CN110339993A - 一种立体变频超声波振荡仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超声波振荡技术领域，公开了一种立体变频超声波振荡仪，振荡器内部震荡区域的底层平面铺设有多个超声振子，多个超声振子正方形排布；震荡区域的竖直方向分为两层，每层的竖直侧面均安装有振子，竖直方向上两层安装的振子相互之间交叉式分布；振子通过线路从振荡器底部接口处由连接线与控制器相连；控制器的背部开关控制振子与连接器之间的开与闭。本发明底层4个超声波振子由控制器I控制，垂直方向上的8个振子以上下两层各4个振子交叉分布式排布并分别由控制器II和控制器III控制，振荡过程中能实现单方向及多方向的振荡，在声强传递和变频模式上都大大超过已有的超声振荡设备。

Description

一种立体变频超声波振荡仪
技术领域
本发明属于超声波振荡技术领域，尤其涉及一种立体变频超声波振荡仪。
背景技术
目前，最接近的现有技术：
超声波振荡仪是利用超声波的高频声波产生振荡，可对溶液进行搅拌，清洗器皿，甚至可用于洗衣服。超声波在液体中传播时的声压剧变使液体发生强烈的空化和乳化现象，每秒钟产生数百万计的微小空化气泡，这些气泡在声压作用下急速地大量产生，并不断地猛烈爆破，产生强大的冲击力和负压吸力，能够形成分离、萃取、裂解等效应。
基于超声波的特殊物理、机械效应，超声波振荡仪广泛应用于化学合成、活性物质分离萃取、复合材料成型及界面改性等领域。现有的超声波振荡仪多数是超声波振子水平排布的固有模式，在许多物理、化学实验中难以达更好的实验效果，给部分实验的顺利进行带来一定的困难。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)现有的超声波振荡仪声强传递不足及无法实现变频的问题。现有的超声波振荡仪多为超声波振子的水平排布，在振荡过程中只实现水平方向的水浴条件振荡。
(2)目前的超声波振荡仪没有实现超声能来的梯度化传递，即只是平面振子一起工作或停止，不能实现能量的梯度可控和优化利用，导致超声设备对于一些大分子量、长链的高分子化合物的有效分离、处理无法实现。
(3)目前的超声波振荡仪无法实现多维度的工作模式，对超声能量在三维空间的立体协同作用没有研究，不能满足、实现一些特殊化合物的分离、提取。
解决上述技术问题的难度：
(1)超声振子排布方式从二维平面转向三维立体结构，排布方式的立体化需对振子摆放距离、位置、空间分布等进行优化设计，并对声波是否干扰、声强是否优化等进行了重新考虑及计算验证。
(2)超声振子的立体化排列方式对超声振子的控制模式提出了新的需求，超声能量在立体空间传递上的优化设计，对超声振子振动时间、频率、交替模式等提出了新的要求。
(3)超声振子的立体排列方式设计，在硬件上对超声波发生器的结构设计、成型制备提出了新的要求，对超声波控制器的主板设计、控制面板设计、控制模块总成设计和操作模式提出了新的要求。
(4)超声振子的立体排列方式和控制模式改进设计，对其在物理、化学、生物萃取等领域的实际应用效果提出了新的要求，并对解决已有化学合成、分离、萃取方面的学术难题提供了思路。
解决上述技术问题的意义：
(1)建立了一种全新的超声波振荡仪的振子排列方式，并对超声振子立体化排列的距离、位置、空间分布进行了优化设计，对新排列方式下的声强变化情况和声波传递模式进行了分析和优化。
(2)建立了一种全新的超声波振荡仪的振子工作及控制模式，对超声振子的振动时间、频率、交替模式等提出了新的设计思路。
(3)设计并建立了超声振子立体排列方式下的控制模式、控制模块总成及超声波控制器的主板和控制面板。
(4)超声振子的立体排列方式构建、振子组成的优化设计、立体变频超声波振荡仪的系统设计(包括控制模式的改进设计、超声波振荡器和控制器的整体设计)，为大分子量、长链高分子化合物的分离、提取提供了新思路和新设备，为解决化学合成、分离、萃取等方面难题提供了新方法和新设备。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种立体变频超声波振荡仪。解决现有的超声波振荡仪声强度不够以及无法实现立体变频的问题。
本发明是这样实现的，一种立体变频超声波振荡仪，所述立体变频超声波振荡仪包括控制器和振荡器；
所述振荡器内部震荡区域的底层平面铺设有多个超声振子，所述多个超声振子正方形排布；所述震荡区域的竖直方向分为两层，每层的竖直侧面均安装有振子，竖直方向上两层安装的超声振子相互之间交叉式分布；
所述超声振子通过线路从振荡器底部接口处由连接线与控制器相连；控制器的背部开关控制超声振子与连接器之间的开与闭。
进一步，所述振荡器外型为四面体结构，内部的震荡区域为八面柱状体结构。
进一步，所述控制器外型为四面体结构，且为三个；控制器的功率调节开关1、功率调节开关2、功率调节开关3分别与底层平面4个超声振子、竖直方向分别两层的振子相连；控制器的总开关控制整个控制电路。
进一步，所述控制器上安装有电压电流指示器，分别显示工作时的电压、电流；所述控制器安装的时间指示显示工作运行的时间。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：
本发明立体变频超声波振荡仪底层4个超声波振子由控制器I控制，垂直方向上的8个振子以上下两层各4个振子交叉分布式排布并分别由控制器II和控制器III控制，振荡过程中能实现单方向及多方向的振荡，在声强传递和变频模式上都大大超过已有的超声振荡设备。
本发明的立体变频超声波振荡仪已用于从椰棕丝、绿萝叶中提取纤维素研究。实验数据表明：经适当化学试剂处理后，15分钟超声处理时间可以使椰棕丝中纤维素的提取率达到53.7％；有超声作用时，绿萝叶中纤维素提取率可从23.6％升至35.4％。
附图说明
图1是本发明实施例提供的超声波发生器排列示意图。
图2是本发明实施例提供的超声波震荡区域示意图。
图3是本发明实施例提供的控制示意图。
图4是本发明实施例提供的立体变频超声波振荡仪工作区外形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的超声波振荡仪声强传递不足及无法实现变频的问题。现有的超声波振荡仪多为超声波振子的水平排布，在振荡过程中只实现单一方向振荡。
为解决上述技术问题，下面结合具体方案对本发明详细描述。
本发明实施例提供的立体变频超声波振荡仪，所述立体变频超声波振荡仪包括控制器和振荡器；
所述振荡器内部震荡区域的底层平面铺设有多个超声振子，所述多个超声振子正方形排布；所述震荡区域的竖直方向分为两层，每层的竖直侧面均安装有振子，竖直方向上两层安装的振子相互之间交叉式分布；
所述超声振子通过线路从振荡器底部接口处由连接线与控制器相连；控制器的背部开关控制超声振子与连接器之间的开与闭。
振荡器外型为四面体结构，内部的震荡区域为八面柱状体结构。
控制器外型为四面体结构，且为三个；控制器的功率调节开关1、功率调节开关2、功率调节开关3分别与底层平面4个超声振子、竖直方向分别两层的振子相连；控制器的总开关控制整个控制电路(如图3)。
控制器上安装有电压电流指示器，分别显示工作时的电压、电流；所述控制器安装的时间指示显示工作运行的时间。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明实施例提供的立体变频超声波振荡仪，包括控制器和振荡器，所述振荡器外型为四面体结构，内部的震荡区域为八面柱状体结构，底层平面为4个超声振子，正方形排布；竖直8个侧面上共8个振子，每面1个，在竖直方向上分为两层，每层4个，两层振子间为交叉式分布，外部用不锈钢板焊接而成，内部的振子由三个控制器分别控制，线路从底部接口处由连接线与控制器相连，背部开关控制振子与连接器之间的开与闭。控制器外型也为四面体结构，如图4所示。功率调节开关1、2、3分别与底层平面4个超声振子、竖直方向分别两层的振子相连，总开关控制整个电路，电压电流指示器分别显示了工作时的电压、电流。时间指示则可以显示工作运行的时间。
实施例2
在本发明中，超声振荡仪的工作区域为八面柱状体结构，如图1、图2所示，底层平面为4个超声振子，正方形排布；竖直8个侧面上共8个振子，每面1个，在竖直方向上分为两层，每层4个，两层振子间为交叉式分布。12个振子由3个控制器分别控制，底层4个为1个控制器，竖直两层8个每层为1个控制器。3个控制器统一安装在1个控制箱内。超声振荡仪和控制器外形为四面体结构，由8mm不锈钢板焊接制成。控制器原理示图如图3所示。
下面结合工作原理对本发明作进一步描述。
本发明的立体变频超声波振荡仪，包括控制器和振荡器，底层平面为4个超声振子，正方形排布；竖直8个侧面上共8个振子，每面1个，在竖直方向上分为两层，每层4个，两层振子间为交叉式分布，外部用不锈钢板焊接而成，内部的振子由三个控制器分别控制，线路从底部接口处由连接线与控制器相连，背部开关控制振子与连接器之间的开与闭。控制器中功率调节开关1、2、3分别与底层平面4个超声振子、竖直方向分别两层的振子相连，总开关控制整个电路，电压电流指示器分别显示了工作时的电压、电流。时间指示则可以显示工作运行的时间。
仪器工作时分别由功率调节开关1、2、3分别控制不同振子，开关的转换及多开可实现声强传递的增强及立体变频。通过控制功率调节开关1、2、3，每个开关单独工作时，可分别实现底部二维平面上震荡、竖直方向上一定高度的平面震荡，每次震荡为该方向上4个振子同时工作，功率可调；1、2开关同时工作和1、3开关同时工作，可实现在三维方向(平面+竖直方向)上震荡，8个振子同时工作，功率可调，形成立体变频工作模式；2、3开关同时工作，可实现在竖直方向上双高度的环形震荡，8个振子同时工作，功率可调；1、2、3开关同时工作，可实现在振荡器立体空间范围内的全维度震荡，12个振子同时工作，功率可调，为立体变频超声波振荡器的全效率工作模式。
图2是本发明实施例提供的超声波震荡区域示意图。
图4是本发明实施例提供的立体变频超声波振荡仪工作区外形效果图。
下面结合具体实验对本发明作进一步描述。
本发明的立体变频超声波振荡仪已用于从椰棕丝、绿萝叶中提取纤维素研究。实验数据表明：经适当化学试剂处理后，15分钟超声处理时间可以使椰棕丝中纤维素的提取率达到53.7％；有超声作用时，绿萝叶中纤维素提取率可从23.6％升至35.4％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种立体变频超声波振荡仪，其特征在于，所述立体变频超声波振荡仪包括振荡器；
所述振荡器内部震荡区域的底层平面铺设有多个超声振子，所述多个超声振子正方形排布；
所述震荡区域的竖直方向分为两层，每层的竖直侧面均安装有超声振子，竖直方向上两层安装的超声振子相互之间交叉式分布；
所述超声振子通过线路从振荡器底部接口处由连接线与控制器相连；控制器的背部开关控制超声振子与连接器之间的开与闭。
2.如权利要求1所述的立体变频超声波振荡仪，其特征在于，所述振荡器外型为四面体结构，内部的震荡区域为八面柱状体结构。
3.如权利要求1所述的立体变频超声波振荡仪，其特征在于，所述控制器外型为四面体结构，且为三个；控制器的功率调节开关1、功率调节开关2、功率调节开关3分别与底层平面4个超声振子、竖直方向分别两层的振子相连；控制器的总开关用于控制整个控制电路。
4.如权利要求1所述的立体变频超声波振荡仪，其特征在于，所述控制器上安装有电压电流指示器，分别显示工作时的电压、电流；所述控制器安装的时间指示器用于显示工作运行的时间。
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