CN105170054A - 一种超声波声化学实验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声波声化学领域的实验设备，旨在提供一种超声波声化学实验机。包括通过管路构成循环回路的反应罐和循环泵，循环泵出口与反应罐之间的管路上设进料取料口；反应罐的顶部通过连接法兰与超声波主机的发射头连接；以及系统控制台，超声波主机的驱动电源内置于其中；系统控制台以PLC控制器作为显示和输入单元，超声波主机的换能器通过电缆接至驱动电源，驱动电源通过信号线接至PLC控制器；PLC控制器与人机交互设备相连。本发明适应超声波声化学实验的基本要求，可通过PLC直接更改相应的参数、运行时间等，实现操作的简单化。整套设备小巧轻便、方便运输。运行参数可按实验需要进行设置，并可进行运行数据的采集与记录，便于进行统计。

Description

一种超声波声化学实验机

技术领域

本发明涉及超声波声化学领域的实验设备，特别涉及超声波声化学实验机。该设备主要用于在实验室研究作用于液体内部的超声波以及产生的相应效果。

背景技术

当一定强度的超声波作用于液体内部时，会产生空化效果。液体的空化效果是集中声场能量并迅速释放的过程。空化泡崩溃时，在极短时间和空化泡的极小空间内，产生5000K以上的高温和大约5.05×10⁸Pa的高压，速度变化率高达1010K/s，并伴随产生强烈的冲击波和时速高达400km的微射流，这就为在一般条件下难以实现或不能实现的化学反应，提供了一种新的非常特殊的物理环境，开启了新的化学反应通道。

近年来，超声化学在物质合成、催化反应、水处理、废物降解、纳米材料等方面的研究已成为超声化学重要的应用研究领域。由于声能具有独特的优点，无二次污染、设备简单、应用面广，所以受到人们越来越多的关注，超声化学已成为一个蓬勃发展的应用研究领域。

因此各大院校及科研机构都专门设立有超声波声化学实验室，用于超声波声化学领域的研究。但是目前各科研院所均是通过超声波厂家购买超声波声化学设备，再通过一些仪器厂家制作适合于实验需求的超声波实验设备，然后组装进行超声波声化学的研究。但是通过非专业超声波仪器厂家的生产的仪器设备，往往不能达到预期的使用效果还不能保证，而且还存在生产加工周期延长的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种超声波声化学实验机。

为解决技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种超声波声化学实验机，包括用于完成化学反应的反应罐，该化学实验机还包括循环泵，通过管路与反应罐构成循环回路；循环泵的入口接至反应罐底部、出口接至反应罐上部，循环泵出口与反应罐之间的管路上设进料取料口(可在不停止超声波及循环反应时取料)；反应罐的顶部通过连接法兰与超声波主机的发射头连接(其中超声波主机由换能器、变幅杆、发射头以及外壳组成)；

该化学实验机还包括系统控制台，超声波主机的驱动电源内置于其中；系统控制台以PLC控制器作为显示和输入单元，超声波主机的换能器通过电缆接至驱动电源，驱动电源通过信号线接至PLC控制器；PLC控制器与人机交互设备相连。

作为一种改进，所述循环泵出口与反应罐之间的管路上，还设有温度传感器、流量计或压力计中的至少一种，且通过信号线接至PLC控制器。

作为一种改进，所述反应罐的罐体上设有声强测量仪，且通过信号线接至PLC控制器。

作为一种改进，所述反应罐的底部设排放口(可以在实验结束后排放以便进行清洗)。

作为一种改进，所述人机交互设备是触摸屏，或是显示屏与键盘的组合(可显示循环反应过程中的流量、温度、反应时间以及超声波功率、循环泵运行状态，并对相关参数进行调节)。

作为一种改进，所述PLC控制器还与声光警报器相连。

作为一种改进，所述反应罐的罐体外部设有水温调节夹套(可以通过外部夹套水温度的调节实现对反应罐中反应温度的控制)，水温调节夹套上设夹套水进口和夹套水出口，夹套水流通的管路上设水温调节装置，水温调节装置通过信号线接至PLC控制器。

作为一种改进，所述水温调节装置是电控阀，且通过信号线接至PLC控制器。

作为一种改进，所述系统控制台还包括用于实现数据整理与分析功能的工控机，PLC控制器通过信号线接至工控机(通过与工控机的连接，可实现所有数据、参数的记录、调取，并可通过网络进行数据共享，为寻找最佳工艺参数，提供了极大的方便)。

作为一种改进，所述循环泵通过信号线接至PLC控制器。

本发明中，超声波主机的驱动电源集成安装在超声波控制台中。对超声波驱动电源的操作可以脱离驱动电源的原始面板，直接在超声波控制台上完成操作。驱动电源可以在30％--99％的范围内任意调节超声波发射功率的大小，以适应各种实验的要求。可以通过设定调节超声波的功率、物料流量、反应温度及物料总量来分别研究不同条件下的超声波声化学效果，能够用一套设备完成多种要求下的实验并可以直接读取相应的实验参数。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的生产装置可以适应超声波声化学实验的基本要求。

2、可以通过PLC直接更改相应的参数、运行时间等，实现操作的简单化。

3、整套设备小巧轻便、方便运输。

4、整套设备的运行参数可按实验需要进行设置，并可进行运行数据的采集与记录。所有测得参数均可实现数据化储存功能，随时调取查阅，便于进行实验数据的统计。

5、该发明装置还可以作为现有实验项目中的应用拓展，通过管道连接的方式添加在原实验设备中。

附图说明

图1是本发明的超声波声化学实验机的主视图；

图2是图1中化学试验机的左视图；

图3是图1中化学试验机的立体视图；

图4是反应罐的局部剖视图。

其中：1超声波主机；2反应罐；3进料取料口；4温度传感器；5流量计；6循环泵；7排放口；8系统控制台；9驱动电源；10声强测量仪；11快接法兰；12夹套水出口；13水温调节夹套；14夹套水进口。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。

本实施例中，超声波主机1的发射头通过快接法兰11连接到反应罐2的顶部，反应罐2通过管道连接到循环泵6，循环泵6的出口管线上接有温度传感器4、流量计5、进料取料口3，反应罐2的罐体上设声强测量仪10，罐体底部设排放口7；超声波主机1的换能器通过电缆线连接到驱动电源9，温度传感器4、流量计5、声强测量仪10、循环泵6及驱动电源9各自通过信号线连接到系统控制台8。需要控制物料反应温度时，仅需将水温调节夹套13相连管路上的水温调节装置(如电控阀)的开度进行调节即可实现夹套水温的调节，进而实现对反应温度的控制。

开始使用时，将液态的物料通过进料取料口3添加到反应罐2内，关紧进料取料口3的阀门。通过系统控制台8上的触摸屏启动循环泵6，并调整到所需的流量。设置超声波功率参数后，开启超声波主机1。如实验对反应温度有要求，则可通过温度调节装置(如电控阀)来控制反应罐内物料温度。在设定的反应时间结束时，超声波主机1及循环泵6会自动停止。同时还可以在实验过程中随时读取反应罐2内的超声波声强，或者通过进料取料口3随时获取样品进行分析。在实验结束后。可通过排放口7回收或排放物料。

还需要注意的是，以上举例的仅是本发明的具体实例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。例如，压力表可以设在反应罐2处，并将循环反应釜管道升级成压力管道，就能用于压力条件下的实验。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声波声化学实验机，包括用于完成化学反应的反应罐，其特征在于，该化学实验机还包括循环泵，通过管路与反应罐构成循环回路；循环泵的入口接至反应罐底部、出口接至反应罐上部，循环泵出口与反应罐之间的管路上设进料取料口；反应罐的顶部通过连接法兰与超声波主机的发射头连接；

该化学实验机还包括系统控制台，超声波主机的驱动电源内置于其中；系统控制台以PLC控制器作为显示和输入单元，超声波主机的换能器通过电缆接至驱动电源，驱动电源通过信号线接至PLC控制器；PLC控制器与人机交互设备相连。

2.根据权利要求1所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述循环泵出口与反应罐之间的管路上，还设有温度传感器、流量计或压力计中的至少一种，且通过信号线接至PLC控制器。

3.根据权利要求1所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述反应罐的罐体上设有声强测量仪，且通过信号线接至PLC控制器。

4.根据权利要求1所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述反应罐的底部设排放口。

5.根据权利要求1所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述人机交互设备是触摸屏，或是显示屏与键盘的组合。

6.根据权利要求1所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述PLC控制器还与声光警报器相连。

7.根据权利要求1至6任意一项中所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述反应罐的罐体外部设有水温调节夹套，水温调节夹套上设夹套水进口和夹套水出口，夹套水流通的管路上设水温调节装置，水温调节装置通过信号线接至PLC控制器。

8.根据权利要求7所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述水温调节装置是电控阀，且通过信号线接至PLC控制器。

9.根据权利要求1至6任意一项中所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述系统控制台还包括用于实现数据整理与分析功能的工控机，PLC控制器通过信号线接至工控机。

10.根据权利要求1至6任意一项中所述的超声波声化学实验机，其特征在于，所述循环泵通过信号线接至PLC控制器。