CN111672446B - 一种用于化学合成的多维玻璃反应釜及其工作方法 - Google Patents

一种用于化学合成的多维玻璃反应釜及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化学实验设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于化学合成的多维玻璃反应釜及其工作方法。反应釜包括外壳；外壳上设有开口向上并且能够容纳反应容器的凹口；在外壳内设有旋转座、弧形轨道、行走机构、搅拌电机、磁力搅拌桨；旋转座位于凹口正下方；弧形轨道开口向上设于旋转座上并随旋转座沿水平方向旋转；行走机构设于弧形轨道上并沿弧形轨道运动；搅拌电机设于行走机构上，且搅拌电机的输出轴朝向凹口；磁力搅拌桨设于搅拌电机的输出轴上。其工作方法可灵活选择多种工作模式。本发明具有加热和搅拌功能，其搅拌高效，重复性好，稳定性高，能够避免反应物在反应容器中形成固定的流动状态，尤其适用于对反应条件敏感的化学反应。

Description

一种用于化学合成的多维玻璃反应釜及其工作方法
技术领域
本发明属于化学实验设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于化学合成的多维玻璃反应釜及其工作方法。
背景技术
化学反应需要在一定的容器中进行，为了使反应物均匀分散并且反应充分，需要对反应物进行搅拌。目前最常用的两种搅拌方式是机械搅拌和磁力搅拌，机械搅拌是将搅拌桨从顶部伸入到反应容器中旋转对反应物进行搅拌，磁力搅拌是在反应容器中放入磁性转子，同时在反应容器底部施加水平旋转磁场驱动转子旋转对反应物进行搅拌。目前无论是机械搅拌还是磁力搅拌，多限于固定位置的恒定速率的水平旋转搅拌。这种搅拌方式在搅拌一端时间以后，反应物会形成某种固定的流动状态，导致反应物流动的相对剪切运动减弱，混合效率下降。对于常规的化学反应，现有搅拌方式基本能够满足其使用。但是，还有一些化学反应，如微乳液合成反应、特定形貌产物的合成反应等等，它们对反应条件极其敏感，搅拌不充分或搅拌状态的轻微变化可能导致反应产物的显著变化。因此，设计一种搅拌效率高、搅拌重复性好、稳定性高的反应器，对深度的科学研究具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种用于化学合成的多维玻璃反应釜及其工作方法。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：一种用于化学合成的多维玻璃反应釜，包括外壳；外壳上设有开口向上并且能够容纳反应容器的凹口；在外壳内设有旋转座、弧形轨道、行走机构、搅拌电机、磁力搅拌桨；旋转座位于凹口正下方；弧形轨道开口向上设于旋转座上并随旋转座沿水平方向旋转；行走机构设于弧形轨道上并沿弧形轨道运动；搅拌电机设于行走机构上，且搅拌电机的输出轴朝向凹口；磁力搅拌桨设于搅拌电机的输出轴上。本发明使用时，将反应容易置于凹口内，并在反应容易中放入转子。搅拌电机带动磁力搅拌桨旋转，从而带动转子旋转。同时，搅拌电机的位置和运行速度还可以通过行走机构和旋转座进行控制，使转子在自转的同时还沿着反应容器内壁运动，避免反应物形成某种固定的流动状态，提高混合效率，同时还能避免常规搅拌时液面边缘与容器内壁长期粘滞造成局部析出的问题。
本发明进一步的优选方案是，旋转座包括第一壳体、第一电机、蜗杆、蜗轮、转轴；转轴竖直可旋转设于第一壳体内，转轴的上端伸出壳体并与弧形轨道固定，蜗轮设于转轴上，蜗杆套设于第一电机的输出轴上，蜗杆与蜗轮啮合。
本发明进一步的优选方案是，弧形轨道为齿条；走机构包括第二壳体、第二电机、齿轮；第二壳体可滑动地卡设于弧形轨道上，第二壳体内设有第二电机，第二电机上设有齿轮，齿轮与弧形轨道啮合。
本发明进一步的优选方案是，弧形轨道轨道两侧设有朝两侧凸出的卡合部，卡合部，第二壳体与卡合部卡合。
本发明进一步的优选方案是，磁力搅拌桨包括横杆和设于横杆上的一组磁块。
本发明进一步的优选方案是，磁块有两块，分别固定于横杆的两端，且其中一块磁块的S极朝上，另一块磁块的N极朝上。
本发明进一步的优选方案是，外壳的凹口内还设有加热套和隔热层；加热套位于隔热层的上方。
本发明进一步的优选方案是，加热套由耐高温绝缘材料制成，加热套内盘设有加热线圈。
本发明进一步的优选方案是，还包括电控单元，旋转座、行走机构、搅拌电机均与电控单元电性连接。
本发明进一步的优选方案是，包括第一模式、第二模式和第三模式；
第一模式：旋转座静止，行走机构静止，磁力搅拌桨以恒定转速转动；如果该模式中行走机构固定在最低位置，其功能还原为常规的子里搅拌器相同；
第二模式：旋转座以恒定转速旋转，行走机构在弧形轨道的某一段特定范围内匀速率来回运动，磁力搅拌桨以恒定转速转动；
第三模式：将以下参数随时间的变化关系以程序的形式写入电控单元，参数包括旋转座的旋转角速度和起始位置、行走机构沿弧形轨道运动的速度和起始位置、磁力搅拌桨的转速，该模式理论上可以使转子沿反应容器内壁按照任意设计的轨道和转速运行，具有极大的灵活性。
有益效果：本发明提供了一种用于化学合成的多维玻璃反应釜，具有加热和搅拌功能，其搅拌高效，重复性好，稳定性高，能够避免反应物在反应容器中形成固定的流动状态，尤其适用于对反应条件敏感的化学反应，对深入的化学合成研究以及相关科研工作具有重要意义。此外，本发明还提供了该用于化学合成的多维玻璃反应釜的工作方法。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为旋转座的内部结构示意图；
图3为图1的局部放大图；
图4为图3的内部结构示意图；
图5为加热套和隔热层的局部放大图；
图6为弧形轨道与第二壳体的配合示意图。
图中，外壳1、旋转座2、弧形轨道3、卡合部31、行走机构4、搅拌电机5、磁力搅拌桨6、第一壳体21、第一电机22、蜗杆23、蜗轮24、转轴25、第二壳体41、第二电机42、齿轮43、横杆61、磁块62、加热套7、加热线圈71、隔热层8。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
一种用于化学合成的多维玻璃反应釜，如图1所示，包括外壳1；外壳1上设有开口向上并且能够容纳反应容器的凹口；在外壳1内设有旋转座2、弧形轨道3、行走机构4、搅拌电机5、磁力搅拌桨6；旋转座2位于凹口正下方；弧形轨道3开口向上设于旋转座2上并随旋转座2沿水平方向旋转；行走机构4设于弧形轨道3上并沿弧形轨道3运动；搅拌电机5设于行走机构4上，且搅拌电机5的输出轴朝向凹口；磁力搅拌桨6设于搅拌电机5的输出轴上。
实施例2
一种用于化学合成的多维玻璃反应釜，如图1至5所示，包括外壳1；外壳1上设有开口向上并且能够容纳反应容器的凹口；在外壳1内设有旋转座2、弧形轨道3、行走机构4、搅拌电机5、磁力搅拌桨6；旋转座2位于凹口正下方；弧形轨道3开口向上设于旋转座2上并随旋转座2沿水平方向旋转；行走机构4设于弧形轨道3上并沿弧形轨道3运动；搅拌电机5设于行走机构4上，且搅拌电机5的输出轴朝向凹口；磁力搅拌桨6设于搅拌电机5的输出轴上。
本实施例中，旋转座2包括第一壳体21、第一电机22、蜗杆23、蜗轮24、转轴25；转轴25竖直可旋转设于第一壳体21内，转轴25的上端伸出第一壳体21并与弧形轨道3固定，蜗轮24设于转轴25上，蜗杆23套设于第一电机22的输出轴上，蜗杆23与蜗轮24啮合。
本实施例中，弧形轨道3为齿条；走机构4包括第二壳体41、第二电机42、齿轮43；第二壳体41可滑动地卡设于弧形轨道3上，第二壳体41内设有第二电机42，第二电机42上设有齿轮43，齿轮43与弧形轨道3啮合。
本实施例中，弧形轨道3轨道两侧设有朝两侧凸出的卡合部31，卡合部31，第二壳体41与卡合部31卡合。
本实施例中，磁力搅拌桨6包括横杆61和设于横杆61上的一组磁块62。
本实施例中，磁块62有两块，分别固定于横杆61的两端，且其中一块磁块62的S极朝上，另一块磁块62的N极朝上。
本实施例中，外壳1的凹口内还设有加热套7和隔热层8；加热套7位于隔热层8的上方。
本实施例中，加热套7由耐高温绝缘材料制成，加热套7内盘设有加热线圈71。
实施例3
一种用于化学合成的多维玻璃反应釜，如图1至6所示，包括外壳1；外壳1上设有开口向上并且能够容纳反应容器的凹口；在外壳1内设有旋转座2、弧形轨道3、行走机构4、搅拌电机5、磁力搅拌桨6；旋转座2位于凹口正下方；弧形轨道3开口向上设于旋转座2上并随旋转座2沿水平方向旋转；行走机构4设于弧形轨道3上并沿弧形轨道3运动；搅拌电机5设于行走机构4上，且搅拌电机5的输出轴朝向凹口；磁力搅拌桨6设于搅拌电机5的输出轴上。
本实施例中，旋转座2包括第一壳体21、第一电机22、蜗杆23、蜗轮24、转轴25；转轴25竖直可旋转设于第一壳体21内，转轴25的上端伸出第一壳体21并与弧形轨道3固定，蜗轮24设于转轴25上，蜗杆23套设于第一电机22的输出轴上，蜗杆23与蜗轮24啮合。
本实施例中，弧形轨道3为齿条；走机构4包括第二壳体41、第二电机42、齿轮43；第二壳体41可滑动地卡设于弧形轨道3上，第二壳体41内设有第二电机42，第二电机42上设有齿轮43，齿轮43与弧形轨道3啮合。
本实施例中，弧形轨道3轨道两侧设有朝两侧凸出的卡合部31，卡合部31，第二壳体41与卡合部31卡合。
本实施例中，磁力搅拌桨6包括横杆61和设于横杆61上的一组磁块62。
本实施例中，磁块62有两块，分别固定于横杆61的两端，且其中一块磁块62的S极朝上，另一块磁块62的N极朝上。
本实施例中，外壳1的凹口内还设有加热套7和隔热层8；加热套7位于隔热层8的上方。
本实施例中，加热套7由耐高温绝缘材料制成，加热套7内盘设有加热线圈71。
本实施例中，还包括电控单元（图未示），旋转座2、行走机构4、搅拌电机5均与电控单元电性连接。
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：包括外壳（1）；所述外壳（1）上设有开口向上并且能够容纳反应容器的凹口；在所述外壳（1）内设有旋转座（2）、弧形轨道（3）、行走机构（4）、搅拌电机（5）、磁力搅拌桨（6）；所述旋转座（2）位于所述凹口正下方；所述弧形轨道（3）开口向上设于所述旋转座（2）上并随所述旋转座（2）沿水平方向旋转；所述行走机构（4）设于所述弧形轨道（3）上并沿所述弧形轨道（3）运动；所述搅拌电机（5）设于所述行走机构（4）上，且所述搅拌电机（5）的输出轴朝向所述凹口；所述磁力搅拌桨（6）设于所述搅拌电机（5）的输出轴上；
圆底反应容器置于凹口内，搅拌时，所述搅拌电机（5）带动所述磁力搅拌桨（6）旋转，从而带动反应容器内的转子旋转；通过控制旋转座（2）旋转以及控制行走机构（4）在开口向上的所述弧形轨道（3）上运动，改变所述搅拌电机（5）的位置，使转子在自转的同时沿着反应容器内壁运动，避免反应容器内的反应物形成固定流态；
所述磁力搅拌桨（6）包括横杆（61）和设于所述横杆（61）上的一组磁块（62）；所述弧形轨道（3）为齿条。
2.根据权利要求1所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：所述旋转座（2）包括第一壳体（21）、第一电机（22）、蜗杆（23）、蜗轮（24）、转轴（25）；所述转轴（25）竖直可旋转设于所述第一壳体（21）内，所述转轴（25）的上端伸出所述第一壳体（21）并与所述弧形轨道（3）固定，所述蜗轮（24）设于所述转轴（25）上，所述蜗杆（23）套设于所述第一电机（22）的输出轴上，所述蜗杆（23）与所述蜗轮（24）啮合。
3.根据权利要求1所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：所述走机构（4）包括第二壳体（41）、第二电机（42）、齿轮（43）；所述第二壳体（41）可滑动地卡设于所述弧形轨道（3）上，所述第二壳体（41）内设有所述第二电机（42），所述第二电机（42）上设有所述齿轮（43），所述齿轮（43）与所述弧形轨道（3）啮合。
4.根据权利要求3所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：所述弧形轨道（3）轨道两侧设有朝两侧凸出的卡合部（31），所述卡合部（31），所述第二壳体（41）与所述卡合部（31）卡合。
5.根据权利要求1所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：所述磁块（62）有两块，分别固定于所述横杆（61）的两端，且其中一块磁块（62）的S极朝上，另一块磁块（62）的N极朝上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：所述外壳（1）的凹口内还设有加热套（7）和隔热层（8）；所述加热套（7）位于所述隔热层（8）的上方。
7.根据权利要求6所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：所述加热套（7）由耐高温绝缘材料制成，所述加热套（7）内盘设有加热线圈（71）。
8.根据权利要求7所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，其特征在于：还包括电控单元，所述旋转座（2）、行走机构（4）、搅拌电机（5）均与所述电控单元电性连接。
9.一种反应釜的工作方法，其特征在于：所用的反应釜为权利要求8所述的用于化学合成的多维玻璃反应釜，所述工作方法包括第一模式、第二模式和第三模式；
第一模式：旋转座（2）静止，行走机构（4）静止，磁力搅拌桨（6）以恒定转速转动；
第二模式：旋转座（2）以恒定转速旋转，行走机构（4）在弧形轨道（3）的某一段特定范围内匀速率来回运动，磁力搅拌桨（6）以恒定转速转动；
第三模式：将以下参数随时间的变化关系以程序的形式写入电控单元，所述参数包括旋转座（2）的旋转角速度和起始位置、行走机构（4）沿所述弧形轨道（3）运动的速度和起始位置、磁力搅拌桨的转速。
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