CN101480601B - 容腔内棒状式超声波循环连续反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于化工的超声波处理设备，提出一种容腔内棒状式超声波循环连续反应器，包括有超声波处理器、超声波发生器、供电及控制器，其特征在于：一回流管的两端分别连接到反应罐上端的缓冲调测筒和下端的排料短管，回流管设有出料口、入料口和控制阀，一增压泵串接于回流管上。可将本发明用于化工中对包括浆状物料的悬浮状物料的超声波处理，使用时通过回流管进行物料加入反应罐、物料经回流管和反应罐循环流动以及将清洗液从回流管加入反应罐进行清洗等作业。是一个循环的、多级的超声波处理系统，通过回流管设计，省去反应灌内使物料流动的搅拌设备，反应灌内的物料可以得到均匀的、连续彻底的超声波处理。具有设备简单、操作方便和易于清洗维护等优点。

Description

容腔内棒状式超声波循环连续反应器

技术领域

本发明涉及一种用于化工的超声波处理设备。

背景技术

超声处理技术是通过超声波处理器产生的超声波对物质的物理、生物、化学等特性进行作用，并使其发生变化的技术。目前，超声处理技术被广泛应用于设备清洗、超声乳化、超声破乳、超声物料粉碎细化乃至微粒纳米化、超声均晶化、浆料均匀化、超声萃取、超声生物细胞破壁、有机成分提取、超声除气、超声加速陈化等。

超声处理技术的核心是超声波处理器，目前超声波处理器的种类和结构很多。在超声波处理器实际应用中，单靠一个超声波处理器或一次超声处理，物质并不能完全达到预期的特性变化。例如：通过化学方法包括提取油脂在内的制备生物柴油工艺中，往往需要利用超声波功能处理器为其反应创造一个超声空化场条件来实现加速提取和物料转化、提高转化率，实际生产中有些产成品如果单靠一个超声波处理器或一次超声波处理，生产出来的成品免不了存在反应不彻底、转化周期长，成品和半成品互混等问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其应用于超声物料粉碎细化、浆料均匀化、有机成分提取等领域时，能使反应容器里面的物料得到循环、连续彻底的超声波功能处理，并具备适合大规模生产，布局科学合理的特点。

本发明的目的可通过如下技术方案来实现：

一种容腔内棒状式超声波循环连续反应器，包括有超声波处理器、超声波发生器、供电及控制器，所述的超声波处理器包括有反应罐、超声波功能棒、超声波换能器，超声波换能器设于超声波功能棒的内部或两端，超声波功能棒安装于反应罐内，超声波功能棒的超声波换能器与超声波发生器电连接，其特征在于：反应罐上、下两端分别设有缓冲调测筒和排料短管，排料短管内置控制阀，一回流管的两端分别连接到排料短管和缓冲调测筒；回流管设有出料口、入料口和控制阀，一增压泵串接于回流管上。

所述超声波处理器的反应罐上的缓冲调测筒设有密封筒盖，密封筒盖设制有抽样检测孔、带控制阀的排气孔、并安装有压力计。

为优化和提高转化效率，适合大规模生产需要，组构上可扩大到有两个或两个以上超声波处理器，各超声波处理器的反应罐通过竖直筒管连通，回流管连接到竖直筒管。

本发明还包括如下可选择的优化方案：

所述超声波处理器为卧式相对水平面倾斜3～15°放置；

所述超声波处理器的反应罐外壁设制有电预热板；

所述超声波处理器的反应罐外壁设制超声波功能振板，超声波功能振板与超声波发生器电连接。

可将本发明用于液体或与液体混合的悬浮状物料的超声波处理，使用时将物料从回流管上的入料口加入，使物料充满反应罐的内部空间后关闭入料口，然后开启超声波发生器和控制器，由设于反应罐内的超声波功能棒或/和设于反应罐外壁的超声波功能振板对反应灌内的物料进行超声波幅照处理，在此过程中，可启动回流管上的增压泵并调整控制阀，使反应灌内物料通过回流管流动，通过超声波反应罐上缓冲调测筒盖设的带控制阀的排气孔和压力计，调节反应灌内的压力，通过抽样检测孔抽样检测反应灌内物料的反应程度，灌内物料反应程度达到要求后，从回流管上的出料口将物料排出反应灌。可通过回流管上的增压泵和控制阀使空气从入料口进入反应罐从而调整反应罐内的压力。

本发明具有如下实质性特点和显著进步：

1.本发明是一个循环的、多级的超声波处理系统，通过回流管设计，省去反应灌内使物料流动的搅拌设备，反应灌内的物料可以得到均匀的、连续彻底的超声波处理，具有设备简单、操作方便和易于清洗维护等优点。

2.多级超声波处理器的方案，可以同时处理批量较大的物料，反应灌采用卧式相对水平面倾斜3～15°放置，这样既方便物料的流动，使物料能均匀得到超声波的辐照，同时节省空间。当超声波处理器为三个时，处理器呈近“Z”字形错位分布节省空间同时更便于工人的操作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的多级处理器结构示意图；

图3为本发明的多级处理器另一结构示意图；

具体实施方式

实施例1：

参考图1，如图1所示，本发明提供一种容腔内棒状式超声波循环连续反应器，包括有超声波处理器1、超声波发生器6、回流管2和供电及控制器(图中未示)。其中超声波处理器1包括反应罐3、超声波功能棒4、超声波换能器5，超声波反应罐3为圆罐式容器，它以卧式并相对水平面倾斜3～15°放置，超声波功能棒4安装于超声波反应罐3内轴线方向上；超声波换能器5设于超声波功能棒4的两端，超声波换能器5与超声波发生器6电连接，超声波反应罐3的上端设有缓冲调测筒7，下端设排料短管8；缓冲调测筒7上设有密封筒盖71，密封筒盖71上设一抽样检测孔74、带控制阀的排气孔72、和安装有一压力计73，缓冲调测筒7的侧面还开有一观测窗76和溢出口75，通过抽样检测孔74抽样检测容器内的物料的反应程度，通过排气孔72及压力计73检测反应罐3内的压力并进行控制。排料短管8上、下分别设有两个控制阀门81和82，其作用是使排料短管8具备排出成品物料、未成熟料或废料和进物料原料的双重功能。

本发明是通过回流管2使反应罐3内的物料循环流动均匀的，回流管2的一端连接到排料短管8的控制阀门81和82之间，另一端和缓冲调测筒7连通；回流管2上设一带控制阀的成品出料口21和入料器口25；在成品出料口21与入料器口25之间的回流管段设一增压泵23；增压泵23能使物料从入料口25进入反应罐3内、使反应罐3内的物料通过回流管2循环流动或从成品出料口21排出成品，还可以保证反应罐3内有足够的压力(通过从入料口25进入空气)。

在超声波处理器的反应罐3罐外壁设制电预热板10，可以实现对反应罐3内物料的加热，而不必要另外对物料进行预热处理，电预热板10的加热温度受控制器及电路控制。

下面就该容腔内棒状式超声波循环连续反应器的工作原理做进一步介绍：

1.进料：将出料控制阀21和排料短管8的上、下控制阀81、82关闭、回流管2上的控制阀24关闭、22打开，入料器口25的控制阀打开并连接到物料供应器(图中未示)，打开排气孔72的控制阀，启动增压泵23，物料在增压泵23的作用下，物料流经入料口25→增压泵23→回流管2→控制阀22→反应罐上方的缓冲调测筒7→反应罐3内，通过观测窗76可以观测物料是否已经充满反应罐3，并且通过溢出口75排除多余的物料，当物料已充满反应罐3时，关停增压泵23，关闭入料器口25的控制阀。

2.处理：开启超声波发生器6，换能器5对超声波功能棒4提供超声波能，使超声波功能棒4向反应罐3内物料辐照超声波，根据需要，开启电预热板10对反应罐3内物料加热，使温度达到反应条件；反应罐3内物料在超声空化场的作用下加速转化，与此同时，打开排料短管8的上控制阀81和回流管2上的控制阀24，调好压力方向后，启动增压泵23，此时的回流管2上的控制阀22仍处于打开状态，在增压泵23的压力取向作用下，反应罐3内的物料经排料短管8→回流管2上的控制阀24→回流管2→增压泵23→控制阀22→缓冲调测筒7→反应罐3作循环流动，使反应罐3内的物料混合并均匀接受超声辐照处理。

3.成品排出：从抽样检测孔74抽样检测到反应罐3内物料完全转化达到要求后，可以通过如下两种方式排出物料：

一、在步骤2的情况下关闭控制阀22、打开成品出料口21上的控制阀；增压泵23开启，在增压泵23的作用下，反应罐3内的物料经排料短管8→回流管2→控制阀24→增压泵23→成品出料口21排出。

二、在步骤2的情况下关闭控制阀24，关闭增压泵23，打开排料短管8的下控制阀82使物料从排料短管8直接排出，必要时将入料器口25的控制阀打开和开启增压泵23，使反应罐3内物料受压力驱动更易排出。

4.反应罐清洗或未成熟料或废料排出：将排料短管8上的控制阀81和82打开，关闭回流管2上的控制阀24，清水或废料从排料短管8排出；根据需要，可以将入料口25上的控制阀打开并将入料口25接到清洗用水源，关闭成品出料口21上的控制阀，打开回流管2上的控制阀22，开启增压泵23，使清洗用水经入料口25→回流管2→增压泵23→控制阀22→反应罐上方的缓冲调测筒7→反应罐3→排料短管8(通过控制阀81和82)流动，将回流管2和反应罐3内进行冲洗。

实施例2：

参考图2，图2为本发明的另一个实施例：一种多级容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其工作原理与实施例1相近似，结构区别在于：有三个超声波处理器1(A、B、C)串联而成，超声波处理器1的反应罐之间通过带控制阀的竖直筒管11连通，回流管2的下端连接位于最下方的超声波处理器C的排料短管8，上端与处理器A的缓冲调测筒7连通，回流管2的近中位处还可以用带阀的短管和处理器之间的竖直筒管11连通。各超声处理器的超声波换能器5与超声波发生器电连接，超声波处理器A、B、C分别为卧式相对水平面倾斜3～15°放置，处理器A、B和C呈近“Z”字形错位分布，这样可以节省空间、方便工人操作、也更适合物料的流动和排出。

其工作原理与实施例一基本相同。

实施例3：

参考图3，图3给出本发明的另一个实施例：一种多级容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其工作原理、结构与实施例2近似，区别在于三个超声波处理器A、B、C以一条型分布。

在以上实施例中，超声波处理器的反应罐外壁还可根据需要布设有一系列的超声功能振板并将与其连接的超声波换能器和超声波发生器电连接，使用时可以根据需要启动这些超声功能振板的超声波换能器，这样设计的目的是当超声波处理器的反应罐体积比较大时，使内部物料仍能得到足够的超声功率密度的超声辐射。

对于多级容腔内棒状式超声波循环连续反应器的布置方式还有其它多种方案，这里不一一列举。

Claims (7)

1.一种容腔内棒状式超声波循环连续反应器，包括有超声波处理器、超声波发生器、供电及控制器，所述的超声波处理器包括有反应罐、超声波功能棒、超声波换能器，超声波换能器设于超声波功能棒的内部或两端，超声波功能棒安装于反应罐内，超声波功能棒的超声波换能器与超声波发生器电连接，其特征在于：反应罐上、下两端分别设有缓冲调测筒和排料短管，排料短管内置控制阀，一回流管的两端分别连接到排料短管和缓冲调测筒；回流管设有出料口、入料口和控制阀，一增压泵串接于回流管上。

2.如权利要求1所述的容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其特征在于：包括有两个以上超声波处理器，各超声波处理器的反应罐通过竖直筒管连通。

3.如权利要求2所述的容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其特征在于：回流管连接到竖直筒管。

4.如权利要求1或2或3所述的容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其特征在于：所述超声波处理器的反应罐以卧式相对水平面倾斜3～15°放置。

5.如权利要求1或2或3所述的容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其特征在于：所述的超声波处理器的反应罐外壁设置有电预热板。

6.如权利要求1或2或3所述的容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其特征在于：所述的超声波处理器的反应罐外壁设有超声波功能振板，超声波功能振板与超声波发生器电连接。

7.如权利要求1或2或3所述的容腔内棒状式超声波循环连续反应器，其特征在于：所述超声波处理器的反应罐上的缓冲调测筒设有密封筒盖，密封筒盖上设置有抽样检测孔、带控制阀的排气孔、并安装有压力计。 

Images