CN100537019C - 超声液体处理换能方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种超声液体处理换能方法，通过振动管体的两端分别设置第一换能器和第二换能器，选择振动管体的长度为第一换能器和第二换能器工作频率对应等效半波长的整数倍，使第一换能器和第二换能器的轴向振动转换成径向振动，超声能量在管体内产生会聚，以对管体内液体施以强大超声能量，超声液体处理换能装置包括振动管体、分别设在振动管体两端的第一换能器、第二换能器、以及驱动换能器的超声波发生器。振动管体可将换能器的产生的沿振动管体轴向的振动转换成沿振动管体径向的振动，使超声波能量得以集中作用于管内液体。本发明的装置，设备结构简单、可靠性高、使用方便，可广泛应用于物件清洗、乳化、粉碎、声化学、中草药提取及生物工程等领域。

Description

超声液体处理换能方法和装置

技术领域

本发明涉及超声技术，具体涉及一种用于液体处理的超声换能方法和装置。

背景技术

目前，超声波处理技术运用十分广泛，包括物件的清洗、乳化、粉碎、声化学、中草药提取及生物工程等各个领域。在超声清洗、声化学等液体处理运用中，如何产生所需要的超声波是技术的关键，因此人们在不断研制各种换能器，它的作用是将超声波发生器产生的高频电信号转换成高频机械振动能量并发射到液体介质中，在液体中产生诸如“空化作用”等物理效应。目前，常用的超声槽式处理是将换能器粘于槽的底部或侧面，也可把换能器装于一个盒体内部形成“振板”(或“震板”)，然后把“振板”置于槽中。这种常用的超声槽式处理法，所需换能器数目多，另外超声场强度不高，不能满足一些需要高强度超声的处理要求。工程中为获得较高强度超声场的方法是采用变幅杆来会聚超声能量，这种方法处理量少，难于达到工业化规模实施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种聚集能力强、所产生的高频机械振动能量强度大的超声液体处理换能方法和装置。

本发明的超声液体处理换能方法，是通过在振动管体的一端或两端设置换能器，选择振动管体的长度为换能器工作频率对应等效半波长的整数倍，使换能器的轴向振动转换成径向振动，超声能量在振动管体内产生会聚，以对振动管体内液体施以强大超声能量。

本发明的超声液体处理换能装置，包括振动管体、设在振动管体一端或两端的换能器，以及驱动换能器的超声波发生器，选择振动管体的长度为换能器工作频率对应等效半波长的整数倍，使得振动管体能将由换能器的产生的沿振动管体轴向的振动转换成沿振动管体径向的振动，并向振动管体内中央会聚。

在本发明的超声液体处理换能装置中，所述振动管体一端开口，另一端固定安装第一换能器，该换能器为纵向振动换能器。

在本发明的超声液体处理换能装置中，在所述第一换能器外部设有套体，该套体上部连接有防水螺杆，电缆线穿过防水螺杆与所述第一换能器电连接。

在本发明的超声液体处理换能装置中，所述振动管体侧壁上设有一个液体进出口。

在本发明的超声液体处理换能装置中，所述振动管体的所述开口上固定设有第二换能器，所述第二换能器与超声波发生器电连接，且所述振动管体侧壁距离第二换能器的一定距离处设有出液口。

在本发明的超声液体处理换能装置中，所述第二换能器外部设有可容纳该换能器的套体。

在本发明的超声液体处理换能装置中，所述第一换能器或第二换能器的辐射面沿振动管体轴向正对振动管体内部。

实施本发明的有益效果在于：本发明超声液体处理换能方法和装置采用纵向振动换能器，推动振动管体，并能将换能器的产生的沿振动管体轴向的振动转换成沿振动管体径向的振动，然后振动管体向内辐射以会聚超声能量。故可在振动管体内部得到强度很高的超声场。另外，本发明超声液体换能处理装置采用一个或两个换能器，设备结构简单，有利制造及提高设备的稳定可靠性。再者，振动管体的长度和直径可根据需要来设计，方便使用。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的示意图。

图2是本发明的第二实施例的示意图。

图3是本发明的第三实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于液体处理的超声换能装置。如图1所示，其为本发明的第一实施例的示意图。该液体处理超声换能装置包括有至少一个超声波发生器(未画出)、换能器3，及盛有液体的振动管体1。该振动管体1一端设有开口11，另一端部安装有换能器3，该换能器为一种纵向振动换能器，能将超声波发生器所产生的超声波转变成纵向的高能机械振动。该换能器3是通过焊接的方式与该振动管体1固定连接的，其恰可以封闭该振动管体1的该端部。该换能器3通过电缆线7与超声波发生器电连接。在该换能器3的外部还设有可容纳该换能器3的套体40，该套体40上部连接有防水螺杆5，电缆线7穿过防水螺杆5与该换能器3电连接。

在图1中所揭示的超声液体处理换能装置，其最大的特点是，该振动管体1的选择要按照一定的规律。例如，在本实施例中，该振动管体1的长度为换能器3工作频率对应等效半波长的整数倍。

如图2所示，是本发明的第二实施例的示意图。在本实施例中，其基本部件与图1中所揭示的类似，但在振动管体1连接有换能器3的一端的侧壁上，距离换能器3的一定距离处设有液体通口20。液体可以从该口20流入或流出振动管体1内部。

如图3所示，是本发明的第三实施例的示意图。本发明提供了一种用于液体处理的超声换能装置。其主要包括有至少一个超声波发生器(未画出)、换能器3和另一换能器4，及振动管体1。该振动管体1两端分别安装有换能器3及换能器4，该换能器3和换能器4可以为相同的换能器，也可以为不同的换能器。该换能器3和换能器4均是通过焊接的方式与该振动管体1的端部固定连接的，恰可以封闭该振动管体1的两端部，使该振动管体1形成一个封闭的管体。该换能器3和换能器4通过电缆线与超声波发生器电连接。在该换能器3的外部设有可容纳该换能器3的套体40，该套体40上部连接有防水螺杆5，电缆线7穿过防水螺杆5与该换能器3电连接。在换能器4的外部设有可容纳该换能器4的套体41。在振动管体1两端侧壁距离换能器3、4的一定距离处设有入液口20和出液口21，液体可以从入液口20流入，在振动管体1内部经处理后从出液口21流出。

在本发明中，该换能器3或换能器4的工作频率一般处于20KHZ到40KHZ之间，而该振动管体1的长度一般可选择在30CM至2M之间，也可不限于此，其一般为换能器3或换能器4工作频率半波长的整数倍。而振动管体1的直径可依该超声液体处理换能装置的具体用途而定，其亦可以设计成与频率满足一定的关系。

在本发明中，换能器3及换能器4的辐射面沿轴向正对振动管体1内部。该换能器3及换能器4的辐射面向振动管体1内部发送纵向高频能量，使在振动管体1内部的液体中产生“空化作用”，从而使液体达成诸如清洗、乳化等功效。且该纵向高频能量经过振动管体1的作用，转变成沿振动管体1的径向方向。从而形成向内的会聚作用，且越靠近振动管体1的中部，该向内的会聚作用越强。从而在振动管体1内部得到强度很高的超声场。另外，本发明超声液体处理换能装置采用一个或两个换能器，设备结构简单，有利制造及提高设备的稳定可靠性。其次，振动管体的长度和直径可根据需要来设计，方便使用。

本发明的超声液体处理换能装置可广泛应用于包括物件的清洗、乳化、粉碎、声化学、中草药提取及生物工程等的各个领域。

Claims (7)

1、一种超声液体处理换能方法，其特征在于：通过在振动管体的两端分别设置第一换能器和第二换能器，选择振动管体的长度为第一换能器和第二换能器工作频率对应等效半波长的整数倍，使第一换能器和第二换能器的轴向振动转换成径向振动，超声能量在振动管体内产生会聚，以对振动管体内液体施以强大超声能量。

2、一种超声液体处理换能装置，其特征在于：包括振动管体、分别设在振动管体两端的第一换能器和第二换能器，以及驱动第一换能器和第二换能器的超声波发生器，选择振动管体的长度为第一换能器和第二换能器的工作频率对应等效半波长的整数倍，使得振动管体能将由第一换能器和第二换能器的产生的沿振动管体轴向的振动转换成沿振动管体径向的振动，并向振动管体内中央会聚。

3、根据权利要求2所述的超声液体处理换能装置，其特征在于：所述第一换能器和/或第二换能器为纵向振动换能器。

4、根据权利要求3所述的超声液体处理换能装置，其特征在于：在所述第一换能器外部设有套体，该套体上部连接有防水螺杆，电缆线穿过防水螺杆与所述第一换能器电连接。

5、根据权利要求2～4任一项所述的超声液体处理换能装置，其特征在于：所述振动管体侧壁上设有一个液体进出口。

6、根据权利要求4所述的超声液体处理换能装置，其特征在于：所述振动管体侧壁距离第二换能器的一定距离处设有出液口。

7、根据权利要求6所述的超声液体处理换能装置，其特征在于：所述第二换能器外部设有可容纳该换能器的套体。

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