CN103816849B - 一种三维正交的超声声化学反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维正交的超声声化学反应器，它包括一个频率为28kHz的主反应变幅杆，以及两个频率为100kHz~1MHz的副超声发生器，三者所发出的声波在三维空间上正交，且正交位置可调；三束声波的作用位置可以通过旋转相应位置的旋钮进行调节，且可以通过相应位置的刻度读数。本发明与相应频率的超声波电源连接后即可使用，由于该发明所发出的声波声场始终是三维空间正交的，且各声波位置可以定量，因此该装置可以更加方便地进行正交声场的声化学反应的科学实验研究，减少了使用传统方法搭建的平台造成的人为实验误差，使研究效率大大提高。

Description

一种三维正交的超声声化学反应器

技术领域

本发明涉及一种三维正交的超声声化学反应器，属于超声波化学处理领域。

背景技术

声化学是目前化学研究的前沿之一，其研究手段由开始的单频处理向现在的多频处理发展。多频处理的主流方法是低频超声波搭配高频超声波，其中，二维正交辐照的方法能够得到较高声化学效率，而近些年的进一步研究发现，使用三束三维正交声波辐照的方法可以使化学效率得到更大增强。因此，使用更为可靠的三维正交超声处理平台可以帮助研究者更高效地进行该项研究，有助于声化学研究的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维正交的超声声化学反应器，它能够发出三维正交的超声波声场，并且正交的位置可调，可以更加方便地进行正交声场的声化学反应的科学实验研究，减少了使用传统方法搭建的平台造成的人为实验误差，使研究效率大大提高。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种三维正交的超声声化学反应器，它包括主反应变幅杆、主滑块及其调节旋钮、两个副超声发生器、副超声发生器深度调节旋钮、副超声发生器水平调节旋钮；其中，

主反应变幅杆使用多片频率为28kHz的压电陶瓷片并联的方式连接，主反应变幅杆的主体中部有一可垂直方向运动的主滑块及其调节旋钮；

主滑块及其调节旋钮上连接有两个不锈钢臂，两个不锈钢臂之间的夹角呈90度，不锈钢臂的另一端与副超声发生器插接，主滑块通过其调节旋钮来垂直运动，带动不锈钢臂垂直运动，同时通过刻在主变幅杆上的刻度来读数，主滑块在0cm～10cm范围内运动；

两个副超声发生器，超声频率均为100kHz～1MHz，副超声发生器的发射头使用不锈钢密封陶瓷晶片的工艺方法制作而成；

副超声发生器深度调节旋钮，用于使两个副超声发生器垂直运动，运动距离根据刻在副超声发生器上的刻度来读数，运动范围为0cm～10cm；

副超声发生器水平调节旋钮位于不锈钢臂上，用于使副超声发生器水平运动，运动距离根据刻在不锈钢壁上的刻度来读数，运动范围为0cm～10cm。

进一步，所述主变幅杆使用的压电陶瓷片数量为4片，压电陶瓷片直径40cm，总功率为200W。

进一步，所述副超声发生器发射头使用的陶瓷晶片直径为28cm。

采用了上述技术方案后，28kHz的低频高功率超声波是主反应源，因为低频的超声波更容易使液体中产生空化泡，而空化泡的数量与声化学反应的效率密切相关，因此提高低频超声的功率可以使总体反应保持在一个较高效率的状态。两个副超声发生器能够发出100kHz～1MHz的高频超声波，作为声化学过程中的辅频，但功率只有几十瓦，特定频率的辅频超声的引入能够使被处理液体中发生一些特殊的分子间动力学反应，使得反应的效率得到进一步额外提升，达到协同效应的目的。在以往的研究中发现，在其他条件变量不变的前提下，使用三束超声波彼此正交的方法辐照液体，得到的协同效应最高，因此本发明所涉及的反应器为三维正交结构。

附图说明

图1为本发明的一种三维正交的超声声化学反应器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种三维正交的超声声化学反应器，它包括主反应变幅杆1、主滑块及其调节旋钮2、两个副超声发生器3、副超声发生器深度调节旋钮4、副超声发生器水平调节旋钮5；其中，

主反应变幅杆1使用4片频率为28kHz的压电陶瓷片并联的方式连接，主反应变幅杆1是声化学反应的主反应器，能够发出28kHz较高功率的低频超声波，声波方向垂直向下，在被处理液体中产生大量空化泡。主反应变幅杆是反应器的最坚固部分，其中部有一可以垂直运动的滑块带动着两个副超声发生器。

主滑块及其调节旋钮2，滑块由一个调节旋钮固定，旋转旋钮时可以移动滑块，在滑动位置上刻有刻度，可以直接读出滑块已经移动的距离，最多能够向下移动10cm。滑块上连接着两个水平的不锈钢臂，不锈钢臂是嵌套结构，不锈钢臂与副超声发生器相插接，两个不锈钢臂的夹角呈90度，因此可以始终保持两个副超声发生器所发出的声波在二维上互相垂直。

两个副超声发生器3，用于发出水平方向的相互垂直的超声波，两个副超声发生器的超声频率均为100kHz～1MHz，可根据使用情况进行替换。其主体由较细的不锈钢柱制成，有锯齿作为上下移动的滑道，刻有刻度以便读数。发生器的发射头使用不锈钢密封陶瓷晶片的工艺方法制作而成，此处的陶瓷晶片通常使用的直径为28cm，便于制作，同时不会使得发射头直径过大，造成声场扩散严重吗，影响反应效果。

副超声发生器深度调节旋钮4，旋转旋钮时使两个副超声发生器垂直运动，运动距离可以根据刻在副超声发生器上的刻度来读数，范围为0cm～10cm。

副超声发生器水平调节旋钮5，用于使两个副超声发生器水平运动，运动距离可以根据刻在不锈钢壁上的刻度来读数，范围为0cm～10cm。水平调节旋钮位于不锈钢臂上，因为不锈钢臂是嵌套结构，因此可以实现两个副超声发生器分别进行水平方向的调节。

本发明的工作原理如下：

首选使用支架固定好主反应变幅杆1，可以利用其中部的金属凸起部分进行加工固定，此处为变幅杆震动幅度最小处，固定此处能最大程度上减少工作中的震动的影响。固定好后，将反应器放入被处理液体中，调节中心滑块2，使副超声发生器整体下移，然后调节两个水平旋钮5，使两个副超声发生器分别移动到合适的水平方位，最后调节两个垂直调节旋钮4，将副发生器分别调节至预定的位置。此时副反应器3的水平位置为不锈钢臂上相应的读数，垂直位置为主滑块读数与垂直旋钮旁读数之和。将主反应变幅杆和副超声发生器分别连接好超声电源，启动后即开始工作。如要调节任何旋钮，必须先将超声电源停止，再进行相应的调节，以免发生危险或损坏反应器。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三维正交的超声声化学反应器，其特征在于：它包括主反应变幅杆（1）、主滑块及其调节旋钮（2）、两个副超声发生器（3）、副超声发生器深度调节旋钮（4）、副超声发生器水平调节旋钮（5）；其中，

主反应变幅杆（1）使用多片频率为28kHz的压电陶瓷片并联的方式连接，主反应变幅杆（1）的主体中部有一可垂直方向运动的主滑块及其调节旋钮（2）；

主滑块及其调节旋钮（2）上连接有两个不锈钢臂，两个不锈钢臂之间的夹角呈90度，不锈钢臂的另一端与副超声发生器（3）插接，主滑块通过其调节旋钮来垂直运动，带动不锈钢臂垂直运动，同时通过刻在主变幅杆上的刻度来读数，主滑块在0cm~10cm范围内运动；

两个副超声发生器（3），超声频率均为100kHz~1MHz，副超声发生器（3）的发射头使用不锈钢密封陶瓷晶片的工艺方法制作而成；

副超声发生器深度调节旋钮（4），用于使两个副超声发生器（3）垂直运动，运动距离根据刻在副超声发生器上的刻度来读数，运动范围为0cm~10cm；

副超声发生器水平调节旋钮（5）位于不锈钢臂上，用于使副超声发生器水平运动，运动距离根据刻在不锈钢壁上的刻度来读数，运动范围为0cm~10cm。

2.根据权利要求1所述的一种三维正交的超声声化学反应器，其特征在于：所述主反应变幅杆（1）使用的压电陶瓷片数量为4片，压电陶瓷片直径40cm。

3.根据权利要求1所述的一种三维正交的超声声化学反应器，其特征在于：所述副超声发生器（3）的发射头使用的陶瓷晶片直径为28cm。