CN109261039B - 一种用于液体搅拌的振荡装置、应用及液体搅拌方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液体搅拌的振荡装置，其用以搅拌反应器内的液体；包括隔离体，呈柱状体，其上形成有流道，所述流道具有两个端口，且两个所述端口分别位于隔离体的两个端面上；磁性外套，其套设于隔离体的外表面；内芯，其位于流道内，内芯被磁性外套吸引而随磁性外套运动；动力源，其与磁性外套连接，并驱动磁性外套在隔离体上沿其轴线作往复直线运动；连接管道，其连接流道与反应器；连接管道、流道及反应器形成闭合回路。本发明还公开了上述振荡装置的应用，及液体搅拌方法。本发明的优点在于，通过采用外部往返振荡的方式实现反应器内液体的搅拌，其不受反应器空间尺寸及布局、反应温度、压力和气氛的影响，广泛适用于多种反应体系。

Description

一种用于液体搅拌的振荡装置、应用及液体搅拌方法

技术领域

本发明属于化学实验装置技术领域，具体涉及一种用于液体搅拌的振荡装置、应用及液体搅拌方法。

背景技术

在化学反应中，对溶液进行搅拌是很多实验的常规需求。通常，化学实验中的液体搅拌通过磁性搅拌子或者外部机械搅拌来实现，然而在一些特殊条件下的反应容器中无法利用磁性搅拌子来实现搅拌。例如，在超高温的反应条件下，搅拌子会因高温而失去磁性；在具有一定压力或特殊气氛的密闭液体，外部搅拌无能为力时；在反应空间狭小，如直径仅1mm的毛细管温压池，无法放入磁性搅拌子或外部搅拌设备时，通过外部振荡的方式可以实现液体的混合搅拌。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：对于特殊反应环境和狭小尺寸的反应池，无法采用常规搅拌方法对反应溶液进行搅拌。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种用于液体搅拌的振荡装置，其与反应器连接，并对反应器内的液体进行搅拌；包括

隔离体，呈柱状体，其上形成有流道，所述流道具有两个端口，且该两个端口分别位于隔离体的两个端面上；

磁性外套，其套设于隔离体外表面；

内芯，其位于流道内，内芯被磁性外套吸引而随磁性外套运动；

动力源，其与磁性外套连接，并驱动磁性外套在隔离体上沿其轴线做往复直线运动；

连接管道，其连接流道与反应器；连接管道、流道及反应器形成闭合回路。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，所述内芯的外表面设有耐腐蚀层。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，所述流道与隔离体同轴设置。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，所述内芯呈柱状、球体、椭球状或立方体状。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，所述磁性外套呈空心柱状或环状。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，所述流道的容积为反应器容积的10-15％。

本发明还提供了上述的一种用于液体搅拌的振荡装置的应用。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置的应用，所述反应器为毛细管。

优选地，本发明所述的一种用于液体搅拌的振荡装置的应用，所述反应器为密闭液体反应腔室，所述密闭液体反应腔室上设有两个出料口，两个所述出料口分别通过连接管道与流道连通。

本发明还提供了一种液体搅拌方法，其基于上述的一种用于液体搅拌的振荡装置，反应器内的液体经连接管道、流道构成闭合回路，动力源驱动磁性外套做往复直线运动，在磁力的作用下，内芯随之运动，使得流道内的液体振荡运动，并将该振荡运动传递至反应器内的液体，从而实现液体的振动搅拌。

本发明技术有益效果：

本发明技术方案通过采用外部循环振荡的方式带动反应溶液振动，从而实现反应器内液体的混合搅拌，该方式不受反应器空间的限制，也不受反应温度、压力的影响，可以广泛适用于多种不同的反应体系。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置的局部剖视图；

图2为实施例2所述的一种用于液体搅拌的振荡装置的局部剖视图；

图3为将实施例1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置应用于毛细管反应时的结构示意图；

图4是将实施例1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置应用于密闭体系液体超高温反应时的结构示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

实施例1

参阅图1，本实施例公开了一种用于液体搅拌的振荡装置，其与反应器(图中未示出)连接，并对反应器内的液体搅拌。该振荡装置包括隔离体1、内芯2、磁性外套3、动力源4和连接管道5。

所述隔离体1呈柱状体，其由哈氏合金制成，隔离体1上形成有流道11。在本实施例中，隔离体1为圆柱状，所述流道11为直线型，且流道11与隔离体同轴设置。所述内芯2为圆柱状，并位于所述流道11内。

所述磁性外套3为空心圆柱状，其内径与隔离体1的外径相适应；该磁性外套3套设于隔离体1的外表面上，并且，该磁性外套3吸引所述内芯2。

所述动力源4与磁性外套3连接，用以驱动磁性外套3在隔离体1上沿其轴线作往复直线运动，此时，在磁力的作用下，内芯2随之作往复直线运动。在本实施例中，动力源4选用直线电机，通过设置直线电机的运动频率和幅度来调节磁性外套3的运动。需要注意的是，在调节直线电机的运动幅度时，其不应使磁性外套3脱离隔离体1。

所述连接管道5用以连接流道11与反应器；这样连接管道5、流道11及反应器即可形成闭合回路。

本实施例中的振荡装置用以对容器内的液体进行搅拌时，通过连接管道5将反应器与流道11连通，反应液充满流道11。开启动力源4驱动磁性外套3作往复直线运动，内芯2在磁力的作用下随之同步运动，并对流道11内的液体产生冲击振荡，使得流道11内的液体振动，因为液体具有不可压缩性，该振动效果被传递至反应器内的溶液，使之实现振动搅拌。

在该搅拌方式中，内芯2起到了搅拌子的作用，在磁力作用下随磁性外套3运动，从而带动液体振动。对于内芯2而言，最为重要的是，其能够被磁性外套3吸引，因此，内芯2一般采用磁性材料制作。内芯的形状并不是固定的，例如其可以是球状、椭球状或立方体状，甚至，内芯2还可以是其他各种不规则的形状。

为达到较理想的搅拌效果，流道11的容积一般设计为为反应器容积的10％-15％，具体值根据反应液的性质等因素确定。磁性外套的振动幅度和频率则根据实验要求的效果进行选择。

在本实施例中，将流道11设计为与隔离体1同轴的直线型，一方面是为了便于加工，另一方面是因为该设计可以最大限度地传递由内芯2运动而引起的液体振荡力，从而达到最佳的搅拌效果。直线型的流道11不与隔离体1同轴，而仅仅是平行关系时也能够达到相近的效果。当然，流道11还可以设计成其他形状，只要内芯2在流道11内能够随磁性外套3作往复直线运动即可。

用以连接隔离体1和反应器的连接管道5一般是由兼具韧性和刚性的材料制成，以实现反应液振动力的传导，并避免在振动过程中管道发生损坏。具体的材质根据反应液的性质进行确定。尺寸根据反应器来确定。

实施例2

参阅图2，本实施例与实施例1的区别在于，所述的内芯2为球状，其表面设置有耐腐蚀层21，该耐腐蚀层由聚四氟乙烯材料制成，以避免内芯2被腐蚀而污染液体；所述磁性外套3呈圆环状。

实施例3

直径1mm左右的毛细管6在X射线测量领域往往作为液体样品检测池，在检测的过程中为增加实验信号强度需要对其中的液体进行搅拌。本实施例中采用实施例1所述的振荡装置来实现毛细管6内液体的搅拌。

参阅图3，通过两个三通阀7分别将毛细管6的端部与连接管道5连接，并且在一个三通阀7处设置进样口71，另一个三通阀7处设置出样口72，当然，在搅拌时，进样口71和出样口72均处于关闭状态。待反应液充满流道11后，开启直线电机，即可对毛细管6内的反应液进行振动搅拌。

在实验过程中，可根据需要确定是否对毛细管6内的液体进行加压或者局部加热，并调整直线电机的运动幅度和运动频率，以实现理想的搅拌效果。例如，在利用XRD技术跟踪水热合成纳米晶粒的生长过程时，需要对待探测区域的反应液加热，为更好地探测各个晶面的衍射信号，并保持加热区反应液的温度，调整驱动电机采用高频率低振幅的模式，使反应液在毛细管6内轻微晃动即可。

采用振荡装置以外部往复振动的方式实现对毛细管6内反应液的搅拌，不论是常温常压下的搅拌，还是高压密闭环境下的搅拌，该方式不受毛细管6的狭小反应空间的限制，也避免了采用毛细管整体振动或转动实现搅拌效果而产生的位置偏移，避免了对实验结果产生不利影响。

实施例4

对于在密闭高温液体反应腔8内发生反应的液体，当对液体的加热温度超过磁性搅拌子的居里温度时，由于搅拌子会失去磁性，从而无法使用磁性搅拌子来对反应液搅拌，此时可采用实施例1所述的振荡装置对密闭高温液体反应腔8内的液体进行搅拌。

参阅图4，在密闭高温液体反应腔8上设置两个料管，通过两个三通阀7分别将两个料管与连接管道5连接，并且在一个三通阀7处设置进样口71，另一个三通阀7处设置出样口72，液体搅拌时，进样口71和出样口72处于关闭状态。待反应液充满流道11后，开启直线电机，即可对密闭高温液体反应腔8内的反应液进行振荡搅拌。

需要注意的是，连接管道5的长度应当足够，以使温度传导至隔离体1时降温至磁体的居里温度以下，从而确保内芯2和磁性外套3能够配合动作。当然，在环境温度较低的情况下，根据需要，可在连接管道5的外表面包覆保温层(图中未示出)，以降低管道内液体急速降温而对密闭高温液体反应腔8内的反应液的温度造成冲击。

本实施例中的反应器为密闭高温液体反应腔8，事实上，常温反应也可采用实施例1至实施例3中任一项所述的振荡装置对液体进行搅拌。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于液体搅拌的振荡装置，其与反应器连接，并对反应器内的液体进行搅拌；其特征在于，包括

隔离体，呈柱状体，其上形成有流道，所述流道具有两个端口，且两个所述端口分别位于隔离体的两个端面上；所述流道的容积为反应器容积的10-15％；所述反应器为毛细管；

磁性外套，其套设于隔离体的外表面；

内芯，其位于流道内，内芯被磁性外套吸引而随磁性外套运动；

动力源，其与磁性外套连接，并驱动磁性外套在隔离体上沿其轴线做往复直线运动；

连接管道，其连接流道与反应器；连接管道、流道及反应器形成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，其特征在于，所述内芯的外表面设有耐腐蚀层。

3.根据权利要求1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，其特征在于，所述流道与隔离体同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，其特征在于，所述内芯呈柱状、球体、椭球状或立方体状。

5.根据权利要求1所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，其特征在于，所述磁性外套呈空心柱状或环状。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种用于液体搅拌的振荡装置的应用。

7.根据权利要求6所述的一种用于液体搅拌的振荡装置的应用，其特征在于，所述反应器为密闭液体反应腔室，所述密闭液体反应腔室上设有两个出料口，两个所述出料口分别通过连接管道与流道连通。

8.一种液体搅拌方法，其基于权利要求1-5任一项所述的一种用于液体搅拌的振荡装置，其特征在于，反应器内的液体经连接管道、流道构成闭合回路，动力源驱动磁性外套做往复直线运动，在磁力的作用下，内芯随之同步运动，使得流道内的液体振荡运动，并将该振荡效果传递至反应器内的液体，从而实现液体的振动搅拌。

Images