專利名稱：反應(yīng)系統(tǒng)和分流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于將初級流體流分離為多個(gè)次級流體 流來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的分流器。
背景技術(shù)：
當(dāng)并行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)生實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)器中通常從單個(gè)源接收其饋送。反應(yīng)器饋送 以單個(gè)的初級流體流的形式從該單個(gè)源產(chǎn)生，然后該單個(gè)初級流體流被分離為多個(gè)次級流 體流。然后每個(gè)次級流體流被饋送到在其中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)器中。通常需要所有的次級流體流具有相同的流速，這有利于在所有的反應(yīng)器中建立相 同的反應(yīng)環(huán)境。W099/64160公開了一種對所有反應(yīng)器基本相等的流量分配，這可通過在反 應(yīng)容器的上游布置毛細(xì)管來實(shí)現(xiàn)。W099/64160還公開了通過加熱毛細(xì)管，可影響流過該毛 細(xì)管的流體的粘度，從而可影響通過該毛細(xì)管的流體的流速。在實(shí)踐中表明，從W099/64160獲知的系統(tǒng)不適用于必須精確地控制次級流體流 的流速和/或次級流體流的流速之間的比例的實(shí)驗(yàn)，特別是當(dāng)進(jìn)行小刻度實(shí)驗(yàn)時(shí)，例如流 速小于aiil/min的實(shí)驗(yàn)。例如，各個(gè)毛細(xì)管的尺寸隨著制造公差而變化。這導(dǎo)致了各個(gè)毛 細(xì)管之間的流阻的變化，從而導(dǎo)致次級流體流的流速的變化。針對所有的次級流體流獲得 基本相等的流速是一個(gè)復(fù)雜的過程，因?yàn)槠湫枰槍λ忻?xì)管分別校準(zhǔn)和調(diào)整，從而獲 得針對每個(gè)毛細(xì)管的所需的流阻。調(diào)整毛細(xì)管的流阻的常用方法是改變其長度，通常是通 過切掉小段的毛細(xì)管直到獲得所需的流速。這是一個(gè)辛苦的過程，因?yàn)楹茈y足夠精確地切 割，且通常切掉的太多，這意味著你必須全部從頭開始。這樣作需要相關(guān)實(shí)驗(yàn)室人員的大量 工作。當(dāng)于反應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)用單個(gè)毛細(xì)管時(shí)，這種調(diào)整毛細(xì)管以獲得所需的流阻的復(fù)雜過 程當(dāng)然也會出現(xiàn)。此外，當(dāng)采用一組毛細(xì)管將初級流分離為具有所需的流速比例的多個(gè)次級流時(shí)， 當(dāng)系統(tǒng)中的一個(gè)毛細(xì)管的流阻改變時(shí)，該系統(tǒng)中所有毛細(xì)管中的流速也會改變，因?yàn)椴煌?毛細(xì)管的流阻之間的比例確定了初級流在次級流上的分配比例。因此，如果必須調(diào)整系統(tǒng) 中的一個(gè)毛細(xì)管以獲得所需的流速，就必須同時(shí)調(diào)整所有其他的毛細(xì)管。當(dāng)然，每次進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)具有不同的所需的流速，或具有不同的流經(jīng)毛細(xì)管的物質(zhì) 的粘度，因此不得不再次進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)整毛細(xì)管的復(fù)雜的過程。此外，在實(shí)踐中表明，即便采用精確校準(zhǔn)的毛細(xì)管，也不可能獲得可靠且精確地將 初級流體流分離為具有相等流速或任何其他預(yù)定的流速比例的次級流體流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的反應(yīng)系統(tǒng)和一種改進(jìn)的分流器。通過權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)和權(quán)利要求13所述的分流器來實(shí)現(xiàn)以上目的。在如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)中，將來自流體提供單元的初級流體流分配到多
6個(gè)反應(yīng)容器中。采用多個(gè)毛細(xì)管單元來實(shí)現(xiàn)該分配，每個(gè)毛細(xì)管單元被布置在流體提供單 元的下游以及反應(yīng)容器中的一個(gè)的上游。該毛細(xì)管單元包括具有流體流阻力(resistance to fluid flow)的毛細(xì)管。各個(gè)毛細(xì)管的流體流阻力的組合確定了在其中來自流體提供單 元的初級流體流被成比例地分配給各個(gè)反應(yīng)容器。預(yù)先制備每個(gè)毛細(xì)管單元的外殼中的毛細(xì)管。測量從而知道毛細(xì)管在參考溫度 (例如室溫)下以及對于已知粘度的流體的流體流阻力。沒有必要制備精確地具有預(yù)定的 流體流阻力的毛細(xì)管。調(diào)整毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器以改變毛細(xì)管單元的毛細(xì)管的溫度，從而 影響通過該毛細(xì)管的流體流的流速。毛細(xì)管的溫度以多種方式影響通過該毛細(xì)管的流速 毛細(xì)管中流體的粘度取決于溫度，流體受熱時(shí)會膨脹，且毛細(xì)管的內(nèi)尺寸也可能因?yàn)闊崤?脹效應(yīng)而稍有改變。流體的粘度和毛細(xì)管的尺寸都是確定毛細(xì)管的流阻，從而確定通過該 毛細(xì)管的流體流的流速的參數(shù)。這意味這毛細(xì)管單元的加熱器/冷卻器可在一定范圍內(nèi)改 變毛細(xì)管單元的毛細(xì)管的流體流阻力。對于每個(gè)毛細(xì)管單元，通過測量、計(jì)算或其結(jié)合，可 以知道流體流阻力可應(yīng)用的范圍。當(dāng)將反應(yīng)系統(tǒng)放在一起以進(jìn)行特定實(shí)驗(yàn)時(shí)，流經(jīng)毛細(xì)管單元的流體的粘度以及初 級流體流將被分配到反應(yīng)容器的比例是確定的。基于此，對于每個(gè)反應(yīng)容器，要選擇合適的 毛細(xì)管單元。“合適”的意思是所選擇的毛細(xì)管單元可以提供所需的流體流阻力。毛細(xì)管無 需在環(huán)境溫度下或在流體流經(jīng)毛細(xì)管的溫度下具有精確的所需的流體流阻力。通過采用加 熱器/冷卻器來加熱和/或冷卻毛細(xì)管單元的毛細(xì)管，足以在毛細(xì)管中獲得所需的流體流 阻力。然后將所選擇的毛細(xì)管單元布置在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)中。通過控制與各個(gè)毛 細(xì)管相關(guān)聯(lián)的加熱器/冷卻器的熱輸出來調(diào)整每個(gè)毛細(xì)管的流阻。這可以在將毛細(xì)管單元 布置在反應(yīng)系統(tǒng)中之前或之后進(jìn)行。通過采用加熱器/冷卻器來調(diào)整毛細(xì)管的流阻比切割毛細(xì)管的長度來調(diào)整流阻 要簡單得多。這不需要實(shí)驗(yàn)室人員的手工技術(shù)。此外，這能夠使你的操作反過來你既可 以升高也可以降低流阻。當(dāng)切割毛細(xì)管的長度時(shí)，如果你切掉太多，就不能使毛細(xì)管再變長 了。將毛細(xì)管布置到毛細(xì)管單元中的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是，這使得它們易于交換和重用。如 果每個(gè)毛細(xì)管單元布置在盒子中，其甚至更容易交換。相比于又薄又有彈性的毛細(xì)管，盒子 要容易操作的多。優(yōu)選地，盒子具有快接連接器，從而可以容易地使流體流提供單元和反應(yīng) 器進(jìn)行流體連通。優(yōu)選地，盒子還具有電連接器，從而能夠容易地連接到流調(diào)節(jié)單元(如果 該流調(diào)節(jié)單元沒有同時(shí)提供于盒子中)，從而為加熱器/冷卻器和/或流傳感器，和/或反 應(yīng)系統(tǒng)的其他控制單元進(jìn)行電饋送，例如用于測量數(shù)據(jù)的交換。在該實(shí)施例中，反應(yīng)系統(tǒng)可 以是模塊化系統(tǒng)，其中部件可容易地與其他部件交換以適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)的需要。根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)中，流調(diào)節(jié)單元確定流體流的流速，也可以是氣 體流、液體流、組合的氣體/液體流、膠體流或任何其他可能的流。然后該流調(diào)節(jié)單元確定 流體流的流速與所需的流速的偏差，并通過控制毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器來調(diào)節(jié) 流速。加熱器和/或冷卻器改變毛細(xì)管單元的毛細(xì)管的溫度，從而影響通過該毛細(xì)管的流 體流的流速。毛細(xì)管的溫度以多種方式影響通過該毛細(xì)管的流速毛細(xì)管中的流體的粘度取決于溫度，流體受熱時(shí)膨脹，且毛細(xì)管的內(nèi)尺寸也可能因?yàn)闊崤蛎浶?yīng)而稍微改變。流體 的粘度和毛細(xì)管的尺寸都是確定毛細(xì)管的流阻，從而確定通過該毛細(xì)管的流體流的流速的 參數(shù)。每個(gè)毛細(xì)管單元可具有其自己的流調(diào)節(jié)單元，或多個(gè)毛細(xì)管單元可由單個(gè)流調(diào)節(jié) 單元控制。流調(diào)節(jié)單元可連接到控制分離器的總控制系統(tǒng)，或是該總控制系統(tǒng)的一部分，或 者當(dāng)分離器應(yīng)用在反應(yīng)系統(tǒng)中時(shí)，流調(diào)節(jié)單元可以是控制整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)或其一部分的反應(yīng) 系統(tǒng)控制單元的一部分。毛細(xì)管單元也可用于針對不同反應(yīng)容器中的壓力差來補(bǔ)償反應(yīng)容器上的流分配。 當(dāng)在反應(yīng)容器中發(fā)生反應(yīng)時(shí)，在反應(yīng)容器之間可能開始建立壓力差。如果是這種情況，且不 采取任何措施，反應(yīng)容器上的流分配將改變。然而，通過毛細(xì)管的各自的加熱器和/或冷卻 器來改變毛細(xì)管的流體流阻力，該效應(yīng)可被補(bǔ)償，從而使得反應(yīng)容器上的流分配保持不變。申請人:發(fā)現(xiàn)，通過提供具有熱絕緣的毛細(xì)管，可更精確地控制毛細(xì)管中的流速。申 請人發(fā)現(xiàn)這大概是因?yàn)橥ㄟ^毛細(xì)管的流速對溫差非常敏感。申請人在其研究中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn) 行小標(biāo)度實(shí)驗(yàn)中(例如流速為大約anl/min甚至更低)或甚至超小標(biāo)度實(shí)驗(yàn)中(特別是液 體的流速為1-10微升每分鐘或更低)，甚至0. 1°C的溫差都會造成顯著的流速差。這就可 以解釋為什么再例如每天不同的時(shí)間(白天/晚上)，或當(dāng)它們用于不同的位置時(shí)(實(shí)驗(yàn)室 的房間中間或靠近墻壁或通風(fēng)單元)，即便精確校準(zhǔn)的毛細(xì)管仍呈現(xiàn)不同的流速。通過將毛 細(xì)管布置在具有熱絕緣的外殼中，降低了毛細(xì)管的直接環(huán)境溫度對通過該毛細(xì)管的流的流 速的影響。進(jìn)一步地，通過在所述外殼中提供加熱器/或冷卻器，可更直接地控制毛細(xì)管的 溫度，這使得能夠快速獲得所需的流體流的流速。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，毛細(xì)管單元至少部分地容納于盒子中，從而易于連接到 反應(yīng)系統(tǒng)的其他部件，例如流體源和/或反應(yīng)器?？赡苷麄€(gè)毛細(xì)管單元都包含在盒子中，但 是也可能例如流傳感器被布置在盒子的外面。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，加熱器包括具有電阻的導(dǎo)線，該導(dǎo)線圍繞毛細(xì)管纏繞從 而向所述毛細(xì)管提供熱量。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，毛細(xì)管被布置為例如圍繞一芯纏繞，該芯具有加熱和/ 或冷卻裝置。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)可用于氣體、液體、膠體、和/或其組合。其特別適用于控 制流速小的流，例如如果流體是液體則次級流體流的流速在1微升每分鐘(ml per minute) 和2微升每分鐘之間，或如果流體是氣體則小于IOONml每分鐘，通常小于50Nml每分鐘。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)包括歧管，該歧管具有用于接收初級流體流的歧管入口， 和用于釋放多個(gè)次級流體流的多個(gè)歧管出口。該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)毛細(xì)管單元，每 個(gè)毛細(xì)管單元包括用于接收來自歧管出口的次級流體流的單元入口、用于釋放所述次級流 體流的單元出口、布置在該單元入口和單元出口之間的毛細(xì)管從而使所述次級流體流通過 該毛細(xì)管、用于調(diào)節(jié)毛細(xì)管的溫度從而影響通過所述毛細(xì)管的次級流體流的流速的加熱器 和/或冷卻器、以及用于容納至少所述毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器的外 殼，該外殼為毛細(xì)管提供熱絕緣。該毛細(xì)管單元進(jìn)一步包括流傳感器，其用于測量通過該毛 細(xì)管單元的流體流的流速。該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)次級流體流的流 速，該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，該溫度控制裝置用于分別控制毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器的每個(gè)。在該反應(yīng)系統(tǒng)中，通過流傳感器測量每個(gè)次級流體流的流速，并基于所測量的流 速，溫度控制單元使得所測量的流速所涉及的毛細(xì)管單元的外殼中的加熱器和/或冷卻器 加熱或冷卻該外殼中的毛細(xì)管。通過改變毛細(xì)管溫度，調(diào)節(jié)了通過該毛細(xì)管的流體流的流 速。每個(gè)毛細(xì)管單元的毛細(xì)管的熱絕緣外殼防止了一個(gè)毛細(xì)管的溫度影響布置在附 近的其他毛細(xì)管的溫度。這使得能夠精確地控制每個(gè)單個(gè)毛細(xì)管的溫度，從而精確地控制 每個(gè)單個(gè)次級流體流的流速。同時(shí)，通過將毛細(xì)管布置在具有熱絕緣的外殼中，降低了毛細(xì) 管的直接環(huán)境溫度對通過該毛細(xì)管的流的流速的影響。進(jìn)一步地，通過在所述外殼中提供 加熱器和/或冷卻器，可更直接地控制毛細(xì)管的溫度，從而能夠快速地獲得所需的流體流 的流速。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)適用于實(shí)現(xiàn)將初級流體流分配為具有相同流速的次級流 體流。然而，也能夠?qū)崿F(xiàn)次級流體流的任何其他所需的流速分配。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，至少一個(gè)單元出口連接到反應(yīng)容器。這樣，可控制提供給 該反應(yīng)容器的流體流。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，在盒子中容納一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)管單元。每個(gè)盒子可包括 一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)管單元。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，加熱器包括具有電阻的導(dǎo)線，該導(dǎo)線圍繞毛細(xì)管纏繞用 于對所述毛細(xì)管提供熱量。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，優(yōu)選地將該毛細(xì)管布置為圍繞一芯纏繞，該芯具有加熱 和/或冷卻裝置。在一個(gè)特別有利的實(shí)施例中，該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括輔助通道，該輔助通道的流 體流阻力比次級通道中的流體流阻力小得多。該輔助通道連接到該歧管，其作用是進(jìn)入歧 管的流體的主要部分通過該輔助通道離開該歧管。該輔助通道可例如將流體在進(jìn)入歧管入 口之前將其帶回其來自的源，消耗掉或單獨(dú)排放。輔助通道的作用是，特別是在歧管入口的壓力保持穩(wěn)定時(shí)，使得通過毛細(xì)管單元 中的一個(gè)的流速的變化不影響或幾乎不影響通過其他毛細(xì)管單元的流速。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括反應(yīng)模塊，用于容納該反應(yīng)容 器；和/或一個(gè)或多個(gè)盒子，每個(gè)盒子容納該分流器的多個(gè)毛細(xì)管單元的至少一個(gè)；以及外 罩或框架，用于至少容納該反應(yīng)模塊和一個(gè)或多個(gè)盒子。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，該反應(yīng)器是流經(jīng)反應(yīng)器。在上文所述的反應(yīng)系統(tǒng)中，初級流體流被分離為多個(gè)次級流體流，且這些次級流 體流的每一個(gè)被提供給反應(yīng)容器。通過毛細(xì)管單元控制次級流體流的流速。然而，毛細(xì)管 單元也可用于具有不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)系統(tǒng)中，和/或被布置在反應(yīng)系統(tǒng)的其他位置。下面將 描述其中的一些反應(yīng)系統(tǒng)。作為具有不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)系統(tǒng)的示例，本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種用于進(jìn)行并行實(shí) 驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，其中流體來自不同的流體源。該流體源可例如提供不同的流體和/或不同 壓力的流體。該反應(yīng)系統(tǒng)包括用于提供第一壓力的第一初級流體流的第一流體提供單元， 以及用于提供第二壓力的第二初級流體流的第二流體提供單元。進(jìn)一步地，該反應(yīng)系統(tǒng)包括第一毛細(xì)管單元，其為與根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)系統(tǒng)中所使用的類型相同的毛細(xì)管單 元，該第一毛細(xì)管單元適用于接收來自第一流體提供單元的第一初級流體流。還包括第二 毛細(xì)管單元，其為與根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)系統(tǒng)中所使用的類型相同的毛細(xì)管單元，該第 二毛細(xì)管單元用于接收來自第二流體提供單元的第二初級流體流。此外，提供了第一反應(yīng) 器，其與第一毛細(xì)管單元進(jìn)行流體連通，以及第二反應(yīng)器，其與第二毛細(xì)管單元進(jìn)行流體連 通。該第一毛細(xì)管單元包括流調(diào)節(jié)單元，其用于調(diào)節(jié)通過第一毛細(xì)管單元的第一初級流體 流的流速。第二毛細(xì)管單元包括流調(diào)節(jié)單元，其用于調(diào)節(jié)通過第二毛細(xì)管單元的第二初級 流體流的流速，從而獲得第一和第二初級流體流的流速的預(yù)定分配。第一毛細(xì)管單元的流調(diào)節(jié)單元和第二毛細(xì)管單元的流調(diào)節(jié)單元可以是分開的實(shí) 體，但是它們也可以集成到單個(gè)的流調(diào)節(jié)單元中。它們可以是整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)控制單元的一 部分。該反應(yīng)系統(tǒng)特別適用于獲得獨(dú)立于壓力的，彼此呈預(yù)定比例的(第一初級流體流 的)第一流速和(第二初級流體流的)第二流速。例如，盡管壓力不同，可獲得彼此相同的
第一和第二流速。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括反應(yīng)模塊，用于容納反應(yīng)容器； 一個(gè)或多個(gè)盒子，每個(gè)盒子容納分流器的多個(gè)毛細(xì)管單元的至少一個(gè)；以及外罩，用于至少 容納該反應(yīng)模塊以及一個(gè)或多個(gè)盒子。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，該反應(yīng)器是流經(jīng)反應(yīng)器。在另一不同結(jié)構(gòu)中，如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)中使用的毛細(xì)管單元也可用于 背壓控制系統(tǒng)，該背壓控制系統(tǒng)用于控制反應(yīng)容器出口的下游的壓力。在該結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明提供一種用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括-反應(yīng)容器，其中所述反應(yīng)容器包括至少一個(gè)反應(yīng)容器入口，該反應(yīng)容器入口可連 接到流體提供單元來接收流體流，其中每個(gè)反應(yīng)容器進(jìn)一步包括至少一個(gè)反應(yīng)容器出口來釋放流出流，-反應(yīng)容器流出線，用于接收來自該反應(yīng)容器的流出流，該流出線與至少一個(gè)反應(yīng) 容器出口進(jìn)行流體連通，該反應(yīng)容器流出線具有用于釋放壓控流的孔，-背壓控制系統(tǒng)，其包括毛細(xì)管單元，該毛細(xì)管單元包括-單元入口，用于接收來自該反應(yīng)容器流出線中的孔的壓控流，-單元出口，用于從毛細(xì)管單元釋放所述壓控流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而使所述壓控流通過 該毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)毛細(xì)管的溫度從而影響通過所述毛細(xì)管的壓控 流的流速，-外殼，用于至少容納所述毛細(xì)管單元的該毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外 殼為毛細(xì)管提供熱絕緣，其中該背壓控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)該壓控流的流速，該流調(diào)節(jié)單元包括-流傳感器，用于測量所述壓控流的流速，-溫度控制裝置，用于控制毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器。
在根據(jù)本發(fā)明的該反應(yīng)系統(tǒng)中，根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)中使用的毛細(xì)管 單元的原理被應(yīng)用于背壓控制系統(tǒng)來控制反應(yīng)容器中的壓力。已知可通過控制反應(yīng)容器下 游的壓力，有利的為靠近反應(yīng)容器出口的壓力來控制反應(yīng)容器中的壓力。在根據(jù)本發(fā)明的 具有背壓控制器的反應(yīng)系統(tǒng)中，反應(yīng)容器流出線具有孔，反應(yīng)容器流出物的一部分可通過 該孔排出。所排出的反應(yīng)容器流出物的一部分被稱為壓控流。通過控制壓控流的流速，可 控制緊鄰反應(yīng)容器的下游的壓力，從而控制容器中的壓力。通過采用如權(quán)利要求1所述的 反應(yīng)系統(tǒng)中使用的毛細(xì)管單元的理論來控制每個(gè)壓控流的流速。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，提供了一種用于進(jìn)行并行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)。該反應(yīng)系統(tǒng) 包括多個(gè)反應(yīng)容器，每個(gè)反應(yīng)容器連接到相關(guān)聯(lián)的流出線。每個(gè)流出線具有用于釋放壓控 流的孔。通過采用如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)中使用的毛細(xì)管單元的理論來控制每個(gè)壓 控流的流速。在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，將多個(gè)毛細(xì)管單元、歧管和流調(diào)節(jié)單元構(gòu)造在一 起以形成分流器。優(yōu)選地，該分流器的部件被一起布置在盒子中，該盒子可容易地連接到反 應(yīng)系統(tǒng)的其他部件，例如流體提供單元、多個(gè)反應(yīng)容器和反應(yīng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)。優(yōu)選地，該分 流器被設(shè)計(jì)為毛細(xì)管單元易于交換，從而可針對不同實(shí)驗(yàn)選擇合適的毛細(xì)管單元。


下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中顯示了本發(fā)明的非限制性實(shí)施例。附 圖如下圖1 根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管單元的實(shí)施例，圖2 本發(fā)明中應(yīng)用的毛細(xì)管單元的另一實(shí)施例，圖3 根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的第一實(shí)施例，圖4 根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的第二實(shí)施例，圖5 根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的第三實(shí)施例，圖6 圖3所示的反應(yīng)系統(tǒng)的變型實(shí)施例，圖7 根據(jù)本發(fā)明的分流器的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管單元的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，通過供給線10將 流體提供給毛細(xì)管單元1。流體可以是氣體、液體或其組合，其通過毛細(xì)管單元入口 2進(jìn)入 毛細(xì)管單元。通過毛細(xì)管4，流體流到毛細(xì)管單元出口 3，在這里流體離開毛細(xì)管單元。在 該實(shí)施例中，毛細(xì)管4從毛細(xì)管單元入口 2—直延伸到毛細(xì)管單元出口 3，但是對于其功能 來說這并非必要。流體通過排放線11流出毛細(xì)管單元1。流傳感器7測量毛細(xì)管4下游的 流體流的流速。該流傳感器7可布置在外殼6的外部或內(nèi)部。毛細(xì)管4布置在具有熱絕緣的外殼6中。在該外殼中布置有加熱器和/或冷卻器 5。利用該加熱器和/或冷卻器5，可影響毛細(xì)管的溫度。外殼6的熱絕緣使得可以有效且 精確地控制毛細(xì)管4的溫度，因?yàn)槊?xì)管與外界熱影響隔絕。此外，在毛細(xì)管被加熱的情況 下，從毛細(xì)管泄露的熱量更少。通過溫度控制裝置8控制加熱器/冷卻器5，該溫度控制裝 置8可布置在外殼6的內(nèi)部，外殼6的外部，或部分在外殼6的內(nèi)部而部分在外殼6的外部。例如，POM是用作熱絕緣的合適材料，因?yàn)槠渚哂泻芎玫臒峤^緣屬性且易于處理。通過改變毛細(xì)管4的溫度，也改變了通過毛細(xì)管4的流體流的流速。這是各種效 應(yīng)的組合造成的。當(dāng)毛細(xì)管4的溫度升高時(shí)，毛細(xì)管4中的流體的溫度也升高。這使得流 體的粘度降低，從而使通過毛細(xì)管4的流體流的流阻降低。此外，這使得流體的體積膨脹。 這些效應(yīng)都使得毛細(xì)管4下游的流速升高。熱膨脹也可能改變毛細(xì)管4的內(nèi)尺寸，這也可 能改變毛細(xì)管4的流阻。通常，在毛細(xì)管4的溫度升高時(shí)，通過毛細(xì)管4的流體流的流速升高。然而，實(shí)踐 中所發(fā)生的是上述效應(yīng)平衡的結(jié)果。在不同情況下，不同的效應(yīng)對于整體效應(yīng)的貢獻(xiàn)或更 重要，或不太重要。例如，熱膨脹對于氣體的影響通常比對于液體更大。如果相同數(shù)量的分 子占用更大的空間，則需要更高的體積流速將相同數(shù)量的分子移動通過毛細(xì)管。因此，如果 體積流速保持不變，則分子流速會降低。另一方面，如果分子流速保持不變，體積流速會升 尚ο在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過流調(diào)節(jié)單元設(shè)置所需的流速。優(yōu)選地，圍繞該所需的流 速，確定可接受的帶寬。然后流傳感器7測量離開毛細(xì)管4的流體流的流速。如果該流速 在可接受的帶寬內(nèi)，則不改變毛細(xì)管的溫度。如果流速在可接受的帶寬外，則溫度控制裝置 開始工作。如果測量的流速低于可接受的帶寬的下限，則溫度控制裝置令加熱器5加熱毛 細(xì)管，例如將溫度提高0. 5°C。稍后，當(dāng)系統(tǒng)已有時(shí)間作出反應(yīng)時(shí)，流傳感器7再次測量流體 流的流速。然后再次確定流速是否在可接受的帶寬內(nèi)。如果流速仍然過低，則將毛細(xì)管的 溫度再升高例如一個(gè)0. 5°C的階梯。如果流傳感器7測量出流速高于可接受的帶寬的上限，則通過溫度控制裝置控制 加熱器/冷卻器5使得毛細(xì)管的溫度降低，例如將溫度降低0. 5°C的階梯。稍后，當(dāng)系統(tǒng)有 時(shí)間作出反應(yīng)時(shí)，流傳感器7再次測量流體流的流速。然后再一次確定流速是否在可接受 的帶寬之內(nèi)。如果流速仍然過高，則將毛細(xì)管的溫度在降低例如一個(gè)0. 5°C的階梯。這樣，就通過反復(fù)地、階梯式地改變毛細(xì)管4的溫度，獲得了所需的流速。這種控 制流速的方法的一個(gè)可選方式是，例如可采用PID-控制回路。加熱器/冷卻器5可以很多形式實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，只有加熱器或這有冷卻 器就足夠了。例如，如果毛細(xì)管總是用在高于室溫的溫度下，只采用加熱器就可以。在這些 情況下，如果要降低通過毛細(xì)管的流的流速，則加熱器5就對毛細(xì)管加熱得少一點(diǎn)。例如， 如果毛細(xì)管在80°C下工作，且流速過高，則通過溫度控制裝置將加熱器5設(shè)置到79. 5°C的 溫度。如果毛細(xì)管4總是被冷卻，則利用相同的原理，且只采用冷卻器以獲得所需的效應(yīng)。 因此，加熱器/冷卻器5可以是加熱器、或冷卻器、或加熱器和冷卻器的結(jié)合。加熱器/冷卻器5可以采取很多形式。其可以是電阻導(dǎo)線，當(dāng)電流通過時(shí)其產(chǎn)生 熱量。這種導(dǎo)線可例如圍繞毛細(xì)管纏繞。外殼6可具有加熱器/冷卻器通道，被加熱的或 被冷卻的媒質(zhì)流過該通道。此外，毛細(xì)管4也可圍繞一芯纏繞，該芯被加熱和/或冷卻，且 之后該芯依次加熱和/或冷卻毛細(xì)管4。如圖2所示。圖2顯示了毛細(xì)管單元1的另一可能的實(shí)施例。供給線10將流體流F提供給單 元入口 2，然后流體通過毛細(xì)管4到達(dá)單元出口 3，在那里流體進(jìn)入排放線11。毛細(xì)管4布 置在熱絕緣外殼6中。在該實(shí)施例中，毛細(xì)管4圍繞芯9纏繞。在圖2的示例中，芯是圓柱 形的，但這不是必須的。芯9具有加熱裝置和/或冷卻裝置。例如，芯9可具有通道，該通道可為例如水的冷卻和/或加熱媒質(zhì)的外部源或與其流體連通。在其他實(shí)施例中，芯可以 具有電阻導(dǎo)線或任何其他形式的加熱路徑。權(quán)利要求1的反應(yīng)系統(tǒng)中采用的毛細(xì)管單元的理論可用于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)中的很 多方面。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的第一實(shí)施例。該反應(yīng)系統(tǒng)包括用于提供初級 流體流P的流體提供單元31。該示例中該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括兩個(gè)歧管20，每個(gè)歧管有4 個(gè)與之相連接的毛細(xì)管單元1。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解也可以是任意其他數(shù)量的歧管和/ 或毛細(xì)管單元。連接線12將流體提供單元31連接到歧管20。初級流體流P首先被分成流 SA和SB。該第一分流器將流SA分為次級流體流SA1、SA2、SA3和SA4。第二分流器將流SB 分成次級流體流SB1、SB2、SB3和SB4。在圖3所示的實(shí)施例中，將連接到相同歧管20的毛細(xì)管單元1的外殼6 —起布置 在盒子33中。這使其易于安裝在反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，例如機(jī)架中。這也使得毛細(xì)管單元組快 速交換，且易于連接到反應(yīng)系統(tǒng)的其他部分，例如，如果利用快接耦合器將不同的流線彼此 連接，例如連接線12到歧管入口 21。優(yōu)選地，盒子還具有電連接器，用于連接電饋線和/或 數(shù)據(jù)傳輸線。盒子自身可以是熱絕緣的，但這不是必須的。在該實(shí)施例中，如果反應(yīng)容器32 被布置在反應(yīng)模塊中，反應(yīng)模塊被布置在機(jī)架中，則是有利的。盡管圖中沒有示出，歧管20也可布置在盒子的內(nèi)部。優(yōu)選地，盒子中的毛細(xì)管單元易于交換，例如因?yàn)椴煌髯杪实拿?xì)管單元具有 相同的尺寸，且用于將它們安裝在盒子中的裝置(例如容納螺釘?shù)目?，或快接或咬合連接 器)處于相同的位置。在圖3所示的反應(yīng)系統(tǒng)中，出現(xiàn)了多個(gè)反應(yīng)容器32。反應(yīng)容器32連接到每個(gè)毛細(xì) 管單元出口 3。分流器30在各個(gè)反應(yīng)器上將初級流體流分配為次級流體流，該次級流體流 在流速上具有所需的相對比例。例如流速分配可以是這樣的流SA1、SA2、SA3和SA4的流 速是流SB1、SB2、SB3和SB4的流速的兩倍，同時(shí)流SA1、SA2、SA3和SA4的流速彼此相等， 且流SB1、SB2、SB3和SB4的流速彼此相等。以上文與根據(jù)本發(fā)明的分流器相關(guān)描述中相同的方式來控制各個(gè)次級流體流 SA1、SA2、SA3、SA4、SBl、SB2、SB3 和 SB4 的流速。一般來說，如果初級流體流具有恒定的流速，且次級流體流中的一個(gè)的流速改變， 則其他次級流體流的流速也會有所改變。這意味著一般來說，要獲得次級流體流的流速的 所需的相對比例，也就是初級流體流在次級流體流上的所需的分配，將需要一些反復(fù)。然而 也可能允許初級流體流的流速變化。例如在這種情況下，通常更容易獲得次級流體流的流 速的所需的相對比例。在這種情況下，在允許初級流體流的流速變化的情況下流體提供單 元中的壓力可保持恒定。根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)中的毛細(xì)管單元可以用于在實(shí)驗(yàn)期間壓力升高或壓力降 低的情況下保持在反應(yīng)容器上的受控的流速分配。這可通過以下示例來描述在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)中，有八個(gè)反應(yīng)容器，通過流體提供單元向反應(yīng)容器饋 送壓力為45barg的液體形式的異丙醇。八個(gè)反應(yīng)容器的每一個(gè)的壓力被設(shè)置為20barg，因 此對于從流體提供單元到反應(yīng)器出口的每個(gè)流體路徑，壓降為2^arg。所有毛細(xì)管單元都 被調(diào)整為每個(gè)將10微升每分鐘的異丙醇液體流發(fā)送到其相關(guān)聯(lián)的反應(yīng)容器。
在實(shí)驗(yàn)期間，由于某種原因，反應(yīng)器之一的壓力下降到Mbarg，從而從流體提供單 元到該反應(yīng)器出口的壓降從升高到30barg。如果不采取任何措施，這會導(dǎo)致到達(dá)該 反應(yīng)容器的流速升高20%達(dá)到12微升每分鐘。然而，如果將連接到該特定反應(yīng)容器的毛細(xì) 管單元中的毛細(xì)管的溫度降低，異丙醇的粘度將升高，而流速將降低。在該示例中，申請人 在其實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)溫度下降大約6°C可將流速帶回到所需的10微升每分鐘。另一方面，如果反應(yīng)容器之一的壓力升高到30barg，壓降將降低到Mbarg。如果 不采取任何措施，這將導(dǎo)致通過該反應(yīng)器的流速降低到6微升每分鐘。然而，通過加熱與該 反應(yīng)容器相關(guān)聯(lián)的毛細(xì)管單元的毛細(xì)管，流體的粘度將降低而流速將升高。在該示例中，申 請人在其實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)溫度升高大約17°C可將流速帶回到所需的10微升每分鐘。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，反應(yīng)系統(tǒng)包括 第一流體提供單元41和第二流體提供單元42。該第一流體提供單元41傳送具有第一壓力 Pl的第一初級流體流Fl。第二流體提供單元42傳送具有第二壓力p2的第二初級流體流 F2。pi可以等于p2，但是該系統(tǒng)特別適用于pi和p2不等的情況。也適用于采用不同的流 體進(jìn)行并行反應(yīng)的系統(tǒng)。在第一流體提供單元41的下游，布置了第一毛細(xì)管單元40*。第一毛細(xì)管單元40* 是根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管單元，例如根據(jù)圖1的第一毛細(xì)管單元。第一流體提供單元41通過 供給線10*連接到第一毛細(xì)管單元40*。在第一毛細(xì)管單元40*的下游，布置有排放線11* 用于將第一流體流Fl提供給第一反應(yīng)器32*。在該示例中，反應(yīng)器32*是流經(jīng)反應(yīng)器。在第二流體提供單元42的下游，布置了第二毛細(xì)管單元40，。第二毛細(xì)管單元40， 是根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管單元，例如根據(jù)圖1的毛細(xì)管單元。第二流體提供單元42通過供給 線10’連接到第二毛細(xì)管單元40’。在第二毛細(xì)管單元40’的下游，布置有排放線11’用于 將第二流體流Fl提供給第二反應(yīng)器32’。在該示例中，反應(yīng)器32’是流經(jīng)反應(yīng)器。圖4的反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括流分配控制器43，用于確保第一初級流體流Fl和第二 初級流體流F2的流速處于所需的相對彼此的比例，例如兩個(gè)初級流體流的流速相同。流分配控制器的功能是確保第一和第二初級流體流Fl和F2的流速處于所需的相 對彼此的比例(例如流速Fl 流速F2 = l 1或1 2)。為達(dá)此目的，流分配控制器接 收來自兩個(gè)流傳感器7的測量的流速。其將各個(gè)初級流體流的流速互相比較，并確定流速 是否處于所需的相對彼此的比例。如果不是這種情況，則流分配控制器激活一個(gè)或多個(gè)單 個(gè)溫度控制裝置8以調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)的初級流體流的流速。利用本發(fā)明的該實(shí)施例，可例如實(shí)現(xiàn)在不同壓力下或者具有不同流體，但是流速 相同的并行反應(yīng)。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的第三實(shí)施例。在該實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的 毛細(xì)管單元用作背壓控制系統(tǒng)的一部分。在根據(jù)圖5的反應(yīng)系統(tǒng)中，提供了多個(gè)反應(yīng)容器32。每個(gè)反應(yīng)容器32具有至少一 個(gè)反應(yīng)容器入口 34和至少一個(gè)反應(yīng)容器出口 35。初級流體流P被提供給該系統(tǒng)，然后在 該示例中被分離為次級流體流Si、S2和S3。對于該分流，可采用根據(jù)本發(fā)明的分流器，例 如根據(jù)圖7所述的分流器，但這不是必須的。在如圖5的反應(yīng)系統(tǒng)中，每個(gè)反應(yīng)容器32具 有反應(yīng)容器流出線50用于排放來自該特定反應(yīng)容器32的反應(yīng)流出物。該反應(yīng)容器流出線 50連接到相關(guān)聯(lián)的反應(yīng)容器32的反應(yīng)容器出口 35。
在根據(jù)圖5的反應(yīng)系統(tǒng)中，根據(jù)本發(fā)明的毛細(xì)管單元的理論被用于背壓控制系統(tǒng) 來控制反應(yīng)容器32中的壓力。已知可通過控制該反應(yīng)容器下游的壓力，有利地通過控制靠 近反應(yīng)容器出口的壓力來控制反應(yīng)容器中的壓力。為達(dá)此目的，每個(gè)反應(yīng)容器流出線50具有孔，反應(yīng)容器流出物的一部分可通過該 孔排出。排出的該反應(yīng)容器流出物的一部分被稱為壓控流。通過控制壓控流的流速，可控 制緊鄰反應(yīng)容器下游的壓力，從而控制該容器中的壓力。如果例如該壓力必須降低以在反 應(yīng)容器中獲得所需的壓力，就必須升高壓控流的流速。在圖5的反應(yīng)系統(tǒng)中，根據(jù)本發(fā)明的 毛細(xì)管單元被用于控制壓控流的流速，從而控制相關(guān)聯(lián)的反應(yīng)器32中的壓力。在圖5中，提供了多個(gè)反應(yīng)容器32。然而像圖5中的一個(gè)那樣的背壓控制系統(tǒng)也 可與單個(gè)反應(yīng)容器相結(jié)合來使用。圖6顯示了根據(jù)圖3的反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的變型。在該變型中，提供了輔助通道 23，三級流體流TF可通過該輔助通道。該輔助通道的流體流阻力比毛細(xì)管單元1的毛細(xì)管 中的流體流阻力要小得多。因此，大多數(shù)的初級流體流P通過該輔助通道23離開反應(yīng)系統(tǒng)。因此，毛細(xì)管單元1的毛細(xì)管4之一中的流體流阻力的變化對通過反應(yīng)系統(tǒng)中的 其他毛細(xì)管的流體流的流速的影響小得多。舉例來說，假設(shè)在圖3的反應(yīng)系統(tǒng)中，初級流體流是10微升每分鐘，通過第一毛細(xì) 管單元的次級流體流是6微升每分鐘，通過第二毛細(xì)管單元的次級流體流是4微升每分鐘。 則加熱第二毛細(xì)管單元的毛細(xì)管，通過該第二毛細(xì)管單元的流速變?yōu)?. 5微升每分鐘。如 果初級流體流的流速保持不變，通過第一毛細(xì)管單元的流體流因此變?yōu)?. 5微升每分鐘。為了比較，如果圖6的反應(yīng)系統(tǒng)中的初級流體流是10微升每分鐘，通過該輔助通 道23的三級流體流為8微升每分鐘，通過第一毛細(xì)管單元的次級流體流為1微升每分鐘， 通過第二毛細(xì)管單元的次級流體流也是1微升每分鐘。那么，加熱第二毛細(xì)管單元的毛細(xì) 管，通過該第二毛細(xì)管單元的流速變?yōu)?.5微升每分鐘。如果初級流體流的流速保持不變， 通過輔助通道的流體流因此變?yōu)?. 56微升每分鐘，通過第一毛細(xì)管單元的流體流因此變 為0. 94微升每分鐘。上述流速值和比例僅僅是為了描述輔助通道的效應(yīng)的示例。一般來說，通過輔助 通道的流速可以例如是通過每個(gè)毛細(xì)管的流速的10到50到100倍，甚至更多倍。在一個(gè)典型實(shí)施例中，可以是初級流體流的流體的90%通過輔助通道，而只有 10%分配到毛細(xì)管單元。如果反應(yīng)系統(tǒng)中有16個(gè)毛細(xì)管單元，且所需的流速被設(shè)置使得 為在毛細(xì)管單元上的流體流的分配相等，則每個(gè)毛細(xì)管單元只接收初級流體流的流體的 0. 625%。輔助通道可在流體進(jìn)入歧管入口之前將流體帶回到其來自的源、消耗掉或單獨(dú)排 放。如圖6所示的類型的輔助通道可與根據(jù)本發(fā)明的任何反應(yīng)系統(tǒng)相結(jié)合來使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，上文所述的根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)施例的特征可彼 此互換和/或結(jié)合。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的分流器的實(shí)施例。在該分流器中，采用了與根據(jù)圖1所 述的毛細(xì)管單元中相同的理論。在圖7的分流器中，流體的初級流P被提供給歧管20的歧管入口 21。在歧管20中，初級流體流P被分為兩個(gè)次級流體流Si、S2。在通過該分流器后，每個(gè)次級流體流Si、 S2被引導(dǎo)到采用了例如反應(yīng)容器的裝置。在圖7的示例中，次級流體流S1、S2可提供給兩 個(gè)并行的反應(yīng)容器以執(zhí)行并行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然歧管可以具有兩個(gè)以上的歧管出口，從而 可產(chǎn)生兩個(gè)以上的次級流。然而這不改變該分流器的技術(shù)原理。當(dāng)進(jìn)行并行實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常需要次級流體流的流速處于相對彼此的預(yù)定比例。例如， 需要所有的流體流的流速相等，或Sl的流速必須是S2的流速的二倍。這可通過根據(jù)本發(fā) 明的分流器來實(shí)現(xiàn)。圖7的分流器包括兩個(gè)毛細(xì)管單元1，其與根據(jù)圖1的毛細(xì)管單元相似。分流器的 每個(gè)毛細(xì)管單元1在毛細(xì)管單元入口 2接收來自相關(guān)聯(lián)的歧管出口 22的次級流體流。在 毛細(xì)管單元1中，按照與通過圖1中毛細(xì)管的流體流相同的方式調(diào)節(jié)次級流體流。因此，通 過流傳感器7測量每個(gè)次級流體流的流速，溫度控制單元8基于所測量的流速，令與測量的 流速所涉及的毛細(xì)管單元1的外殼6中的加熱器和/或冷卻器5加熱或冷卻該外殼6中的 毛細(xì)管4。通過改變毛細(xì)管溫度，來調(diào)整通過毛細(xì)管的流體流的流速。每個(gè)毛細(xì)管單元1的毛細(xì)管4的熱絕緣外殼6防止一個(gè)毛細(xì)管4的溫度影響布置 在附近的其他毛細(xì)管4的溫度。此外，降低了來自環(huán)境的其他熱影響，以及從加熱器/冷卻 器5到環(huán)境的熱損耗。這使得能夠精確控制每個(gè)單個(gè)毛細(xì)管4的溫度，從而精確控制每個(gè) 單個(gè)次級流體流的流速。與每個(gè)毛細(xì)管單元1相關(guān)的流傳感器7和溫度控制裝置8構(gòu)成了用于相關(guān)聯(lián)的次 級流體流的流調(diào)節(jié)單元的一部分。利用該流調(diào)節(jié)單元，可分別控制每個(gè)次級流體流的每個(gè) 流速。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，分流器進(jìn)一步包括流分配控制器，其與分流器的單個(gè)流調(diào)節(jié) 單元連通(優(yōu)選地直接與單個(gè)流調(diào)節(jié)裝置的溫度控制裝置連通)。流分配控制器的功能是確保次級流體流的流速處于所需的相對于彼此的比例 (例如第一次級流速第二次級流速第三次級流速第四次級流速=1 1 1 1或 1:2:3:4)。為達(dá)此目的，該流分配控制器接收來自分流器的所有流傳感器7的測量 的流速。其將單個(gè)次級流體流的流速互相比較，并確定流速是否處于所需的相對彼此的比 例。如果不是這種情況，則流分配控制器激活一個(gè)或多個(gè)單個(gè)流調(diào)節(jié)單元，優(yōu)選地，直接激 活溫度控制裝置，以調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)的次級流體流的流速?！銇碚f，如果初級流體流具有恒定的流速，且次級流體流之一的流速改變，則其 他次級流體流的流速也會有所改變。這意味這一般來說，要獲得次級流體流的流速的所需 的相對比例，也就是說初級流體流在次級流體流上所需的分配，將需要一些反復(fù)。然而也可 以允許初級流體流的流速變化。在這種情況下，通常更易于獲得次級流體流的流速的所需 的相對比例。例如在這種情況下，在允許初級流體流的流速變化的同時(shí)，流體提供單元中的 壓力可保持恒定。優(yōu)選地，分流器的部件布置在盒子中，從而分流器可易于與其所應(yīng)用的系統(tǒng)中的 其他部件相連接。優(yōu)選地，毛細(xì)管單元可拆除地布置在盒子中，從而易于與其他毛細(xì)管單元交換，例 如與具有不同的流體流阻力范圍的毛細(xì)管單元交換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解上文所述根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的實(shí)施例的特征和根據(jù)本 發(fā)明的分流器的實(shí)施例的特征可以互換和/或彼此結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種用于進(jìn)行并行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括 -流體提供單元，用于提供初級流體流，-歧管，該歧管具有用于接收來自該流體提供單元的初級流體流的歧管入口，以及用于 釋放多個(gè)次級流體流的多個(gè)歧管出口，-多個(gè)毛細(xì)管單元，每個(gè)毛細(xì)管單元連接到歧管出口以接收次級流體流， 每個(gè)毛細(xì)管單元包括-單元入口，用于接收來自歧管出口的次級流體流， -單元出口，用于釋放所述次級流體流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而所述次級流體流通過該 毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)毛細(xì)管的溫度，從而影響通過所述毛細(xì)管的次級流體 流的流速，-外殼，用于至少容納所述毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外殼為毛 細(xì)管提供熱絕緣，-流傳感器，用于測量通過毛細(xì)管單元的次級流體流的流速，該流傳感器布置在該外殼 的內(nèi)部或外部，-流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)次級流體流的流速，該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，該溫度 控制裝置響應(yīng)于由毛細(xì)管單元的流傳感器測量的流速分別控制每個(gè)毛細(xì)管單元的加熱器 和/或冷卻器，-多個(gè)反應(yīng)容器，其中每個(gè)反應(yīng)容器包括至少一個(gè)反應(yīng)容器入口，其中每個(gè)反應(yīng)容器的 反應(yīng)容器入口連接到相關(guān)聯(lián)的毛細(xì)管單元出口以接收來自分流器的次級流體流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其中該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括 -反應(yīng)模塊，用于容納反應(yīng)容器，-一個(gè)或多個(gè)盒子，每個(gè)盒子容納該多個(gè)毛細(xì)管單元中的至少一個(gè)的至少一部分， -外罩，用于至少容納該反應(yīng)模塊和該一個(gè)或多個(gè)盒子。
3.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其中該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括流分配控 制器，用于確保次級流體流的流速處于所需的相對彼此的比例，例如所有次級流體流的流 速相等。
4.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)管單元至少部分 地容納在盒子中。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其中該加熱器包括具有電阻的導(dǎo)線， 該導(dǎo)線圍繞毛細(xì)管纏繞來為所述毛細(xì)管提供熱量。
6.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中毛細(xì)管圍繞一芯纏繞，該芯具有加熱 和/或冷卻裝置。
7.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接到該歧管 的輔助通道，該輔助通道的流體流阻力小于毛細(xì)管單元的毛細(xì)管的流體流阻力。
8.一種用于進(jìn)行并行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括 -流體提供單元，用于提供初級流體流，-根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流器，其中該歧管入口連接到該流體提供單元以接收來自該流體提供單元的初級流體流，-多個(gè)反應(yīng)容器，其中每個(gè)反應(yīng)容器包括至少一個(gè)反應(yīng)容器入口，其中每個(gè)反應(yīng)容器的 反應(yīng)容器入口連接到相關(guān)聯(lián)的毛細(xì)管單元出口以接收來自該分流器的次級流體流。
9. 一種用于進(jìn)行并行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括 -第一流體提供單元，用于提供第一壓力的第一初級流體流， -第二流體提供單元，用于提供第二壓力的第二初級流體流，-第一毛細(xì)管單元，該第一毛細(xì)管單元用于接收來自該第一流體提供單元的第一初級 流體流，該第一毛細(xì)管單元包括-單元入口，用于接收來自該第一流體提供單元的第一初級流體流， -單元出口，用于釋放所述第一初級流體流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而使所述第一初級流體流 通過該毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)該毛細(xì)管的溫度從而影響通過所述毛細(xì)管的第一初 級流體流的流速，-外殼，用于至少容納該第一毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外殼為 毛細(xì)管提供熱絕緣，-流傳感器，用于測量通過該第一毛細(xì)管單元的第一初級流體流的流速，該流傳感器布 置在該外殼的內(nèi)部或外部，-流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)通過該第一毛細(xì)管單元的第一初級流體流的流速， 該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，該溫度控制裝置響應(yīng)于由第一毛細(xì)管單元的流傳感 器測量的流速來控制第一毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器，-第二毛細(xì)管單元，該第二毛細(xì)管單元用于接收來自第二流體提供單元的第二初級流 體流，該第二毛細(xì)管單元包括-單元入口，用于接收來自第二流體提供單元的第二初級流體流， -單元出口，用于釋放所述第二初級流體流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而使所述第二初級流體流 通過該毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)該毛細(xì)管的溫度，從而影響通過所述毛細(xì)管的第二初 級流體流的流速，-外殼，用于至少容納該第二毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外殼為 毛細(xì)管提供熱絕緣，-流傳感器，用于測量通過第二毛細(xì)管單元的第二初級流體流的流速，該流傳感器布置 在該外殼的內(nèi)部或外部，-流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)通過第二毛細(xì)管單元的第二初級流體流的流速， 該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，該溫度控制裝置響應(yīng)于由第二毛細(xì)管單元的流傳感 器測量的流速來控制該二毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器， -第一反應(yīng)器，其與第一毛細(xì)管單元流體連通， -第二反應(yīng)器，其與第二毛細(xì)管單元流體連通，其中第一毛細(xì)管單元的流調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)第一初級流體流的流速，第二毛細(xì)管單元的流調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)第二初級流體流的流速，以及其中該反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括流分配控制器，用于確保第一和第二初級流體流的流速處 于所需的相對彼此的比例，例如第一和第二初級流體流的流速相等。
10.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)器是流經(jīng)反應(yīng)器。
11.一種用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括-反應(yīng)容器，其中所述反應(yīng)容器包括至少一個(gè)反應(yīng)容器入口，該反應(yīng)容器入口能夠連接 到流體提供單元以接收流體流，其中每個(gè)反應(yīng)容器進(jìn)一步包括至少一個(gè)用于釋放流出流的反應(yīng)容器出口， -反應(yīng)容器流出線，用于接收來自該反應(yīng)容器的流出流，該流出線與至少一個(gè)反應(yīng)容器 出口流體連通，該反應(yīng)容器流出線具有用于釋放壓控流的孔， -包括毛細(xì)管單元的背壓控制系統(tǒng)，該毛細(xì)管單元包括 -單元入口，用于接收來自該反應(yīng)容器流出線中的孔的壓控流， -單元出口，用于從該毛細(xì)管單元釋放所述壓控流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而使所述壓控流通過該毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)毛細(xì)管的溫度，從而影響通過所述毛細(xì)管的壓控流的 流速，-外殼，用于至少容納所述毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外殼為毛 細(xì)管提供熱絕緣，-流傳感器，用于測量通過毛細(xì)管單元的壓控流的流速，其中該背壓控制系統(tǒng)進(jìn)一步包括流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)該壓控流的流速，該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，用于控制毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器。
12.一種用于進(jìn)行并行實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)包括 -流體提供單元，用于提供初級流體流，-歧管，該歧管具有用于接收該初級流體流的歧管入口，和用于釋放多個(gè)次級流體流的 多個(gè)歧管出口，-多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)系統(tǒng)，其中每個(gè)歧管出口連接到反應(yīng)容器入口。
13.一種分流器，用于將初級流體流分離為多個(gè)次級流體流以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該分流器包括-歧管，該歧管具有用于接收該初級流體流的歧管入口，用于釋放多個(gè)次級流體流的多 個(gè)歧管出口，-多個(gè)毛細(xì)管單元，每個(gè)該毛細(xì)管單元包括 -單元入口，用于接收來自歧管出口的次級流體流， -單元出口，用于釋放所述次級流體流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而使所述次級流體流通過 該毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)毛細(xì)管的溫度，從而影響通過所述毛細(xì)管的次級流體 流的流速，-外殼，用于至少容納所述毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外殼為毛細(xì)管提供熱絕緣，-流傳感器，用于測量通過該毛細(xì)管單元的次級流體流的流速，該流傳感器布置在該外 殼的內(nèi)部或外部，-流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)次級流體流的流速，該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，該溫度 控制裝置響應(yīng)于由毛細(xì)管單元的流傳感器測量的流速分別控制每個(gè)毛細(xì)管單元的加熱器 和/或冷卻器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的分流器，其中該分流器包括盒子，該盒子用于容納該分流 器的部件，其中毛細(xì)管單元可拆除地布置在該盒子中，從而所述毛細(xì)管單元能夠被交換。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)用了至少一個(gè)毛細(xì)管單元。該毛細(xì)管單元包括-單元入口，用于接收流體流，-單元出口，用于釋放所述流體流，-毛細(xì)管，該毛細(xì)管布置在該單元入口和該單元出口之間，從而所述流體流通過該毛細(xì)管，-加熱器和/或冷卻器，用于調(diào)節(jié)毛細(xì)管的溫度，從而影響通過所述毛細(xì)管的流體流的流速，-外殼，用于至少容納所述毛細(xì)管單元的毛細(xì)管以及加熱器和/或冷卻器，該外殼為毛細(xì)管提供熱絕緣，-流傳感器，用于測量通過該毛細(xì)管單元的流體流的流速，該流傳感器布置在該外殼的內(nèi)部或外部。毛細(xì)管單元結(jié)合有或進(jìn)一步具有流調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)節(jié)次級流體流的流速，該流調(diào)節(jié)單元包括溫度控制裝置，該溫度控制裝置響應(yīng)于由該毛細(xì)管單元的流傳感器測量的流速分別控制每個(gè)毛細(xì)管單元的加熱器和/或冷卻器。
文檔編號G05D11/13GK102084310SQ200980118432
公開日2011年6月1日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者E·R·博登斯塔夫, M·斯米特, R·H·W·穆尼恩 申請人:阿凡田控股有限公司