CN103693708A - 一种海水用强化超声波杀菌器 - Google Patents

Abstract

用于海水处理的杀菌装置，其主流方式为化学处理方式和紫外线处理方式。紫外线杀菌处理的处理速度较慢，同时可能会不能正常杀灭微生物；利用超声波来杀菌的话，其瞬间杀菌效果并不算高，且超声杀菌能力受结构上的限制。本发明提供了一种海水用强化超声波杀菌器，其把杀菌器内部结构设计成流过的流体与超声波发射面呈垂直的结构，同时为了让流体中的微生物所受的超声波效果更加均匀，使得超声波杀菌效果好，克服了杀菌能力结构上的限制。这种结构不仅能让超声波迅速传递，而且其杀菌能力也更优异。

Description

一种海水用强化超声波杀菌器

技术领域

    本发明涉及超声波杀菌的技术领域，具体为一种海水用强化超声波杀菌器。

背景技术

用于海水处理的杀菌装置，其主流方式为化学处理方式和紫外线处理方式。紫外线杀菌处理方式尽管不产生活性物质，但其杀菌处理速度较慢，同时有厚实细胞膜的微生物又无法透过细胞膜不能破坏DNA，从而达不到正常杀灭微生物的目的。后来利用超声波来进行杀菌处理的方法就越来越受关注。但是海水中含有的微生物利用超声波来杀菌，其瞬间杀菌效果并不算高，由于超声波杀菌装置中超声波换能器附近的超声波效果比较强，但离超声波换能器较远的地方超声波强度会变小，超声杀菌能力受结构上的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种海水用强化超声波杀菌器，其把杀菌器内部结构设计成流过的流体与超声波发射面呈垂直的结构，同时为了让流体中的微生物所受的超声波效果更加均匀，使得超声波杀菌效果好，克服了杀菌能力结构上的限制。

一种海水用强化超声波杀菌器，其技术方案是这样的：其包括两个法兰接口、外部超声波杀菌腔体、内部超声波杀菌腔体，所述内部超声波杀菌腔体位于所述外部超声波杀菌腔体的内部，其特征在于：所述外部超声波杀菌腔体具体为方形截面的外形结构、且其两端分别对应设置有开口结构，两个所述法兰接口分别连接对应的所述开口结构的端面，所述内部超声波杀菌腔体的主体部分为方形截面的外形结构，所述内部超声波杀菌腔体为封闭结构，所述内部超声波杀菌腔体的主体部分的对应边分别平行于所述外部超声波杀菌腔体的对应边布置，所述外部超声波杀菌腔体的外侧壁布置有超声波换能器，所述内部超声波杀菌腔体的内侧壁所形成的腔体内布置有超声波换能器，所述内部超声波杀菌腔体的外侧壁、外部超声波杀菌腔体的内侧壁间形成流通通道，所述流动通道的两端分别连通对应的所述开口结构。

其进一步特征在于：所述超声波换能器垂直于所述内部超声波杀菌腔体的内侧壁的对应面布置，所述超声波换能器垂直于外部超声波杀菌腔体的外侧壁的对应面布置；

所述内部超声波杀菌腔体的两端分别设置有四侧分别向中心外凸的过渡斜面，所述开口结构的中心分别朝向对应侧过渡斜面所形成的中心；

所述内部超声波杀菌腔体的主体部分的两端分别通过支承角支承于所述外部超声波杀菌腔体的内壁所形成的空腔内。

采用本发明的结构后，外部超声波杀菌腔体、内部超声波杀菌腔体之间形成了方形的流体的流通通道，外部超声波杀菌腔体、内部超声波杀菌腔体的超声波换能器给流过的流体传递播超声波，每条流通通道的上、下均布置有超声波换能器，从而上下超声波换能器之间的流动通道中会形成驻波，在通流通道内起着强烈的气穴效应，其中在上下两面传递过来的超声波在通道中间的效果最为强烈。按照流体自身的特点来看，流速是在中间位置是最快，越往边速度越慢。超声波的传递结构按照上述方案布置，充分结合了流体的这种特点，能大大提高超声波的强度和效率，这种结构不仅能让超声波迅速传递，而且其杀菌能力也优异，综上，其把杀菌器内部结构设计成流过的流体与超声波发射面呈垂直的结构，同时为了让流体中的微生物所受的超声波效果更加均匀，使得超声波杀菌效果好，克服了杀菌能力结构上的限制。

附图说明

图1为本发明的立体图结构示意图；

图2为本发明的工作结构示意框图；

图3为图2的右视图结构示意图；

图4为本发明的主视图结构示意图；

图5为图4的A-A剖结构示意图。

具体实施方式

见图1～图5，其包括两个法兰接口13、外部超声波杀菌腔体11、内部超声波杀菌腔体12，内部超声波杀菌腔体12位于外部超声波杀菌腔体11的内部，外部超声波杀菌腔体11具体为方形截面的外形结构、且其两端分别对应设置有开口结构14，两个法兰接口13分别连接对应的开口结构14的端面，内部超声波杀菌腔体12的主体部分为方形截面的外形结构，内部超声波杀菌腔体12为封闭结构，内部超声波杀菌腔体12的主体部分的对应边分别平行于外部超声波杀菌腔体11的对应边布置，外部超声波杀菌腔体11的外侧壁布置有超声波换能器10，内部超声波杀菌腔体12的内侧壁所形成的腔体内布置有超声波换能器10，内部超声波杀菌腔体12的外侧壁、外部超声波杀菌腔体11的内侧壁间形成流通通道20，流动通道20的两端分别连通对应的开口结构14。

超声波换能器10垂直于内部超声波杀菌腔体12的内侧壁的对应面布置，超声波换能器10垂直于外部超声波杀菌腔体11的外侧壁的对应面布置；内部超声波杀菌腔体12的两端分别设置有四侧分别向中心15外凸的过渡斜面16，开口结构14的中心分别朝向对应侧过渡斜面16所形成的中心15；过渡斜面16确保液体正常流入或流出流动通道20；内部超声波杀菌腔体12的主体部分的两端分别通过支承角17支承于外部超声波杀菌腔体11的内壁所形成的空腔内。

其工作原理如下：

本方案中的杀菌装置具有超声波发生功能，发生超声波是通过超声波换能器10来实现，超声波发生方式已是公知的技术。

如图2所示，超声波杀菌器通过一端的法兰接口13让海水通入流动通道20，因法兰接口13结构前后对称，使用时海水流向没有限制，图2中所标示的流向仅仅是为了便于解读。在外部超声波杀菌腔体11和内部超声波杀菌腔体12的壁面均设有超声波换能器10，给通过流动通道20的海水发射超声波。想快速对海水中的微生物进行灭活处理，则需要缩短流过流动通道20的时间，同时应该让超声波产生的气穴在流体中的分布更加均匀。

气穴是指水中施加超声波时产生的真空微米级别的气泡，气穴在极短的时间内（几微秒内）反复发生和破裂。一般气穴内部能达5000℃的高温和1000倍气压。如上所述，气穴瞬间发生的现象称为气穴效应（Cavitation），超声波杀菌原理则是利用气穴破裂时所产生的冲击波和热量来杀灭水中微生物。

通常情况下距离超声波换能器10越近的位置超声波效果越强烈，同时其强度也较均匀，从而气穴效应也比较均匀杀菌效果也强，但距离超声波换能器（10）越远，超声波强度也小，气穴效应也弱。

为克服超声波的上述弊端，使超声波能够顺利传递到流动通道20中心位置，利用外部超声波杀菌腔体11和内部超声波杀菌腔体12形成了流体的流动通道20，同时在外部超声波杀菌腔体11和内部超声波腔体12壁面上均匀设置了超声波换能器10，实现了超声波发生面的死角最小化。

上下布置的超声波换能器10之间的流动通道20中会形成驻波，在通道内起着强烈的气穴效应，其中在上下两面传递过来的超声波在通道中间的效果最为强烈。按照流体自身的特点来看，流速是在中间位置是最快，越往边速度越慢。超声波的传递结构按照上述方案布置，充分结合了流体的这种特点，能大大提高超声波的强度和效率。

海水中所包含的灭活对象可能会有细菌、浮游植物、浮游动物等各种微生物，这些微生物受超声波的影响程度都有所差异。比如，浮游动物细胞膜比较厚实，受超声波冲击后未必会当场死亡，可能只是打破细胞膜，若再加上紫外线的照射时其灭活效果则能大大提升，这是结合了紫外线的辐射对微生物DNA结构进行破坏的原理。若想达到上述要求，安装顺序上应该是超声波在前、紫外线在后的结构。

该发明能适用于环境保护领域，比如对船舶压载水进行处理，达到海洋环境的保护的目的。

Claims (4)

1.一种海水用强化超声波杀菌器，其包括两个法兰接口、外部超声波杀菌腔体、内部超声波杀菌腔体，所述内部超声波杀菌腔体位于所述外部超声波杀菌腔体的内部，其特征在于：所述外部超声波杀菌腔体具体为方形截面的外形结构、且其两端分别对应设置有开口结构，两个所述法兰接口分别连接对应的所述开口结构的端面，所述内部超声波杀菌腔体的主体部分为方形截面的外形结构，所述内部超声波杀菌腔体为封闭结构，所述内部超声波杀菌腔体的主体部分的对应边分别平行于所述外部超声波杀菌腔体的对应边布置，所述外部超声波杀菌腔体的外侧壁布置有超声波换能器，所述内部超声波杀菌腔体的内侧壁所形成的腔体内布置有超声波换能器，所述内部超声波杀菌腔体的外侧壁、外部超声波杀菌腔体的内侧壁间形成流通通道，所述流动通道的两端分别连通对应的所述开口结构。

2.根据权利要求1所述的一种海水用强化超声波杀菌器，其特征在于：所述超声波换能器垂直于所述内部超声波杀菌腔体的内侧壁的对应面布置，所述超声波换能器垂直于外部超声波杀菌腔体的外侧壁的对应面布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种海水用强化超声波杀菌器，其特征在于：所述内部超声波杀菌腔体的两端分别设置有四侧分别向中心外凸的过渡斜面，所述开口结构的中心分别朝向对应侧过渡斜面所形成的中心。

4.根据权利要求3所述的一种海水用强化超声波杀菌器，其特征在于：所述内部超声波杀菌腔体的主体部分的两端分别通过支承角支承于所述外部超声波杀菌腔体的内壁所形成的空腔内。

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