CN110639452A - 一种可计算流体消耗量的恒压反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，包括反应装置盖、反应装置腔体和电路控制机构，还包括从反应装置盖上端贯穿至反应装置体内腔底部的测温导管，所述测温导管内设有热电偶；所述反应装置盖的出口端通过管道依次设有出料阀和第一流量计，所述反应装置盖的进口端通过管道依次设有进料阀和第二流量计；所述反应装置盖通过管道还设有压力传感器；热电偶、进口阀、出口阀、第一流量计、第二流量计和压力传感器分别与电路控制机构电性连接。发明目的在于在电路控制机构的配合下，分别对进出口的阀门进行开启控制，进行增压和泄压，从而达到可控压的效果；精确测出进入和流出反应装置的物质量，从而计算出消耗的物质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，属于反应装置技术领域。
背景技术
反应装置对固、液、气的物质分别能达到充分接触反应的效果功能，适用于石油化工、冶金、精细化工、化肥、医药、食品、海水淡化、科研单位等化学实验及工业生产领域。传统的反应装置容积固定且压力不可调，受到反应物料及实验环境等因素限制，存在实验能力范围受限的问题。
目前，CN204583131U公布了一种可变容积的高温高压反应装置，通过装置体内螺旋状管道实现对其控温，通过驱动与装置体内压板相连的伸缩杆对下箱体容积进行调节，实现容积可变。上述装置可以实现对反应装置容积进行调控，但设备存在要求高，下箱内气体容易泄露至上箱，且设备不易清洗等问题。同时，CN207254273U公布了一种控温控压反应装置，装置底部固定有冷却槽，与水槽通过设有温控水泵的输水管相连，能够对反应装置内的压力及温度进行调节。但该方式对反应装置的压力及温度调节范围有限，并不能达到控压的效果。
鉴于此，如何设计出一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，克服上述现有技术中所存在的缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，配合电路控制机构对装置内压力值进行设定，电路控制机构通过压力传感器实时测量的压力值与预设的压力进行对比，再分别对进出口的阀门进行启闭控制，起到了增压和泄压的作用，从而达到可控压的效果；质量流量计能精确测出进入和流出反应装置的物质量，在电路控制机构的配合下，从而计算出消耗的物质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，包括反应装置盖、设置于反应装置盖下端的反应装置腔体和电路控制器，其特征在于：还包括从反应装置盖上端贯穿至反应装置腔体底部的测温导管，所述测温导管内设有热电偶，所述热电偶的电控部件与电路控制机构电性连接；所述反应装置盖的出口端通过管道依次设有出料阀和第一质量流量计，所述反应装置盖的进口端通过管道依次设有进料阀和第二质量流量计；所述进料阀和出料阀的电控部件均与电路控制机构电性连接，电路控制机构分别将启闭控制信号输出至进料阀和出料阀；所述反应装置盖通过管道还设有压力传感器；所述的第一质量流量计、第二质量流量计和压力传感器的电控部件均与电路控制机构电性连接。
通过采用上述技术方案，将所有设备分别与电路控制机构电性连接，使得电路控制机构成为一个总的控制端，便于分别对出料阀和进料阀的进行控制和对第一质量流量计、第二流量节、压力传感器和热电偶的进行数据输出，实现了装置的一个全自动的操作过程，提高了工作效率。
第一质量流量计和第二质量流量计能分别精确测出进出反应装置的物质量，在电路控制机构监控下，从而计算出反应过程中消耗以及增加的物质量。电路控制机构接收到压力传感器检测出的压力数值进而与预设数值进行对比，来控制开启进料阀进行增压和控制开启出料阀进行泄压。
在反应装置盖上端插入一根延伸至反应装置腔体内腔底部的测温导管，保护了设置于测温导管内的热电偶的同时也能让热电偶更好接触反应装置腔体内腔底部的温度，热电偶的电控部件与电路控制机构电性连接，实现了实时监测反应装置腔体反应体系的温度，提高了安全性。
本发明进一步设置为：所述反应装置盖下端依次设有至少一个嵌合反应装置腔体的容积调变组件，所述容积调变组件通过可拆卸连接方式固定设置。
通过采用上述技术方案，容积调变组件用于改变反应装置腔体的腔体容积，其自身可通过螺纹连接进行体积多级调变，从而满足调控容积的需求。
本发明进一步设置为：所述反应装置盖下端设有嵌合于反应装置腔体内的扩展凸台，所述扩展凸台下端的内壁设有第一内螺纹，所述容积调变组件上端配合内螺纹设有外螺纹，容积调变组件下端内壁设有配合下一个容积调变组件的第二内螺纹。
通过采用上述技术方案，在反应装置盖下端设置扩展凸台，通过扩展凸台将容积调变组件可拆卸连接于反应盖体上；将容积调变组件的外螺纹对准扩展凸台下端的第一内螺纹，达到可拆卸连接方式，可拆卸式容积调变组件为多级体积调控，通过容积调变组件下端内壁的第二内螺纹实现，将下一个容积调变组件的外螺纹对准上一个容积调变组件的第二内螺纹旋入固定连接，使得容积调变组件之间拆卸连接更加方便简单，实现了反应装置内容积的灵活调控。
本发明进一步设置为：所述反应装置盖上设有贯穿式螺栓孔，所述反应装置腔体上设有配合螺栓孔的内螺纹孔，所述反应装置盖与反应装置腔体通过套设有螺帽的螺母贯穿螺纹孔和内螺纹孔密封设置。
通过采用上述技术方案，反应装置腔体的装置盖边缘开设中心对称以及角度相等的贯穿式螺孔，反应装置腔体的边缘开设相对应螺孔的内螺纹孔，贯穿式螺栓孔和内螺纹孔通过套设有螺帽的螺母贯穿固定设置，通过螺栓连接方式的固定设置将反应装置盖和反应装置腔体稳定的固定成一体，而螺帽可提高安全性。
本发明进一步设置为：所述反应装置盖与反应装置腔体的连接处配合设有密封组件，通过压紧方式密封设置。
通过采用上述技术方案，在反应装置盖与反应装置腔体连接的接触面之间配合设置密封组件，提高了反应装置盖和反应装置腔体的密封性，确保了实验生产最后的精确度以及在实验生产过程中的安全性。
本发明进一步设置为：所述的进料阀和出料阀均为单向电磁流量控制阀。
通过采用上述技术方案，使一个方向的流量可以调节，而反向可自由流动，带压力补偿装置，能维持稳定的流量，防止受到出入口压力差的变化影响，能够精确地控制流量速度。
本发明进一步设置为：还设有PC机，所述PC机与电路控制机构电性连接。
通过采用上述技术方案，电路控制机还连接有PC机，实现反应装置使用全过程中温度、压力、时间、流体消耗量等数据的自动记录。
本发明的有益效果是：本发明的可计算流体消耗量的恒压反应装置可根据实际需求控制反应装置的压力，计算进出反应装置的物质量，通过体积调控组件对腔体有效容积进行调控，克服了一个装置体一种规格的限制。
在电路控制机构的控制下，进出料阀可以调节反应装置内压力随温度的动态平衡，进一步提高反应装置的初始压力值。通过进出口的质量质量流量计，精确测出进入和流出反应装置的物质量，从而计算出消耗的物质量。
利用密封组件作为密封方式，有效适用于低温至高温条件下的耐高压情况。同时，配备压力传感器以及温度传感器精确测量反应装置腔体实时的压力及温度情况，可通过精确控制反应装置腔体的温度及压力，避免出现超出装置体极限耐压耐温值的危险情况。
附图说明
图1：为反应装置的装置盖的结构示意图；
图2：为反应装置的装置腔体的结构示意图；
图3：为容积调变组件的结构示意图；
图中：1、反应装置盖；2、内螺纹孔；3、管道；4、进料阀；5、出料阀；6、压力传感器；7、第一质量流量计；8、测温导管；9、热电偶；10、贯穿式螺栓孔；11、第二质量流量计；12、扩展凸台；13、第一内螺纹；14、反应装置腔体；15、外螺纹；16、容积调变组件； 17、第二内螺纹。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
如图1、图2所示，包括反应装置盖1、设置于反应装置盖1下端的反应装置腔体14和电路控制机构，还包括从反应装置盖1上端贯穿至反应装置腔体底部的测温导管8，所述测温导管8内设有热电偶9，所述热电偶9的电控部件与电路控制机构电性连接，热电偶9 插入测温导管8，用于测量反应装置腔体14底部的温度，从而测量反应装置内样品实时温度，热电偶9的电控部件输出端将温度的信号传给电路控制机构，电路控制机构的输入端接收温度信号，可进行数据分析，实现对装置内初始温度以及反应过程中温度的检测，以满足实际使用需求。
电路控制机构以信号(数据)采集、计算处理、分析判断、决定对策作为输入，然后以发出控制指令、指挥执行器工作；作为输出时，它还要给传感器提供稳定电源或是参考电压。
反应装置盖1上可设置多个金属管道3，一根金属管道3上设有进料阀4与第一质量流量计7，用于反应物的进入及补压；一根金属管道3上设置出料阀5和第二质量流量计11。一根金属管道3设置压力传感器6，压力传感器6能检测装置内压力。所述的第一质量流量计7、第二质量流量计1和压力传感器6的电控部件均与电路控制机构电性连接。压力数值信号通过压力传感器的电控部件输出至电路控制机构的输入端，电路控制机构接收到压力数值信号，可进行数据分析，实现对装置内初始压力以及反应过程中压力的检测和调控，以满足实际使用需求。
所述进料阀4和出料阀5的电控部件均与电路控制机构电性连接，反应装置腔体14内压力会随温度而显著变化，过大会超过装置体极限耐压值。在电路控制机构预先设定压力值的前提下进行信号采集，电路控制机构输入端接收到压力传感器6的电控部件输出端传来的反应装置腔体14内压力的数值，通过计算分析将数值与预设的数值进行对比，在反应装置内压力高于预先设定值情况下，电路控制机构的输出端将开启信号输出传给出料阀5的电控部件，出料阀5的电控部件输入端接收到开启信号，开启出料阀5进行泄压，平衡反应装置腔体14随温升高而增大的压力；在反应装置内压力未到预先设定值情况下进行信号采集，电路控制机构通过输出端将开启信号传给进料阀的电控部件，进料阀4的电控部件输入端接收开启信号，开启进料阀4进行增压。第一质量流量计7和第二质量流量计11可分别测出进入和流出反应装置的流体的量，第一质量流量计7和第二质量流量计11能精确测出进出反应装置的物质量以及计算反应过程中消耗以及增加的物质量，分别通过各自的电控部件将流量数值信号传给电路控制机构。第二质量流量11对装置体进行质量的测量，将测量的数值信号通过电控部件输出端传送给电路控制机构的输入端，电路控制机构将数值信号与预先设定值进行对比，达到预先设定值后将闭合的信号传送给进料阀4的电控部件，进行闭合。
所述进料阀4和出料阀5均为单向电磁流量控制阀，可用于通气体或是液体，同时阀门也可控制通气或同液体的流量，单向电磁阀可进一步对反应装置的压力进行调控。
所述反应装置盖1上设有贯穿式螺栓孔10，所述反应装置腔体 14上设有配合螺栓孔10的内螺纹孔2，所述反应装置盖1与反应装置腔体14通过套设有螺帽的螺母贯穿螺栓孔10和内螺纹孔2密封设置。所述反应装置盖1与反应装置腔体14的连接处配合设有密封组件，通过压紧方式密封设置。
所述反应装置盖1下端设有嵌合反应装置腔体14内腔的扩展凸台12，扩展凸台12可对安装固定反应装置盖1的时候进行限位作用，使得反应装置盖1与反应装置腔体14能够上下对应连接。
电路控制机构预留了对加热炉的控制接口，添加加热炉即可实现对反应装置内温度及加热过程的升温速率的精确控制。还设有PC机，所述PC机与电路控制机构电性连接，PC机可对使用过程中的温度、压力、时间、流体消耗等数据进行自动记录。
实施例2
在实施例1的基础下，与实施例1不同的区别特征在于：如图3 所示，所述反应装置盖1下端依次设有至少一个嵌合反应装置腔体 14内的容积调变组件16，所述容积调变组件16通过可拆卸连接方式固定设置；所述反应装置盖1下端设有嵌合于反应装置腔体14内的扩展凸台12，所述扩展凸台12下端的内壁设有第一内螺纹13，所述容积调变组件16上端配合内螺纹设有外螺纹15，容积调变组件16 下端内壁设有配合下一个容积调变组件16的第二内螺纹17，将外螺纹15对准内螺纹13，将容积调变组件旋转固定在扩展凸台12的下端，将下一个容积调变组件16对准上一个容积调变组件16的第二内螺纹17旋转固定，可拆卸式容积调变组件可由多段式组成，对反应装置腔体14的容积调控范围在0.1～99.9％。
通过实施例1与实施例2，应装置体不连接容积调变组件时，反应装置的反应装置腔体14腔内体积V1；若在反应装置内连接容积调变组件，反应装置的反应装置腔体14腔内体积V2；容积调变组件通过内外螺纹15形成可拆卸形式，其体积可定制，实现了一个反应装置实现多种容积规格的应用，适用于大小规模不同的实验生产。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (7)
1.一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，包括反应装置盖(1)、设置于反应装置盖(1)下端的反应装置腔体(14)和电路控制器，其特征在于：还包括从反应装置盖(1)上端贯穿至反应装置腔体底部的测温导管(8)，所述测温导管(8)内设有热电偶(9)，所述热电偶(9)的电控部件与电路控制机构电性连接；所述反应装置盖(1)的出口端通过管道依次设有出料阀(5)和第一质量流量计(7)，所述反应装置盖(1)的进口端通过管道依次设有进料阀(4)和第二质量流量计(11)；所述进料阀(4)和出料阀(5)的电控部件均与电路控制机构电性连接，电路控制机构分别将启闭控制信号输出至进料阀(4)和出料阀(5)；所述反应装置盖(1)通过管道还设有压力传感器(6)；所述的第一质量流量计(7)、第二质量流量计(1)和压力传感器(6)的电控部件均与电路控制机构电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，其特征在乎：所述反应装置盖(1)下端依次设有至少一个嵌合反应装置腔体(14)内的容积调变组件(16)，所述容积调变组件(16)通过可拆卸连接方式固定设置。
3.根据权利要2所述的一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，其特征在于：所述反应装置盖(1)下端设有嵌合于反应装置腔体(14)内的扩展凸台(12)，所述扩展凸台(12)下端的内壁设有第一内螺纹(13)，所述容积调变组件(16)上端配合内螺纹设有外螺纹(15)，容积调变组件(16)下端内壁设有配合下一个容积调变组件(16)的第二内螺纹(17)。
4.根据权利要1所述的一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，其特征在于：所述反应装置盖(1)上设有贯穿式螺栓孔(10)，所述反应装置腔体(14)上设有配合螺栓孔(10)的内螺纹孔(2)，所述反应装置盖(1)与反应装置腔体(14)通过套设有螺帽的螺母贯穿螺栓孔(10)和内螺纹孔(2)密封设置。
5.根据权利要4所述的一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，其特征在于：所述反应装置盖(1)与反应装置腔体(14)的连接处配合设有密封组件，通过压紧方式密封设置。
6.根据权利要1所述的一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，其特征在于：所述的进料阀(4)和出料阀(5)均为单向电磁流量控制阀。
7.根据权利要1所述的一种可计算流体消耗量的恒压反应装置，其特征在于：还设有PC机，所述PC机与电路控制机构电性连接。
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