專利名稱：功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器涉及的是一種實驗室用微波催化化學反應(yīng)
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(lǐng)域內(nèi)催化無機化學、有機化學、生物化學反應(yīng)過程和溶 劑萃取過程。
背景技術(shù)：
微波化學是上世紀八十年代末開始在世界范圍內(nèi)新興起的邊緣科學，許多化學反
應(yīng)在微波場內(nèi)進行時與常規(guī)條件下進行時相比，反應(yīng)速度、反應(yīng)選擇性、產(chǎn)品收率可以獲得
極大改善。高效快速的化學反應(yīng)是節(jié)能的，同時也會減少對環(huán)境的污染，因此也是環(huán)保的。
國內(nèi)外已有多家公司生產(chǎn)了多種型號的微波化學反應(yīng)器供化學研究者運用，就其
結(jié)構(gòu)而言，以爐式結(jié)構(gòu)居多，其造價低廉、使用方便、易于普及、應(yīng)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(xiàn)； 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(xù)工作的； 4、對于要求良好重復(fù)性的實驗，很難得到理想的實驗結(jié)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(yīng)中難以避免產(chǎn)生的腐蝕性氣體或試劑的滴漏，容易造成設(shè)備腔體腐蝕 和電氣元件的壽命降低、損壞，甚至發(fā)生事故。

發(fā)明內(nèi)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(diào)微波化學反應(yīng)器，是一
種微波輸出功率的大小連續(xù)可調(diào)的微波化學反應(yīng)器。 本實用新型功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的功率可調(diào)微波 化學反應(yīng)器包括振蕩源、反應(yīng)腔和反應(yīng)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(shù)方案，變微波輻射斷續(xù)工作方式為微波輸出功率0 700W連續(xù)可調(diào)。 反應(yīng)腔具有腔體和腔門，腔體底部設(shè)有保護底板，保護底板中部設(shè)有盤架，盤架上 設(shè)有反應(yīng)容器，腔體頂部設(shè)有兩個截止波導，既方便于反應(yīng)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(yīng)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(yīng)容器中頸， 反應(yīng)容器的直接管中設(shè)有底部帶攪拌槳的攪拌棒，直接管上部設(shè)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(yīng)容器的側(cè)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(diào)節(jié)。 反應(yīng)條件控制裝置包括控制顯示板、電源和鍵盤，控制顯示板設(shè)置在腔體的腔門
右側(cè)，控制顯示板上設(shè)有控制電路、液晶顯示屏、數(shù)字鍵、功能鍵、功率調(diào)節(jié)旋鈕、功率指示
儀和門開關(guān)按鍵。所述的功能鍵包括反應(yīng)時間選擇鍵、暫停鍵、清除鍵、啟動鍵等。操作者
通過鍵盤設(shè)置操作時間、控制微波系統(tǒng)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(shù)據(jù)，繼電
器執(zhí)行微波系統(tǒng)的運行、暫停和停止，通過功率調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)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(guān)。運行時間之精確度為秒
級?？刂葡到y(tǒng)設(shè)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(tǒng)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(yīng)容器。 工作過程當微波反應(yīng)器腔體內(nèi)放入反應(yīng)介質(zhì)后，關(guān)上腔門設(shè)定反應(yīng)時間，啟動后 燈絲電源、安全電路、控制電路工作，LED數(shù)碼管顯示屏顯示運行時間剩余值。調(diào)節(jié)功率調(diào) 節(jié)旋鈕，使可調(diào)陽極電源有電壓輸出，當陽極電壓達到一定數(shù)值時，磁控管開始有微波功率 輸出，對反應(yīng)介質(zhì)進行催化反應(yīng)，操作者根據(jù)反應(yīng)需要參考功率表的顯示以手動方式調(diào)節(jié) 輸出功率的大小。當設(shè)定的反應(yīng)時間運行完畢，反應(yīng)器自動關(guān)機。當反應(yīng)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(yīng)器按原先調(diào)節(jié)好的功率輸出微波，倒計時繼續(xù)，直至運行計時完畢。 反應(yīng)器腔底以聚四氟乙烯板防護，承接實驗過程中的試劑滴漏?？烧{(diào)節(jié)高度的聚 四氟乙烯盤架、成套的大小規(guī)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(nèi)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(shè)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(nèi)不間斷的通風，有利于排出可能殘留在腔體內(nèi)的蒸 汽或氣態(tài)物質(zhì)。 本實用新型的有益效果除一般微波化學反應(yīng)器所具有的優(yōu)點外，本實用新型功 率可調(diào)微波化學反應(yīng)器還具有以下優(yōu)點(l)連續(xù)不間斷的微波輸出使反應(yīng)物質(zhì)獲得穩(wěn)定 的微波輻射；(2)微波輸出功率可以根據(jù)化學反應(yīng)實驗的需要進行0 700W的連續(xù)調(diào)節(jié)； (3)精確到ls的時間設(shè)定和輸出功率的調(diào)節(jié)設(shè)定使工作條件穩(wěn)定重復(fù)，保證了化學反應(yīng)良 好的重復(fù)性；(4)適用于與攪拌裝置及冷凝回流裝置配合的結(jié)構(gòu)使操作簡便安全；(5)不間 斷的排風設(shè)計和聚四氟乙烯的底板設(shè)置使腔體和電氣元件受到良好保護。

以下將結(jié)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(diào)微波化學反應(yīng)器的反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器的電氣原理示意圖。 圖3是本實用新型功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器的控制原理示意圖。 圖中1、控制顯示板，2、門開關(guān)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(diào)微波化學反應(yīng)器包括振蕩源、反應(yīng)腔和反應(yīng)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(shù)方案，變微波輻射斷續(xù)工作方式為微波輸出功率0 700W連續(xù)可調(diào)。 反應(yīng)腔具有腔體和腔門，腔體底部設(shè)有保護底板3，保護底板3中部設(shè)有盤架4，盤 架4上設(shè)有反應(yīng)容器5，腔體頂部設(shè)有兩個截止波導，既方便于反應(yīng)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(yīng)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(yīng)容器5中頸，反應(yīng)容器5的直接管6中設(shè)有底部帶攪拌槳7的攪拌棒，直接管6 上部設(shè)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(yīng)容器5的側(cè)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(diào)節(jié)。 反應(yīng)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(shè)置在腔體的腔 門右側(cè)，控制顯示板1上設(shè)有控制電路、液晶顯示屏、數(shù)字鍵、功能鍵、功率調(diào)節(jié)旋鈕、功率 指示儀和門開關(guān)按鍵2。所述的功能鍵包括反應(yīng)時間選擇鍵、暫停鍵、清除鍵、啟動鍵等。操 作者通過鍵盤設(shè)置操作時間、控制微波系統(tǒng)的啟動或停止?？刂齐娐钒▎纹瑱C、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(shù)據(jù)，通過繼電器執(zhí)行微波系統(tǒng)的運行、暫停和停止，通過功率調(diào)節(jié)旋鈕手動調(diào)節(jié)所需的微 波功率，功率指示儀顯示施加于反應(yīng)介質(zhì)中的微波功率的即時值，繼電器同時控制照明燈
的開關(guān)。單片機控制所述的微波系統(tǒng)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(shè)有專門的安全回路，當門被打開時，微動門開關(guān)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(yīng)容器5。 當微波反應(yīng)器腔體內(nèi)放入反應(yīng)介質(zhì)后，關(guān)上腔門設(shè)定反應(yīng)時間，啟動后燈絲電源、 安全電路、控制電路工作，LED數(shù)碼管顯示屏顯示運行時間剩余值。調(diào)節(jié)功率調(diào)節(jié)旋鈕，使 可調(diào)陽極電源有電壓輸出，當陽極電壓達到一定數(shù)值時，磁控管開始有微波功率輸出，對反 應(yīng)介質(zhì)進行催化反應(yīng)，操作者根據(jù)反應(yīng)需要參考功率表的顯示以手動方式調(diào)節(jié)輸出功率的 大小。當設(shè)定的反應(yīng)時間運行完畢，反應(yīng)器自動關(guān)機。當反應(yīng)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(guān)按鍵2，打開腔門作必要的臨時處理。再 次啟動后反應(yīng)器按原先調(diào)節(jié)好的功率輸出微波，倒計時繼續(xù)，直至運行計時完畢。
權(quán)利要求一種功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器，其特征在于包括振蕩源、反應(yīng)腔和反應(yīng)條件控制裝置，所述的振蕩源采用磁控管，反應(yīng)腔腔體底部設(shè)有保護底板，保護底板中部設(shè)有盤架，腔體頂部設(shè)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(yīng)容器中頸，反應(yīng)容器的側(cè)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(yīng)條件控制裝置包括控制顯示板、電源和鍵盤，控制顯示板設(shè)置在腔體的腔門右側(cè)，控制顯示板上設(shè)有控制電路、液晶顯示屏、數(shù)字鍵、功能鍵、功率調(diào)節(jié)旋鈕、功率指示儀和門開關(guān)按鍵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)微波化學反應(yīng)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(xù)工作方式為微波輸出功率0 700W連續(xù)可調(diào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)微波化學反應(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器，其特征在于所述的直接管配接二 口或三口接管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)微波化學反應(yīng)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(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率可調(diào)微波化學反應(yīng)器，其特征在于所述的功能鍵包括反 應(yīng)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(diào)微波化學反應(yīng)器涉及的是一種實驗室用微波催化化學反應(yīng)裝置，適用于各個領(lǐng)域內(nèi)化學反應(yīng)過程和溶劑萃取過程。包括振蕩源、反應(yīng)腔和反應(yīng)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(xù)工作方式為微波輸出功率連續(xù)可調(diào)，反應(yīng)腔腔體底部設(shè)有保護底板，保護底板中部設(shè)有盤架，腔體頂部設(shè)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(yīng)容器中頸，反應(yīng)容器的側(cè)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(yīng)條件控制裝置包括控制顯示板、電源和鍵盤，控制顯示板設(shè)置在腔體的腔門右側(cè)。
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(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者包濤, 汪華, 黎長川 申請人:黎長川