模块式的混合器制造技术

本发明专利技术涉及一种在模块式微处理技术中使用的模块式混合器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在模块式的微处理技术中使用的模块式的混合器。
技术介绍
微处理技术或者说微反应技术近几年逐步成为化学研究和开发领域的一种重要辅助工具。其原因是市场要求在越来越短的时间内开发出新产品和经过改进的过程。模块式的微处理技术提供的方案是，将不同的微型处理模块按照积木式原理以最小格式组合成完整的生产设备。除了由此产生的高度灵活性和由于减少了微型反应设备上实验所需的化学试剂的用量外，所述微处理技术对执行化学过程具有直接的优点微型结构化的仪器具有非常大的表面一容积比。出于这一原因，例如可以明显强化加热过程和材料运输过程。模块式微型处理系统例如由Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH投入商业使用。可供商业上应用的模块包括混合器、反应器、热交换器、传感器和执行器以及其他许多仪器。作为混合器在微处理技术中建立静态的混合器。在动态的混合器中，混合的均勻性通过例如像搅拌器这种运动的机构实现，而对于静态的混合器来说则充分利用流体的流动能量输送单元(例如泵)通过设有静态的混合器内装件的管挤压液体，其中，这种跟随主流动轴线的液体形成分流，这些分流根据内装件的类型相互形成涡流并混合。例如M. H. Pahl和E. Muschelknautz发表在化工技术52期(1980年)第 4卷第285-291页上的文章“静态混合器及其应用Gtatsische Mischer und ihre Anwendungen) ”介绍了传统工艺技术中使用的不同类型静态混合器的概况。作为静态混合器的例子在这里值得一提的是SMX混合器(参阅专利文献US 40 62 524)。它们由平行条的两个或多个彼此垂直地放置的栅格组成，这些条在其交叉点上相互连接并以一定角度朝向混合物的主流动方向调节，以便使液体形成分流并混合。单个混合元件不适合作为混合器使用，因为均勻混合只能横向于主流动方向的优选方向进行。因此必须前后依次设置多个彼此以90°扭转的混合元件。作为静态混合器的例子值得一提的有文献DE20219871U1 中所介绍的菱形混合器。通过减小特征尺寸，除了热传输过程外，微型混合器内的混合过程也明显快于传统的混合器。这样微型混合器内的处理速度部分地高于传统装置十的若干次方，并且使混合段减小到几毫米。但微型混合器内的小通道容易堵塞并且因此不适用于所有化学过程。例如文献US 5，904，424中所描述的混合器具有带有狭窄的流体转向结构的狭窄通道，在所述通道内能够形成会导致堵塞的沉积物。此外，可供商业上应用的微型混合器的通过能力和/或停留时间由于所提供的有效容积小而受到限制。如果在微型混合器内进行与可供支配的停留时间相比低反应速度的化学反应，那么必要时必须前后连接多个微型混合器，以便有足够的停留时间可供完成反应使用。但多个微型混合器的串联存在诸多缺点。一方面，多个微型混合器的串联会导致很高的压力损失。此外，单个微型混合器和特别是连接部位必须相对于外界密封，这样在微型混合器的数量增加时则意味着费用上涨。此外，多个微型混合器也造成相当高的投资成本。此外，所公开的微型混合器通常不具有可变的混合效果。值得期望的是提供一种可以适应各个化学方法的混合模块。特别值得期望的是提供一种比可供商业上应用的微型混合器的通过能力更高和/或停留时间更长的微型混合器。最后值得期望的是，传统的生产设备中所设立的混合器也以缩微比例可供使用，以便将过程的按比例放大(Scale-up)以缩微比例简化到大型设备上。
技术实现思路
因此，由公开的现有技术出发的任务在于，提供一种混合模块，其与可供商业上应用的模块式微型反应系统兼容，可与可供商业上应用的模块式微型反应系统的其他模块组合成微型反应设备，所述模块适用于不同的化学方法，可以提供比商业上可获得的系统更高的通过能力和/或更高的停留时间，不易堵塞，可以成本低廉地制造并且可直观使用。本专利技术的主题因此是一种混合模块，至少包括在基体对置的端面上具有入口和出口的基体以及入口与出口之间的通道，其特征在于，所述通道提供在0. 2ml到3ml的范围内的容积用于可逆地容纳可变的混合体。依据本专利技术，混合模块包括在基体对置的端面上具有入口和出口的基体。所述基体优选构造成多面体，特别优选构造成具有选择性倒圆角的长方六面体。多面体是一种通过平面多角形限制的体。多角形(Vieleck)通过一个图平面上的至少三个彼此不同的点通过线段这样相互连接，从而产生了封闭的图形。三角形、四角形和六角形是日常生活中公知的多角形例子。作为端面在这里是指向外限制混合模块基体的所有平面。所述基体的具有入口或出口的对置的端面优选彼此平行地布置。入口和出口优选构造成圆形。它们最好具有同一直径。在入口与出口之间，通道穿过相互连接入口和出口的基体延伸。所述通道用于可逆地容纳可更换的、几何形状可变构成的混合体。为此所述通道提供在0. 2ml到3ml的范围内，优选在0. 25ml到2. 5ml的范围内，特别优选在0. 3ml 到1.5ml的范围内的容积。可更换地容纳是指混合体可以装入通道内并在使用依据本专利技术的混合模块后可以重新取出。几何形状可变构成的混合体是指依据本专利技术的混合模块不局限于一种特别的混合体，而是可以将不同(可变)的混合体装入通道内。依据本专利技术的混合体因此可以使在传统工艺中使用的静态混合器也可用于微处理技术或微反应技术。所述通道优选构造成柱形。柱体是由两个相同的平行平面(底面和顶面)和一个由平行直线形成的外壳面限制的体。所述柱体通过平面或曲线沿不处于该平面上的直线移动产生。柱体的特别实施方式是圆柱体。柱形的通道在本专利技术的意义上相应地是一种空间， 这种空间的外界限相当于柱体的外壳面。因为依据本专利技术的通道在入口与出口之间贯通构成，所以在柱形的通道中不存在与柱体相应的底面和顶面。所述柱形通道优选具有椭圆形、 圆形或η角形的横截面，其中，η是大于或等于3的整数。特别优选的是通道的圆形的或矩形的横截面。通道内可以存在用于固定混合体的凸起部。所述通道的直径小于或等于入口和出口的直径。所述通道优选垂直于包括入口或者说出口的两个端面延伸。所述通道用于可逆地容纳混合体。作为混合体按照现有技术可以考虑已知的静态混合器，例如像Kenics混合器或SMXL混合器，但或者也可以考虑用于装入流动通道内的新型混合元件。可以选择使用的静态混合体的选取例如参见M. H. Pahl (编辑)“塑料和橡胶制品的混合(Mischen von Kunststoff-und Kautschukprodukten) ”，VDI 出版社 1993 年第 351-391 页。优选将 SMX 混合器作为混合体使用。所述基体由化学惰性的材料组成，例如塑料、玻璃或金属或者说合金。所述基体优选由A4不锈钢(例如DIN 1. 4571或1. 4401)或哈斯特洛依合金C 276 (DIN 2. 4819)构成。作为选择，依据本专利技术的混合模块具有盖子，其可逆(也就是可脱开)地与含有入口或者说出口的两个端面连接。每个盖子具有与入口或者说出口构成贯通的通道的贯通孔。所述盖子用于减小或加大进口或者说出口横截面和/或用于将混合体固定在依据本专利技术的混合模块的内部。相应地，所述盖子具有小于入口或者说出口直径的贯通孔的直径。所述盖子优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·黑珀勒，KR·博斯，F·赫布斯特里特，
申请(专利权)人：拜尔技术服务有限责任公司，埃尔费尔德微技术BTS有限责任公司，
类型：发明
国别省市：