【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例涉及分叉混合器领域，特别涉及一种被动式超椭圆形分叉混合器。
技术介绍
1、微流控芯片由于其在药物输送系统生物医学、药物分析和化学分析等领域广泛的应用前景而成为近年来的研究热点。微流控芯片技术主要涉及混合器、微流道、微型热交换器等微型反应系统，其中混合器作为实验室芯片和微全分析系统的重要组成部分，具有体积小、试剂消耗量少、反应效率高、易于集成等优点。然而，由于混合器的几何结构一般在微米尺度，且入口处流体流速较小，雷诺数较小，内部流动处于层流状态，流体混合主要依靠分子扩散，混合过程非常缓慢且混合效果差，因此仅基于分子扩散的混合器是无法满足现代生物、化学分析中对于快速和均匀混合的要求的。其中雷诺数是流体力学中的一个无量纲量，它表示流体的惯性力和粘性力的比值。它可以用来判断流体流动的状态是层流还是湍流。一般来说，当雷诺数较小时，流体流动是平稳的层流；当雷诺数较大时，流体流动是紊乱的湍流。
2、混合器通过改变流体的流动方式进而实现不同流体的高效混合，其根据有无外界能量的驱动分为主动式混合器和被动式混合器两大类。被动式混合器的机理则主要是通过改变微通道的几何构型来改变流体质点的运动轨迹，形成混沌对流，从而尽可能地增大流体间的混合面积，达到增强混合的效果。使用者有开展大流量的微胶囊制备的需求，以提高生产效率，但是目前在实现大流量(即大雷诺数)的同时，如何保证胶囊的制备质量，这方面的技术还不完全成熟。通常混合效率的提高也意味着压力损失的提高，通过对目前被动式混合器进行优化设计，有助于在这两者之间实现更好的平衡。p>
技术实现思路
1、为了提高大流量(大雷诺数流动)制备微胶囊的质量，并进一步提高混合效率、降低压力损失优化混合器的结构，克服传统的混合器无法在混合效率与压力损失之间进行平衡选择的不足，本专利技术的实施例提供一种被动式超椭圆形分叉混合器。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供以下技术方案。
3、在第一方面中，本专利技术的部分实施例公开了一种被动式超椭圆形分叉混合器，其包括入口管路、混合模组与出口管路。入口管路与混合模组连接，以使流体流入混合模组内。出口管路与混合模组连接，以使经由入口管路进入混合模组内的流体在混合后排出混合模组。混合模组由多个超椭圆环混合单元依次串联而成；超椭圆环混合单元包括内壁与外壁，内壁与外壁均为超椭圆形，内壁与外壁的顶部通过第一连接区连接，内壁和外壁的底部通过第二连接区连接，内壁包括内壁内表面和内壁外表面，外壁包括外壁内表面和外壁外表面，内壁外表面、外壁内表面、第一连接区以及第二连接区形成中空的混合通道，以使流体能在超椭圆环混合单元内流动。每个超椭圆环混合单元包括混合单元入口与混合单元出口超椭圆环混合单元的混合单元出口通过管路与相邻的超椭圆环混合单元的混合单元入口相连接，以使流体能依次流过各个超椭圆环混合单元。其中超椭圆是一种类似于椭圆的封闭曲线，保留了椭圆的长轴、短轴、对称性的特点，是在笛卡尔坐标系下的满足以下方程式的点的集合：
4、
5、其中，a，b，n均大于零。上述方程式的解是在-a≤x≤a及-b≤y≤b矩形区域内的封闭曲线，参数a及b称为曲线的半直径，该封闭曲线就是超椭圆。
6、较佳地，内壁的超椭圆曲线的n的取值范围为1.5-4；外壁的超椭圆曲线的n的取值范围为1.5-4。
7、较佳地，内壁的超椭圆曲线的n的值为3；外壁的超椭圆曲线的n的值为1.5。
8、较佳地，超椭圆环混合单元的数量为6-10个。
9、较佳地，入口至超椭圆环混合单元圆心的连线与出口至超椭圆环混合单元圆心的连线的夹角为90°-150°。
10、较佳地，入口管路包括第一通道、第二通道与直通道。第一通道与第二通道均与直通道的一段相连接，直通道的另一端与混合模组相连接，以使流体能分别经由第一通道与第二通道后进入直通道后进入混合模组内。
11、较佳地，第一通道与第二通道关于直通道的中轴线对称设置，第一通道与第二通道之间的夹角为20°-180°。
12、较佳地，第一通道与第二通道的宽度以及长度均相同，第一通道与第二通道的宽度为300μm，第一通道与第二通道的长度为900μm。
13、较佳地，直通道的长度与出口管路的长度相同，直通道与出口管路的长度均为740μm。
14、较佳地，混合通道的至少一部分的内壁和外壁之间的间隙先逐渐减小，随后又逐渐增大。
15、较佳地，超椭圆环混合单元的外壁的外表面设置多个不对称的”人”字形凹槽，”人”字形凹槽能使混合通道内的流体流入”人”字形凹槽内。
16、较佳地，单个超椭圆环混合单元的外表面设置有6个不对称的”人”字形凹槽。
17、较佳地，”人”字形凹槽的两条槽的长度比值为2:1。
18、与现有技术相比，本专利技术的实施例的有益效果在于：
19、本专利技术的部分实施例中使用多个超椭圆环混合单元组成混合模组，每一个单独的超椭圆环混合单元的内壁与外壁轮廓均为超椭圆形。并且可通过改变超椭圆函数的n值，从而改变内壁与外壁之间形成的超椭圆环的形状，通过将相同或不同的超椭圆曲线分别应用于环形混合元件的外壁及内壁，从而构造出多种不同结构的超椭圆环混合单元。不同的超椭圆环混合单元的混合效率和压力损失是不尽相同的，因此选择合适的超椭圆结构可使得在相同条件下混合器的混合效率对比传统迪恩涡流分叉混合器得到一定程度的提升。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，其包括入口管路、混合模组与出口管路；
2.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述内壁的超椭圆曲线的n的取值范围为1.5-4；所述外壁的超椭圆曲线的n的取值范围为1.5-4。
3.如权利要求2所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述内壁的超椭圆曲线的n的值为3；所述外壁的超椭圆曲线的n的值为1.5。
4.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述超椭圆环混合单元的数量为6-10个。
5.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述入口至所述超椭圆环混合单元圆心的连线与所述出口至所述超椭圆环混合单元圆心的连线的夹角为90°-150°。
6.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述入口管路包括第一通道、第二通道与直通道；
7.如权利要求6所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述第一通道与所述第二通道关于所述直通道的中轴线对称设置，所述第一通道与所述第二通道之间的夹角为20°-18
8.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述混合通道的至少一部分的内壁和外壁之间的间隙先逐渐减小，随后又逐渐增大。
9.如权利要求1-8中任一项所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述超椭圆环混合单元的所述外壁的外表面设置多个不对称的”人”字形凹槽，所述”人”字形凹槽能使所述混合通道内的流体流入所述”人”字形凹槽内。
10.如权利要求8所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，单个所述超椭圆环混合单元的外表面设置有6个不对称的”人”字形凹槽；优选地，所述”人”字形凹槽的两条槽的长度比值为2:1。
...【技术特征摘要】
1.一种被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，其包括入口管路、混合模组与出口管路；
2.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述内壁的超椭圆曲线的n的取值范围为1.5-4；所述外壁的超椭圆曲线的n的取值范围为1.5-4。
3.如权利要求2所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述内壁的超椭圆曲线的n的值为3；所述外壁的超椭圆曲线的n的值为1.5。
4.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述超椭圆环混合单元的数量为6-10个。
5.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述入口至所述超椭圆环混合单元圆心的连线与所述出口至所述超椭圆环混合单元圆心的连线的夹角为90°-150°。
6.如权利要求1所述的被动式超椭圆形分叉混合器，其特征在于，所述入口管路包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：王康，丁功捷，蔡瑞，胡国辉，
申请(专利权)人：上海荣捷生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。