[發明專利]超聲波微分離器

無效

• 申請號: 200710050189.5
• 申請日: 2007-10-09
• 公開（公告）號: CN101219292A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 丁杰雄;陳勇;郭輝;李迅波;王宇翔;肖茜元
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: B01D21/28
• 分類號: B01D21/28;B01J19/10
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所
• 代理人: 王荔

技術領域

本發明涉及一種流體的分離器，具體涉及流體中的微粒分離器。

背景技術

對含有懸浮顆粒的混合流體而言，懸浮顆粒往往是問題的核心，如培養液中的生物細胞、病毒，污水中的顆粒物，藥品、食品及化工生產中的有效成分或有害顆粒等。宏觀領域中，分離方法多種多樣，如利用重力或離心力進行沉淀、浮選，或采用過濾、凝聚、吸附等方法。除此之外，超聲波也能對流體中的懸浮顆粒產生一個平均作用力，該力可用于控制懸浮顆粒的運動而實現顆粒分離。微分離器正是利用駐波場中的超聲波輻射力，將懸浮顆粒集中到駐波波節，然后通過特殊的出口設計，將波節處的濁流與波節兩旁的清流分別導出，從而達到清濁分離的目的。

2003年，英國Southampton大學的Harris和Hill等用硅片和Pyrex玻璃，按MEMS的腐蝕和極化鍵合工藝加工制成了一個微型分離腔，如圖1所示。此超聲分離器采用側面分流，從進流口流入，經過微型分離腔，微型分離腔內的駐波場中的超聲波輻射力，將懸浮顆粒集中到駐波波節，然后通過特殊的出口設計，將波節處的濁流與波節兩旁的清流分別導出，從而達到清濁分離的目的。最后從潔流口和濁流口流出，從而達到分離微粒的目的。此模型的側面導流方式不利于層流的形成與導出，凝聚的懸浮粒在出口處常因流向變化混流到潔流口，影響分離效果；而且因為分離腔高度尺寸較小，為超聲波的半波長，所以分離流道的開取較難；同時由于微粒間的相互作用力，從而微粒凝聚成團提前沉降影響分離；流體中的聲速受溫度、聲波波長的影響也較顯著，微粒凝聚的波節面并不穩定，并不能恒定匯聚在中心層處，這樣濁流出口處的開口位置便不能準確把握。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供超聲波微分離器。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

超聲波微分離器，由超聲波換能器4、反射層1、硅片3、進流口5、濁流口6、潔流口7構成，硅片3成凹形狀，和反射層1貼在一起圍成的分離腔2，分離腔2成長方體狀，分離腔2一頭與進流口5相通，分離腔2另外一頭與濁流口6、潔流口7相通，其特征在于遠離反射層方向的硅片3上，安裝有多個超聲波換能器4，超聲波換能器4之間的阻抗相等，極化方向相同。超聲波換能器4的排列走向垂直于進流口5與濁流口6的連線。

更進一步的技術方案是超聲波換能器個數為兩個，其間采用串聯方式連接，即第一超聲波換能器41和第二超聲波換能器42的上面連接在一起，在第一超聲波換能器41的下面a和第二超聲波換能器42的下面b之間加有正弦激勵電壓u。

更進一步的技術方案是超聲波換能器個數為兩個，其間采用并聯方式連接，即第一超聲波換能器43的上面和第二超聲波換能器44的下面d相連，第一超聲波換能器43的下面c和第二超聲波換能器44的上面相連，第一超聲波換能器43的下面c和第二超聲波換能器44的下面d之間加有正弦激勵電壓u。

更進一步的技術方案是超聲波換能器個數為三個，其間采用串聯方式連接，即第二超聲波換能器55排列在第一超聲波換能器54和第三超聲波換能器56之間；第一超聲波換能器54的上面和第二超聲波換能器55的下面相連，第二超聲波換能器55的上面和第三超聲波換能器56的下面相連；第一超聲波換能器53的下面g和第三超聲波換能器56的上面h之間加有正弦激勵電壓u。

更進一步的技術方案是超聲波換能器個數為三個，其間采用并聯方式連接，即第二超聲波換能器52排列在第一超聲波換能器51和第三超聲波換能器53之間；第一超聲波換能器51的上面和第二超聲波換能器52的下面e、第三超聲波換能器的上面相連，第一超聲波換能器51的下面和第二超聲波換能器52的上面f、第三超聲波換能器53的下面相連；第二超聲波換能器52的下面e和第二超聲波換能器52的上面f之間加有正弦激勵電壓u。

更進一步的技術方案是分離腔2兩端通過導流槽8與進流口5、濁流口6、潔流口7相通，導流槽8為一頭大一頭小的楔形，與進流口5、濁流口6、潔流口7相通的為導流槽8的小頭，朝向分離腔2中央的為導流槽8的大頭。

更進一步的技術方案是反射層1為Pyrex玻璃。

更進一步的技術方案是超聲波換能器4是壓電陶瓷片。

更進一步的技術方案是分離腔2的長度與高度的比例為整數比，比值范圍為35比1到45比1。

更進一步的技術方案是濁流口6有一個，潔流口7有兩個，對稱的排列在濁流口6的兩邊。