專利名稱：功率可調微波化學反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型功率可調微波化學反應器涉及的是一種實驗室用微波催化化學反應
裝置，以微波作為催化手段，適用于無機化學、有機化學、生物化學、藥物化學、石油化學、食 品科學、軍事化學、材料學等各個領域內催化無機化學、有機化學、生物化學反應過程和溶 劑萃取過程。
背景技術：
微波化學是上世紀八十年代末開始在世界范圍內新興起的邊緣科學，許多化學反
應在微波場內進行時與常規條件下進行時相比，反應速度、反應選擇性、產品收率可以獲得
極大改善。高效快速的化學反應是節能的，同時也會減少對環境的污染，因此也是環保的。
國內外已有多家公司生產了多種型號的微波化學反應器供化學研究者運用，就其
結構而言，以爐式結構居多，其造價低廉、使用方便、易于普及、應用面廣。但是缺點在于 1、磁控管輸出微波輻射的功率是固定不變的； 2、裝置輸出微波平均功率的大小依靠通斷方式來選檔實現； 3、當需要較低的平均功率的微波輸出時，其微波輻射是間斷不連續工作的； 4、對于要求良好重復性的實驗，很難得到理想的實驗結果； 5、通用的攪拌裝置和回流冷凝裝置組合與微波爐相配合的操作性差、使用很不方 便； 6、化學反應中難以避免產生的腐蝕性氣體或試劑的滴漏，容易造成設備腔體腐蝕 和電氣元件的壽命降低、損壞，甚至發生事故。
發明內容本實用新型的目的是針對上述不足之處提供一種功率可調微波化學反應器，是一
種微波輸出功率的大小連續可調的微波化學反應器。 本實用新型功率可調微波化學反應器是采取以下技術方案實現的功率可調微波 化學反應器包括振蕩源、反應腔和反應條件控制裝置。 所述的振蕩源采用2M210型磁控管，采取了由一個控制電路同時控制燈絲電源和 陽極電源的技術方案，變微波輻射斷續工作方式為微波輸出功率0 700W連續可調。 反應腔具有腔體和腔門，腔體底部設有保護底板，保護底板中部設有盤架，盤架上 設有反應容器，腔體頂部設有兩個截止波導，既方便于反應裝置穿過腔體，同時阻止微波泄 出；截止波導為主截止波導和導氣截止波導，所述的反應容器可以為單頸燒瓶，當需要通入 惰性保護氣時，可以采用二頸燒瓶；直接管穿過腔體頂部的主截止波導插入反應容器中頸， 反應容器的直接管中設有底部帶攪拌槳的攪拌棒，直接管上部設有接管，接管按照需要可 為二口或三口，用于接插回流冷凝裝置、加料裝置和攪拌裝置等。反應容器的側頸上配有可 熔性聚四氟乙烯PFA導氣管與玻璃套管組合，PFA導氣管穿過導氣截止波導通往腔外。 所述的保護底板為聚四氟乙烯底板，盤架為聚四氟乙烯盤架，盤架的高度可以調節。 反應條件控制裝置包括控制顯示板、電源和鍵盤，控制顯示板設置在腔體的腔門
右側，控制顯示板上設有控制電路、液晶顯示屏、數字鍵、功能鍵、功率調節旋鈕、功率指示
儀和門開關按鍵。所述的功能鍵包括反應時間選擇鍵、暫停鍵、清除鍵、啟動鍵等。操作者
通過鍵盤設置操作時間、控制微波系統的啟動或停止。控制電路包括單片機、繼電器和照明
燈，控制電路的核心是單片機，單片機接受鍵盤指令后，顯示屏顯示功能指令和數據，繼電
器執行微波系統的運行、暫停和停止，通過功率調節旋鈕調節所需的微波輸出功率，功率指
示儀顯示微波輸出功率的即時值，繼電器同時控制照明燈的開關。運行時間之精確度為秒
級。控制系統設有專門的安全回路，當門被打開時，自動切斷微波輸出，并有警告蜂鳴聲。 所述的微波系統的運行時間由單片機(KZ205)控制，精確度為秒級。 在使用時攪拌棒與攪拌機連接，接管與冷凝回流裝置或加料裝置連接，惰性保護
氣通過PFA導氣套管組合導入反應容器。 工作過程當微波反應器腔體內放入反應介質后，關上腔門設定反應時間，啟動后 燈絲電源、安全電路、控制電路工作，LED數碼管顯示屏顯示運行時間剩余值。調節功率調 節旋鈕，使可調陽極電源有電壓輸出，當陽極電壓達到一定數值時，磁控管開始有微波功率 輸出，對反應介質進行催化反應，操作者根據反應需要參考功率表的顯示以手動方式調節 輸出功率的大小。當設定的反應時間運行完畢，反應器自動關機。當反應中途需要停機，以 "暫停"鍵停止微波功率輸出，計時中斷，此時可以打開腔門作必要的臨時處理。再次啟動后 反應器按原先調節好的功率輸出微波，倒計時繼續，直至運行計時完畢。 反應器腔底以聚四氟乙烯板防護，承接實驗過程中的試劑滴漏。可調節高度的聚 四氟乙烯盤架、成套的大小規格的圓底燒瓶、玻璃接管、適合配接冷凝管和加液漏斗等裝置 的多口接管等配附件的選用；適用于微波場內使用的攪拌槳、可用來通入惰性保護氣的截 止波導和PFA套管等專用配附件的設計既方便了接插冷凝回流、加料、通保護氣等操作，又 保證了微波泄漏符合國家標準。腔體內不間斷的通風，有利于排出可能殘留在腔體內的蒸 汽或氣態物質。 本實用新型的有益效果除一般微波化學反應器所具有的優點外，本實用新型功 率可調微波化學反應器還具有以下優點(l)連續不間斷的微波輸出使反應物質獲得穩定 的微波輻射；(2)微波輸出功率可以根據化學反應實驗的需要進行0 700W的連續調節； (3)精確到ls的時間設定和輸出功率的調節設定使工作條件穩定重復，保證了化學反應良 好的重復性；(4)適用于與攪拌裝置及冷凝回流裝置配合的結構使操作簡便安全；(5)不間 斷的排風設計和聚四氟乙烯的底板設置使腔體和電氣元件受到良好保護。
以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1是本實用新型功率可調微波化學反應器的反應腔結構示意圖。
圖2是本實用新型功率可調微波化學反應器的電氣原理示意圖。 圖3是本實用新型功率可調微波化學反應器的控制原理示意圖。 圖中1、控制顯示板，2、門開關按鍵，3、保護底板，4、盤架，5、二頸圓底燒瓶，6、直
接管，7、攪拌槳，8、 PFA導氣套管，9、導氣截止波導，10、惰性保護氣，11、主截止波導，12、攪
4拌棒接攪拌機，13、接管，14、接冷凝回流裝置或加料裝置。
具體實施方式
參照附圖1 3，功率可調微波化學反應器包括振蕩源、反應腔和反應條件控制裝置。 所述的振蕩源采用2M210型磁控管，采取了由一個控制電路同時控制燈絲電源和 陽極電源的技術方案，變微波輻射斷續工作方式為微波輸出功率0 700W連續可調。 反應腔具有腔體和腔門，腔體底部設有保護底板3，保護底板3中部設有盤架4，盤 架4上設有反應容器5，腔體頂部設有兩個截止波導，既方便于反應裝置穿過腔體，同時阻 止微波泄出；截止波導為主截止波導11和導氣截止波導9，所述的反應容器5可以為單頸 燒瓶，當需要通入惰性保護氣時，可以采用二頸燒瓶；直接管6穿過腔體頂部的主截止波導 11插入反應容器5中頸，反應容器5的直接管6中設有底部帶攪拌槳7的攪拌棒，直接管6 上部設有接管13，接管13按照需要可為二口或三口，用于接插回流冷凝裝置、加料裝置和 攪拌裝置等。反應容器5的側頸上配有可熔性聚四氟乙烯PFA導氣管8與玻璃套管組合， PFA導氣管8穿過導氣截止波導9通往腔外。 所述的保護底板3為聚四氟乙烯底板，盤架4為聚四氟乙烯盤架，盤架4的高度可 以調節。 反應條件控制裝置包括控制顯示板1、電源和鍵盤，控制顯示板1設置在腔體的腔 門右側，控制顯示板1上設有控制電路、液晶顯示屏、數字鍵、功能鍵、功率調節旋鈕、功率 指示儀和門開關按鍵2。所述的功能鍵包括反應時間選擇鍵、暫停鍵、清除鍵、啟動鍵等。操 作者通過鍵盤設置操作時間、控制微波系統的啟動或停止。控制電路包括單片機、繼電器和 照明燈，控制電路的核心是單片機，單片機接受鍵盤指令后，顯示屏顯示輸入的功能指令和 數據，通過繼電器執行微波系統的運行、暫停和停止，通過功率調節旋鈕手動調節所需的微 波功率，功率指示儀顯示施加于反應介質中的微波功率的即時值，繼電器同時控制照明燈
的開關。單片機控制所述的微波系統的運行時間之精確度為秒級。 所述的單片機采用KZ205型單片機。 該控制裝置設有專門的安全回路，當門被打開時，微動門開關自動切斷微波輸出， 并有警告蜂鳴聲。 在使用時攪拌棒與攪拌機連接，接管13接冷凝回流裝置或加料裝置14，惰性保護 氣10通過PFA導氣套管8導入反應容器5。 當微波反應器腔體內放入反應介質后，關上腔門設定反應時間，啟動后燈絲電源、 安全電路、控制電路工作，LED數碼管顯示屏顯示運行時間剩余值。調節功率調節旋鈕，使 可調陽極電源有電壓輸出，當陽極電壓達到一定數值時，磁控管開始有微波功率輸出，對反 應介質進行催化反應，操作者根據反應需要參考功率表的顯示以手動方式調節輸出功率的 大小。當設定的反應時間運行完畢，反應器自動關機。當反應中途需要停機，以"暫停"鍵 停止微波功率輸出，計時中斷，此時可以按下門開關按鍵2，打開腔門作必要的臨時處理。再 次啟動后反應器按原先調節好的功率輸出微波，倒計時繼續，直至運行計時完畢。
權利要求一種功率可調微波化學反應器，其特征在于包括振蕩源、反應腔和反應條件控制裝置，所述的振蕩源采用磁控管，反應腔腔體底部設有保護底板，保護底板中部設有盤架，腔體頂部設有兩個截止波導，截止波導為主截止波導和導氣截止波導，直接管穿過主截止波導插入置于盤架上的反應容器中頸，反應容器的側頸上配有可熔性聚四氟乙烯PFA導氣管與玻璃套管組合，PFA導氣管穿過導氣截止波導通往腔外；反應條件控制裝置包括控制顯示板、電源和鍵盤，控制顯示板設置在腔體的腔門右側，控制顯示板上設有控制電路、液晶顯示屏、數字鍵、功能鍵、功率調節旋鈕、功率指示儀和門開關按鍵。
2. 根據權利要求1所述的功率可調微波化學反應器，其特征在于所述的振蕩源中由一 個控制電路同時控制燈絲電源和陽極電源，變微波輻射斷續工作方式為微波輸出功率0 700W連續可調。
3. 根據權利要求1所述的功率可調微波化學反應器，其特征在于所述的控制電路包括 單片機、繼電器和照明燈。
4. 根據權利要求1所述的功率可調微波化學反應器，其特征在于所述的反應容器為單 頸燒瓶，當需要通入惰性保護氣時，采用二頸燒瓶。
5. 根據權利要求1所述的功率可調微波化學反應器，其特征在于所述的直接管配接二 口或三口接管。
6. 根據權利要求1所述的功率可調微波化學反應器，其特征在于所述所述的保護底板 為聚四氟乙烯底板，盤架為聚四氟乙烯盤架，盤架的高度可以調節。
7. 根據權利要求1所述的功率可調微波化學反應器，其特征在于所述的功能鍵包括反 應時間選擇鍵、暫停鍵、清除鍵和啟動鍵。
專利摘要本實用新型功率可調微波化學反應器涉及的是一種實驗室用微波催化化學反應裝置，適用于各個領域內化學反應過程和溶劑萃取過程。包括振蕩源、反應腔和反應條件控制裝置，所述的振蕩源采用磁控管，由一個控制電路變微波輻射斷續工作方式為微波輸出功率連續可調，反應腔腔體底部設有保護底板，保護底板中部設有盤架，腔體頂部設有兩個截止波導，截止波導為主截止波導和導氣截止波導，直接管穿過主截止波導插入置于盤架上的反應容器中頸，反應容器的側頸上配有可熔性聚四氟乙烯PFA導氣管與玻璃套管組合，PFA導氣管穿過導氣截止波導通往腔外；反應條件控制裝置包括控制顯示板、電源和鍵盤，控制顯示板設置在腔體的腔門右側。
文檔編號H05B6/80GK201470383SQ20092023357
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月4日 優先權日2009年8月4日
發明者包濤, 汪華, 黎長川 申請人:黎長川