CN101502780B - 圆筒管式声液综合功能协同处理器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆筒管式声液综合功能协同处理器，包括圆筒管式容器和超声波换能器，圆筒管容器的外侧壁布阵设置若干超声波换能器，超声波换能器的超声辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面。圆筒管式容器内可以设置紫外线产生器、多细孔排放臭氧圈管以及催化剂。本发明有效的克服了方槽式、平板式以及多面体等具有方平角位形式的造构本身存在很多空化的弱位角和死位角空间的缺点。利用超声波、紫外线、臭氧以及纳米二氧化钛催化剂的协同作用，可以有效的对污水、污染气体、固体物品进行消毒处理；也可以做成超临界处理器和超声波反应器等，有效进行中药提取、香水纯化、酒类陈化、生物柴油制备、木粉和竹粉前期处理以及容器的防垢、除垢处理。

Description

圆筒管式声液综合功能协同处理器

技术领域

本发明涉及超声波应用技术领域，具体为一种圆筒管式声液综合功能协同处理器及其应用。

背景技术

目前，包括超声液清洗设备在内的，以液相为传质的超声空化功能设备，其功能容腔的设计造型只局限于造成方槽式、平板式以及多面体等方式。这种方平具角位形式的造构，本身就留有很多空化的弱位角和死位角空间，尤其是在功能容腔中涉及液相物料、微细颗粒固-液物料或者浆状物料等等物料时，因为需在功能筒管容腔中作定向流动或循环式流动，其超声空化的弱角位和死角位空间会造成超声空化不均匀现象，从而造成出现质量差异性和质量不稳定性的负面效果。尤其在具有连续性、规模性的生产过程中，产品质量得不到保证，问题十分严重。

发明内容

本发明的目的是针对以上所述超声空化功能设备存在的不足，提供一种应用诸如不锈钢金属、玻璃、陶瓷、高分子聚合物等刚性材料制造的，针对液相、气相、超临界、浆料、细微粒固--液物料体系在内的，以声空化为主的并消除了弱位角和死位角空间的圆筒管式声液综合功能协同处理器。

本发明是这样实现的：圆筒管式声液综合功能协同处理器，包括圆筒管式容器和超声波换能器，圆筒管容器的外侧壁布阵设置若干超声波换能器，超声波换能器的超声辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面。

所述的圆筒管式容器外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩，以保护超声波换能器。

所述的圆筒管式容器内设置有分体式功能负载支网架，分体式功能负载支网架内设置有分体支架触媒功能网；分体式功能负载支网架内设置有至少一根紫外线产生器；分体式功能负载支网架内设置有若干圈多细孔排放臭氧圈管，多细孔排放臭氧圈管与臭氧进气管连接。

所述的分体式功能负载支网架的侧面圆周设置有若干靠壁固位软顶环，分体式功能负载支网架通过靠壁固位软顶环与圆筒管容器的内壁固定连接。

所述的紫外线(UV)产生和分体支架触媒功能网可以是通过网支架底端定子固定在分体式功能负载支网架内。

所述的圆筒管式容器内设置有输送带穿过，在传输带进入圆筒管式容器容腔的一端设置有送料密封垂条，在传输带输出圆筒管式容器容腔的一端设置有出料密封垂条。

一种超声-超临界处理器，包括圆筒管式容器和超声波换能器，若干超声波换能器布阵设置在圆筒管容器的外侧壁，超声波换能器的辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面，圆筒管式容器外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩；圆筒管式容器由上盖和下盖通过法兰密封；圆筒管式容器的容腔内置入分体式多层格式载篮，分体式多层格式载篮通过靠壁固位软顶环与圆筒管式容器的容腔内部连接固定。

所述的分体式多层格载篮内设置有超声波振棒，超声波振棒的底端通过下盖法兰固定在容腔下盖上，超声波振棒上部末端通过稳定夹套固定在圆筒管式容器内。

一种超声波反应器，包括圆筒管式容器和超声波换能器，若干超声波换能器布阵设置在圆筒管容器的外侧壁，超声波换能器的辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面，圆筒管式容器外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩；圆筒管式容器由容腔上盖和容腔下盖通过法兰密封；圆筒管式容器容腔内设置有搅拌器，容腔上盖根据需要设置有若干辅助接口。

本发明是在圆筒管式容器的外侧壁上布阵设置若干超声波换能器，声波换能器的辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面，这样有效地克服了方槽式、平板式以及多面体等具有方平角位形式的造构本身存在很多空化的弱位角和死位角空间的缺点。位于圆筒管式容器内的液相物料、微细颗粒固-液物料或者浆状物料等能够作定向流动或循环式流动，超声空化均匀，处理稳定，生产的质量得到了保证，尤其适用于保证连续性、规模性生产的产品质量。圆筒管式容器内可以根据需要装设有诸如紫外线灯管，臭氧或者氮气等其它气体输入的多细孔排放臭氧圈管和涂敷有纳米二氧化钛催化剂层的分体支架触媒功能网。可以有效处理诸如船舱压载水、有机污水、微细生物污染水等，并且能快速抑杀细菌、病菌等微生物。净化处理功效十分明显，整个过程无需向被处理液体添加任何化学品。且耗能低、操作安全、容易，可以适应推向持续大规模处理应用。

可以与超临界萃取有机结合，将原超临界静态变成动态。超声辐照产生的空化效应和高频机械振动叠加与超临界功能结合大大强化了提取效率，具有缩短时间、节能等事半功倍的效果，还可以适当降低原超临界的压力。

能应用于对书、文物、字画珍品、档案文件以及邮件投递件等进行消毒、抗菌、抑杀微生物、虫卵以及小昆虫等。也可以应用于对炭疽菌的抑杀。

还可以改制为超声化学反应器，可以应用在中药提取、香水纯化、酒类陈化、生物柴油制备、木粉和竹粉前期处理以及容器的防垢、除垢处理等技术领域中。

附图说明

图1为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器结构示意图；

图2为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器中分体式功能负载支网架的结构示意图；

图3为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器中分体式功能负载支网架B部局部放大图；

图4为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器A-A部横截面图；

图5为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器处理废气的结构示意图；

图6为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器处理固体物品结构的结构示意图；

图7为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器处理固体物品结构的左视图；

图8为本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器处理固体物品结构的右视图；

图9为一种超声-超临界处理器的主视图；

图10为一种超声-超临界处理器的结构示意图；

图11为一种超声波反应器的主视图；

图12为一种超声波反应器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明圆筒管式声液综合功能协同处理器进行详细的说明

圆筒管式声液综合功能协同处理器，包括圆筒管式容器和超声波换能器，若干超声波换能器布阵设置在圆筒管容器的外侧壁，超声波换能器的辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面，也就是超声波换能器与圆筒管容器的外侧壁接触面为与圆筒管容器的外侧壁相应的弧形凹面。超声波换能器通过导线与超声波控制器连接。圆筒管式容器外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩，以保护超声波换能器。

实施例1

如图1～4所示为可以处理废水以及废气的圆筒管式声液综合功能协同处理器。圆筒管式容器的一端设置有液料吸进装置，液料吸进装置与圆筒管式容器通过下法兰7连接。圆筒管式容器的另一端设置有液料排出装置，液料排出装置与圆筒管式容器通过上法兰3连接。液料吸进装置上设置有液料吸进管口9，液料吸进管口9上设置有进液阀8，以控制液体的进料量。液料吸进管口9附近设置有进液管支撑架10，以支撑固定进液管和液料吸进管口9。液料排出装置上设置有排气管接口1和排液管接口11。圆筒管容器内设置有分体式功能负载支网架，分体式功能负载支网架的侧面圆周设置有若干靠壁固位软顶环19，分体式功能负载支网架通过靠壁固位软顶环19与圆筒管容器的内壁固定连接。分体式功能负载支网架内设置有至少一根紫外线(UV)产生器，以产生杀菌的紫外线。紫外线(UV)产生器可以是一根或者根据具体需要设置若干根紫外线(UV)灯管。紫外线灯管通过引出导线在排气管接口1的接线与电源连接。分体式功能负载支网架分体式功能负载支网架内设置有分体支架触媒功能网。分体支架触媒功能网上涂覆有纳米二氧化钛催化层。分体式功能负载支网架上设置有一到若干圈多细孔排放臭氧圈管，多细孔排放臭氧圈管与臭氧进气管连接。臭氧进气管通过排气管接口1与臭氧泵连接，由臭氧泵提供臭氧。紫外线(UV)产生器15以及分体支架触媒功能网13是通过网支架底端定子17固定在分体式功能负载支网架内的。

置入圆筒管式容器内功能容腔中的分体式功能负载支网架装设可载有纳米二氧化钛触媒，紫外线灯管和多细孔排放臭氧圈管，与超声波换能器协同一体，能抑杀病原生质，微细生物，也能进而强氧化分解有机污染物质。具体的作用如下：(1)多细孔排放臭氧圈管(据处理对象不同需要，或可通入其他气体，如氮气等)，应用时，臭氧通过分体式功能负载支网架内的臭氧进气管，将臭氧泵入多细孔排放臭氧圈管，通过多细孔排放臭氧圈管进入圆筒管式容器的容腔。在超声波的空化作用下，臭氧气体均匀分散溶入圆筒管式容器内自下而上定向流动的液相物料中，充分发挥臭氧的氧化功能作用。(2)紫外线(UV)产生器的功能作用有如下两方面：a、紫外光能直接杀死病毒、病原体和微生物细菌；b、紫外光能激发涂敷在分体式功能负载支网架的分体支架触媒功能网上的纳米二氧化钛催化剂，使空化效应产生的羟基和臭氧的氧化活性迅猛增强，对病原体、微生物、细菌氧化杀死；与此同时，处于强氧化环境的有机污染成份能加速分解。

本实施例适用于对有机污水处理。待处理的液料从液料吸进管口9进入圆筒管式容器内功能容腔，液料自下而上能均匀地接受超声波、紫外线辐照、催化触媒纳米二氧化钛的催化，以及分散溶入的臭氧强氧化作用，在容腔内综合协同的功能因素作用下，液料中的病原体、细菌、微生物等在最短时间内得到抑杀、有机微粒迅速分解，处理效果显著。

实施例2

如图5所示，圆筒管式容器4外壁布设有若干超声波换能器，组构成超声液功能体系。超声波换能器的辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面，超声波换能器通过导线与超声波控制器13连接。圆筒管式容器4外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩5，以保护超声波换能器。圆筒管式容器4内结构同实施例1，设置有分体式功能负载支网架12。分体式功能负载支网架12设置有分体支架触媒功能网、紫外线(UV)产生器以及多细孔排放臭氧圈管。不同的是圆筒管式容器4一端连接废气输入装置21，废气输入装置21上设置废气输入口；有另一端连接气体排出装置20，气体排出装置20上设置有排气孔。废气输入装置21和气体排出装置20分别通过法兰与圆筒管式容器4连接。

本实施例只需在实施例1的基础上稍微改动一下法兰以及将两端的法兰端部位改造成废气输入装置21和气体排出装置20即可。废气输入装置21和气体排出装置20可以改变为直身喇叭漏斗式。也可在圆筒管式容器4外壁设造风冷或同时水冷功能系统以辅助处理废气。便可针对用作污染有毒气体的消毒，杀菌、抑霉、除去异味、臭气等净化作用，应用时，污染气体从废气输入装置21入口处吸入圆筒管式容器4内的功能容腔中，污染气体接受超声波、紫外线、臭氧以及催化剂等多功能协同作用后经气体排出装置20排出。污染气体内的有毒物质成分可以迅速被降解，同时微细有害生物被杀死。处理污染气体空间规模之大小，可通过设置调节气流速度、设计圆筒管式容器4直径的大小或圆筒管式容器4长度来调节。污染空气经本实施例的技术方案处理后，经过滤系统过滤，可以彻底清除沉积和微尘等矿化尾物，达到获得清新空气的目的。

实施例3

如图6～图8所示，圆筒管式容器4外部结构同实施例1，内部结构相似。不同之处在于，圆筒管式容器4内的分体式功能负载支网架12内设置有输送带23穿过。输送带23设置在底托架上，底托架与分体式功能负载支网架12连接固定。底托架起到支撑并使传输带23运转的作用。在传输带23进入圆筒管式容器4容腔的一端设置有送料密封垂条24。在传输带23输出圆筒管式容器4容腔的一端设置有出料密封垂条25。

本实施例是在上述实施例2处理污染气体的基础上，在圆筒管式容器4的功能容腔内的置入设置有(UV+O₃+TiO₂)的分体式功能负载支网架12，形成一个环式型体，然后在内部中间设置有输送带23。圆筒管式容器4依实际需要，可造成卧置式，或者倾斜方式，以减少位阻。输送带23上可以放置着邮件、包裹、递案物品、通过圆筒管式容器4内部容腔时，可以对输送的物品进行消毒、抑杀微生物、虫卵、小昆虫等。也可以抑杀可能存在的炭疽菌，使其失去生命活力。可以应用于图书馆或者档案室，对诸如借出归还的图书、资料予以处理可以抑杀净化图书资料携带的病菌，避免疾病在图书馆传播。也可以应用来对书、文物、字画珍品、档案文件等进行保护，使之不受昆虫、霉菌以及微生物的创蚀、破坏。

实施例4

如图9和图10所示，本实施例提供的是将设置有超声波换能器布阵的圆筒管式容器4改造成一种超声-超临界处理器技术方案。超声-超临界处理器，包括圆筒管式容器4、超声波换能器6、容腔上盖27和容腔下盖28，圆筒管容器4的外侧壁布阵设置有若干超声波换能器6，超声波换能器6的辐照方向垂直于圆筒管式容器4外侧壁表面，圆筒管式容器4外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩5；圆筒管式容器4容腔内置入分体式多层格载篮26，分体式多层格载篮26通过靠壁固位软顶环19与圆筒管式容器4的容腔内侧壁连接固定。分体式多层格载篮26采用可以不锈钢条制成，用于盛装固体物料，使物料在圆筒管式容器4容腔内得到均匀的分布放置，使物料既能做到入料快捷，又能做到数量准确。分体式多层格载篮一体组合而成，以保证物料在容腔内能够做到均匀放置及适度疏密。圆筒管容器4的一端连接有容腔上盖27；圆筒管容器4的另一端连接有容腔下盖28。容腔上盖27和容腔下盖28分别通过法兰与圆筒管容器4连接，在圆筒管容器4内部形成气密封空间。容腔上盖27可以设置有包括压力计30、温度显示器31、带有控制阀的进气口29以及出料排出管口等辅助处理装置。为了增强超声波处理效果，在圆筒管容器4中心轴部位，分体式多层格载篮内设置有超声波振棒。超声波振棒的底端通过下盖法兰固定在容腔下盖28上；超声波振棒上部末端通过稳定夹套固定。根据超临界特殊要求，本实施例圆筒管式容器4、容腔上盖27和容腔下盖28等的制造材料采用优质不锈钢或其它高强度的合金材料制造。

本发实施例在保留了圆筒管容器4超声波功能和圆筒造构特色，在消除液相物料(包括固-液物料)声空化弱位死角以及流体压力的不均匀现象的基础上，通过简单的改造，形成超声波与超临界萃取相结合的“超声-超临界”一体化处理设备，可以应用于二氧化碳等提取中药生物组织细胞中有效成分。超声波振棒根据处理物料不同选用不同的工作频率，一般的频率范围是10kHz～1MH。圆筒管容器4内部的超声波振棒和外部的超声波换能器6协同作用创造一个超声辐射功能一直向着容腔纵轴中心的功率超声体系。超声波体系的存在将原先的提取环境由静态变成动态，超声辐照产生的空化效应和高频机械振动叠加与超临界状态的结合大大提高了提取效率，降低原超临界的压力，达到了缩短时间、提取充分彻底的事半功倍的效果。

实施例5

如图11和图12所示，本实施例提供的是将设置有超声波换能器布阵的圆筒管式容器4改造成一种超声波反应器技术方案。超声波反应器，包括圆筒管式容器4、超声波换能器6、容腔上盖27和容腔下盖28，圆筒管容器4的外侧壁布阵设置有若干超声波换能器6，超声波换能器6的辐照方向垂直于圆筒管式容器4外侧壁表面，圆筒管式容器4外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩5。筒管容器4的一端连接有容腔上盖27；圆筒管容器4的另一端连接有容腔下盖28。容腔上盖27和容腔下盖28分别通过具有密封圈的法兰与圆筒管容器4连接，圆筒管容器4内部形成气密封空间。在圆筒管容器4靠近容腔上盖27连接处的设置有一溢流孔32。容腔上盖27上设置有安全防护装置33，以监控容腔内的温度和液面情况，当温度或者液面高度达到或者超过设定值时，可以自动关闭加热或者进料阀门。容腔上盖27可以设置有用于抽样、在线追加下料并安装有控制阀的抽样口34。容腔上盖27可以设置有压力计35、阀控自动排气口36以及单向止回自控阀进气管口39的辅助接口。容腔下盖28底部设置有罐底出料口37，以便于排放反应物。圆筒管式容器4在容腔下盖28上端设置有可控的环绕式电热管。圆筒管式容器4容腔内部设置有搅拌器40，搅拌器与固定设置在容腔下盖28内的控制电机连接。

本实施例可以为直立式的，圆筒管式容器4的下端设置有支撑支架38，也可以是卧式的。结构简单，只需在外侧壁布阵设置有若干超声波换能器6的圆筒管式容器4经过简单的封盖就能实现。

本发明的圆筒管式容器4制造应用的材质可以是不锈钢、钛合金或者其他合金，也可以是陶瓷、硬质耐压击的钢化玻璃、高分子复合材料或者其中两种或者多种材质之混合而成。超声波换能器可以应用陶瓷压电式产生超声波，也以应用中磁致伸缩的技术产生超声波，具体可以根据应用需求的实际而选定。同样适用于次声波产生技术的应用。在应用本发明在线生产活动中的各项系统参数，诸如压力、温度、超声作用连续时间或者脉冲式启用、生产在线抽样检测参数及有关参数的调整等等，可以通过微电脑自动控制传感器显示，从而适时及时指导生产，保证生产安全和产品质量。

Claims (5)

1.圆筒管式声液综合功能协同处理器，包括圆筒管式容器和超声波换能器，其特征在于：圆筒管容器的外侧壁布阵设置若干超声波换能器，超声波换能器的超声辐照方向垂直于圆筒管式容器外侧壁表面；所述的圆筒管式容器内设置有分体式功能负载支网架，分体式功能负载支网架内设置有分体支架触媒功能网；分体式功能负载支网架内设置有至少一根紫外线产生器；分体式功能负载支网架内设置有若干圈多细孔排放臭氧圈管，多细孔排放臭氧圈管与臭氧进气管连接。

2.如权利要求1所述的圆筒管式声液综合功能协同处理器，其特征在于：所述的圆筒管式容器外侧壁表面上设置有超声波换能器护罩。

3.如权利要求1所述的圆筒管式声液综合功能协同处理器，其特征在于：所述的分体式功能负载支网架的侧面圆周设置有若干靠壁固位软顶环，分体式功能负载支网架通过靠壁固位软顶环与圆筒管容器的内壁固定连接。

4.如权利要求1所述的圆筒管式声液综合功能协同处理器，其特征在于：所述的紫外线产生器和分体支架触媒功能网是通过网支架底端定子固定在分体式功能负载支网架内。

5.如权利要求1所述的圆筒管式声液综合功能协同处理器，其特征在于：所述的圆筒管式容器内设置有输送带穿过，在传输带进入圆筒管式容器容腔的一端设置有送料密封垂条，在传输带输出圆筒管式容器容腔的一端设置有出料密封垂条。

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