CN102350286B - 一种撞击型微反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种撞击型微反应器，其包括反应板，所述反应板上设置有毛细微通道，所述毛细微通道包括至少一个进口和一个出口，其特征在于：所述毛细微通道包括若干个宽度先逐渐变小后逐渐变大的颈部，所述颈部至少设置有一个柱形的撞击柱。本发明的有益效果在于：使用钢化玻璃作为反应板，具有美观、耐腐蚀、结构稳定、易于加工，且可目测反应过程，不易堵塞等优点;另外，采用多级加压喷射结构，可使得反应物可以充分击碎并混合、从而充分反应。
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型微反应器。
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型微反应器。
本发明的技术方案是提供一种撞击型微反应器，其包括反应板，所述反应板上设置有毛细微通道，所述毛细微通道包括至少一个进口和一个出口，其特征在于：所述毛细微通道包括若干个宽度先逐渐变小后逐渐变大的颈部，所述颈部至少设置有一个柱形的撞击柱。
优选的，所述颈部设置有五个所述撞击柱，其中之一设置在所述颈部中间，另外两个设置在该所述撞击柱的上游，另外两个设置在该所述撞击柱的下游。
优选的,所述毛细微通道呈肠形排列设置在所述反应板一侧表面。
优选的,所述毛细微通道是利用化学腐蚀雕刻工艺在所述反应板上加工出的半通槽。
优选的,所述反应板两侧均设置有盖板，所述反应板和所述盖板均由钢化玻璃制成。
优选的,所述反应板和所述盖板之间相接触的表面均进行过抛光处理。
优选的,所述盖板的外侧均设置有由金属材料制成的薄片形压板，所述压板的外侧均设置有框形结构的固定板。
优选的,所述固定板、压板、盖板和反应板通过螺栓固定在一起。
优选的,所述反应板设置有所述毛细微通道的一侧平行设置有板形的滞留区板，所述滞留区板上靠近所述反应板一侧的表面设置有滞留区通道，所述滞留区通道是设置在所述滞留区板上的半通槽，其呈肠形设置在所述滞留区板的一侧且其走向与所述毛细微通道相同。
优选的,所述滞留区板和所述反应板之间设置有一板形隔离板，所述隔离板上设置有若干个贯通的连接所述毛细微通道和所述滞留区通道的圆孔。
优选的,所述滞留区板和所述隔离板均是由钢化玻璃制成的。
本发明的一种撞击型微反应器的有益效果在于：使用钢化玻璃作为反应板，具有美观、耐腐蚀、结构稳定、易于加工，且可目测反应过程，不易堵塞等优点;另外，采用多级加压喷射结构，可使得反应物可以充分击碎并混合、从而充分反应。
附图说明
图1是本发明的一种撞击型微反应器第一实施例的结构示意图；
图2是本发明的一种撞击型微反应器第二实施例的结构示意图；
图3是本发明的一种撞击型微反应器第三实施例的结构示意图；
图4是反应板的正视图；
图5是反应板的剖视图；
图6是本发明的一种撞击型微反应器第三实施例的滞留区板的正视图；
图7是本发明的一种撞击型微反应器第一实施例的正视图；
图8是本发明的一种撞击型微反应器第一实施例的侧视图；
图9是图4中A处的放大图。
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、图4、图5、图7和图8所示,本发明的一种撞击型微反应器的第一实施例包括反应板10，反应板10的两侧依次叠放有盖板12、压板14和固定板16。其中反应板10和盖板12均为由透明的钢化玻璃制成的方形薄片；它们之间相互接触的表面均通过抛光工艺进行抛光，以确保相互之间结合紧密，实现良好的密封。压板14是不锈钢制成的方形薄片，其上开设有若干个方形通孔形的观察窗18。固定板16是由铝合金制成的方框形结构。固定板16、压板14、盖板12和反应板10均通过螺栓固定叠放在一起。
反应板10上设置有毛细微通道20。毛细微通道20是通过化学刻蚀技术在反应板10一侧表面上加工出来的半通槽，其整体呈肠形弯曲结构设置在反应板10表面上，化学腐蚀雕刻工艺使得毛细微通道20表面光滑，美观。毛细微通道20中间设置有若干个宽度先逐渐变小后逐渐变大的颈部22，颈部22中设置有五个柱形的撞击柱24。五个撞击柱24对称设置，一个设置在颈部22的中间，另外4个两两对称分别设置在它的上游和下游。这种结构使得两种反应液毛细微通道20中流动时，不断地在颈部22处经过撞击柱24的撞击，产生紊流，从而达到粉碎反应液颗粒，充分混合、充分反应的目的。固定板16、压板14和盖板12上设置有2个贯穿的连通到反应板10上的毛细微通道20的反应液入口26和1个供反应液排出的出口28，反应通道22和24前端分开形成入口26，末端合并形成出口28。
如图2和图6所示，为了增加反应液的容量和增加反应时间，本发明的第二实施例还可以增加一个设置在反应板10侧边的滞留区板30。滞留区板30是由钢化玻璃制成的，其靠近反应板10一侧表面上设置有滞留区通道32，滞留区通道32是化学刻蚀工艺加工出来的半通槽，其呈和毛细微通道20走向一致的肠形。滞留区通道32的形状可以和毛细微通道20的形状一样，也可以是如图3所示的长条形。滞留区板30和反应板10之间设置有钢化玻璃制成的隔离板34，隔离板34上设置有若干个连通毛细微通道20和滞留区通道32的圆孔（未图示），使得反应液能在毛细微通道20和滞留区通道32之间相互流动。
本发明的一种撞击型微反应器在使用时，将两种不同的反应液分别从入口26注入到毛细微通道20中，反应液经过在微反应室22中不断的被喷射混合，从而充分反应，最好经过出口28排出。第二实施例中的滞留区通道32增加了反应液的反应空间，也增加了其反应时间，从而达到更好的效果。本发明采用强化玻璃作为微反应通道22的载体，其具有结构稳定，易于加工，美观而且透明、易于观察反应进程等优点。在此基础上，增加了金属材质的盖板12，既增强了整个装置的强度，而且其上的观察窗18正好设置在微反应室22对应的位置，从而又不影响观察整个反应的过程。
本发明的一种撞击型微反应器，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 (7)
1.一种撞击型微反应器，其包括反应板，所述反应板上设置有毛细微通道，所述毛细微通道包括至少一个进口和一个出口，其特征在于：所述毛细微通道包括若干个宽度先逐渐变小后逐渐变大的颈部，所述颈部至少设置有一个柱形的撞击柱，所述反应板两侧均设置有盖板，所述反应板和所述盖板均由钢化玻璃制成，所述盖板的外侧均设置有由金属材料制成的薄片形压板，所述压板的外侧均设置有框形结构的固定板，所述压板上开设有若干个方形通孔形的观察窗；所述颈部设置有五个所述撞击柱，其中之一设置在所述颈部中间，另外两个设置在该所述撞击柱的上游，另外两个设置在该所述撞击柱的下游。
2.根据权利要求1所述的一种撞击型微反应器，其特征在于：所述毛细微通道呈肠形排列设置在所述反应板一侧表面。
3.根据权利要求1所述的一种撞击型微反应器，其特征在于：所述毛细微通道是利用化学腐蚀雕刻工艺在所述反应板上加工出的半通槽。
4.根据权利要求1所述的一种撞击型微反应器，其特征在于：所述反应板和所述盖板之间相接触的表面均进行过抛光处理。
5.根据权利要求1所述的一种撞击型微反应器，其特征在于：在所述反应板设置有所述毛细微通道的一侧，平行设置有板形的滞留区板；所述滞留区板上靠近所述反应板一侧的表面设置有滞留区通道，所述滞留区通道是设置在所述滞留区板上的半通槽，其呈肠形设置在所述滞留区板的一侧且其走向与所述毛细微通道相同。
6.根据权利要求5所述的一种撞击型微反应器，其特征在于：所述滞留区板和所述反应板之间设置有一板形隔离板，所述隔离板上设置有若干个贯通的连接所述毛细微通道和所述滞留区通道的圆孔。
7.根据权利要求6所述的一种撞击型微反应器，其特征在于：所述滞留区板和所述隔离板均是由钢化玻璃制成的。
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