CN207659142U - 一种管形超声分离腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管形超声分离腔，包括柱状超声振动源，管状反射器，其特征在于：所述的柱状超声振动源在管状反射器内，所述的柱状超声振动源与管状反射器之间形成环状空腔，所述的管状反射器内壁设有声反射材料。本实用新型通过管形超声分离腔的设置，解决了传统固液分离方法的不足，如过滤法中滤网堵塞的问题；解决了以往的超声固液分离装置处理量不足的问题，从而进一步扩大超声固液分离技术的工业应用范围。

Description

一种管形超声分离腔

技术领域

本实用新型涉及一种管形超声分离腔。

背景技术

在许多工业应用领域，实现流体介质中悬浮物的浓缩或分离是重要而又必不可少的一道工序，而能够实现悬浮物浓缩或分离的方法，如过滤，沉淀，离心分离以及混凝处理，已经在许多工业领域有了比较成熟的应用。但是随着科学的进步和人们实践领域的不断扩大，传统方法的固有缺陷对它们的应用范围形成了很大的限制，如过滤法容易出现滤网堵塞，混凝处理容易造成二次污染等。

将超声波用于流体介质中悬浮物的浓缩或分离在上世纪三十年代就被提出，超声浓缩或分离技术在食品加工、石化、制药、生物医学和污水处理领域展现了广阔的应用前景。最近十几年，由于微纳制造技术飞速发展，超声浓缩或分离技术的应用研究主要集中在微小尺寸的范围内。由于微纳制造技术的发展，超声浓缩或分离装置的各方面参数可以得到很好的控制；其次，在微纳系统中流体的流动状况也可以得到很好的控制，因此可以得到高效而稳定的浓缩或分离效果。基于以上两点，微纳尺度的超声浓缩或分离技术得到了优先的发展和应用。

由于尺寸的限制，同时受声流的影响，微纳尺度超声浓缩或分离装置的处理能力受到很大的限制。在常规尺寸范围内，超声浓缩或分离技术也有一定的应用，但或者是非连续处理，或者是处理能力不能满足需求。在高频超声范围内主要受声流和声衰减的限制，不能过分增大装置的尺寸；在低频超声范围内主要受声空化的限制，不能过分加大流体介质的声能量密度，进而影响处理效率。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种管形超声分离腔。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种管形超声分离腔，包括柱状超声振动源，管状反射器，其特征在于：所述的柱状超声振动源在管状反射器内，所述的柱状超声振动源与管状反射器之间形成环状空腔，所述的管状反射器内壁设有声反射材料。

作为一种优选，所述的环状空腔内为流体介质，所述的声反射材料的声学特性阻抗大于流体介质的声学特性阻抗。

作为一种优选，所述的多个管形超声分离腔阵列分布。

作为一种优选，所述的环状空腔横截面的径向尺寸为对应柱状超声振动源振动频率的声波在对应待处理流体介质中的半波长的整数倍。

作为一种优选，所述的环状空腔的横截面是由两个同心圆构成的环形结构，所述的环状空腔具有轴对称性。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型通过管形超声分离腔的设置，解决了传统固液分离方法的不足，如过滤法中滤网堵塞的问题；解决了以往的超声固液分离装置处理量不足的问题，从而进一步扩大超声固液分离技术的工业应用范围。

附图说明

图1为本实用新型一种管形超声分离腔的正视图。

图2为本实用新型一种管形超声分离腔的工作原理示意图。

图3为本实用新型一种管形超声分离腔的柱状超声振动源的振动模式示意图。

图4为本实用新型一种管形超声分离腔的环状空腔的横截面结构示意图。

图5为本实用新型一种管形超声分离腔的右剖视图。

图中：1、柱状超声振动源，2、管状反射器，3、环状空腔，4、声反射材料。

具体实施方式

实施例：

如图1、5所示，一种管形超声分离腔，包括柱状超声振动源1，管状反射器2，其特征在于：所述的柱状超声振动源1在管状反射器2内，所述的柱状超声振动源1与管状反射器2之间形成环状空腔3，所述的管状反射器2内壁设有声反射材料4。柱状超声振动源1和管状反射器2之间是环状空腔3，其中可以通过各种不同性质的待处理流体介质。待处理流体介质可以有两种运动状态：静止状态和轴对称的层流状态。管状反射器2的作用是将通过待处理流体介质传递过来的声波几乎全部反射回待处理流体介质，从而在待处理流体介质中形成声驻波。

进一步的，所述的环状空腔3内为流体介质，所述的声反射材料4的声学特性阻抗（即材料密度与材料中纵波声速的乘积）大于流体介质的声学特性阻抗（即流体密度与流体中纵波声速的乘积）。

进一步的，所述的多个管形超声分离腔阵列分布。

图2中，柱状超声振动源正弦振动模式的超声频振动，在环状空腔3中形成超声驻波，含有沙粒的生活污水由入口流入环状空腔，在超声驻波的作用下，生活污水中的沙粒和清水发生分离，最后沙粒和清水经过不同的分离流道而分离开，生活污水在环状空腔中应保持层流状态。

进一步的，所述的柱状超声振动源1有两种振动模式：均匀振动模式，即柱状超声振动源1做均匀的径向胀缩振动，振幅沿轴向均匀分布，频率和相位相同；正弦振动模式，即柱状超声振动源1的径向胀缩振动振幅沿轴向按正弦规律分布，频率相同，相位相同或相反。

进一步的，所述的环状空腔3横截面的径向尺寸为对应柱状超声振动源1振动频率的声波在对应待处理流体介质中的半波长的整数倍。

进一步的，所述的环状空腔3的横截面是由两个同心圆构成的环形结构，所述的环状空腔3具有轴对称性。

图3左图中所示为均匀振动模式下的振型图，长度为L的柱状超声振动源1做均匀的径向胀缩振动，振幅A沿轴向均匀分布，频率和相位相同；右图中所示为正弦振动模式下的振型图，长度为L的柱状超声振动源1做径向胀缩振动，振幅A沿轴向按正弦规律分布，频率相同，相位相同或相反。

图4中环状空腔3横截面径向尺寸d为对应所述柱状超声振动源1振动频率的声波，在待处理流体介质中半波长λ/2的整数倍，图4中所示径向尺寸d为3倍半波长。

本实用新型中，管形分离腔可以有效的增加流体介质的通流面积，从而提高处理能力；通过增加管形分离腔长度可以延长对流体介质的作用时间，提高处理效果；便于采用管形分离腔阵列的方式进一步提高处理能力；可以处理不同性质的流体介质中的悬浮物，对乳化液的脱水和脱脂处理，以及对污水的声化学处理；待处理的流体介质可以处于静止状态，也可以处于连续流动状态；由于管形分离腔的横截面具有轴对称性，可以有效抑制声流的影响，提高处理效果的稳定性；由于管形分离腔的声聚焦效应，可以起到节能的效果。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型通过管形超声分离腔的设置，解决了传统固液分离方法的不足，如过滤法中滤网堵塞的问题；解决了以往的超声固液分离装置处理量不足的问题，从而进一步扩大超声固液分离技术的工业应用范围。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或者相近似的技术方案，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种管形超声分离腔，包括柱状超声振动源，管状反射器，其特征在于：所述的柱状超声振动源在管状反射器内，所述的柱状超声振动源与管状反射器之间形成环状空腔，所述的管状反射器内壁设有声反射材料。

2.如权利要求1所述的管形超声分离腔，其特征在于：所述的环状空腔内为流体介质，所述的声反射材料的声学特性阻抗大于流体介质的声学特性阻抗。

3.如权利要求1所述的管形超声分离腔，其特征在于：所述的环状空腔的横截面的径向尺寸为对应柱状超声振动源振动频率的声波在对应待处理流体介质中的半波长的整数倍。

4.如权利要求1所述的管形超声分离腔，其特征在于：所述的环状空腔的横截面是由两个同心圆构成的环形结构，所述的环状空腔具有轴对称性。