54内部和瓶盖空腔42连通。备用释放管道62也可以连接瓶盖22并且与瓶盖空腔42连通。备用储存容器66也可以与针管道58连通。如果释放管道62存在，储存容器66也可以和针管道连通。如图1所示的密封垫片38处于静止状态。也就是说，密封垫片38还没有受到容器内部15的压力而变形。在一替代的实施例中，瓶盖顶部46可以相对于瓶盖22的部分移动。在瓶盖顶部的下端，与瓶盖延伸部152之间有一个或多个压缩弹簧压缩设置。在这个替代的实施例中，使用者可以用手下压针座50，刺穿密封垫片38，释放容器14内的压力。该释放压力功能是本发明的一个安全性的效果。在使用者压下针54之后，压缩弹簧148会将针54推起，并离开密封垫片38。
图2是和图1相关的反应容器瓶10的正视剖视图。从图上可以看出，容器14的内压力增加了。压力也许来之于反应容器中反应试剂18的化学反应，也许来之于微波辐射加热，或者其它热源对容器14内部的加热。如果容器14内部压力足够大，密封垫片38就会朝着瓶盖空腔42变形。可以设计密封垫片以确保容器14内部压力在150～300psi(磅/平方英寸，压强单位)时变形。当然，根据具体的化学反应，也可以设计在其它压力范围。另外，密封垫片越薄，越容易变形，能承受的压力也越低。当密封垫片38变形时，它会碰到针54。当针刺穿密封垫片38的内表面70时，空心针54的内部就与容器14的内部连通。当内压力使密封垫片38变形，并被空心针54刺穿时，容器内部15的压力达到第一个临界值。密封垫片的厚度“t”，和材料的选择，决定了密封垫片38的内表面70在多高的压力情况下，才会被空心针54刺穿。图2显示密封垫片38被针刺穿状态。
图3是和图1和图2相关的反应容器瓶10的正视剖视图。从图上可以看出，通过密封垫片38被针54撞击而刺穿，容器14的内压力已被释放出，容器内过压流体经过针54和针管道58，进入大气或备用储存容器66。因为容器14的内压力已被释放出，密封垫片38回到静止状态，不再碰触针54。密封垫片38的材料可以是PTFE面硅树脂，但不限于此。这种材料或其他材料，能使密封垫片38被针54刺孔后留下的针孔重新密封。当密封垫片38回到了静止状态，这类材料能进行多次重复的密封。当密封垫片38回到了静止状态，容器内部15达到了第二个临界值。密封垫片38能重新密封多次，取决于空心针54的尺寸，可以至少是5次，最多达到30次甚至更多。
图4是本发明揭示的反应容器的另一个实施例。在本实施例中，反应容器瓶80包括容器瓶盖22和容器14。容器瓶盖22可包括圆柱形的内螺纹表面30。容器10的顶部具有外螺纹表面34，且同样可以是圆柱形。瓶盖22可以通过外螺纹表面34和内螺纹表面30的咬合与容器拆卸连接。在容器盖22和容器14之间的是密封垫片38。当瓶盖22与容器14连接时，密封垫片38把瓶盖22内的空腔42和容器14的内腔隔离。容器瓶盖包括至少一个设于瓶盖空腔42中的可线性移动部件84(本实施例示出两个可线性移动部件84)。可线性移动部件84的顶端连接枢转部件88。设置枢转部件88以绕枢轴件96旋转。枢轴件固定于容器瓶盖22顶部100。枢轴可在压力释放后由弹性机构使可线性移动部件84回到原位(该弹性机构未在图中示出)。空心针54连接在针座50上。在本实施例中，相对于容器盖来说，空心针54和针座50可相对于容器瓶盖线性移动，即按箭头108所示方向向上移动，及按箭头108所示相反方向向下移动。针座50上至少固定设有一个突出部104(在本实施例中，针座上连接两处个甚至更多的突出部104)。枢转部件88与突出部104之间动作连接(即操作上的连接)。图5显示反应容器瓶中容器14内压力增加的状况。压力造成密封垫片38变形和变化，相对远离容器14，而进入瓶盖空腔42中。当密封垫片38进入瓶盖空腔42中，密封垫片38推起线性移动部件84，朝着箭头108方向移动。线性移动部件84向上移动，枢转部件88绕枢轴件96旋转，使枢转部件88向下推动突出部104(与箭头相反方向)，带动针座50和针54进入密封垫片38。另外，容器14内压力增加，也把密封垫片38往针54的方向推。一旦针54刺穿密封垫片38，压力从容器中通过空心针释放，进入针管道58，此操作与图1-3所述操作相似。与针管道58连通的备用储存容器66，以及与容器瓶盖连接，连通瓶盖空腔42的备用释放管道62未在图中示出，上述特征通过本领域一般的技术变换也能加入到其它实施例中。
在另一个替代的实施例中(未示出)，与图1包括了相同的机构，在反应后，使用者可以手动推下针管道58，通过针座50，刺穿密封垫片38，释放容器14内的压力。
图6揭示了反应容器瓶的另一个实施例。在本实施例中，反应容器瓶120包括与容器14拆卸连接的容器瓶盖22。连接可以是之前实施例中提到的螺纹面间的配合。密封垫片38在容器瓶盖22和容器14之间。传送体124和密封垫片38连接。传送体124是和计量式传感器128动作连接，如压力传感器。空心针54连接在针座50上。针管道58和空心针54内腔连通。针座50和驱动部件132动作连接。驱动部件132和执行器136动作连接。处理系统140与执行器136，计量式传感器128信号连接。处理系统140可以包含计算机系统，其中包括中央处理单元(CPU)，显示器，存储器等，但不局限于此。计算机系统还可以是，但不局限于此，包括处理器，计算器，控制器，内存，存储器，注册器，定时器，中断器，传输界面，输入/输出信号接口等，以及包含上述之一的组合。例如，计算机系统可以包括信号输入和输出，用于控制和接收来自所述计量式传感器128的信号。反应容器瓶120可如下工作：当容器14里的压力升高时，密封垫片38会向着针54突起。密封垫片38突起所受的力通过传送体124传送至计量式传感器128。计量式传感器128计量传送体124传来的力的大小，再把测量结果传送到处理系统140。一旦力到达临界值，处理系统140激活执行器136。然后执行器136沿箭头144的方向驱使驱动部件132往下移动一段设定距离，针54刺穿密封垫片38，通过针管道58将过压释放到大气或备用储存容器66中。另外，当处理系统140接收到来自计量式传感器128的压力已经低于临界值的信号，处理系统140设定使针沿箭头144反向移动，并保持住，这样可使针从密封垫片38拔出，密封垫片重新封闭容器。在该实施例中，计量式传感器是计量由密封垫片38产生的力而引起的传送体124的位移量的计量仪器。位移量数值随即传送到处理系统140。当位移量达到设定值时，或者容器内上升的压力值换算成位移量时，压力达到了第一临界值，处理系统促使执行器136推动针并刺穿密封垫片38。
图7显示的是瓶盖22和反应容器瓶10装配的一个实施例。瓶盖22包括上螺纹部件156，瓶盖顶部46(与针座50、针54)在上螺纹部件156内移动。上螺纹部件156有一组外螺纹160。外螺纹160能和下螺纹部件164的第一内螺纹168咬合。上螺纹部件156有边缘部157，其直径比下螺纹部件164的螺纹式开口165大。这样保证了上螺纹部件156不会旋入下螺纹部件164太深。第二内螺纹172邻设于下螺纹部件的底端176。第二内螺纹30(未在图中显示，但在图1-3上可见)能和容器14上的外螺纹34咬合。容器14顶端设有圆形突缘部184。当下螺纹部件164与容器14咬合，在容器和下螺纹部件164之间的密封垫片置于突缘部184上。
图8显示的是瓶盖22和反应容器瓶10装配的另一个实施例。在本实施例中，还设有密封垫片盖188。另一个区别是上螺纹部件156没有边缘部157，因而上螺纹部件的直径和下螺纹部件164的螺纹式开口165相同。在其它实施例中，上螺纹部件156可以和下螺纹部件164做成一体。该实施例可使密封垫片盖188和密封垫片38简化为容器的封盖，不需要瓶盖22和针类装置的其它部件。这样就容易存贮，能抑制毒性气体从容器里漏出，防治湿气进入，当容器14里面有反应试剂时，能安全运输。图9是图8所示实施例的截面剖面图。
图10显示的是反应容器瓶192装配的又一个实施例。在本实施例中，容器14没有螺纹，但有圆形突缘部196。带螺纹套环200在容器14上，于突缘部196下滑动。套环螺纹204与突缘部196邻接。套环螺纹204能与设于下螺纹部件164的底部176内的内螺纹208咬合。当下螺纹部件164螺纹连接于套环200，由容器突缘部196决定了瓶盖装配在适当的位置上。而且，在本实施例中还包括了密封垫片盖188。突缘部196设于离容器14开口212一定距离上。图11是图10所示实施例的截面剖面图。
图12显示的是反应容器瓶216装配的又一个实施例。在本实施例中，容器14没有任何螺纹。容器14有邻接容器开口212的圆形突缘部216。本实施例不设分离的密封垫片盖。图13是图12所示实施例的截面剖面图。
本发明涉及的反应容器瓶的优点在于它可以用微波设备加热使用。当空心针刺穿密封垫片时，反应容器瓶释放容器内累积的压力。当空心针拔出后，密封垫片将重新密封容器。反应容器有一个反馈的重复循环。在该循环中，压力开始下降，密封垫片离开针，回到原始的形状，同时重新密封。反应容器瓶可以与压力检测传感器和处理系统配套使用。本发明涉及的反应容器瓶比没有压力释放元件的反应容器瓶安全。与开口容器比较，所揭示的密闭反应容器为化学反应提供以下好处：可以在比溶剂沸点高的温度条件进行化学反应，几小时的反应时间只需几分钟；加热时间由几小时缩短到几分钟，节约了能源；无需冷凝器，因而节约了几个小时的冷却水；缩短了反应时间，因而工作效率得到提高。
参见图14A和14B，所示为反应器501在化学反应中使用状态的示例性实施例的正视剖视图，图14A中的实施例显示化学反应器内没有压力累积，而图14B中的实施例显示了相同的化学反应器内压力累积。图14B显示压力累积，密封垫片507变形，被空心针509刺穿，释放了内压并能保持反应器密封，下面将会详细地解释。
在图14A和14B所示的示例性实施例中，反应器501包括具有容器上端550的容器502，和自容器502外表面延伸出的突缘部分555。反应试剂503被安置在容器502里面。套筒504通过滑动地配合套于突缘部分555形成密封来实现与容器502地可拆卸连接。套筒504外表面是圆柱形形状并带有螺纹。与套筒504的外螺纹表面可拆卸连接的是瓶盖505，该瓶盖为圆柱形形状，包括瓶盖孔，和内螺纹表面。
容器连接件506设于瓶盖的瓶盖孔内。连接件506为圆柱形形状，包括空腔513和容器连接孔560。容器连接件506的空腔513内设有可拆卸压缩弹簧514。
图14C显示的示例性实施例为容器连接件506的三维视图，该容器连接件506包括槽孔570和沟槽575，用于插入锁销(图14A-B中的标记为510)，该锁销对针座508定位。作为替换的实施例(未示出)，容器连接件可以有多条槽孔或相适应的槽孔和沟槽以锁住和定位针座508。
参见图14A和14B所示示例性实施例，密封垫片507有密封垫片内表面515和密封垫片外表面527。密封垫片外表面527是和容器连接件506相邻连接，密封垫片外表面527暴露于容器连接孔560内。密封垫片内表面515是和容器上端相邻连接，密封垫片内表面暴露于容器内部516。没有必要把密封垫片507永久地固定在容器连接件506或容器502上，这样，就容易在反应后替换密封垫片507。
密封垫片507可以由各种材料做成，例如以下，但是不受此限制：产品销售样号：63236-C12，F1605-1.180+/-5-，美国圣戈班高功能塑料公司销售，地址：美国纽约州，珀斯坛奇尔镇，希霍路11号，邮政编码：12140(11 Sicho Drive，Poestenkill，NY 12140)；密封垫片，PTFE面硅树脂，Wilmad-LabGlass公司销售，销售样号LG-4342，地址：美国新泽西州，布尔纳市(镇)，哈丁公路1002号，邮政编码08310-0688(1002 Harding Highway，Buena，NJ08310-0688)；PTFE/红色橡胶密封垫片，PTFE/硅树脂/PTFE密封垫片，预切PTFE/硅树脂密封垫片，预切PTFE/红色橡胶密封垫片，PTFE密封垫片，PTFE/硅树脂密封垫片，聚乙烯密封垫片，聚丙烯密封垫片，Vito密封垫片，顶部空间20MM密封垫片，天然PTFE/白色硅树脂密封垫片，象牙PTFE/红色橡胶密封垫片，灰色PTFE/黑色丁基型密封垫片，赛默飞世尔科技下属的国家科技公司(National scientific Company)销售，地址：美国田纳西州，罗克伍德市(镇)，卡地夫谷路197号，邮政编码：37854(197Cardiff Valley Road，Rockwood，TN37854)；PTFE/红色橡胶PTFE/灰色丁基PTFE/硅树脂PTFE/硅树脂，PTFE/硅树脂，PTFE/硅树脂，PTFE/丁基，PTFE/硅树脂，SMI-LabHut公司销售，地址：英国格洛斯特，麦斯摩尔镇，史泰丁斯商务中心，仓楼(The Granary，The Steadings Business Centre，Maisemore，Gloucestershire，GL28EY，UK)；LabPure
Figure GPA00001035485500082
瓶式密封垫片，美国圣戈班高功能塑料公司销售，地址：美国纽约州，珀斯坛奇尔镇，希霍路11号，邮政编码：12140(11Sicho Drive，Poestenkill，NY 12140)。密封垫片可以由天然或合成柔性聚合物做成，包括聚四氟乙烯，硅树脂，甲苯丁烯(苯乙烯-丁二烯)，聚丁烯，异丙烯(异戊二烯橡胶)，丁基橡胶，腈基橡胶，乙烯-丙烯橡胶，聚氯丁橡胶，丙烯酸(类)橡胶，环氧氯丙烷类橡胶，乙烯-丙烯酸橡胶，等共聚物和混合物。这些材料及其它相近材料，能容许密封垫片507上留下的刺穿针孔重新密封多次。密封垫片507可被设计成重新密封至少5次，最多30次甚至更多，这取决于空心针509的尺寸和密封垫片材料。当瓶盖505的螺纹外表面与套筒54螺纹内表面配合，瓶盖505和容器的突缘部分之间产生一个作用于容器连接件的夹紧力，并且夹紧容器上的密封垫片507，把密封垫片507夹在容器502上。该夹紧力实现了密封垫片507和容器内部516间的密封。
针座508与容器连接件506可拆卸连接。锁销510是固定在针座508上的，锁销510能嵌入固定于容器连接件506上的槽孔中(如图14C所示)。
针座508设有用于流体输送的针管道590。针管道590一端可设有带螺纹的内腔，另一端可连接空心针509。备用释放管道511可以和针管道590的螺纹内腔可拆卸连接，使针管道590与释放管道511流通。备用储存容器512可以和释放管道511连接以实现释放管道511和储存容器512的流通。
空心针509连接在针座508上，使针管道590和空心针509流通。空心针509与针座508连接，相对于针座508挤压压缩弹簧514，空心针可随而在设定位置上移动，直至锁销进入容器连接件506上沟槽575的锁止端580中。
再参见图14C，现在对容器连接件506进行更具体地描述。容器连接件506包括槽孔570和沟槽575，对插入其中的针座508上的锁销510导向。当密封垫片507变形时，锁定在沟槽575里的锁销510对针座508和空心针509起到稳定作用，这是因为弹簧514把锁销510(进而把针座508)锁止在了沟槽575的锁止端580。一个替换的实施例是容器连接件可以有一组槽孔来把锁销510固定在不同沟槽位置上。还有一个替换的实施例是容器连接件可以有一条槽孔来把锁销510固定在多条不同沟槽位置上。
再参见图14A，该示例性实施例进一步示出了处在静止状态的密封垫片507，也就是密封垫片507还没有受到容器502的内压力(此时通过任何反应变化)而变形。在该静止状态中，使用者可以手动地推下针座508，空心针穿过容器连接孔560，刺穿密封垫片507，释放出可能存在的内压，该内压是无法通过密封垫片507变形而看出的。当使用者手动地把针座508往下推时，针座508上的锁销510会沿着容器连接件506(如图14C所示)上的槽孔移动，这样就能确保空心针509穿过容器连接孔560，从而刺穿密封垫片，释放出容器502内的压力。在拆开瓶盖505和套筒504之前有控制地释放出内压，能特别有效地起到安全作用。在使用者推下针座508，穿过容器连接孔560，释放出内压后，压缩弹簧514会反向推起针座508，并通过锁销510沿槽孔570移动，随而进入沟槽575的锁止端580，引导空心针509拔出密封垫片507。此时，空心针509和密封垫片507能保持一定的距离，当密封垫片507向上变形到预定的程度时，这个距离就能使密封垫片507被刺穿。
再参见图14B，该示例性实施例进一步示出了处在变形并被刺穿状态的密封垫片507。如图所示，容器502内的压力增加使得密封垫片507变形(并且/或者突起)，变形(突起)部分经过容器连接件进入了容器连接件的空腔513。当密封垫片507变形时，就对空心针509产生影响。一旦空心针509刺穿密封垫片507的内表面515，空心针509的内腔就与容器内部516流通。当容器内部516的压力造成密封垫片507变形而被空心针509刺穿时，该压力达到了第一个临界值。当密封垫片507被刺穿时，受压气体通过空心针509和针管道590被释放出。受压气体从针管道590，流经释放管道511，被排放在储存容器512或大气。当压力释放出后，密封垫片507回到它的原始(静止)状态，如图14A所示。当密封垫片507回到了静止状态或者处于不会被空心针509刺穿的状态时，在容器内部516的压力达到了第二个临界值。
密封垫片507在被刺穿之前的形状取决于几个因素，例如密封垫片507厚度，特选的材料，和容器连接孔的尺寸。
反应器501中的一些部件及尺寸因素的设计可以有所变化，且决定了到达第一临界值所需的压力值。例如，改变容器连接孔的孔径尺寸，使暴露于其中的密封垫片507在容器内部516的压力处于1～500psi的范围内能变形。通常，密封垫片507暴露于容器连接孔，该孔越小，就需要越大的压力使密封垫片突起，使变形部分经过容器连接孔，进入空腔513。另一个可改变的部件因素是针座508上的锁销510，以及相对于锁销，容器连接件506上的沟槽575上的锁止端580，它们的位置决定了空心针509运动至密封垫片507的远近距离。空心针509离密封垫片越近，密封垫片507突起变形并被刺穿所需的压力也越小。还有一个因素是密封垫片507的厚度和弹性。在同样材料的条件下，薄的密封垫片比厚的所需变形或突起的压力更小。例如，密封垫片可以被设计成反应容器压力范围在150～500psi之间变形。当然，根据具体化学反应和反应器的情况，密封垫片也可被设计成在其它压力范围内变形。
在一个替换的实施例中(未示出)，容器连接件可以包括多条能使锁销510在不同位置锁定的槽孔和沟槽。每条槽孔和沟槽可锁定锁销，该锁销可突设于针座508不同的高度位置上，每个位置都对应着一个反应器内最大允许压力值。多个容器连接件可以替换地用在一个反应器上，每个容器连接件包括一个槽孔和一个沟槽，不同的槽孔和沟槽在不同高度上设定了锁销锁止位置。使用者可通过更换容器连接件来设置空心针相对密封垫片的距离。相应于反应器内最大允许压力值，每个容器连接件都可以与针座上不同高度上突设的锁销固定连接。
在另一个替换的实施例中(未示出)，针座508可以包括带有螺纹的外表面，容器连接件506可以包括带有螺纹的内表面(或反之亦然)，使针座508可拆卸地与容器连接件506的空腔513螺接。本实施例使空心针509定位于离密封垫片507设定的距离上，该距离可被标定并对应于最大允许压力值。在本实施例中，使用者也可以手动地把针座508拧入容器连接件506，使空心针509通过容器连接孔，刺穿密封垫片，释放出容器502内的压力。
参见图15所涉及的示例性实施例，所示的反应器501上带有压力表519测量内部积聚的压力。增设瓶盖连接件518能和套筒504以及瓶盖505配合，这样便允许压力表519测量容器内部516的压力。瓶盖、容器连接件、密封垫片、针座、释放管道、储存容器和空心针的连接方式和图14A-C的描述基本相同。区别在于，如图15所涉及的示例性实施例，瓶盖505的内螺纹表面是和瓶盖连接件518的外螺纹表面配合，密封垫片507是位于容器连接件506和瓶盖连接件518之间。
瓶盖连接件518包括中空芯部和外接端口520，上述两者与容器内部516流通。当瓶盖连接件518和套筒504配合时，在瓶盖连接件518和容器502之间的O形密封圈起到了密封作用。外接端口520可以接上压力表519，能测量容器内部516，瓶盖连接件的中空芯部和外接端口520内的压力。在一个替代的示例性实施例中(未示出)，外接端口520也可以用来接上通入反应器的管道，在反应前，其间或者反应后，输入需要的气体。在一个替代的示例性实施例中(未示出)，外接端口520可以可拆卸地密封，这样就不需要通过刺穿密封垫片507或拆卸反应器501来释放压力。在一个替代的示例性实施例中(未示出)，外接端口520可以接上带卸压阀的压力表519，这样就不需要通过刺穿密封垫片507或拆卸反应器501来释放压力。
瓶盖505和瓶盖连接件518的配合使瓶盖505在容器连接件506上施加了夹力，从而密封垫片507能密封于瓶盖连接件518的中空芯部之上。这样使得在反应后，替换密封垫片507很容易，降低了污染的可能性。
参见图16揭示的反应器501，图15中的瓶盖连接件518在此被换成了无套筒盖的瓶盖连接件525，容器502带有内螺纹表面。瓶盖、容器连接件、密封垫片、针座、释放管道、储存容器，和空心针的连接方式和图14的描述基本相同。如图16所示，不同之处在于瓶盖505的内螺纹表面与无套筒盖的瓶盖连接件525的外螺纹表面配合，以及密封垫片507位于容器连接件506和无套筒盖的瓶盖连接件525之间，使密封垫片507暴露在容器连接孔里。无套筒盖的瓶盖连接件525包括了上螺纹外表面，下螺纹外表面，外接端口521，以及与容器内部516流通的中空芯部。O形密封圈设于无套筒盖的瓶盖连接件525的下螺纹外表面圆周面上，当无套筒盖的瓶盖连接件525与容器502的外螺纹表面配合时，形成无套筒盖的瓶盖连接件525与容器502间的密封。外接端口521可以接上压力表519，压力表可以带或不带卸压阀，这样就可以测量容器内部516，无套筒盖的瓶盖连接件525的中空芯部，和外接端口521内的压力。在一个替代的示例性实施例中，外接端口521也可以用来接上通入反应器的管道，在反应前，其间或者反应后，输入需要的气体。在另一个替代的示例性实施例中，外接端口521可以可拆卸地密封，这样就不需要通过刺穿密封垫片507或拆卸反应器501来释放压力。
无套筒盖的瓶盖连接件525的上螺纹外表面和瓶盖505的内螺纹配合。瓶盖505和无套筒盖的瓶盖连接件525的配合在容器连接件与密封垫片507间产生夹力，使密封垫片507密封无套筒盖的瓶盖连接件525的中空芯部。这样使得在反应后，替换密封垫片507很容易，降低了污染的可能性。
参见图17，所示为反应器501的一个示例性实施例，增设了冷凝器522，它能和套筒504和瓶盖505配合连接。瓶盖、容器连接件、密封垫片、针座、释放管道、储存容器，和空心针的连接方式和图15的描述基本相同。和图15所示的示例性实施例的不同之处是，瓶盖505的内螺纹表面与冷凝器522的外螺纹表面配合，以及密封垫片507位于容器连接件506和冷凝器522之间，使密封垫片507暴露在容器连接孔里。冷凝器522包括与容器内部516流通的中空芯部。冷凝器522能通过蒸汽和冷凝器内部，与冷凝器和外部间的热交换，使内部蒸汽冷凝下来。热交换可以使内压降低。当冷凝器522和套筒504配合时，在冷凝器522和容器502之间设O形密封圈起到了密封作用。瓶盖505和冷凝器522间的配合，会使瓶盖505在容器连接件上施加夹力，该夹力从而施加在密封垫片507上，封闭了冷凝器522内中空芯部和容器内部516。这样使得在反应后，替换密封垫片507很容易，降低了污染的可能性。
见图18，所示为一组以并排形式使用的反应器501的示例性实施例。连接方式和图14A基本相同，不同的地方是图14A中所描述的套筒504和瓶盖505被取而代之的是同样为并排式的套筒板523，盖板524，和套筒板523间的锁定系统525。锁定系统525可以包括插销，夹具，螺丝等等。盖板524和套筒板523能支撑多台容器和容器连接件，一个储存容器用于并排形式中的一台反应器。并排形式的替换形式(未示出)，可以包括冷凝器，压力表，加热装置，卸压阀，以及上面所述的任何零部件的组合。并排式实施例的优点是可以在类似的条件下同时做几个反应。
参见图19A-B所揭示的反应器501的示例性实施例，该反应器中图14A-B所示的容器连接件506，被悬持针座508的连接臂599取代。针座508可以手动控制或程序控制来设定空心针509离密封垫片507有一定的距离，该距离对应着最大允许压力值。针座，释放管道，储存容器，和空心针的连接方式与图14A和14B所述基本相同。不同之处是，如图19A所示，瓶盖505的内螺纹表面与套筒504的外螺纹表面配合，以及密封垫片507位于瓶盖505和容器502之间，使密封垫片507暴露在瓶盖孔595里。
反应器501上的瓶盖505可以有所变化，且决定了到达第一临界值前所需的压力值。例如，通过设计暴露在密封垫片507上的瓶盖孔595的孔径尺寸，能使密封垫片507在容器内部516的压力介于1～500psi之间时变形。通常，暴露在密封垫片507上的瓶盖孔595越小，密封垫片507变形和突起，并进入瓶盖孔595所需要的压力也越大。
在另一个替代的实施例中(未示出)，针座508，释放管道511和储存容器512设于连接臂599中。在还有一个替代的实施例中(未示出)，瓶盖505和套筒504可以被替换成带有卷边的瓶盖。
需要注意的是，“第一”，“第二”和“第三”等此处所用的词语限定起相近或类似功能的不同特征。这些限定词并不意味被限定的特征在空间、顺序或等级上的次序，除非它们被特别指出。
虽然本发明公开文本通过描述涉及到了一些实施例，熟悉本技术领域的人员可以理解，在所公开的范围内，可以有多种变化和等同特征的替换。另外，在本发明的实质范围内，根据本发明的启示，可以有多种改动来适应特定环境或材料。所以本发明并不限于作为实施本发明的最优方案的这些已被公开的实施例，还包括了落入从属权利要求范围的所有实施例。

Claims (25)

1.一种反应容器，包括
容器，容器具有容器开口和容器内部；
密封垫片，与容器连接，且重复封闭容器开口；
针座，与容器连接，针座具有针座空腔；
针，与针座连接，且至少部分地设于针座空腔内；
所述密封垫片介于静止状态和刺穿状态中可变形，当密封垫片变形，并由所述针的一端被刺穿时，密封垫片处于所述刺穿状态。
2.根据权利要求1所述的反应容器，其特征是：所述针为空心针。
3.根据权利要求1所述的反应容器，其特征是：当所述密封垫片在刺穿状态时，针座空腔与所述容器内部流通。
4.根据权利要求1所述的反应容器，其特征是：所述密封垫片的变形和进入刺穿状态是根据容器内部所需的压力积聚的压力值而设计的。
5.根据权利要求4所述的反应容器，其特征是：所述密封垫片在刺穿状态时将所需压力值释放后，回到静止状态，密封垫片封闭所述空心针刺出的孔。
6.根据权利要求2所述的反应容器，其特征是所述反应容器进一步包括：与空心针流通的针管道。
7.根据权利要求1所述的反应容器，其特征是所述反应容器进一步包括：与容器可拆卸连接的容器瓶盖，该容器瓶盖包括瓶盖顶部和瓶盖空腔。
8.根据权利要求1所述的反应容器，其特征是：密封垫片包含了柔性聚合物。
9.根据权利要求8所述的反应容器，其特征是：密封垫片中所述柔性聚合物从以下组成中选择，聚四氟乙烯，硅树脂，甲苯丁烯，聚丁烯，异丙烯，丁基橡胶，腈基橡胶，乙烯-丙烯橡胶，聚氯丁橡胶，丙烯酸类橡胶，环氧氯丙烷类橡胶，乙烯-丙烯酸橡胶，等共聚物和混合物。
10.一种针刺装置，包括：
针座，针座包括突出部；
针，与针座连接；
容器连接件，包括至少一条槽孔，所述针座连接所述容器连接件，以连接容器；
所述突出部与槽孔连接，以确定针相对于容器的位置。
11.根据权利要求10所述的针刺装置，其特征是：槽孔进一步包括至少一个锁止端，突出部嵌入槽孔，处于锁止端上，相对于容器被锁定。
12.一种反应器系统，包括：
容器，容器具有容器开口和容器内部；
密封垫片，与容器连接，且重复封闭容器开口；
针座，含有突出部，针座具有针座空腔；
针，与针座连接，且至少部分地设于针座空腔内；
容器连接件，含有至少一条槽孔，所述针座连接所述容器连接件，以连接容器；
所述突出部与槽孔连接，以确定针相对于容器的位置；
所述密封垫片介于静止状态和刺穿状态中可变形，当密封垫片变形，并由所述针的一端被刺穿时，密封垫片处于所述刺穿状态。
13.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：所述针为空心针。
14.根据权利要求13所述的反应器系统，其特征是：当所述密封垫片在刺穿状态时，具有空心针的针座空腔与所述容器内部流通。
15.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：所述密封垫片的变形和进入刺穿状态是根据容器内部所需的压力积聚的压力值而设计的。
16.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：所述密封垫片在刺穿状态时将所需压力值释放后，回到静止状态，密封垫片封闭所述空心针刺出的孔。
17.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：针座和容器连接件是两个分开的部件，突出部嵌入容器连接件上的槽孔中。
18.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：槽孔进一步包括至少一个锁止端，突出部嵌入槽孔，处于锁止端上，相对于容器被锁定。
19.根据权利要求18所述的反应器系统，其特征是：槽孔包括多个锁止端，以确定针相对于容器的不同位置上的锁定。
20.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：容器连接件包括多条槽孔，以确定空心针相对于容器的不同位置上的锁定。
21.根据权利要求13所述的反应器系统，其特征是所述反应器系统进一步包括：含有管道的针座，管道与空心针流通。
22.根据权利要求18所述的反应器系统，其特征是：在针座和容器连接件之间设弹簧，将突出部推入锁止端。
23.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是：密封垫片可重复密封多次。
24.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是所述反应器系统进一步包括与容器连接的压力表。
25.根据权利要求12所述的反应器系统，其特征是所述反应器系统进一步包括与容器连接的冷凝器。
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