[發明專利]一種大容量超聲破碎分散裝置

有效

• 申請號: 201210384452.5
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102847479A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 安瑛;王建強;丁玉梅;楊衛民
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01F13/08
• 分類號: B01F13/08;B01F13/10;B01F11/02;B01F15/06;B01F15/00
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技術領域

本發明涉及一種破碎分散裝置，特別是涉及一種超聲破碎分散裝置。

背景技術

超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。理論研究表明，在振幅相同的條件下，一個物體振動的能量與振動頻率成正比，超聲波在介質中傳播時，介質質點振動的頻率很高，因而能量很大。產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器（例如氣哨、汽笛和液哨等）、利用電磁感應和電磁作用原理制成的電動超聲發生器、以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應制成的電聲換能器等。

超聲效應廣泛應用于實際，主要包括以下幾方面：超聲檢驗，超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質，這一特性已被廣泛用于超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲處理，利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應，可進行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化?、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等。醫療，超聲波在診斷學方面的應用有A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等。在治療學方面的應用有理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等。超聲波在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。

在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關，超聲清洗、破碎、分散就是充分利用了超聲波的空化作用。當超聲波在液體中傳播時，由于液體微粒的劇烈振動，會在液體內部產生小空洞。這些小空洞迅速脹大和閉合，會使液體微粒之間發生猛烈的撞擊作用，從而產生幾千到上萬個大氣壓的壓強。微粒間這種劇烈的相互作用，會使液體的溫度驟然升高，起到了很好的攪拌作用，從而使兩種不相溶的液體（如水和油）發生乳化，且加速溶質的溶解，加速化學反應。這種由超聲波作用在液體中所引起的各種效應稱為超聲波的空化作用。但在實際的應用中，超聲空化效果的利用也受到了諸多限制，主要是受到了超聲功率密度的影響，超聲功率密度為發射功率與發射面積的比，超聲清洗時較低的功率密度低即可，當進行超聲破碎和分散時則需要較高的功率密度，這樣就限制了發射面積不能太大，超聲波變幅桿的直徑也就不能太大，進而影響了超聲波的作用范圍。同時，由于超聲破碎分散裝置的超聲波發生裝置主要為電、磁致伸縮效應制成的換能器，超聲換能器為易損部件，溫度過高會降低超聲空化效果，甚至使換能器損壞，在使用時當設定功率高、超聲時間長時換能器生熱量很大，很容易超過換能器允許的溫度上限。所以常規的超聲破碎分散裝置受換能器生熱和變幅桿直徑的限制而很難進行大批量物料長時間的超聲處理，解決這兩個問題就能制備一種能夠用于大容量超聲破碎分散裝置，對超聲空化效果的工業應用具有深遠的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種超聲破碎分散裝置，該裝置通過添加高效便捷的攪拌裝置實現對大容量物料的超聲分散，同時解決超聲波發生器發熱問題，可實現利用超聲波對大容量物料的長時間高效超聲處理，裝置結構簡單、容易清理及操作便捷。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種大容量超聲破碎裝置，主要由超聲波裝置、物料容器、磁力攪拌裝置、自動升降裝置、機架組成。其中，超聲波裝置由超聲換能器、超聲變幅桿和換能器冷卻套筒組成，超聲變幅桿與超聲換能器同軸并安裝于超聲換能器的下端，換能器冷卻套筒為空腔的環形筒，超聲換能器安裝于換能器冷卻套筒上且震動件穿過換能器冷卻套筒的內腔，多個超聲換能器安裝于換能器冷卻套筒上且均勻分布，超聲換能器震動件與換能器冷卻套筒間有微小間隙避免了換能器冷卻套筒與超聲換能器震動件接觸對超聲效果產生影響，也可以在超聲換能器震動件與換能器冷卻套筒間填充軟質材料，在不影響超聲換能器震動頻率前提下實現換能器冷卻套筒的密封，避免冷卻液泄漏污染物料。裝置的超聲波系統采用液氮對超聲換能器進行冷卻，工作時向換能器冷卻套筒內持續地加入液氮并排出氣化的氮氣及時帶走了超聲換能器產生的熱量，通過控制換能器冷卻套筒內的氣壓避免氮氣通過間隙向外泄露污染物料，實現了對換能器的冷卻目的又不會對超聲波換能器的震動頻率和振幅產生影響，保證了超聲波長時間大功率條件下的應用。