CN201279458Y - 大功率超声波声化学处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率超声波声化学处理系统，包括反应容器及设于反应容器上的与驱动电源电连接的超声波发振器，超声波发振器包括依次相连的超声波换能器、变幅杆、超声波发射头，超声波发射头伸入反应容器内且其侧面设有若干相间隔的沟槽，变幅杆位于呈筒状的反应容器的筒口，变幅杆的一部分伸入反应容器内，其另一部分位于反应容器外，变幅杆与反应容器的筒口密封连接，超声波换能器位于反应容器外，反应容器的筒壁上设有进液口和出液口，反应容器的内侧壁上设有从进液口到出液口间隔分布的扰流器。本实用新型有效提高超声波的振幅和功率，超声场强度高，流经反应容器的反应溶液受到的超声波作用力强，满足需要高强度超声的处理要求。

Description

大功率超声波声化学处理系统

技术领域

本实用新型属于超声波技术领域，尤其涉及一种大功率超声波声化学处理系统。

背景技术

超声波技术作为一种物理手段和工具，能够在化学反应常用的介质中产生一系列接近于极端的条件。这种超声波能量不仅能够激发或促进许多化学反应，加快化学反应速度，甚至还可以改变某些化学反应的方向，产生一些令人意想不到的效果和奇迹。超声波在化学中的应用产生了一门新的学科，即声化学。声化学的应用范围很广，涉及到生物化学、分析化学、催化化学、电化学、光化学、环境化学、矿物化学处理、萃取与分离、合成与降解等等。

目前，常用的超声槽式处理器是将换能器粘于槽的底部或侧面，这种常用的超声槽式处理法，所需换能器数目多，换能器的振幅一般在几个微米，振幅和功率不够大，超声场强度不高，不能满足某些需要高强度超声的处理要求。

发明内容

本实用新型主要解决原有的超声处理器振幅和功率不够大，超声场强度不高，不能满足某些需要高强度超声的处理要求的技术问题；提供一种振幅和功率较大，超声场强度高，满足需要高强度超声的处理要求的大功率超声波声化学处理系统。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括反应容器及设于反应容器上的与驱动电源电连接的超声波发振器，所述的超声波发振器包括依次相连的超声波换能器、变幅杆、超声波发射头，超声波发射头伸入所述的反应容器内，变幅杆位于呈筒状的反应容器的筒口，变幅杆的一部分伸入反应容器内，其另一部分位于反应容器外，所述的变幅杆与反应容器的筒口密封连接，所述的超声波换能器位于反应容器外，所述的反应容器的筒壁上设有进液口和出液口。驱动电源驱动超声波换能器作超声波振动，表现形式为换能器作纵向来回伸缩运动，换能器的振幅一般在几个微米。这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的。变幅杆与换能器通过中心螺栓连接，按设计需要放大振幅，隔离反应溶液和换能器，同时也起到固定整个超声波发振器的作用。变幅杆将超声波振动能量传递给超声波发射头，超声波发射头的纵向超声波振幅一般为5～40μm，再由超声波发射头将超声波能量发射到反应容器内的化学反应液体中。反应容器通常是一个圆柱形的容器，内径一般在50mm～500mm之间，内腔长度一般为200mm～1500mm，反应容器的容积在3L～300L之间，反应溶液充满整个反应容器。由于反应容器的容积很小，超声波功率很大，而且被限制在这很小的体积内，反应容器内超声波的功率密度就很大。反应溶液从进液口流入，流经超声波作用区，受到大功率超声波的强烈作用，再从出液口流出。根据生产工艺的要求不同，反应溶液的流量可大可小，流速可快可慢，被处理液体量可多可少。一般而言，对同样大小的反应容器，反应溶液流量越大，反应溶液受到的超声波作用强度就越弱，反应溶液流量越小，反应溶液受到的超声波作用强度就越强。

作为优选，所述的超声波发射头为圆棒或方棒或横截面呈多边形的棒体，其在所述的反应容器内作纵向振动。在空间受限制的特殊情况下，超声波发射头也可设计成其他形状，振动形式也可改变为弯曲振动或扭转振动，同样可达到发射超声波的目的。

作为优选，所述的超声波发射头的侧面设有若干相间隔的沟槽。以提高超声波发射头的发射效率和均匀性。

作为优选，所述的进液口靠近反应容器的筒口，出液口靠近反应容器的筒底，且进液口与出液口各位于反应容器的筒壁的相对一侧。进一步确保流经反应容器的反应溶液全面地受到超声波作用，反应溶液得到更好地混合。

作为优选，所述的反应容器的内侧壁上设有从进液口到出液口间隔分布的扰流器。当反应溶液从进液口流向出液口时，受扰流器的阻挡，改变运动方向，形成更强烈的漩涡、湍流，促进反应溶液更好地混合。

作为优选，所述的反应容器的筒口外设有箱体，所述的箱体罩住所述的超声波换能器及位于反应容器外的变幅杆。箱体对换能器及变幅杆起到保护作用。

作为优选，所述的箱体的顶端设有冷却风扇。有效降低箱体内的温度，确保超声波换能器工作的稳定性。

作为优选，所述的箱体为防爆箱体。以适应防爆环境的要求，确保在有毒、有爆炸危险的环境中也能安全应用。

作为优选，所述的驱动电源包括依次相连的220V电源整流滤波模块、直流电压调节模块、功率开关放大模块、高压隔离输出模块、电感电容匹配模块，电感电容匹配模块的输出与所述的超声波换能器电连接，超声波换能器还与电容分压反馈模块电连接，电容分压反馈模块、脉冲移相调节模块、脉冲耦合推动模块依次相连，脉冲耦合推动模块的输出接所述的功率开关放大模块，所述的脉冲移相调节模块上连接有频率显示模块，所述的脉冲耦合推动模块上连接有时序开关控制模块，所述的功率开关放大模块还与相位/电流反馈报警模块相连，相位/电流反馈报警模块再与所述的脉冲耦合推动模块相连。该驱动电源用来产生高频高功率电流，驱动超声波振动部件工作。直流电压调节模块用来调节超声波发振器的功率，使之适应反应容器不同的工作状态。通过时序开关控制模块可以设定超声波换能器的发振时间和间歇时间，使大功率超声波声化学处理系统的使用更趋方便，也更加智能化。

作为优选，所述的反应容器的筒底设有由依次相连的超声波换能器、变幅杆、超声波发射头构成的超声波发振器，此超声波发振器的超声波换能器位于反应容器外，此超声波发振器的变幅杆穿过反应容器的筒底并与反应容器的筒底密封连接，此超声波发振器的超声波发射头与连接于反应容器筒口的变幅杆上的超声波发射头轴向正对。反应容器的筒口和筒底都安装有超声波发振器，进一步提高振动功率，使反应溶液受到更强的超声波的作用，促进反应溶液更好地、更均匀地混合。

本实用新型的有益效果是：超声波的振幅和功率较大，超声场强度高，流经反应容器的反应溶液受到的超声波作用力强，满足需要高强度超声的处理要求。而且超声波发生器的功率可调，通过时序开关控制模块还可设定超声波的发振时间和间歇时间，以适应不同的工作状态。

附图说明

图1是本实用新型的一种轴向剖视结构示意图。

图2是本实用新型中驱动电源的一种电路原理框图。

图3是本实用新型的又一种轴向剖视结构示意图。

图中1.反应容器，2.驱动电源，3.超声波换能器，4.变幅杆，5.超声波发射头，6.进液口，7.出液口，8.沟槽，9.扰流器，10.防爆箱，11.冷却风扇，13.超声波换能器，14.变幅杆，15.超声波发射头，21.220V电源整流滤波模块，22.直流电压调节模块，23.功率开关放大模块，24.高压隔离输出模块，25.电感电容匹配模块，26.电容分压反馈模块，27.脉冲移相调节模块，28.脉冲耦合推动模块，29.频率显示模块，30.时序开关控制模块，31.相位/电流反馈报警模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的一种大功率超声波声化学处理系统，如图1所示，包括反应容器1及设于反应容器1上的与驱动电源2电连接的超声波发振器。超声波发振器包括依次相连的超声波换能器3、变幅杆4、超声波发射头5，超声波换能器3位于反应容器1的筒口外面，变幅杆4位于呈筒状的反应容器1的筒口，变幅杆4的一部分伸入反应容器1内，其另一部分位于反应容器1外，变幅杆4与反应容器1的筒口密封连接，超声波发射头5伸入反应容器1内。超声波发射头5呈圆棒状，其在反应容器1内作纵向振动。呈圆棒状的超声波发射头5的侧面有多个相间隔的沟槽8。反应容器1的筒口外安装有箱体10，本实施例中箱体10为防爆箱体，箱体10罩住超声波换能器3及位于反应容器1外的变幅杆4。反应容器1的筒壁上有一个进液口6和一个出液口7，进液口6靠近反应容器1的筒口，出液口7靠近反应容器1的筒底，且进液口6与出液口7各位于反应容器1的筒壁的相对一侧。反应容器1的内侧壁上有多个从进液口6到出液口7间隔分布的扰流器9。

如图2所示，本实施例中的驱动电源2包括依次相连的220V电源整流滤波模块21、直流电压调节模块22、功率开关放大模块23、高压隔离输出模块24、电感电容匹配模块25，电感电容匹配模块25的输出与超声波换能器3电连接，超声波换能器3还与电容分压反馈模块26电连接，电容分压反馈模块26、脉冲移相调节模块27、脉冲耦合推动模块28依次相连，脉冲耦合推动模块28的输出接功率开关放大模块23，脉冲耦合推动模块28上还连接有时序开关控制模块30，脉冲移相调节模块27上还连接有频率显示模块29。功率开关放大模块23还与相位/电流反馈报警模块31相连，相位/电流反馈报警模块31再与脉冲耦合推动模块28相连。

实施例2：本实施例的一种大功率超声波声化学处理系统，如图3所示，反应容器1的筒底安装有由依次相连的超声波换能器13、变幅杆14、超声波发射头15构成的超声波发振器，此超声波发振器的超声波换能器13位于反应容器1的筒底外，此超声波发振器的变幅杆14穿过反应容器1的筒底并与反应容器1的筒底密封连接，此超声波发振器的超声波发射头15呈圆棒状，并与连接于反应容器1筒口的变幅杆4上的超声波发射头5轴向正对。本实施例中位于筒口一侧的超声波发射头5上有一个比较大的沟槽8，该沟槽8靠近超声波发射头5的远离筒口的顶端。本实施例中罩住超声波换能器3、13及位于反应容器1外的变幅杆4、14的箱体10为普通箱体，箱体10的顶端安装有冷却风扇11。其余的同实施例1。

本实用新型有效提高超声波的振幅和功率，超声场强度高，流经反应容器的反应溶液受到的超声波作用力强，满足需要高强度超声的处理要求。而且超声波发生器的功率可调，超声波的发振时间和间歇时间也可根据需要设定，以适应不同的工作状态。

本实用新型是专用于化学工艺过程的超声波设备。该设备不需要改变用户现有的生产设备和工艺流程，加上该设备后，在正常的化工生产过程中，能够激发或促进许多化学反应，加快化学反应速度，甚至还可以改变某些化学反应的方向，产生一些令人意想不到的效果和奇迹。安装和操作都非常方便。

Claims (10)

1.一种大功率超声波声化学处理系统，包括反应容器(1)及设于反应容器(1)上的与驱动电源(2)电连接的超声波发振器，其特征在于所述的超声波发振器包括依次相连的超声波换能器(3)、变幅杆(4)、超声波发射头(5)，超声波发射头(5)伸入所述的反应容器(1)内，变幅杆(4)位于呈筒状的反应容器(1)的筒口，变幅杆(4)的一部分伸入反应容器(1)内，其另一部分位于反应容器(1)外，所述的变幅杆(4)与反应容器(1)的筒口密封连接，所述的超声波换能器(3)位于反应容器(1)外，所述的反应容器(1)的筒壁上设有进液口(6)和出液口(7)。

2.根据权利要求1所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的超声波发射头(5)为圆棒或方棒或横截面呈多边形的棒体，其在所述的反应容器(1)内作纵向振动。

3.根据权利要求2所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的超声波发射头(5)的侧面设有若干相间隔的沟槽(8)。

4.根据权利要求1所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的进液口(6)靠近反应容器(1)的筒口，出液口(7)靠近反应容器(1)的筒底，且进液口(6)与出液口(7)各位于反应容器(1)的筒壁的相对一侧。

5.根据权利要求1或4所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的反应容器(1)的内侧壁上设有从进液口(6)到出液口(7)间隔分布的扰流器(9)。

6.根据权利要求1或4所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的反应容器(1)的筒口外设有箱体(10)，所述的箱体(10)罩住所述的超声波换能器(3)及位于反应容器(1)外的变幅杆(4)。

7.根据权利要求6所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的箱体(10)的顶端设有冷却风扇(11)。

8.根据权利要求6所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的箱体(10)为防爆箱体。

9.根据权利要求1所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的驱动电源(2)包括依次相连的220V电源整流滤波模块(21)、直流电压调节模块(22)、功率开关放大模块(23)、高压隔离输出模块(24)、电感电容匹配模块(25)，电感电容匹配模块(25)的输出与所述的超声波换能器(3)电连接，超声波换能器(3)还与电容分压反馈模块(26)电连接，电容分压反馈模块(26)、脉冲移相调节模块(27)、脉冲耦合推动模块(28)依次相连，脉冲耦合推动模块(28)的输出接所述的功率开关放大模块(23)，所述的脉冲移相调节模块(27)上连接有频率显示模块(29)，所述的脉冲耦合推动模块(28)上连接有时序开关控制模块(30)，所述的功率开关放大模块(23)还与相位/电流反馈报警模块(31)相连，相位/电流反馈报警模块(31)再与所述的脉冲耦合推动模块(28)相连。

10.根据权利要求1或2或4或9所述的大功率超声波声化学处理系统，其特征在于所述的反应容器(1)的筒底设有由依次相连的超声波换能器(13)、变幅杆(14)、超声波发射头(15)构成的超声波发振器，此超声波发振器的超声波换能器(13)位于反应容器(1)外，此超声波发振器的变幅杆(14)穿过反应容器(1)的筒底并与反应容器(1)的筒底密封连接，此超声波发振器的超声波发射头(15)与连接于反应容器(1)筒口的变幅杆(4)上的超声波发射头(5)轴向正对。

Images