CN102188944A - 一种混沌型多级涡流微反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混沌型多级涡流微反应器，其包括毛细微通道，所述毛细微通道至少包括一个进口和一个出口，其特征在于：所述毛细微通道包括多个首尾依次相连的八卦阳鱼形微反应室。本发明的一种混沌型多级涡流微反应器的有益效果在于：使用不锈钢与玻璃配合，耐腐蚀，且可目测反应过程；采用多层不锈钢片层叠的方式形成流道，提高了结构稳定性，并更易于加工;使用蚀刻或激光切割等工艺加工，使得毛细微通道具有非常高的精度；采用电解抛光工艺使表面更平整，外观优美，且更易于密封；采用多级微反应室，并通过细颈加压喷射，可使液体颗粒打碎至微米级，微反应室采用八卦阳鱼的形状，使得反应液产生涡流，从而使得反应物可以充分混合。
Description
技术领域
本发明涉及一种化工机械，尤其是微反应器。
背景技术
微化工技术由于其超强的传热、传质能力，将在化学、化工、能源、环境等领域得到广泛应用。其核心部件为完全或部分采用微加工技术制造出的微型化工系统，通道特征尺度在数微米至数百微米范围。针对不同的应用背景，已派生出具有各种功能的微化工器件，如微全分析系统、微换热器、微混合器、微反应器等。
微小型化学化工机械系统将在越来越多的领域发挥重要作用,过程强化技术是微小型化学化工机械系统的重要基础。加强对微观流体力学在化学合成和过程处理中的理论和应用研究, 对深入了解在微小型化学化工机械系统中连续流动的微反应过程是非常重要的。在微尺度反应器中, 混合对反应过程有极其重要的影响。“微反应器(microreactor) ”最初是指一种用于催化剂评价和动力学研究的小型管式反应器,其尺寸约为10 mm。随着本来发展用于电路集成的微制造技术逐渐推广应用于各种化学领域, 前缀“micro”含义发生变化, 专门修饰用微加工技术制造的化学系统。此时的“微反应器”是指用微加工技术制造的一种新型的微型化的化学反应器, 但由小型化到微型化并不仅仅是尺寸上的变化, 更重要的是它具有一系列新特性, 随着微加工技术在化学领域的推广应用而发展并为人所重视。微反应器有一个根本特点, 那就是把化学反应控制在尽量微小的空间内, 化学反应空间的尺寸数量级一般为微米甚至纳米。一个好的微反应器必须解决以下几个问题，一、确保反应物的充分混合；二、确保反应室的精度；三、微反应器应具有较高的耐腐蚀性；四、确保微反应器的结构稳定性且易于制造；五、反应室不易堵塞。
发明内容
本发明提供了一种解决上述问题的方案，提供一种结构稳定、可充分混合、具有高耐腐蚀性且易于制造的撞击流多级微反应器。
本发明的技术方案是提供一种混沌型多级涡流微反应器，其包括毛细微通道，所述毛细微通道至少包括一个进口和一个出口，其特征在于：所述毛细微通道包括多个首尾依次相连的八卦阳鱼形微反应室。
优选的，其还包括多层平行设置在一起的方形的反应板，所述反应板上均通过蚀刻或激光切割等方式设置有若干个相互不连通的贯通的沟槽，所述毛细微通道由所有所述沟槽叠加在一起组成的。
优选的，其包括三层所述反应板，每层所述反应板上均设置有八卦阳鱼形状的所述沟槽，其中最外层的两所述反应板上的所述沟槽两两首尾相连。
优选的，一最外侧的所述反应板的外侧平行设置有底板，另一最外侧的所述反应板的外侧平行设置有透明的观察板。
优选的，所述观察板由玻璃制成，所述底板由不锈钢制成，所述底板的表面通过电解抛光工艺进行抛光处理。
优选的，所述反应板是由不锈钢制成的，其表面通过电解抛光工艺进行抛光处理。
优选的，所述反应板的厚度小于0.4mm。
优选的，所述喷射口的宽度小于0.2mm。
本发明的一种混沌型多级涡流微反应器的有益效果在于：使用不锈钢与玻璃配合，耐腐蚀，且可目测反应过程；采用多层不锈钢片层叠的方式形成流道，提高了结构稳定性，并更易于加工;使用蚀刻或激光切割等工艺加工，使得毛细微通道具有非常高的精度；采用电解抛光工艺使表面更平整，外观优美，且更易于密封；采用多级微反应室，并通过细颈加压喷射，可使液体颗粒打碎至微米级，微反应室采用八卦阳鱼的形状，使得反应液产生涡流，从而使得反应物可以充分混合。
附图说明
图1是一种混沌型多级涡流微反应器的剖视图；
图2是反应板10的结构示意图；
图3是反应板12的结构示意图；
图4是反应板14的结构示意图；
图5是反应板10、12和14叠加后的结构示意图；
图6是微反应室和喷射口的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的一种混沌型多级涡流微反应器是由方形的反应板10、12、14和它们两侧的观察板16和底板18重叠在一起组成的。其中反应板10、12、14和底板18均为不锈钢制成，其相互接触的表面均通过电解抛光工艺进行表面抛光处理，可以达到较好的密封性。观察板16是耐腐蚀较好的玻璃制成的，用于观察反应发生的情况。反应板10、12、14的厚度可以根据需要确定，本发明最佳实施例中均为0.1mm。
如图2、图3和图4所示，通过蚀刻或激光切割等方式在反应板10、12、14上设置有多个相互不连通的沟槽，每个沟槽都是贯通的，且不同反应板之间的沟槽的数量位置和形状基本相同。反应板10、12、14上的沟槽分别形成入口20，出口22和微反应室24。其中入口20和微反应室24是八卦图案中的阳鱼形状。反应板10上的沟槽从入口20开始两两相连;反应板14上的沟槽从第一个微反应室24开始两两相连。蚀刻或激光切割等加工方式加工的精度较高，而相互不连通的沟槽既容易加工，也避免了在反应板10上形成长条形的舌部，由于反应板10、12和14较薄，这种两侧均有沟槽的舌部容易发生扭曲变形。
如图5所示，反应板10、12和14重叠在一起后，其上的沟槽形成了连通的毛细微通道28。毛细微通道28成S形连通入口20和出口22，其中包括多个首尾相连的微反应室24，微反应室24的较小端形成喷射口26。两种不同的反应液经入口20进入毛细微通道28中，并依次经过所有微反应室24，在其中不断混合反应，最后经圆形的出口22排出。如图6所示，喷射口26的宽度为0.1mm，这样经过喷射口26加压后的反应液会高速撞击到微反应室24的内壁上，其中的液体颗粒会被击碎，有的甚至能到微米级，再加上撞击后的反应液在阳鱼形状的微反应室24的弧形内壁引导下产生涡流，这可以使得不同的反应液充分混合并充分反应。
本发明的一种混沌型多级涡流微反应器，整体结构长127mm，宽85mm，厚24mm，可应用于样品的保存、各种酶的保存、酶反应、核酸和蛋白质的变性处理、分子克隆实验中各步骤反应、PCR反应前加样、凝胶回收、电泳的预变性及血清凝固等。具有较高的经济价值和实用性。
以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种混沌型多级涡流微反应器，其包括毛细微通道，所述毛细微通道至少包括一个进口和一个出口，其特征在于：所述毛细微通道包括多个首尾依次相连的八卦阳鱼形微反应室。
2.根据权利要求1所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：其还包括多层平行设置在一起的方形的反应板，所述反应板上均通过蚀刻或激光切割等方式设置有若干个相互不连通的贯通的沟槽，所述毛细微通道由所有所述沟槽叠加在一起组成的。
3.根据权利要求2所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：其包括三层所述反应板，每层所述反应板上均设置有八卦阳鱼形状的所述沟槽，其中最外层的两所述反应板上的所述沟槽两两首尾相连。
4.根据权利要求3所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：一最外侧的所述反应板的外侧平行设置有底板，另一最外侧的所述反应板的外侧平行设置有透明的观察板。
5.根据权利要求4所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：所述观察板由玻璃制成，所述底板由不锈钢制成，所述底板的表面通过电解抛光工艺进行抛光处理。
6.根据权利要求2所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：所述反应板是由不锈钢制成的，其表面通过电解抛光工艺进行抛光处理。
7.根据权利要求2所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：所述反应板的厚度小于0.4mm。
8.根据权利要求2所述的一种混沌型多级涡流微反应器，其特征在于：所述喷射口的宽度小于0.2mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130828 |