專利名稱：一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化工機(jī)械，尤其是微反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
微化工技術(shù)由于其超強(qiáng)的傳熱、傳質(zhì)能力，將在化學(xué)、化工、能源、環(huán)境等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其核心部件為完全或部分采用微加工技術(shù)制造出的微型化工系統(tǒng)，通道特征尺度在數(shù)微米至數(shù)百微米范圍。針對(duì)不同的應(yīng)用背景，已派生出具有各種功能的微化工器件， 如微全分析系統(tǒng)、微換熱器、微混合器、微反應(yīng)器等。微小型化學(xué)化工機(jī)械系統(tǒng)將在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，過程強(qiáng)化技術(shù)是微小型化學(xué)化工機(jī)械系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。加強(qiáng)對(duì)微觀流體力學(xué)在化學(xué)合成和過程處理中的理論和應(yīng)用研究，對(duì)深入了解在微小型化學(xué)化工機(jī)械系統(tǒng)中連續(xù)流動(dòng)的微反應(yīng)過程是非常重要的。在微尺度反應(yīng)器中，混合對(duì)反應(yīng)過程有極其重要的影響?！拔⒎磻?yīng)器 (microreactor) ”最初是指一種用于催化劑評(píng)價(jià)和動(dòng)力學(xué)研究的小型管式反應(yīng)器，其尺寸約為10 mm。隨著本來發(fā)展用于電路集成的微制造技術(shù)逐漸推廣應(yīng)用于各種化學(xué)領(lǐng)域， 前綴“micro”含義發(fā)生變化，專門修飾用微加工技術(shù)制造的化學(xué)系統(tǒng)。此時(shí)的“微反應(yīng)器” 是指用微加工技術(shù)制造的一種新型的微型化的化學(xué)反應(yīng)器，但由小型化到微型化并不僅僅是尺寸上的變化，更重要的是它具有一系列新特性，隨著微加工技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用而發(fā)展并為人所重視。微反應(yīng)器有一個(gè)根本特點(diǎn)，那就是把化學(xué)反應(yīng)控制在盡量微小的空間內(nèi)，化學(xué)反應(yīng)空間的尺寸數(shù)量級(jí)一般為微米甚至納米。一個(gè)好的微反應(yīng)器必須解決以下幾個(gè)問題，一、確保反應(yīng)物的充分混合；二、確保反應(yīng)室的精度；三、微反應(yīng)器應(yīng)具有較高的耐腐蝕性；四、確保微反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性且易于制造；五、反應(yīng)室不易堵塞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種解決上述問題的方案，提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可充分混合、具有高耐腐蝕性且易于制造的撞擊流多級(jí)微反應(yīng)器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其包括毛細(xì)微通道，所述毛細(xì)微通道至少包括一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，其特征在于所述毛細(xì)微通道包括多個(gè)首尾依次相連的八卦陽魚形微反應(yīng)室。優(yōu)選的，其還包括多層平行設(shè)置在一起的方形的反應(yīng)板，所述反應(yīng)板上均通過蝕刻或激光切割等方式設(shè)置有若干個(gè)相互不連通的貫通的溝槽，所述毛細(xì)微通道由所有所述溝槽疊加在一起組成的。優(yōu)選的，其包括三層所述反應(yīng)板，每層所述反應(yīng)板上均設(shè)置有八卦陽魚形狀的所述溝槽，其中最外層的兩所述反應(yīng)板上的所述溝槽兩兩首尾相連。優(yōu)選的，一最外側(cè)的所述反應(yīng)板的外側(cè)平行設(shè)置有底板，另一最外側(cè)的所述反應(yīng)板的外側(cè)平行設(shè)置有透明的觀察板。優(yōu)選的，所述觀察板由玻璃制成，所述底板由不銹鋼制成，所述底板的表面通過電解拋光工藝進(jìn)行拋光處理。優(yōu)選的，所述反應(yīng)板是由不銹鋼制成的，其表面通過電解拋光工藝進(jìn)行拋光處理。優(yōu)選的，所述反應(yīng)板的厚度小于0. 4mm。優(yōu)選的，所述噴射口的寬度小于0. 2mm。本實(shí)用新型的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器的有益效果在于使用不銹鋼與玻璃配合，耐腐蝕，且可目測反應(yīng)過程；采用多層不銹鋼片層疊的方式形成流道，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并更易于加工；使用蝕刻或激光切割等工藝加工，使得毛細(xì)微通道具有非常高的精度；采用電解拋光工藝使表面更平整，外觀優(yōu)美，且更易于密封；采用多級(jí)微反應(yīng)室，并通過細(xì)頸加壓噴射，可使液體顆粒打碎至微米級(jí)，微反應(yīng)室采用八卦陽魚的形狀，使得反應(yīng)液產(chǎn)生渦流，從而使得反應(yīng)物可以充分混合。

圖1是一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器的剖視圖；圖2是反應(yīng)板10的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是反應(yīng)板12的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是反應(yīng)板14的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是反應(yīng)板10、12和14疊加后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是微反應(yīng)室和噴射口的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器是由方形的反應(yīng)板10、 12、14和它們兩側(cè)的觀察板16和底板18重疊在一起組成的。其中反應(yīng)板10、12、14和底板18均為不銹鋼制成，其相互接觸的表面均通過電解拋光工藝進(jìn)行表面拋光處理，可以達(dá)到較好的密封性。觀察板16是耐腐蝕較好的玻璃制成的，用于觀察反應(yīng)發(fā)生的情況。反應(yīng)板10、12、14的厚度可以根據(jù)需要確定，本實(shí)用新型最佳實(shí)施例中均為0. 1mm。如圖2、圖3和圖4所示，通過蝕刻或激光切割等方式在反應(yīng)板10、12、14上設(shè)置有多個(gè)相互不連通的溝槽，每個(gè)溝槽都是貫通的，且不同反應(yīng)板之間的溝槽的數(shù)量位置和形狀基本相同。反應(yīng)板10、12、14上的溝槽分別形成入口 20，出口 22和微反應(yīng)室M。其中入口 20和微反應(yīng)室M從其正面或從其背面看是八卦圖案中的陽魚形狀。反應(yīng)板10上的溝槽從入口 20開始兩兩相連；反應(yīng)板14上的溝槽從第一個(gè)微反應(yīng)室M開始兩兩相連。蝕刻或激光切割等加工方式加工的精度較高，而相互不連通的溝槽既容易加工，也避免了在反應(yīng)板10上形成長條形的舌部，由于反應(yīng)板10、12和14較薄，這種兩側(cè)均有溝槽的舌部容易發(fā)生扭曲變形。如圖5所示，反應(yīng)板10、12和14重疊在一起后，其上的溝槽形成了連通的毛細(xì)微通道28。毛細(xì)微通道28成S形連通入口 20和出口 22，其中包括多個(gè)首尾相連的微反應(yīng)室對(duì)，微反應(yīng)室M的較小端形成噴射口 26。兩種不同的反應(yīng)液經(jīng)入口 20進(jìn)入毛細(xì)微通道洲中，并依次經(jīng)過所有微反應(yīng)室M，在其中不斷混合反應(yīng)，最后經(jīng)圓形的出口 22排出。如圖6 所示，噴射口 26的寬度為0. 1mm，這樣經(jīng)過噴射口沈加壓后的反應(yīng)液會(huì)高速撞擊到微反應(yīng)室M的內(nèi)壁上，其中的液體顆粒會(huì)被擊碎，有的甚至能到微米級(jí)，再加上撞擊后的反應(yīng)液在陽魚形狀的微反應(yīng)室M的弧形內(nèi)壁引導(dǎo)下產(chǎn)生渦流，這可以使得不同的反應(yīng)液充分混合并充分反應(yīng)。本實(shí)用新型的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，整體結(jié)構(gòu)長127mm，寬85mm，厚 24mm，可應(yīng)用于樣品的保存、各種酶的保存、酶反應(yīng)、核酸和蛋白質(zhì)的變性處理、分子克隆實(shí)驗(yàn)中各步驟反應(yīng)、PCR反應(yīng)前加樣、凝膠回收、電泳的預(yù)變性及血清凝固等。具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用性。以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型其中的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其包括毛細(xì)微通道，所述毛細(xì)微通道至少包括一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，其特征在于所述毛細(xì)微通道包括多個(gè)首尾依次相連的八卦陽魚形微反應(yīng)室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其特征在于其還包括多層平行設(shè)置在一起的方形的反應(yīng)板，所述反應(yīng)板上均通過蝕刻或激光切割方式設(shè)置有若干個(gè)相互不連通的貫通的溝槽，所述毛細(xì)微通道由所有所述溝槽疊加在一起組成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其特征在于其包括三層所述反應(yīng)板，每層所述反應(yīng)板上均設(shè)置有八卦陽魚形狀的所述溝槽，其中最外層的兩所述反應(yīng)板上的所述溝槽兩兩首尾相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其特征在于一最外側(cè)的所述反應(yīng)板的外側(cè)平行設(shè)置有底板，另一最外側(cè)的所述反應(yīng)板的外側(cè)平行設(shè)置有透明的觀察板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其特征在于所述觀察板由玻璃制成，所述底板由不銹鋼制成，所述底板的表面通過電解拋光工藝進(jìn)行拋光處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)板是由不銹鋼制成的，其表面通過電解拋光工藝進(jìn)行拋光處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)板的厚度小于0. 4mm。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器，其包括毛細(xì)微通道，所述毛細(xì)微通道至少包括一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口，其特征在于所述毛細(xì)微通道包括多個(gè)首尾依次相連的八卦陽魚形微反應(yīng)室。本實(shí)用新型的一種混沌型多級(jí)渦流微反應(yīng)器的有益效果在于使用不銹鋼與玻璃配合，耐腐蝕，且可目測反應(yīng)過程；采用多層不銹鋼片層疊的方式形成流道，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并更易于加工;使用蝕刻或激光切割等工藝加工，使得毛細(xì)微通道具有非常高的精度；采用電解拋光工藝使表面更平整，外觀優(yōu)美，且更易于密封；采用多級(jí)微反應(yīng)室，并通過細(xì)頸加壓噴射，可使液體顆粒打碎至微米級(jí)，微反應(yīng)室采用八卦陽魚的形狀，使得反應(yīng)液產(chǎn)生渦流，從而使得反應(yīng)物可以充分混合。
文檔編號(hào)B01J19/00GK202169168SQ20112015524
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者周勝 申請(qǐng)人:利穗科技(蘇州)有限公司