一种微混合器及其制造方法
【技术领域】
本发明涉及微化工的技术领域，尤其是设计一种微混合器及其制造方法。
【背景技术】
众所周知，微混合器是用于实现不同反应物在微流道条件下充分混合，是微化工技术中的重要部件。
目前，现有的微混合器，其内部的微流道的尺寸不均匀，且不适用于高低温不断切换的反应实验中，使研究者的实验受限，不便于研究者在同一混合器中的实验探索，导致人们需配备其他适用的设备，增加研发成本。另外，现有微混合器均采用搭积木方式，使用螺丝等工具分别将各部件连接在一起，造成在高温、高压条件下易泄漏，存在实验的安全隐患。
因此，现有技术中有待改进和发展。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种微混合器及其制造方法，用于解决现有技术微流道的尺寸不均匀、不适用于高低温不断切换的实验导致研究受限、增加研究成本以及存在安全隐患的问题。
本发明的技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种微混合器，包括底板、流道板和顶板，所述底板和顶板均通过扩散焊接与流道板连接，所述底板和顶板相对位于流道板的两侧；所述流道板与顶板连接的表面设置有用于混合反应物的流道，所述顶板上开置有与流道导通用于导入反应物的第一通孔以及用于导出混合物的第二通孔。
优选地，所述底板、流道板和顶板的材料均为不锈钢。
优选地，所述流道呈锯齿状。
优选地，所述流道板厚度为0.05－1mm。
优选地，所述底板和顶板的厚度均为0.5－1mm。
另一方面，本发明还提供了一种微混合器的制造方法，包括步骤：
将预先切割好的底板、流道板和顶板中待焊接的表面进行抛光；
将抛光后的流道板加工生成流道，并对流道边缘进行抛光；
将抛光后的顶板对应流道的位置通过开孔设备进行开设第二通孔和若干个第一通孔，并对第一通孔和第二通孔边缘进行抛光；
在对流道、第一通孔和第二通孔的边缘抛光后，采用扩散焊接设备将底板和顶板分别与流道板焊接，完成微混合器制造。
优选地，所述流道通过蚀刻技术或激光切割加工生成。
优选地，所述扩散焊接设备为真空扩散焊炉。
优选地，所述采用扩散焊接设备将底板和顶板分别与流道板焊接的步骤包括：
在对流道、第一通孔和第二通孔的边缘抛光后，将底板、流道板和顶板由下至上依次叠放后再放置于扩散焊接设备中，在真空度为3－10Pa、温度为800－1000℃以及焊接压力为8－15MPa的扩散焊接设备中保压保温30－90分钟后，停止加热并将焊接压力调节至1－3MPa，再往扩散焊接设备中充入氩气，并将扩散焊接设备中的温度调节至150℃下维持15－30分钟。
优选地，所述制造方法还包括：
将微混合器接入反应设备进行测试；
对接入反应设备进行测试后的微混合器进行耐压测试；
将耐压测试后的微混合器进行表面氧化喷涂。
本发明的有益效果在于：相较于现有技术，本发明的微混合器包括底板、流道板和顶板，通过在流道板上形成流道，在将底板、流道板和顶板通过扩散焊接技术焊接形成，此方式形成的流道，方法简单好操作，且形成的流道误差较小，尺寸更加均匀，并且，采用扩散焊接技术焊接形成的微混合器，不影响流道的尺寸，且其材料性能也不会被破坏，保持原材质特性，使制造出来的微混合器适用于高低温不断切换的实验中，便于研发人员在反应实验中探索，而无需配备其他混合器，降低研发成本，解决现有采用螺丝等连接存在安全隐患的问题。
【附图说明】
图1为本发明实施例中微混合器的立体图。
图2为本发明实施例中微混合器的爆炸图。
图3为本发明实施例微混合器的流道板示意图。
图4为本发明实施例中微混合器另一流道板示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
附图1和附图2，为本发明实施例中微混合器的结构示意图。
该微混合器包括底板3、流道板2和顶板1，底板3和顶板1相对位于流道板2的两侧，且底板3和顶板1均通过扩散焊接与流道板2连接。流道板2与顶板1连接的表面设置有用于混合反应物的流道21，顶板1上开置有与流道21导通用于导入反应物的第一通孔11以及用于导出混合物的第二通孔12。
本发明微混合器由底板3、流道板2和顶板1构成，先在流道板2上加工形成流道21，在通过扩散焊接技术将底板3、流道板2和顶板1焊接形成一体，此方式形成的流道21，方法简单好操作，且形成的流道21误差较小，尺寸更加均匀。并且，扩散焊接技术，其扩散焊接压力较小，焊接后，工件不产生宏观塑性变形，非常适合焊后不再加工的精密零件，且焊接后的材料性能不会被破坏。由此，采用扩散焊接形成的微混合器，其预先加工完成的流道21不会受到影响，进而形成的流道21体积不会受到太大影响，可保持流道21横截面的尺寸均匀，并且，焊接后混合器保持原材质特性，使制造出来的微混合器适用于高低温不断切换的实验中，便于研发人员在反应实验中探索，而无需配备其他混合器，降低研发成本，解决现有采用螺丝等连接存在安全隐患的问题。
具体的，底板3、流道板2和顶板1的材料优先选用316L不锈钢材质的钢片，不锈钢材质的混合器，具有良好的耐热性和宽的工作温度范围，且具有良好的耐腐蚀性，不生锈，加热冷却速度快，可适用于研发人员在反应实验中探索。需要说明的是，底板3、流道板2和顶板1的材料还可选用特种合金等，如哈氏合金、钛合金等，在此不作限定。
并且，在本发明实施例中，为了增加微混合器的导热性能，底板3的厚度为0.5－1mm；顶板1的厚度为0.5－21mm；流道板2厚度为0.05－1mm；流道21的宽度为0.3－2mm，深度为0.1－0.5mm。优选的，底板3的厚度为1mm；顶板1的厚度为1mm；流道板2厚度为0.5mm；流道21的宽度为1mm，深度为0.5mm。在此不对底板3、顶板1、流道板2及流道21的尺寸作限定，可根据市场需求生产出不同尺寸的微混合器。
在一实施例中，流道21优先采用锯齿状，请参照附图2－3，锯齿状的流道21，可使进入流道21的多种反应物，因锯齿状的转折阻挡更加充分混合，具体的，锯齿夹角为45°－135°之间，每一锯齿长度在2－10mm。另外，流道21还可呈波浪形状、方波形、波浪形与锯齿形之间组合或其他不规则的形状，在此不作限定。
第一通孔11优先为两个，均与流道21连接。第一通孔11的数量还可为三个等，在此不作限定。这样，从多个第一通孔11导入的流体经流道21混合从第二通孔12导出。
在一实施例中，第一通孔11和第二通孔12上均安装有卡套接头，便于混合器与其他管道采用卡套式连接，方便连接。
另一方面，本发明实施例中还提供了一种微混合器的制造方法，包括如下步骤：
S1，将预先切割好的底板3、流道板2和顶板1中待焊接的表面进行抛光。即先采用切割等设备将底板3、流道板2和顶板1处理成所需的形状，然后利用抛光工具等将底板3、流道板2和顶板1的表面处理平整光亮，在本实施例中，将底板3、流道板2和顶板1的表面处理至粗糙度为0.005-0.01mm。
S2，将抛光后的流道板2加工生成流道21，并对流道21边缘进行抛光。具体的，将抛光后的流道板2通过蚀刻技术或激光切割加工生成流道21。采用蚀刻技术或激光切割可生成高精度尺寸的流道21，进一步保证形成的流道21整体的误差较小，尺寸均匀，在生成流道21后，在对流道21边缘进行抛光，有效保持流道板2表面粗糙度为0.005-0.01mm，便于后期的扩散焊接。
S3，将抛光后的顶板1对应流道21的位置通过开孔设备进行开设第二通孔12和若干个第一通孔11，并对第一通孔11和第二通孔12边缘进行抛光，将顶板1的表面抛光至粗糙度为0.005-0.01mm，便于后期的扩散焊接。
S4，在对流道21、第一通孔11和第二通孔12的边缘抛光后，采用扩散焊接设备将底板3和顶板1分别与流道板2焊接，完成微混合器制造。
S5，将微混合器接入反应设备进行测试。
S6，对接入反应设备进行测试后的微混合器进行耐压测试。
S7，将耐压测试后的微混合器进行表面的精加工处理、表面氧化喷涂激光打印型号等。
具体的，在一实施例中，扩散焊接设备为真空扩散焊炉，采用真空扩散焊炉焊接，可使底板3、流道板2和顶板1不变形，并保持原有高精度的尺寸，而不影响流道21的整体尺寸，并可使底板3、流道板2和顶板1保持原有基金属的物理、化学和力学性能。
采用扩散焊接设备将底板3和顶板1分别与流道板2焊接的具体步骤流程如下：
在对流道21、第一通孔11和第二通孔12的边缘抛光后，将底板3、流道板2和顶板1由下至上依次叠放后再放置扩散焊接设备中，在真空度为3－10Pa、温度为800－1000℃以及焊接压力为8－15MPa的扩散焊接设备中保压保温30-90分钟后，停止加热并将焊接压力调节至1-3MPa，再往扩散焊接设备中充入氩气，并将扩散焊接设备中的温度调节至150℃下维持15-30分钟。由此，将底板3和顶板1与流道板2焊接一起，形成微混合器。
本发明的维混合器制造方法，预先在流道板2上加工形成流道21，再通过扩散焊接技术将底板3、流道板2和顶板1焊接形成一体，此方式，使预先加工完成的流道21不会受到影响，进而形成的流道21体积不会受到太大影响，可保持流道21横截面的尺寸均匀，并且，可保持微混合器原材质特性，使制造出来的微混合器适用于高低温不断切换的实验中，便于研发人员在反应实验中探索，而无需配备其他混合器，降低研发成本。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
