磁场催化反应器的制作方法

本实用新型涉及磁场催化反应器，属于轻工装备技术领域。

背景技术：

生化反应都需要外界物理场的刺激才能便于进行，例如光、热、声、压力、电、磁等。其中，电磁场(光)、电场、磁场、声场属于矢量场，而压力和温度属于标量物理场。不同物理场之间以及它们强度和频率之间的组合搭配，对于不同生化反应都具有特异性的效果。目前，已经存在的玻璃反应器是利用搅拌和温度控制相结合的方法来辅助进行生化反应。然而，磁场作为一种物理场，对于生化反应具有有益性的影响且见于众多的文献报道，这是基于反应介质的磁场非热效应所引起。研究者们推测是由于反应介质或材料内部出现了微小的磁感应分子或离子电流。为了使得样品区间的磁场具有可控性，进而让反应试验具有可重复性和可描述性，亟待开发具有磁场功能的商业性反应器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供磁场催化反应器，包括壳体、釜体、磁场发生器和plc控制器；所述磁场发生器包括亥姆霍兹线圈、直流电源和/或交流电源，所述亥姆霍兹线圈设置在釜体外围或两侧，使釜体内部空间完全处于亥姆霍兹线圈产生的磁场范围内；所述亥姆霍兹线圈与直流电源和交流电源连接；与直流电源配合可产生磁场强度为0-20mt，频率为0hz的静磁场；亥姆霍兹线圈与交流电源配合可产生磁场强度为0-20mt、频率1-1000hz的交变磁场；所述plc控制器控制直流电源、交流电源和电机的运行。

在一种实施方式中，所述亥姆霍兹线圈沿釜体的中轴线对称设置在釜体的两侧，且亥姆霍兹线圈的中轴线与釜体的中轴线垂直。

在一种实施方式中，所述磁场催化反应器设置稳压器，所述稳压器分别与直流电源和交流电源连接，用于维持电压的稳定。

在一种实施方式中，所述釜体顶部设置釜盖，釜体底部设置放料阀。

在一种实施方式中，所述釜体与釜盖通过可拆卸的卡箍连接并固定。

在一种实施方式中，釜体内部设置搅拌装置，所述搅拌装置在电机的驱动下转动；所述电机与plc控制器连接。

在一种实施方式中，所述搅拌装置包括搅拌轴、搅拌桨；所述搅拌桨通过搅拌轴与电机连接，电机驱动搅拌轴转动，进而带动搅拌桨对釜体内部进行搅拌。

在一种实施方式中，所述搅拌装置的搅拌转速可达0-400rpm。

在一种实施方式中，所述壳体采用铁板制成，实现外磁场屏蔽，满足国标gb8702-2014电磁环境控制限值。

在一种实施方式中，所述plc控制器分别与直流电源、交流电源和电机连接，并控制直流电源、交流电源、电机工作。

在一种实施方式中，釜盖上还设置连接口，可与恒压漏斗、冷凝管连接。

在一种实施方式中，所述釜体、恒压漏斗及冷凝管的材质为玻璃、塑料或水晶；所述玻璃优选g17高硼硅玻璃。

在一种实施方式中，壳体上设置可打开的取样窗口或箱门，便于取样或观察反应进程。

在一种实施方式中，所述壳体上设置触屏输入设备，并与plc控制器连接，用于设置plc控制器所需的参数。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过在反应釜体外侧对称设置线圈，使样品腔体完全处于均匀磁场的范围内；通过设置与亥姆霍兹线圈连接的直流电源或交流电源，可生产出磁场强度为0-20mt，频率为0hz的静磁场，或者频率为1-1000hz的交变磁场；

2、本实用新型通过plc控制器对反应器进行控制，可实现磁场强度、磁场频率、搅拌速度的自动控制。

3、本实用新型的磁场催化反应器能够使反应环境处于均匀磁场中，并充分利用了空间磁场区域，提升了试验效率，有助于实现可重复性的试验。

附图说明

图1为磁场催化反应器的结构示意图(a)；沿b-b部的剖视结构示意图(b)；

图2为磁场催化反应器的立体结构示意图；

其中，1，稳压器；2，交流电源；3，直流电源；4，亥姆霍兹线圈；5，plc控制器；6，电机；7，冷凝管；8，恒压漏斗；9，釜体；10，釜盖；11，搅拌桨；12，放料阀；13，壳体。

图3为磁场催化反应器在一种实施方式下的plc控制器电气图，以麦科plc型号mx1h-1208mr02为例。

图4为磁场催化反应器的继电器连接示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型实现上述目的、特征和优点且能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1～4所示，磁场催化反应器包括壳体13、釜体9、磁场发生器和plc控制器5；所述磁场发生器包括亥姆霍兹线圈4、直流电源3和/或交流电源2，所述亥姆霍兹线圈4沿釜体9的中轴线对称设置在釜体9的两侧，亥姆霍兹线圈4的中轴线与釜体9的中轴线垂直，使釜体9内部空间完全处于亥姆霍兹线圈4产生的磁场范围内；亥姆霍兹线圈4分别与直流电源3、交流电源2连接；与直流电源3配合可产生磁场强度为0-5mt，频率为0hz的静磁场；亥姆霍兹线圈4与交流电源2配合可产生磁场强度为0-5mt，频率为1-1000hz的交变磁场；所述plc控制器5与直流电源3、交流电源2和电机6连接，控制直流电源3、交流电源2、电机6工作，并通过继电器控制直流电源3、交流电源2和电机6的开停。本实用新型的plc控制器5在实现本实用新型功能时所需的控制程序均为现有技术已公开并广泛使用的通用程度，不涉及对程序本身的改进。

所述釜体9的容积为0.1-10l，釜体9内部承装反应介质。釜体9设置夹套，夹套可以为玻璃夹套；夹套设置进水口和出水口，可通入液态冷、热源媒介用于维持釜体9内的反应温度；釜体9顶部设置釜盖10，釜盖10与釜体9通过密封件连接；所述密封件可选用卡箍；底部设置放料阀12，釜体9内部设置搅拌桨11；所述搅拌桨11通过搅拌轴与电机6连接，电机6驱动搅拌轴转动，进而带动搅拌桨11对釜体9内部进行搅拌，搅拌转速可达0-400rpm。

所述反应器还设置稳压器1，稳压器1分别与交流电源2、直流电源3连接，用于维持电压的稳定。所述壳体13采用铁板制成，实现外磁场屏蔽，满足国标gb8702-2014电磁环境控制限值。

可选地，釜盖10上还设置连接口，所述连接口的口径满足化工仪器的通用口径，包括但不限于14mm、19mm、24mm、29mm；连接口可与恒压漏斗8、冷凝管7连接。所述釜体9、恒压漏斗8及冷凝管7的材质为玻璃或水晶，所述玻璃优选g17高硼硅玻璃。

可选地，壳体13上设置可打开的取样窗口或箱门，便于取样。

可选地，所述壳体13上设置触屏输入设备，并与plc控制器5连接，用于设置plc控制器5所需的参数。

可选地，所述壳体13上设置支架，支架上设置夹具，用于夹持或固定搅拌装置和/或恒压漏斗8、冷凝管7等玻璃仪器。

可选地，所述亥姆霍兹线圈4也可环绕釜体设置，使釜体内部完全处于线圈磁产生的均匀磁场范围内。

磁场催化反应器的工作原理为：开启磁场催化反应器，对实验所需的参数条件(例如搅拌速度、磁场强度、磁场频率、运行时间等)进行设定；当搅拌速度达到运行所需速度时，保持设定值；当磁场设置为静磁场时，运行直流电源3直至磁场达到设定强度并保持该强度运行；当磁场设置为交变磁场时，运行交流电源2直至磁场强度和频率达到设定值并保持该水平运行。当反应需要控制温度时，向釜体9的夹套中通入相应温度的液态媒介维持釜体9内部的环境；当需要对反应过程进行取样或放料时，通过放料阀12，进行取样或放料。反应过程中的plc控制器装置5持续运行，直至反应结束。磁场催化反应器适用于单段或多阶段的反应过程，并可对反应时间进行记录。

本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。