一种制备纳米材料的超重力场微反应器制造技术

一种制备纳米材料的超重力场微反应器，包括微反应组件、设置有出料口的接料槽、第一电机、传动系统、进料系统和支撑系统，所述微反应组件由上盘和下盘组成，上盘底面和下盘顶面分布有微形槽下盘的中心部位设置有进料微孔道，组合后上盘底面与下盘顶面之间具有0.03～0.1mm的间隙，在第一电机的带动下传动系统运转，从而使微反应组件中的上盘、下盘以相反的旋转方向转动。为了便于调整微反应组件中的上盘、下盘之间的间隙及清洗上盘和下盘，可增设上盘提升系统。使用上述超重力场微反应器制备纳米材料，在保持纳米材料具有高分散性、颗粒分布均匀的同时，增可大处理量并避免微反应组件堵塞。

【技术实现步骤摘要】
一种制备纳米材料的超重力场微反应器
本技术属于化工反应
，特别涉及一种制备纳米材料的超重力场微反应器。
技术介绍
纳米材料近年来备受重视，凭借其不同于常规材料特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等在诸多领域显示出重要的应用价值。在纳米材料制备过程中，颗粒成核特征时间tN为1ms级，微观混合均匀化特征时间tm＝km(v/ε)1/2(km是常数)，为保证粒度的高分散性和分布均匀，要求tm<tN，而在常规机械搅拌槽式反应器中，tm＝5～50ms，大于tN，因此严重影响成核效果。为解决上述问题，制备粒度高度分散和分布均匀的纳米材料，相继开发了气相沉积法、等离子体法、超重力法、超声法、微波法以及微反应器法等制备方法。其中，微反应器法凭借微尺度效应，将化学反应限制在有限的空间内，通过增大体表面积，缩短反应物接触距离，使传质速度极大提高，进而tm<tN，使得制备的纳米材料粒度具有高度的分散性、良好分布均匀性、细化和可控性，受到了广泛的关注。目前制备纳米材料的微反应器主要有膜孔型、T型、Y型、水力学聚焦型、薄层交叉型、重组型、多支流注入型、外场力耦合型。但这些微反应器在工业化应用过程中仍存在两个问题：一是处理量小，工业化放大困难，由于微通道或膜孔尺度通常在微米级，流通量受到限制，单通道处理量极小，为达到工业化处理量，通常将微反应器平行放大，而当微通道数量急剧增加后，微反应器的检测和控制复杂程度会增加；二是微通道或膜孔容易堵塞，难以清洗处理，微反应器一般是将众多微通道或膜孔集成在封闭腔室内，且微通道内径或膜孔孔径窄，反应形成的纳米颗粒物或原料中的杂质易造成微通道堵塞，清洗困难。为了防止堵塞，一般是通过外部连接处理装置，如Lonza等设计的FlowPlate微反应器，通过外部连接超声装置，对流体内部产生超声空化作用，以此防止堵塞，但是通过外部连接装置防止堵塞造成结构复杂，成本增加，不利于工业化推广。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备纳米材料的超重力场微反应器，在保持纳米材料具有高分散性、颗粒分布均匀的同时，增大处理量并避免微反应组件堵塞，以满足化工领域基于液相沉淀法制备纳米材料的工业化生产需要。本技术所述制备纳米材料的超重力场微反应器，包括微反应组件、设置有出料口的接料槽、第一电机、传动系统、进料系统和支撑系统；所述微反应组件由上盘和下盘组成，上盘底面分布有微形槽，上盘底面的中心部位设置有缓冲槽，下盘顶面分布有微形槽，下盘的中心部位设置有进料微孔道，所述进料微孔道的数量≥形成反应产物的原料液种类；所述传动系统包括变速器、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四传动轴、第一同步带、齿轮传动副、第二同步带和多个用于与各传动轴组合的轴承组件，第一同步带由第一同步带主动轮、第一同步带从动轮和第一传动带组成，齿轮传动副由主动齿轮和从动齿轮组成，第二同步带由第二同步带主动轮、第二同步带从动轮和第二传动带组成，第四传动轴的轴体内设置有贯穿上端面的进料通道，所述进料通道的数量与下盘中心部位设置的进料微孔道数量相同；所述支撑系统包括底部框架、中部框架、上部框架、第一支座和接头体，所述接头体设置有与第四传动轴下部段匹配的中心孔，该中心孔内壁安装有与四传动轴组合的轴承并设置有与第四传动轴轴体内的进料通道位置匹配且数量相同的进料腔室，所述进料腔室处设置有贯穿中心孔内壁和外壁的进料口，所述轴承与进料腔室之间设置有密封圈；所述进料系统由接头体上设置的进料口和进料腔室，第四传动轴的轴体内设置的进料通道及下盘中心部位设置的进料微孔道组成。上述构件的组合方式：所述底部框架、中部框架、上部框架重叠放置并连接成一体，所述第一支座安装在上部框架顶板上表面的一端，所述变速器、第一电机安装在第一支座上且第一电机的动力输出轴与变速器的动力输入轴连接；所述第一传动轴的上端与变速器的动力输出轴连接、下端与安装在底部框架底板上的轴承组件组合，所述第二传动轴的上端与安装在上部框架顶板上的轴承组件组合、下端与安装在上部框架底板上的轴承组件组合，第二传动轴的两端与所述轴承组件组合后其中心线与第一传动轴的中心线平行，所述第三传动轴的上端与安装在上部框架顶板上的轴承组件组合、下端位于上部框架的底板之下，第三传动轴的上端与所述轴承组件组合后其中心线与第二传动轴的中心线平行，且第三传动轴中心线与第二传动轴的中心线之间的距离应满足齿轮传动副的安装，所述接头体安装在底部框架的底板上，其中心线与第三传动轴的中心线在一条直线上，所述第四传动轴下部段安装在接头体的内孔中，第四传动轴上端位于中部框架的底板之上；所述第一同步带主动轮安装在第一传动轴的上部段，第一同步带从动轮安装在第二传动轴的上部段，所述主动齿轮安装在第二传动轴的下部段，从动齿轮安装在第三传动轴上，所述第二同步带主动轮安装在第一传动轴的下部段，第二同步带从动轮安装在第四传动轴上；所述接料槽安装在中部框架的底板顶面，其安装位置应使第四传动轴上端位于接料槽内腔的中心部位；所述微反应组件中的下盘固定在第四传动轴的上端并位于接料槽内，且下盘中心部位设置的各进料微孔道与第四传动轴轴体内设置的相应进料通道分别相接连通，所述微反应组件中的上盘固定在第三传动轴的下端并位于接料槽内，且上盘底面与下盘顶面之间具有0.03mm～0.1mm的间隙。按上述方式组合后，在第一电机的带动下传动系统运转，从而使微反应组件中的上盘、下盘以相反的旋转方向转动，传动系统的结构可使上盘、下盘以相同的转速反向旋转，也可使上盘、下盘以不同的转速反向旋转。为了便于调整微反应组件中的上盘、下盘之间的间隙及清洗上盘和下盘，本技术采取的技术方案是增设上盘提升系统。所述上盘提升系统包括第二电机、锥齿轮传动副、提升轴、第二支座、滚珠花键、定位块和圆筒形支承筒，所述提升轴的上部段为丝杆段，提升轴下部设置有花键段，所述锥齿轮传动副的从动锥齿轮中心孔为与提升轴所设丝杆段匹配的螺孔，所述第二支座设置有供提升轴的丝杆段穿过的通孔。为了适应上盘提升系统的结构和功能，所述第三传动轴的下部设置有花键段，该花键段与安装在上部框架底板上的母旋转式滚珠花键组合。上盘提升系统各构件的安装位置和方式：所述支承筒安装在上部框架的顶板上表面，其中心线与第三传动轴的中心线在一条直线上；所述提升轴下端通过联轴器与第三传动轴上端连接，提升轴上端伸出支承筒，所述滚珠花键安装在提升轴的花键段，所述定位块的数量至少为两个，各定位块的一端环绕滚珠花键的外侧面等间隔安装，它们的另一端与支承筒内壁为动配合；所述第二支座与提升轴的丝杆段套装并固定在支承筒的上端，所述第二电机安装在第二支座上，所述锥齿轮传动副的主动锥齿轮安装在第二电机的动力输出轴上，锥齿轮传动副的从动锥齿轮安装在提升轴的丝杆段并与所述主动锥齿轮组合。本技术所述制备纳米材料的超重力场微反应器，所述上盘的外形为圆台形、下大上小的阶梯圆台形或下大上小的圆锥台形，所述下盘的外形为圆台形、上大下小的阶梯圆台形或上大下小的圆锥台形。本技术所述制备纳米材料的超重力场微反应器，下盘中心部位设置的进料微孔道优选圆孔，第四传动轴的轴体内设置的贯穿上端面的进料通道优选圆孔，所述进料微孔道和进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纳米材料的超重力场微反应器，其特征在于包括微反应组件、设置有出料口的接料槽(24)、第一电机(8)、传动系统、进料系统和支撑系统；所述微反应组件由上盘(15)和下盘(20)组成，上盘(15)底面分布有微形槽，上盘底面的中心部位设置有缓冲槽(15‑1)，下盘(20)顶面分布有微形槽，下盘的中心部位设置有进料微孔道，所述进料微孔道的数量≥形成反应产物的原料液种类；所述传动系统包括变速器(7)、第一传动轴(9)、第二传动轴(33)、第三传动轴(14)、第四传动轴(19)、第一同步带、齿轮传动副、第二同步带和多个用于与各传动轴组合的轴承组件，第一同步带由第一同步带主动轮(10)、第一同步带从动轮(11)和第一传动带组成，齿轮传动副由主动齿轮(12)和从动齿轮(13)组成，第二同步带由第二同步带主动轮(17)、第二同步带从动轮(18)和第二传动带组成，第四传动轴(19)的轴体内设置有贯穿上端面的进料通道，所述进料通道的数量与下盘中心部位设置的进料微孔道数量相同；所述支撑系统包括底部框架(1)、中部框架(2)、上部框架(3)、第一支座(6)和接头体(21)，所述接头体设置有与第四传动轴(19)下部段匹配的中心孔，该中心孔内壁安装有与四传动轴组合的轴承并设置有与第四传动轴轴体内的进料通道位置匹配且数量相同的进料腔室(21‑4)，所述进料腔室处设置有贯穿中心孔内壁和外壁的进料口，所述轴承与进料腔室之间设置有密封圈；所述进料系统由接头体上设置的进料口和进料腔室，第四传动轴的轴体内设置的进料通道及下盘中心部位设置的进料微孔道组成；上述构件的组合方式：所述底部框架(1)、中部框架(2)、上部框架(3)重叠放置并连接成一体，所述第一支座(6)安装在上部框架(3)顶板上表面的一端，所述变速器(7)、第一电机(8)安装在第一支座(6)上且第一电机的动力输出轴与变速器的动力输入轴连接；所述第一传动轴(9)的上端与变速器的动力输出轴连接、下端与安装在底部框架底板上的轴承组件组合，所述第二传动轴(33)的上端与安装在上部框架(3)顶板上的轴承组件组合、下端与安装在上部框架(3)底板上的轴承组件组合，第二传动轴(33)的两端与所述轴承组件组合后其中心线与第一传动轴(9)的中心线平行，所述第三传动轴(14)的上端与安装在上部框架(3)顶板上的轴承组件组合、下端位于上部框架(3)的底板之下，第三传动轴(14)的上端与所述轴承组件组合后其中心线与第二传动轴的中心线平行，且第三传动轴中心线与第二传动轴的中心线之间的距离应满足齿轮传动副的安装，所述接头体(21)安装在底部框架(1)的底板上，其中心线与第三传动轴(14)的中心线在一条直线上，所述第四传动轴(19)下部段安装在接头体的内孔中，第四传动轴(19)上端位于中部框架(2)的底板之上；所述第一同步带主动轮(10)安装在第一传动轴的上部段，第一同步带从动轮(11)安装在第二传动轴的上部段，所述主动齿轮(12)安装在第二传动轴的下部段，从动齿轮(13)安装在第三传动轴上，所述第二同步带主动轮(17)安装在第一传动轴的下部段，第二同步带从动轮(18)安装在第四传动轴上；所述接料槽(24)安装在中部框架(2)的底板顶面，其安装位置应使第四传动轴(19)上端位于接料槽内腔的中心部位；所述微反应组件中的下盘(20)固定在第四传动轴(19)的上端并位于接料槽内，且下盘中心部位设置的各进料微孔道与第四传动轴轴体内设置的相应进料通道分别相接连通，所述微反应组件中的上盘(15)固定在第三传动轴的下端并位于接料槽内，且上盘底面与下盘顶面之间具有0.03mm～0.1mm的间隙。...

【技术特征摘要】
1.一种制备纳米材料的超重力场微反应器，其特征在于包括微反应组件、设置有出料口的接料槽(24)、第一电机(8)、传动系统、进料系统和支撑系统；所述微反应组件由上盘(15)和下盘(20)组成，上盘(15)底面分布有微形槽，上盘底面的中心部位设置有缓冲槽(15-1)，下盘(20)顶面分布有微形槽，下盘的中心部位设置有进料微孔道，所述进料微孔道的数量≥形成反应产物的原料液种类；所述传动系统包括变速器(7)、第一传动轴(9)、第二传动轴(33)、第三传动轴(14)、第四传动轴(19)、第一同步带、齿轮传动副、第二同步带和多个用于与各传动轴组合的轴承组件，第一同步带由第一同步带主动轮(10)、第一同步带从动轮(11)和第一传动带组成，齿轮传动副由主动齿轮(12)和从动齿轮(13)组成，第二同步带由第二同步带主动轮(17)、第二同步带从动轮(18)和第二传动带组成，第四传动轴(19)的轴体内设置有贯穿上端面的进料通道，所述进料通道的数量与下盘中心部位设置的进料微孔道数量相同；所述支撑系统包括底部框架(1)、中部框架(2)、上部框架(3)、第一支座(6)和接头体(21)，所述接头体设置有与第四传动轴(19)下部段匹配的中心孔，该中心孔内壁安装有与四传动轴组合的轴承并设置有与第四传动轴轴体内的进料通道位置匹配且数量相同的进料腔室(21-4)，所述进料腔室处设置有贯穿中心孔内壁和外壁的进料口，所述轴承与进料腔室之间设置有密封圈；所述进料系统由接头体上设置的进料口和进料腔室，第四传动轴的轴体内设置的进料通道及下盘中心部位设置的进料微孔道组成；上述构件的组合方式：所述底部框架(1)、中部框架(2)、上部框架(3)重叠放置并连接成一体，所述第一支座(6)安装在上部框架(3)顶板上表面的一端，所述变速器(7)、第一电机(8)安装在第一支座(6)上且第一电机的动力输出轴与变速器的动力输入轴连接；所述第一传动轴(9)的上端与变速器的动力输出轴连接、下端与安装在底部框架底板上的轴承组件组合，所述第二传动轴(33)的上端与安装在上部框架(3)顶板上的轴承组件组合、下端与安装在上部框架(3)底板上的轴承组件组合，第二传动轴(33)的两端与所述轴承组件组合后其中心线与第一传动轴(9)的中心线平行，所述第三传动轴(14)的上端与安装在上部框架(3)顶板上的轴承组件组合、下端位于上部框架(3)的底板之下，第三传动轴(14)的上端与所述轴承组件组合后其中心线与第二传动轴的中心线平行，且第三传动轴中心线与第二传动轴的中心线之间的距离应满足齿轮传动副的安装，所述接头体(21)安装在底部框架(1)的底板上，其中心线与第三传动轴(14)的中心线在一条直线上，所述第四传动轴(19)下部段安装在接头体的内孔中，第四传动轴(19)上端位于中部框架(2)的底板之上；所述第一同步带主动轮(10)安装在第一传动轴的上部段，第一同步带从动轮(11)安装在第二传动轴的上部段，所述主动齿轮(12)安装在第二传动轴的下部段，从动齿轮(13)安装在第三传动轴上，所述第二同步带主动轮(17)安装在第一传动轴的下部段，第二同步带从动轮(18)安装在第四传动轴上；所述接料槽(24)安装在中部框架(2)的底板顶面，其安装位置应使第四传动轴(19)上端位于接料槽内腔的中心部位；所述微反应组件中的下盘(20)固定在第四传动轴(19)的上端并位于接料槽内，且下盘中心部位设置的各进料微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，王玉滨，金央，曹艳，张宇强，况怡，罗建洪，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川,51