CN217431683U - 一种模块化超声集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种模块化超声集成系统，包括机架；机架内固定安装有若干超声转换组件，超声转换组件的底端可拆卸连接有超声釜，相邻的超声釜通过连通管串联；超声转换组件包括固定安装在机架内的超声波换能器，超声波换能器的底端可拆卸连接有超声波变幅杆，超声波变幅杆的底端可拆卸连接有超声波辐射端，超声波辐射端与超声釜可拆卸连接；连通管的外壁套设固接有冷却装置，冷却装置连通有冷水机；连通管上连通有除铁器。本实用新型采用模块化超声集成系统，可方便根据具体需求快速组装一套或多套该模块系统，实现对现有生产设备处理效率的提升，且该装置简单实用、成本低、工艺可控、易于实现工业化生产，具有广泛的应用前景。

Description

一种模块化超声集成系统

技术领域

本实用新型涉及功率超声技术领域，特别是涉及一种模块化超声集成系统。

背景技术

随着现代科学技术的发展，人们对功率超声的关注和研究也随之变的日趋重要。目前所有与液体相关的超声处理技术都是利用超声空化作为动力，就是指在超声作用下液态介质中微小气泡随超声频率发生迅速、重复得生长-闭合-破灭运动以及由此产生的一些列物理化学效应。空化效应引发的物理、化学、生物等效应又具有相当特异性质，这些性质在材料破碎、改善材料表面性能，过程强化、乳化、催化等领域具有重要的理论价值和巨大的应用潜力。

由于超声空化现象非常复杂，涉及声学、化学、光学、流体力学等多门学科，因此如何优化超声频率、辐射形式、功率等参数的组合，设计超声釜的结构、循环或流过方式，控制超声过程的温度、压力等参数，以及快速集成上述设备等都成为走向应用的关键所在。

例如专利“电极浆料分散装置”(CN201969533U)中提供的超声分散装置，该装置为固定结构，无法满足多种频率的超声釜快速拆装及多种参数的设定，处理液体介质不能够达到最佳性能。因此亟需设计一种模块化超声集成系统来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种模块化超声集成系统，以解决上述现有技术存在的问题，实现超声处理装置的模块化集成，方便调整参数，提高处理液体介质的性能。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种模块化超声集成系统，包括机架；

所述机架内固定安装有若干超声转换组件，所述超声转换组件的底端可拆卸连接有超声釜，所述超声转换组件电性连接有电源；相邻的所述超声釜通过连通管串联；

所述超声转换组件包括固定安装在所述机架内的超声波换能器，所述超声波换能器与所述电源电性连接；所述超声波换能器的底端可拆卸连接有超声波变幅杆，所述超声波变幅杆的底端可拆卸连接有超声波辐射端，所述超声波辐射端与所述超声釜可拆卸连接；

所述连通管的外壁套设固接有冷却装置，所述冷却装置连通有冷水机；

所述连通管上连通有除铁器。

优选的，所述机架的外侧面固接有隔音板，相邻的所述隔音板垂直并接触。

优选的，所述超声釜的底端设置有三通阀，所述三通阀的进口连通有进料管，所述进料管伸出所述机架；所述三通阀的第一出口与所述超声釜底端的进口连通；所述三通阀的第二出口连通有泄放管，若干所述泄放管均与排料管连通，所述排料管伸出所述机架。

优选的，第一个所述三通阀的进口与所述进料管连通，下一所述三通阀的进口通过连接管与上一所述超声釜顶端的出口依次连通串联；最后一个所述超声釜顶端的出口连通有出料管，所述出料管伸出所述机架。

优选的，所述出料管的末端固定安装有压力调节阀；所述超声釜连通有压力表。

优选的，所述冷却装置的底端设置有冷却进口，所述冷却装置的顶端设置有冷却出口，所述冷却进口和所述冷却出口均与所述冷水机连通。

优选的，所述除铁器包括护套，所述护套串联在所述连通管上，所述护套的内腔通过封盖固定安装有磁组，所述磁组固定安装在所述封盖上，所述封盖固定安装在所述护套的一端。

优选的，所述超声釜为双层结构，所述双层结构的夹层内连通有冷却介质。

优选的，所述超声釜的顶端设置有气吹阀，多少度气吹阀与所述超声釜内腔连通。

本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供了一种模块化超声集成系统，超声转换组件和超声釜可拆卸连接，超声转换组件的结构之间也采用可拆卸连接的形式，可根据生产需求控制超声转换组件和超声釜的结构、数量以及连接形式，优化超声频率和功率的组合，控制超声处理过程中的压力、温度等工艺参数；本实用的超声转换组件和超声釜等结构采用模块的设计思路，拆装方便，具有快速装配到现有生产系统中的优势；超声转换组件将电源的信号转化成超声震荡并传递给超声釜，对超声釜内的介质进行超声处理；冷却装置套设固接在串联超声釜的连通管上，对超声工作过程中产生的热量进行吸收，防止内部液体温度过高；除铁器用于滤除超声反应中产生的金属屑，防止产生堵塞。本实用新型采用模块化超声集成系统，可方便根据具体需求快速组装一套或多套该模块系统，实现对现有生产设备处理效率的提升，且该装置简单实用、成本低、工艺可控、易于实现工业化生产，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型模块化超声集成系统轴视图；

图2为本实用新型机架结构示意图；

图3为本实用新型除铁器轴视图；

其中，1、电源；2、超声转换组件；3、超声釜；4、进料管；5、出料管；6、排料管；7、压力调节阀；8、冷却装置；9、冷水机；10、三通阀；11、压力表；12、机架；13、气吹阀；14、隔音板；15、除铁器；16、连通管；17、泄放管；201、超声波换能器；202、超声波变幅杆；203、超声波辐射端；1501、护套；1502、磁组；1503、封盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-3，本实用新型提供一种模块化超声集成系统，包括机架12；

机架12内固定安装有若干超声转换组件2，超声转换组件2的底端可拆卸连接有超声釜3，超声转换组件2电性连接有电源1；相邻的超声釜3通过连通管16串联；

超声转换组件2包括固定安装在机架12内的超声波换能器201，超声波换能器201与电源1电性连接；超声波换能器201的底端可拆卸连接有超声波变幅杆202，超声波变幅杆202的底端可拆卸连接有超声波辐射端203，超声波辐射端203与超声釜3可拆卸连接；

连通管16的外壁套设固接有冷却装置8，冷却装置8连通有冷水机9；

连通管16上连通有除铁器15。

本实用新型提供的模块化超声集成系统，超声转换组件2和超声釜3可拆卸连接，超声转换组件2的结构之间也采用可拆卸连接的形式，可根据生产需求控制超声转换组件2和超声釜3的结构、数量以及连接形式，优化超声频率和功率的组合，控制超声处理过程中的压力、温度等工艺参数；本实用的超声转换组件2和超声釜3等结构采用模块的设计思路，拆装方便，具有快速装配到现有生产系统中的优势；超声转换组件2将电源1的信号转化成超声震荡并传递给超声釜3，对超声釜3内的介质进行超声处理；冷却装置8套设固接在串联超声釜3的连通管16上，对超声工作过程中产生的热量进行吸收，防止内部液体温度过高；除铁器15用于滤除超声反应中产生的金属屑，防止产生堵塞。

进一步优化方案，机架12的外侧面固接有隔音板14，相邻的隔音板14垂直并接触。隔音板14安装在机架12的6个面上，形成隔音箱，降低装置工作时对外界的噪声影响；隔音板14为金属材质的平板，内侧贴有隔音棉，提高隔音性能。

进一步优化方案，超声釜3的底端设置有三通阀10，三通阀10的进口连通有进料管4，进料管4伸出机架12；三通阀10的第一出口与超声釜3底端的进口连通；三通阀10的第二出口连通有泄放管17，若干泄放管17均与排料管6连通，排料管6伸出机架12；第一个三通阀10的进口与进料管4连通，下一三通阀10的进口通过连接管与上一超声釜3顶端的出口依次连通串联；最后一个超声釜3顶端的出口连通有出料管5，出料管5伸出机架12。待处理的介质从进料管4进入装置，经过三通阀10的进口后从第一出口进入反超声釜3，处理完成后从超声釜3的顶端排出，经过连通管16导入下一三通阀10的进口，使超声釜3的出口连接下一个超声釜3的进口，形成串联结构，方便进行不同工序的处理；泄放管17用于清理超声釜3的物质残留，清理后从三通阀10的第二出口汇入排料管6后排除机架12。

进一步优化方案，出料管5的末端固定安装有压力调节阀7；超声釜3连通有压力表11。压力调节阀7接到出料管5的末端，用于控制超声釜3内的压力。

进一步的，压力调节阀7优选针阀，可以稳定控制超声釜3内的压力，压力控制在0.1-1MPa，在压力环境下可以提升超声空化作用的能量，在某些领域大大提高生产效率和产品质量，如缩短超声波制备纳米材料的时间，得到尺寸更加均匀纳米颗粒

进一步优化方案，冷却装置8的底端设置有冷却进口，冷却装置8的顶端设置有冷却出口，冷却进口和冷却出口均与冷水机9连通。冷却装置8套设在连通管16外，对浆料流动没有任何影响，不会造成浆料堵塞，不会出现内部压力增大的情况；冷却液低进高出，提高冷却效果，是本领域最常见的冷却液流动方向，此处不再赘述。

进一步的，液体介质温度控制在30-80℃，根据液体介质的实际要求来确定冰水机的设定值。

进一步优化方案，除铁器15包括护套1501，护套1501串联在连通管16上，护套1501的内腔通过封盖1503固定安装有磁组1502，磁组1502固定安装在封盖1503上，封盖1503固定安装在护套1501的一端。超声釜3内的介质通过连通管16流过护套1501，其中的铁屑被磁组1502吸附，达到去除铁屑的效果；磁组1502通过封盖1503与护套1501快速安装，方便拆卸，清理时只需通过封盖1503将磁组1502去除清理即可。

进一步的，为提高除铁效果，除铁器15优选两两并联或三三并联，在连续工作过程中可以一开一闭，及时清理除铁器15中磁性杂质，不影响生产。

进一步优化方案，超声釜3为双层结构，双层结构的夹层内连通有冷却介质。双层结构内流动有冷却介质，用于对超声釜3进行冷却，冷却介质也是低进高出的方向设置；冷却介质与冷水机9连通。

进一步优化方案，超声釜3的顶端设置有气吹阀13，气吹阀13与超声釜3内腔连通。气吹阀13设置于超声釜3顶端，一端通过螺纹或法兰与超声釜3连通，另一端与压缩空气或惰性气体通过气管连接，其目的是在排料过程中有助于排空管路中的余料；其次当液体介质有较高粘度的时候，储存在超声釜3和管路中的液体介质无法自流排料，此时可开启气吹阀13，将液体介质排出。

进一步的，整体模块系统的连接位置均选择采用法兰结构，优选快装法兰形式，便于与其他设备快速装配。

使用方法：

以三个超声釜3串联的装置为例来描述本装置的运行过程。

本装置设置有三组超声釜3，采用串联形式，超声釜3安装有三组电源1和超声波转换组件，三组超声波的频率依次为20K、25K和35K，对应的功率依次为6000W、3000W和2000W。每两组超声釜3之间的连通管16上装有冷却装置8，出料管5的末端压力调节阀7和除铁器15。

装配好以上所有组件，形成一套完整的模块化超声集成系统，将该系统与产线连接，当该系统所有管路中均有液体介质时，调节压力调节阀7，使系统中压力为0.3MPa，然后开启三组电源1，该系统即处于工作状态。

液体介质为石墨烯电热浆料，原始处于团聚状态，激光粒度仪测得颗粒粒径D50为75μm，D10与D90差值为210μm，粘度值为5000mpa·s；经过模块化超声集成系统处理后，石墨烯电热浆料，D50值8μm，D10与D90差值为20μm，粘度值为2000mpa·s。因此说明经过本装置处理后液体介质可以稳定处于良好的分散状态，且均匀性和流动性得到大幅提升。

本实用新型采用模块化超声集成系统，根据具体实际需求快速组装一套或多套该模块系统，实现对现有生产设备处理效率的提升，且该装置简单实用、成本低、工艺可控、易于实现工业化生产，具有广泛的应用前景。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种模块化超声集成系统，其特征在于：包括机架(12)；

所述机架(12)内固定安装有若干超声转换组件(2)，所述超声转换组件(2)的底端可拆卸连接有超声釜(3)，所述超声转换组件(2)电性连接有电源(1)；相邻的所述超声釜(3)通过连通管(16)串联；

所述超声转换组件(2)包括固定安装在所述机架(12)内的超声波换能器(201)，所述超声波换能器(201)与所述电源(1)电性连接；所述超声波换能器(201)的底端可拆卸连接有超声波变幅杆(202)，所述超声波变幅杆(202)的底端可拆卸连接有超声波辐射端(203)，所述超声波辐射端(203)与所述超声釜(3)可拆卸连接；

所述连通管(16)的外壁套设固接有冷却装置(8)，所述冷却装置(8)连通有冷水机(9)；

所述连通管(16)上连通有除铁器(15)。

2.根据权利要求1所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述机架(12)的外侧面固接有隔音板(14)，相邻的所述隔音板(14)垂直并接触。

3.根据权利要求1所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述超声釜(3)的底端设置有三通阀(10)，所述三通阀(10)的进口连通有进料管(4)，所述进料管(4)伸出所述机架(12)；所述三通阀(10)的第一出口与所述超声釜(3)底端的进口连通；所述三通阀(10)的第二出口连通有泄放管(17)，若干所述泄放管(17)均与排料管(6)连通，所述排料管(6)伸出所述机架(12)。

4.根据权利要求3所述的模块化超声集成系统，其特征在于：第一个所述三通阀(10)的进口与所述进料管(4)连通，下一所述三通阀(10)的进口通过连接管与上一所述超声釜(3)顶端的出口依次连通串联；最后一个所述超声釜(3)顶端的出口连通有出料管(5)，所述出料管(5)伸出所述机架(12)。

5.根据权利要求4所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述出料管(5)的末端固定安装有压力调节阀(7)；所述超声釜(3)连通有压力表(11)。

6.根据权利要求1所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述冷却装置(8)的底端设置有冷却进口，所述冷却装置(8)的顶端设置有冷却出口，所述冷却进口和所述冷却出口均与所述冷水机(9)连通。

7.根据权利要求1所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述除铁器(15)包括护套(1501)，所述护套(1501)串联在所述连通管(16)上，所述护套(1501)的内腔通过封盖(1503)固定安装有磁组(1502)，所述磁组(1502)固定安装在所述封盖(1503)上，所述封盖(1503)固定安装在所述护套(1501)的一端。

8.根据权利要求1所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述超声釜(3)为双层结构，所述双层结构的夹层内连通有冷却介质。

9.根据权利要求1所述的模块化超声集成系统，其特征在于：所述超声釜(3)的顶端设置有气吹阀(13)，所述气吹阀(13)与所述超声釜(3)内腔连通。

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