[發明專利]超聲波諧振破碎裝置與方法

在審

• 申請號: 201810294943.8
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108722621A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 吳雪;馮濤;劉斌;張紹英;郭華
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: B02C19/18
• 分類號: B02C19/18;B06B3/02
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 徐林

1.超聲波諧振破碎裝置，其特征在于：包括變幅桿(1)、料液套筒(2)、諧振管(5)以及端堵；

所述變幅桿(1)由上而下包括頂部(101)、桿體(102)以及端頭(103)；所述頂部(101)連接超聲換能器，所述端頭(103)的下端橫截面為變幅桿端面(4)；

所述料液套筒(2)為具有中空腔體的圓柱體，料液套筒(2)的下端側壁設有出料口(11)，所述出料口(11)與料液套筒(2)的中空腔體連通；

所述諧振管(5)為中部具有中空腔體的圓柱體；

所述變幅桿(1)穿過料液套筒(2)的中空腔體，且其端頭(103)伸入諧振管(5)的中空腔體內；變幅桿(1)的端頭(103)與諧振管(5)的中空腔體內壁間留有出料環隙(10)；安裝時，變幅桿(1)、料液套筒(2)以及諧振管(5)的中空腔體共軸；

所述端堵安裝于諧振管(5)的下端；端堵設有進料口，使料液進入諧振管(5)的中空腔體內。

2.根據權利要求1所述的超聲波諧振破碎裝置，其特征在于：所述端堵為中心微孔端堵(7)，進料口為進料孔(9)；

中心微孔端堵(7)包括固定端和進料端；固定端設有平面凹槽，凹槽的中部設有中心微孔凸臺(8)，進料端設有進料孔(9)，所述進料孔(9)貫穿進料端與中心微孔凸臺(8)；

所述固定端的平面凹槽與諧振管(5)的下端配合，中心微孔凸臺(8)與諧振管(5)的中空腔體對應，當中心微孔端堵(7)的固定端與諧振管(5)的下端連接時，所述中心微孔凸臺(8)位于諧振管(5)的中空腔體內；此時，中心微孔凸臺(8)的上表面與變幅桿端面(4)之間的諧振管(5)的中空腔體為中心微孔硬壁面諧振深度區(6)；所述中心微孔凸臺(8)的橫截面外徑與諧振管(5)的中空腔體的橫截面直徑相同；諧振管(5)的中空腔體的橫截面面積與進料孔(9)的橫截面面積之比大于等于(50)；所述中心微孔硬壁面諧振深度區(6)的長度為諧振波波長的1/2。

3.根據權利要求1所述的超聲波諧振破碎裝置，其特征在于：所述端堵為周向環隙端堵(13)，進料口為“T”形進料孔(15)；

周向環隙端堵(13)包括固定端和進料端；固定端設有平面凹槽，凹槽的中部設有周向環隙凸臺(14)；進料端設有“T”形進料孔(15)，“T”形進料孔(15)包括水平孔和豎直孔，其中，水平孔徑向貫穿周向環隙凸臺(14)并位于其底部，豎直孔連通水平孔和進料端下表面；

所述固定端的平面凹槽與諧振管(5)的下端配合，周向環隙凸臺(14)與諧振管(5)的中空腔體對應；當周向環隙端堵(13)的固定端與諧振管(5)的下端連接時，所述周向環隙凸臺(14)位于諧振管(5)的中空腔體內，周向環隙凸臺(14)的外圓周與諧振管(5)的中空腔體的內壁之間形成周向環隙(16)；此時，周向環隙凸臺(14)的上表面與變幅桿端面(4)之間的諧振管(5)的中空腔體為周向環隙硬壁面諧振深度區(12)；所述周向環隙凸臺(14)的橫截面直徑與變幅桿端面(4)的橫截面直徑相同；諧振管(5)的中空腔體的橫截面面積與“T”形進料孔(15)的豎直孔的橫截面面積之比大于等于(50)；所述周向環隙硬壁面諧振深度(12)的長度為諧振波波長的1/2。

4.根據權利要求1所述的超聲波諧振破碎裝置，其特征在于：所述端堵為聲容腔體端堵(18)，進料口為聲容腔進料孔(20)；

聲容腔體端堵(18)包括固定端、聲容腔(19)和進料端；進料端設有聲容腔進料孔(20)，聲容腔進料孔(20)與聲容腔(19)連通；當聲容腔體端堵(18)的固定端與諧振管(5)的下端連接時，所述聲容腔(19)與諧振管(5)的中空腔體連通；此時，變幅桿端面(4)之下的諧振管(5)的中空腔體為聲容軟壁面諧振深度區(17)；聲容腔(19)的橫截面面積與諧振管(5)的中空腔體的橫截面面積之比大于等于(50)；聲容軟壁面諧振深度區(17)的長度為諧振波波長的3/4。

5.根據權利要求2或3所述的超聲波諧振破碎裝置，其特征在于：所述中心微孔凸臺(8)和周向環隙端堵凸臺(14)伸入諧振管(5)的中空腔體的長度為10～12mm；所述中心微孔硬壁面諧振深度區(6)和周向環隙硬壁面諧振深度區(12)的長度為37mm。