CN121178108B - 水热反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水热反应釜，包括：反应筒、筒盖、主搅拌轴、加热组件和副搅拌组件；筒盖安装于反应筒的顶部；筒盖下方固定有延伸至反应筒底部的加热组件；筒盖的中间穿设并转动连接有主搅拌轴，主搅拌轴位于筒盖的上方设有驱动装置；主搅拌轴的底部安装有推进式螺旋叶片；副搅拌组件转动连接于筒盖下方，并朝向反应筒底部螺旋延伸，且副搅拌组件至少两个周向绕主搅拌轴均匀间隔设置，主搅拌轴转轴与副搅拌组件转轴传动连接。本申请具有增强临近液面下方一端区域内溶液流速，是反应釜整体的加工效率和质量更为优秀的效果。

Description

水热反应釜

技术领域

本发明属于化工反应釜技术领域，具体地，涉及一种水热反应釜。

背景技术

水热反应釜其核心功能是通过密闭空间内的高温高压条件，加速化学反应或实现难溶物质的分解，同时确保实验的安全性和可控性，外罐：采用高强度不锈钢（如304、316）或钛合金制成，具备耐压（最高可达20MPa）和抗冲击性能，部分工业级设备还会使用哈氏合金以应对强腐蚀性介质，内衬：根据反应需求选择不同材料，常见的有：聚四氟乙烯（PTFE）：耐强酸强碱，适用温度≤200℃，常用于常规腐蚀性反应；对位聚苯（PPL）：耐高温性更优（≤260℃），适合强碱性环境；碳化硅内衬：新型材料，可耐受 300℃高温和强腐蚀，寿命超过5年。

将反应物与溶剂（水或有机溶剂）加入内衬后密封，通过加热组件升高温度，高温高压下，水的极性和溶解能力显著增强，可促使难溶物质溶解并重新结晶，或引发复杂的化学反应，通过控制温度、压力、反应时间和填充度（通常不超过内衬容积的80%），可定向合成具有特定形貌和结构的产物，如纳米颗粒、单晶或复合材料。

反应釜在应用的过程中通常会设置搅拌轴，对多种混合的材料进行混合搅拌，加速其溶解混合的效果，常见的搅拌轴叶片有推进式螺旋叶片、螺带式叶片、平板式叶片、锚式叶片等，其中应用较为广泛的是推进式螺旋叶片。

专利文献CN212942908U公开了一种双搅拌器反应釜，包括釜体，釜体上固定有密封盖，密封盖上固定嵌入有第一轴承，第一轴承上过盈配合有搅拌轴，搅拌轴上固定有第一叶片，第一叶片上固定有驱动齿轮，釜体的内壁上固定有直角架，直角架上固定有第二轴承，第二轴承上过盈配合有联动轴，联动轴上分别固定有联动齿轮和第二叶片，第二叶片的转动，可增加旋涡转动的数量，从而相比单旋涡的搅拌方式，混料更加均匀，联动齿轮与驱动齿轮啮合设置。通过第一叶片和第二叶片的转动，增加搅拌旋涡的数量，从而使得混料效果更加均匀，确保搅拌质量。

但是，专利文献CN212942908U等现有技术采用螺旋叶片作为搅拌副，三组螺旋叶片同步转动，可以推动溶液沿轴向流动，形成轴向涡流，从而提高多种材料的混合效果，但推进式螺旋叶片的推动作用有限，尤其是反应釜中的溶液含量较多或者材料分子质量较大时，溶液沿着轴向流动会因为液体的自身的重量而快速下降，这样导致溶液整体形成的涡流范围较小，临近液面下方一段区域内溶液流动分散缓慢，进而导致反应釜整体的加工效率和质量有所降低。

为了增强临近液面下方一端区域内溶液流速，是反应釜整体的加工效率和质量更为优秀。为此，本发明设计了一种水热反应釜，解决了上述存在的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水热反应釜。

根据本发明提供的一种水热反应釜，包括：反应筒、筒盖、主搅拌轴、加热组件和副搅拌组件；

筒盖安装于反应筒的顶部；筒盖下方固定有延伸至反应筒底部的加热组件；筒盖的中间穿设并转动连接有主搅拌轴，主搅拌轴位于筒盖的上方设有驱动装置；

主搅拌轴的底部安装有推进式螺旋叶片；副搅拌组件转动连接于筒盖下方，并朝向反应筒底部螺旋延伸，且副搅拌组件至少两个周向绕主搅拌轴均匀间隔设置，主搅拌轴转轴与副搅拌组件转轴传动连接。

优选的，所述副搅拌组件包括固定架、齿盘、副搅拌轴和螺带式叶片；

固定架固定连接于筒盖下方；齿盘转动连接于固定架下方，齿盘轴心竖向设置；

副搅拌轴转动连接于固定架下方，齿盘同轴套设于副搅拌轴，副搅拌轴的底部沿周向均匀间隔设置至少两个桨式平板叶片，桨式平板叶片位于反应筒内中部靠上一侧；

齿盘与副搅拌轴之间设有第一齿轮组传动连接；螺带式叶片固定于齿盘下方，螺带式叶片绕副搅拌轴螺旋向下延伸。

优选的，所述筒盖顶部设置有压力表；

筒盖设有向下连通的进液管和出液管，出液管顶端连通有设置于筒盖上方一侧的出液阀，出液阀连接有负压抽吸装置，出液管底端向下延伸至反应筒底部；

进液管顶部连通有设置于筒盖上方一侧的进液阀，进液管底端向下延伸至反应筒底部。

优选的，所述进液管靠近反应筒底部一端绕反应筒底部周向延伸形成延伸端，延伸端上方转动并连通有旋转喷液阀，旋转喷液阀朝上设有至少两个喷口；旋转喷液阀旋转轴心与齿盘轴心同轴设置，旋转喷液阀固定连接于上方螺带式叶片。

优选的，所述旋转喷液阀顶部分布至少两个喷液口，开口垂直向上。

优选的，所述螺带式叶片由内圈向外圈倾斜向上设置，且倾斜45°设置。

优选的，所述加热组件绕主搅拌轴螺旋向下延伸，且加热组件位于主搅拌轴与副搅拌组件之间，加热组件连接有温控装置。

优选的，所述推进式螺旋叶片沿主搅拌轴均匀间隔设置三个。

优选的，所述副搅拌组件绕主搅拌轴周向均匀间隔设置三组，三组副搅拌组件的齿盘和主搅拌轴之间设有第二齿轮组传动连接。

优选的，所述反应筒和筒盖为金属材质，反应筒和筒盖之间由法兰连接，且反应筒和筒盖的内侧设置耐腐蚀层。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过设置副搅拌组件，利用副搅拌组件的螺带式叶片转动带动溶液向上推升，与推进式螺旋叶片的轴向涡流效应相配合，增加溶液轴向涡流的范围，使得反应釜内底层的溶液和临近液面的溶液可以充分交换混合，同时副搅拌组件内还包括多组桨式平板叶片，该叶片主要分布于反应釜的上段区域，用于搅拌分散临近液面的溶液。

2、本发明通过在反应筒底部设置圆环式的进液管，进液管的外部转动安装多组旋转喷液阀，利用副搅拌轴组件的螺带式叶片转动杆带动旋转喷液阀转动，进而从而旋转喷液阀喷出的溶液可以呈螺旋上升，使后添加的溶液可以更好地与已有的溶液进行缓和，且旋转喷液阀喷出的溶液向上流动，与螺带式叶片的推升作用相配合，还可以进一步增加溶液轴向涡流的效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的多组副搅拌组件分布示意图。

图3为本发明的多组副搅拌组件和主搅拌轴分布示意图。

图4为本发明的主搅拌轴、第二齿轮组和副搅拌组件分布示意图。

图5为本发明的副搅拌组件结构示意图。

图6为本发明的副搅拌组件正视图。

图7为本发明的进液阀、进液管和多组旋转喷液阀分布示意图。

图8为本发明的单一的推进式螺旋叶片旋转工作时，液体流向演示图。

图9为本发明的推进式螺旋叶片、多组旋转喷液阀和多组副搅拌组件协同工作时，液体流向演示图。

图中示出：1、反应筒；2、筒盖；3、压力表；4、进液阀；5、进液管；6、旋转喷液阀；7、出液阀；8、出液管；9、主搅拌轴；10、推进式螺旋叶片；11、加热组件；12、副搅拌组件；1201、固定架；1202、齿盘；1203、副搅拌轴；1204、桨式平板叶片；1205、第一齿轮组；1206、螺带式叶片；13、第二齿轮组。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1-图9所示，一种水热反应釜，包括反应筒1、筒盖2、主搅拌轴9、加热组件11和副搅拌组件12。

筒盖2安装于反应筒1的顶部。筒盖2下方固定有延伸至反应筒1底部的加热组件11。筒盖2的中间穿设并转动连接有主搅拌轴9，主搅拌轴9位于筒盖2的上方设有驱动装置。主搅拌轴9的底部安装有推进式螺旋叶片10。副搅拌组件12转动连接于筒盖2下方，并朝向反应筒1底部螺旋延伸，且副搅拌组件12至少两个周向绕主搅拌轴9均匀间隔设置，主搅拌轴9转轴与副搅拌组件12转轴传动连接。

本申请的工作原理为，加热组件11用于提供化合反应的温度，驱动结构用于带动主搅拌轴9高速转动，推进式螺旋叶片10为反应筒1液体提供涡流效应，副搅拌组件12增加溶液轴向涡流的范围，使得反应釜内底层的溶液和临近液面的溶液可以充分交换混合，利用多组副搅拌组件12协同工作，能够更好地促进溶液在反应筒1内的轴向涡流效果，提高反应釜化合加工的效率以及质量。

具体的，副搅拌组件12包括固定架1201、齿盘1202、副搅拌轴1203和螺带式叶片1206。固定架1201固定连接于筒盖2下方。齿盘1202转动连接于固定架1201下方，齿盘1202轴心竖向设置。副搅拌轴1203转动连接于固定架1201下方，齿盘1202同轴套设于副搅拌轴1203，副搅拌轴1203的底部沿周向均匀间隔设置至少两个桨式平板叶片1204，桨式平板叶片1204位于反应筒1内中部靠上一侧。齿盘1202与副搅拌轴1203之间设有第一齿轮组1205传动连接。螺带式叶片1206固定于齿盘1202下方，螺带式叶片1206绕副搅拌轴1203螺旋向下延伸。利用副搅拌组件12的螺带式叶片1206转动带动溶液向上推升，与推进式螺旋叶片10的轴向涡流效应相配合，增加溶液轴向涡流的范围。同时利用桨式平板叶片1204搅拌分散临近液面的溶液。

筒盖2顶部设置有压力表3，用于检测反应筒内1的压力情况。筒盖2设有向下连通的进液管5和出液管8，出液管8顶端连通有设置于筒盖2上方一侧的出液阀7，出液阀7连接有负压抽吸装置，出液管8底端向下延伸至反应筒1底部，出液管8用于抽取反应筒1内加工完成的溶液。进液管5顶部连通有设置于筒盖2上方一侧的进液阀4，进液管5底端向下延伸至反应筒1底部，进液管5用于逐一添加多种反应溶液。

进液管5靠近反应筒1底部一端绕反应筒1底部周向延伸形成延伸端，延伸端上方转动并连通有旋转喷液阀6，旋转喷液阀6朝上设有至少两个喷口。旋转喷液阀6旋转轴心与齿盘1202轴心同轴设置，旋转喷液阀6固定连接于上方螺带式叶片1206，带动旋转喷液阀6转动。通过旋转喷液阀6利用螺带式叶片1206转动带动其旋转，使得旋转喷液阀6通过多组喷液口喷出的液体可以螺旋向上，使后喷出的液体和已有的液体可以更充分混合。

优选的，旋转喷液阀6顶部分布四个喷液口开口垂直向上，利用喷射的压力，使得溶液可以从反应筒1底部尽可能的喷射向液面，实现反应筒1内由上至下溶液交换混合，若喷液口倾斜设置，溶液倾斜喷射旋转时，会对推进式螺旋叶片10转动产生的涡流效应产生干扰。

螺带式叶片1206由内圈向外圈倾斜向上设置，使螺带式叶片1206在转动时可以减少液体因重力滑落，通过将螺带式叶片1206向上倾斜45°设置，使其转动时，减少叶片周围的液体因重力和离心力而滑落，而旋转喷液阀6喷出的液体位于螺带式叶片1206中心，溶液喷射的作用力，也可以减少螺带式叶片1206转动时，叶片周围的液体因重力向内侧滑落。

加热组件11绕主搅拌轴9螺旋向下延伸，且加热组件11位于主搅拌轴9与副搅拌组件12的之间，加热组件11连接有温控装置，通过设置加热组件11用于对反应筒1内的溶液进行升温加热，满足反应需求。

在其中一个实施例中，副搅拌组件12绕主搅拌轴9周向均匀间隔设置三组，三组副搅拌组件12的齿盘1202和主搅拌轴9之间设有第二齿轮组13传动连接。

优选的，第一齿轮组1205包括第一啮合齿圈、第一太阳齿轮和第一行星齿轮。第一啮合齿圈设置于齿盘1202内圈。第一太阳齿轮同轴固定于副搅拌轴1203。第一行星齿轮绕第一太阳齿轮周向均匀间隔设置三个，且第一行星齿轮转动连接于固定架1201，第一行星齿轮啮合连接于第一啮合齿圈和第一太阳齿轮之间。

优选的，第二齿轮组13包括第二太阳齿轮和第二行星齿轮。第二啮合齿圈设置于齿盘1202内圈。第二太阳齿轮同轴固定于主搅拌轴9。第二行星齿轮绕第二太阳齿轮周向均匀间隔设置三个，且第二行星齿轮转动连接于筒盖2，第二行星齿轮分别啮合连接于同一主搅拌轴9和不同齿盘1202外圈之间。

在其中一个实施例中，副搅拌轴1203的底部沿周向均匀间隔设置六个桨式平板叶片1204。

在其中一个实施例中，驱动装置包括驱动电机，驱动电机相对固定于反应筒1，驱动电机输出轴套设并同轴连接于主搅拌轴。

在其中一个实施例中，推进式螺旋叶片10沿主搅拌轴9均匀间隔设置三个。

优选的，反应筒1和筒盖2均为金属材质，且反应筒1和筒盖2之间设置为由法兰连接，并且反应筒1和筒盖2的内侧设置耐腐蚀层，通过将反应筒1、筒盖2设置为金属材质，例如符合标准的不锈钢材质，使反应釜可以进行高压化合加工，法兰连接也可以确保反应釜整体的强度，内侧设置耐酸碱的防腐层，例如聚四氟乙烯材质。

本发明在具体工作时：当本申请中的反应筒1进行化合加工时，通常以水作为主要的混合液体，然后将多种原材料按照要求通过进液阀4添加进进液管5内，溶液从旋转喷液阀6向上喷出混合进反应筒1内的水中，同时启动驱动装置带动主搅拌轴9转动，主搅拌轴9带动与之连接的推进式螺旋叶片10转动，推进式螺旋叶片10转动推动水流动形成一定范围的轴向涡流，从而让逐一添加的溶液在反应筒1内循环流动，提高混合效果，并且启动加热组件11连接温控装置，使加热组件11工作为反应釜提供热量。

与此同时主搅拌轴9通过第二齿轮组13带动每组副搅拌组件12的齿盘1202转动，齿盘1202带动与之连接的螺带式叶片1206转动，齿盘1202通过第一齿轮组1205带动副搅拌轴1203转动，副搅拌轴1203带动与之连接的桨式平板叶片1204转动。

螺带式叶片1206转动时带动与之固定连接的旋转喷液阀6转动，进而从旋转喷液阀6垂直向上喷出的溶液改为螺旋上升，溶液螺旋上升可以更好的与已有的水或其他溶液以增大接触面积的方式提高混合效果，旋转喷液阀6通过压力喷出溶液，溶液向上的作用力可以带动反应筒1底部的溶液分子向上流动，也就是旋转喷液阀6喷出溶液时与推进式螺旋叶片10转动相互配合，增大反应筒1中溶液整体的涡流范围，使反应筒1底部的溶液可以流动至临近液面的区域，实现反应筒1内部溶液由下至上的交换混合，同时螺带式叶片1206转动，利用其自身转动的推升作用，可以辅助旋转喷液阀6喷出的溶液，以及反应筒1内已有的溶液进一步向上流动，再次提高溶液轴向涡流的效果。

桨式平板叶片1204转动时，对临近液面的溶液分子进行径向的搅拌分散，使得部分质量较轻容易漂浮的溶液进行分散混合，进而推进式螺旋叶片10、副搅拌组件12以及旋转喷液阀6的溶液喷射，一起协同工作，提高反应釜搅拌加工的效率和加工质量，当化合搅拌加工完成后，可通过负压抽吸装置连接出液阀7将反应筒1内的溶液抽取利用即可。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种水热反应釜，其特征在于，包括：反应筒（1）、筒盖（2）、主搅拌轴（9）、加热组件（11）和副搅拌组件（12）；

筒盖（2）安装于反应筒（1）的顶部；筒盖（2）下方固定有延伸至反应筒（1）底部的加热组件（11）；筒盖（2）的中间穿设并转动连接有主搅拌轴（9），主搅拌轴（9）位于筒盖（2）的上方设有驱动装置；

主搅拌轴（9）的底部安装有推进式螺旋叶片（10）；副搅拌组件（12）转动连接于筒盖（2）下方，并朝向反应筒（1）底部螺旋延伸，且副搅拌组件（12）至少两个周向绕主搅拌轴（9）均匀间隔设置，主搅拌轴（9）转轴与副搅拌组件（12）转轴传动连接；

副搅拌组件（12）包括固定架（1201）、齿盘（1202）、副搅拌轴（1203）和螺带式叶片（1206）；

固定架（1201）固定连接于筒盖（2）下方；齿盘（1202）转动连接于固定架（1201）下方，齿盘（1202）轴心竖向设置；

副搅拌轴（1203）转动连接于固定架（1201）下方，齿盘（1202）同轴套设于副搅拌轴（1203），副搅拌轴（1203）的底部沿周向均匀间隔设置至少两个桨式平板叶片（1204），桨式平板叶片（1204）位于反应筒（1）内中部靠上一侧；

齿盘（1202）与副搅拌轴（1203）之间设有第一齿轮组（1205）传动连接；螺带式叶片（1206）固定于齿盘（1202）下方，螺带式叶片（1206）绕副搅拌轴（1203）螺旋向下延伸；

筒盖（2）设有向下连通的进液管（5）和出液管（8），进液管（5）底端向下延伸至反应筒（1）底部；

所述进液管（5）靠近反应筒（1）底部一端绕反应筒（1）底部周向延伸形成延伸端，延伸端上方转动并连通有旋转喷液阀（6），旋转喷液阀（6）朝上设有至少两个喷口；旋转喷液阀（6）旋转轴心与齿盘（1202）轴心同轴设置，旋转喷液阀（6）固定连接于上方螺带式叶片（1206）。

2.根据权利要求1所述的水热反应釜，其特征在于，所述筒盖（2）顶部设置有压力表（3）；

出液管（8）顶端连通有设置于筒盖（2）上方一侧的出液阀（7），出液阀（7）连接有负压抽吸装置，出液管（8）底端向下延伸至反应筒（1）底部；

进液管（5）顶部连通有设置于筒盖（2）上方一侧的进液阀（4）。

3.根据权利要求2所述的水热反应釜，其特征在于，所述螺带式叶片（1206）由内圈向外圈倾斜向上设置，且倾斜45°设置。

4.根据权利要求3所述的水热反应釜，其特征在于，所述加热组件（11）绕主搅拌轴（9）螺旋向下延伸，且加热组件（11）位于主搅拌轴（9）与副搅拌组件（12）之间，加热组件（11）连接有温控装置。

5.根据权利要求4所述的水热反应釜，其特征在于，所述推进式螺旋叶片（10）沿主搅拌轴（9）均匀间隔设置三个。

6.根据权利要求5所述的水热反应釜，其特征在于，所述副搅拌组件（12）绕主搅拌轴（9）周向均匀间隔设置三组，三组副搅拌组件（12）的齿盘（1202）和主搅拌轴（9）之间设有第二齿轮组（13）传动连接。

7.根据权利要求6所述的水热反应釜，其特征在于，所述反应筒（1）和筒盖（2）为金属材质，反应筒（1）和筒盖（2）之间由法兰连接，且反应筒（1）和筒盖（2）的内侧设置耐腐蚀层。