层叠式微混合器的制作方法

本发明涉及微混合器，尤其是涉及用于混合液体与液体、液体与气体、气体与气体，得到两种流体均匀混合分布混合物的层叠式微混合器。

背景技术：

微混合器技术可实现流体间的快速、均匀混合，具有常规混合设备不可比拟的优势，在化学合成(气气反应、气液反应、液液反应)、乳状液制备等具有重要的应用。目前国内外知名的微混合器品牌有拜耳、康宁等，拜耳、康宁皆为国外品牌，其所生产制造的微混合器价格相当昂贵。为了能生产制造出价格低廉、高混合效率的微混合器，需要对微混合器进行设计。

参考文献：

[1]禹言芳,吴剑华,孟辉波.静态混合器的微观研究与工业化应用进展.《机械设计与制造》,2007(5):211-212.

[2]郭春海.电磁力扰动作用下微管道中液体流动与混合的特性研究.《南京理工大学》,2012.

[3]姜枫，刘国君，杨志刚，王腾飞，唐春秀,等.微混合器的研究现状.《微纳电子技术》,2016,53(3):166-176.

技术实现要素：

本发明的目的是要解决上述存在的问题，提供价格低、装置体积小、大混合流体处理量以及高的混合均匀度、装拆方便、便于清洗、密封方便的层叠式微混合器。

本发明设有混合叠片组件、密封压紧块和外六角头螺栓，所述混合叠片组件设有31组混合单元，每个混合单元包括混合叠片、导向混合叠片、第1金属密封片、第2金属密封片，所述混合叠片上设有阵列的微圆柱和阵列的交错U型通道，所述导向混合叠片上设有阵列的微圆柱和扇形通道。

所述层叠式微混合器的两个流体入口设在上盖上，混合后的流体出口在密封压紧块的侧面，实现以沿着流体重力方向的方式对流体进行输送。

所述混合叠片组件设有3个圆通孔，3个圆通孔贯穿整个混合叠片组件，3个圆通孔分别与第1流体入口、第2流体入口和流体出口相通，使31组混合单元以并联的形式组成混合叠片组件，实现高的混合流体处理量。

所述混合叠片的左右两侧分别设有流体入口，流体入口前方流道成梯形状，梯形流道内设有阵列的微圆柱，微圆柱从靠近到远离入口的方向，数量依次增加，且不同列的微圆柱交错设置，实现流体在通道内的均匀分布流动；所述混合叠片流道中间设置阵列的交错U型通道，为实现下一步两种不同流体的接触扩散混合做准备。

所述导向混合叠片流道中间设置流体入口，流体入口两侧分别设置阵列的微圆柱，不同列间的微圆柱交错设置，且所述导向混合叠片的中上方设置出口，在左右两侧阵列的微圆柱与出口之间设置类似扇形的流道，实现两种不同流体混合物的高混合均匀度。

所述混合叠片组件的下方设有密封压紧块，所述密封压紧块的下方设有外六角头螺栓，结合混合叠片单元中第1金属密封片、第2金属密封片，靠拧紧外六角头螺栓对密封压紧块施压，力经密封压紧块，以平面形式均匀作用在混合叠片组件中，实现对混合叠片组件的有效密封。

本发明的有益结果是：本发明提供的层叠式微混合器，流体入口设置在上盖上，流体出口设置在密封压紧块侧面，以沿着流体重力方向的方式输送流体，减少了输送流体的压力损失；31组混合叠片单元以层叠的形式组成混合叠片组件，以31组混合单元并联的形式增大了层叠式微混合器混合流体的处理量；每个混合单元由导向混合叠片、第1金属密封片、混合叠片、第2金属密封片组成，流体经混合叠片流向导向混合叠片，最后从密封压紧块的出口流出，混合叠片上设置阵列的交错U型通道、导向混合叠片上设置阵列的微圆柱与类似扇形的通道，从不同流体接触扩散混合、对流混合、涡流混合形成三个层级的混合过程，实现了两种不同流体间的充分混合；层叠式微混合器中第1金属密封片、第2金属密封片、密封压紧块、外六角头螺栓配合使用，实现对层叠式微混合器流体通道内流体的有效密封。上述的层叠式微混合器结构能实现大的混合流体处理量与高的混合流体均匀度，层叠式微混合器可进行混合流体处理量的放大，同时该层叠式微混合器结构件加工制造简单，制造成本低；层叠式微混合器各结构件间紧凑，体积小巧；装拆方便，便于清洗；密封简单；本发明所述层叠式微混合器具有良好的经济适用性与使用性能。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的左视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是混合叠片组件的主视图；

图5是图4的B-B剖视图；

图6是图5的C局部放大图；

图7是混合叠片的主视图；

图8是图7的D局部放大图；

图9是导向混合叠片的主视图；

图10是密封压紧块的主视图；

图11是图10的E-E剖视图；

图12是外壳的结构示意图；

图13是第1金属密封片的主视图；

图14是第2金属密封片的主视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的是实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1～图14所示，本发明实施例包括上盖1、混合叠片组件2、导向混合叠片2-1、第1金属密封片2-2、混合叠片2-3、第2金属密封片2-4、外壳3、密封压紧块4、双头螺柱5、外六角头螺栓6、下盖7、第1入口快换接头8、第2入口快换接头9、出口L型快换接头10、气管11。两种不同流体分别从第1入口快换接头8与第2入口快换接头9进入，依次流经混合叠片组件2、密封压紧块4的L型通道、出口L型快换接头10，离开层叠式微混合器。整个层叠式微混合器的装配顺序如下：下盖7与外壳3通过双头螺柱5固定连接；密封压紧块4放置在上盖1的上方；混合叠片组件2放置在密封压紧块4的上方；上盖1在混合叠片组件2上方，与外壳3通过双头螺柱5固定连接；整个层叠式微混合器通过拧紧外六角头螺栓6，对密封压紧块4施压，通过密封压紧块4的过渡作用，是力均匀的作用在混合叠片组件2上，实现两种不同流体在混合叠片组件2内流道的有效密封；上盖1设置有两个流体入口通道，第1入口快换接头8、第2入口快换接头9安装在其上面；密封压紧块4上有一个L型出口通道，出口L型快换接头10安装在其上面，外壳3侧面设置有一个让位孔，用于出口L型快换接头10的安装让位；两种不同的流体分别从第1入口快换接头8、第2入口快换接头9进入层叠式微混合器，混合后的流体经出口L型快换接头10离开层叠式微混合器。

如图3所示，所述层叠式微混合器的装配主要由双头螺柱5实现，层叠式微混合器中流道内流体的密封依靠外六角头螺栓6、密封压紧块4、第1金属密封片2-2、第2金属密封片2-4实现，整个层叠式微混合器的装拆方便，密封方便，便于层叠式微混合器长期使用后，对流道进行清洗。

如图4所示，所述混合叠片组件2由31组混合单元叠加组成，根据单位时间内对所需要处理的混合流体体积，可对混合单元的数量进行相应的增减，具有很好的柔性控制。

如图1、4、7、9、13、14所示，所述上盖1上的流体入口与混合叠片组件2、混合叠片2-3上的圆孔是对应的，用于流体输送；其中导向混合叠片2-1、第1金属密封片2-2、第2金属密封片2-4上的圆孔用于流体输送的让位。

如图7所示，所述混合叠片2-3左右两侧分别为不同流体的入口，入口前方流道成梯形状，梯形流道内设置阵列的微圆柱，微圆柱从靠近到远离入口的方向，数量依次增加，且不同列的微圆柱交错设置，实现流体分布均匀地进入阵列的交错U型通道。

如图7和8所示，所述混合叠片2-3上的交错U型通道为U型通道在不同行上交错设置，流体以垂直于混合叠片2-3流道表面的方向，从混合叠片2-3的U型通道，经第1金属密封片2-2，流向导向混合叠片2-1，在这个过程中，两种不同流体接触，进行扩散混合。

如图9所示，所述导向混合叠片2-1中间设置长方形流体通道，流体从混合叠片2-3U型通道流入导向混合叠片2-1的长方形流体通道，在长方形流体通道处分散成左右两股流体；导向混合叠片2-1左右两侧设置阵列的微圆柱，不同列间的微圆柱交错设置，流体在交错的阵列微圆柱的作用下，进行分合分合的重复对流混合过程，并伴有涡流混合过程；导向混合叠片2-1左右两侧设置类似扇形的流道，中上位置设置圆孔出口，类似扇形的流道设置在交错的阵列微圆柱与圆孔出口之间，流体经类似扇形的流道，进行涡流混合的过程。

如图10、11所示，所述密封压紧块4的L型通道，密封压紧块4上方的圆孔与混合叠片组件2、导向混合叠片2-1上的圆孔是对应的，用于流体输送，其中混合叠片2-3，第1金属密封片2-2、第2金属密封片2-4上的圆孔用于流体输送的让位；密封压紧块4右侧的螺纹孔用于出口L型快换接头10的安装。

如图12所示，所述外壳3上侧与下侧的通孔，用于利用双头螺柱5，使其与上盖1、下盖7分别进行固定连接；所述外壳3的右侧的通孔，用于固定在密封压紧块4的出口L型快换接头10的让位。

如图13所示，所述第1金属密封片2-2上的长方形通孔，用于流体从混合叠片2-3到导向混合叠片2-1上的输送。

如图14所示，所述第2金属密封片2-4上的圆通孔，用于流体输送的让位。