超聲波工業混合均化設備及均化方法
2023-09-13 08:32:00 2
專利名稱：超聲波工業混合均化設備及均化方法
技術領域：
本發明涉及一種超聲波工業混合均化設置及其採用該設備的流體均化方法。
背景技術：
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超聲波的發生通常有三種方法，即機械系統、磁控振蕩器和壓電晶體振蕩器。激勵壓電換能器與磁致伸縮換能器的電氣設備價格高昂，而且處理料也量少，因而上述這兩種超聲混合一般只用於藥物實驗室的特殊應用，工業生產中很少應用。機械型超聲系統的發展，使經濟上對料液進行大規模工業處理成為可能。國外機械型超聲波發生器研製已有報導，德國、英國正在處於實驗室階段，他們藉助超聲循環處理可獲得每噸含20%石蠟的乳化液，過去不用超聲加工，僅能獲得5%石蠟的乳化液；日本用超聲處理乳化液以生產優質鞋油，此外，日本還在為紡織業用超聲混合制出多種防腐液等。國內我們較早開始機械型超聲波發生器的研製，同時結合靜態混合氣、高剪切均質機、液壓系統、混合罐和控制系統，組成一套高效超聲波工業混合均化設備，用於液-液相混合。發明內容:
本發明的目的是提供一種超聲波工業混合均化設備。上述的目的通過以下的技術方案實現:
超聲波工業混合均化設備，其組成包括:罐體，高剪切均質機設置在所述的罐體上面，靜態混合器與所述的罐體連接，機械型超聲波發生器設置在所述的罐體內部，液壓系統與所述的靜態混合器連接，液壓泵與所述的液壓系統連接。所述的超聲波工業混合均化設備，所述的機械性超聲波發生器包括接口套管，噴射嘴設置在所述的接口套管內部，所述的機械性超聲波發生器的本體與所述的噴射嘴連接，助聲管與所述的接口套管連接，支杆與所述的噴射嘴連接，刃形簧片設置在所述的支杆內部；
所述的噴射嘴前部有一矩形窄縫，刃形簧片的刃口對齊矩形窄縫長邊的對稱軸，簧片由本體和支杆夾住，封閉在助聲管中，所述的超聲波發生器的助聲管是帶有料液流出孔的圓柱形套管，共振劈置於套管中心，當簧片共振產生超聲波時，助聲管使聲能集中，增加共振劈產生聲波的振幅，提高混合效果。一種超聲波工業物料混合均化方法，待混合的兩相或兩相以上的料液，在液壓泵的帶動下，從入口進入噴射嘴，噴射嘴外部沒有背壓，依次經過靜態混合器和機械型超聲波發生器，再將混合後料液送入罐體中，管路中設有溢流系統，以保證系統壓力，料液從噴射嘴的矩形窄縫，高速噴射出，形成高速射流射向共振劈刃口，由於製造和裝配方面的原因，共振劈刃口與射流中心存在偏差，刀形簧片受高速射流衝擊力不均而產生偏彎，同時產生渦流和空穴氣泡；簧片本身具有回彈力，使簧片向偏彎向反向運動，同時氣泡破裂爆炸力也迫使刃形簧片向偏彎向的反向運動，此過程周而復始，並通過調整系統壓力來控制射流噴射力，使簧片按其自然頻率產生共振，激發出超聲波。
所述的超聲波工業物料混合均化方法，所述的窄縫尺寸為20x0.6mm2,當料液通過噴射嘴矩形窄縫高速噴射出並衝擊刃形簧片口時，就起到了高速射流混合的效果，混合料液被破碎擠壓成更小更均勻的液滴，為超聲波空化作用打下了一個良好的基礎，然後再經超聲波空化作用，一個穩定的乳化液會迅速產生。有益效果:
1.本發明若在精細化工行業推廣，按4000升/小時的處理能力，設備按8.6萬元/臺計，銷售30臺套，則可實現258萬元工業產值，實現利潤90.3萬元。按每班6小時工作，每天2班，每年240個工作日，電費0.6元/度計，7處理量，高壓均質機需年耗電費10.3680萬元，而同樣條件下本項目超生混合乳化裝置則才需耗電費0.9504萬元，具有明顯節能效果。國內日用化學工業近年發展迅速，已有數百家企業，此行業需處理能力常為500L/hr以下，研製中小型超聲波處理設備，將有更廣泛的市場。該行業用設備主機加必要配套裝置5.6萬/臺套計，銷售50臺套，可實現280萬元產值，獲利98萬元。本項目應用前景廣泛，除在精細化工、日用化工的燃油一水系、液體鞋油和工業塗料液等的混合乳化應用外，在食品行業應用亦很廣。例如在番茄醬生產的超聲處理中，能力180— 360L/min，目的為了粉碎番茄細胞壁，釋放果膠物質，提高粘度。經
2.1MPa壓力一次超聲乳化操作，11.6%無鹽番茄的Bostiwick粘度增加了 1.55cm。在不增加固形物原料前提下，比高壓均質機獲得更細膩的質地，增加產率和較高的粘度。2.本發明應用前景廣泛，除在精細化工、日用化工的燃油一水系、液體鞋油和工業塗料液等的混合乳化應用外，在食品行業應用亦很廣。3.本發明優於一般超聲波設備在於當料液通過噴射嘴矩形窄縫高速噴射出並衝擊刃形簧片口時，就起到了高速射流混合的效果，混合料液被破碎擠壓成更小更均勻的液滴，為超聲波空化作用打下了一個良好的基礎，然後再經超聲波空化作用，一個穩定的乳化液會迅速產生。
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附圖1是本發明的主視圖。附圖2是附圖1中的機械性超聲波發生器的局部剖視圖。附圖3是附圖1中的機械性超聲波發生器的剖視圖。
具體實施方式
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實施例1:
一種超聲波工業混合均化設備，其組成包括:罐體6，高剪切均質機5設置在所述的罐體上面，靜態混合器3與所述的罐體連接，機械型超聲波發生器4設置在所述的罐體內部，液壓系統2與所述的靜態混合器連接，液壓泵I與所述的液壓系統連接。實施例2:
實施例1所述的超聲波工業混合均化設備，所述的機械性超聲波發生器包括接口套管，噴射嘴設置在所述的接口套管內部，所述的機械性超聲波發生器的本體與所述的噴射嘴連接，助聲管與所述的接口套管連接，支杆與所述的噴射嘴連接，刃形簧片設置在所述的支杆內部；
所述的噴射嘴前部有一矩形窄縫，刃形簧片的刃口對齊矩形窄縫長邊的對稱軸，簧片由本體和支杆夾住，封閉在助聲管中，所述的超聲波發生器的助聲管是帶有料液流出孔的圓柱形套管，共振劈置於套管中心，當簧片共振產生超聲波時，助聲管使聲能集中，增加共振劈產生聲波的振幅，提高混合效果。實施例3:
超聲波工業物料混合均化方法，待混合的兩相或兩相以上的料液，在液壓泵的帶動下，從入口進入噴射嘴，噴射嘴外部沒有背壓，依次經過靜態混合器和機械型超聲波發生器，再將混合後料液送入罐體中，管路中設有溢流系統，以保證系統壓力，料液從噴射嘴的矩形窄縫，高速噴射出，形成高速射流射向共振劈刃口，由於製造和裝配方面的原因，共振劈刃口與射流中心存在偏差，刀形簧片受高速射流衝擊力不均而產生偏彎，同時產生渦流和空穴氣泡；簧片本身具有回彈力，使簧片向偏彎向反向運動，同時氣泡破裂爆炸力也迫使刃形簧片向偏彎向的反向運動，此過程周而復始，並通過調整系統壓力來控制射流噴射力，使簧片按其自然頻率產生共振，激發出超聲波。所述的超聲波工業物料混合均化方法，所述的窄縫尺寸為20x0.6mm2,當料液通過噴射嘴矩形窄縫高速噴射出並衝擊刃形簧片口時，就起到了高速射流混合的效果，混合料液被破碎擠壓成更小更均勻的液滴，為超聲波空化作用打下了一個良好的基礎，然後再經超聲波空化作用，一個穩定的乳化液會迅速產生。
權利要求
1.一種超聲波工業混合均化設備，其組成包括:罐體，其特徵是:高剪切均質機設置在所述的罐體上面，靜態混合器與所述的罐體連接，機械型超聲波發生器設置在所述的罐體內部，液壓系統與所述的靜態混合器連接，液壓泵與所述的液壓系統連接。
2.根據權利要求1所述的超聲波工業混合均化設備，其特徵是:所述的機械性超聲波發生器包括接口套管，噴射嘴設置在所述的接口套管內部，所述的機械性超聲波發生器的本體與所述的噴射嘴連接，助聲管與所述的接口套管連接，支杆與所述的噴射嘴連接，刃形簧片設置在所述的支杆內部； 所述的噴射嘴前部有一矩形窄縫，刃形簧片的刃口對齊矩形窄縫長邊的對稱軸，簧片由本體和支杆夾住，封閉在助聲管中，所述的超聲波發生器的助聲管是帶有料液流出孔的圓柱形套管，共振劈置於套管中心，當簧片共振產生超聲波時，助聲管使聲能集中，增加共振劈產生聲波的振幅，提高混合效果。
3.一種超聲波工業物料混合均化方法，其特徵是:待混合的兩相或兩相以上的料液，在液壓泵的帶動下，從入口進入噴射嘴，噴射嘴外部沒有背壓，依次經過靜態混合器和機械型超聲波發生器，再將混合後料液送入罐體中，管路中設有溢流系統，以保證系統壓力，料液從噴射嘴的矩形窄縫，高速噴射出，形成高速射流射向共振劈刃口，由於製造和裝配方面的原因，共振劈刃口與射流中心存在偏差，刀形簧片受高速射流衝擊力不均而產生偏彎，同時產生渦流和空穴氣泡；簧片本身具有回彈力，使簧片向偏彎向反向運動，同時氣泡破裂爆炸力也迫使刃形簧片向偏彎向的反向運動，此過程周而復始，並通過調整系統壓力來控制射流噴射力，使簧片按其自然頻率產生共振，激發出超聲波。
4.根據權利要求3所述的超聲波工業物料混合均化方法，其特徵是:所述的窄縫尺寸為20x0.6mm2,當料液通過噴射嘴矩形窄縫高速噴射出並衝擊刃形簧片口時，就起到了高速射流混合的效果，混合料液被破碎擠壓成更小更均勻的液滴，為超聲波空化作用打下了一個良好的基礎，然後再經超聲波空化作用，一個穩定的乳化液會迅速產生。
全文摘要
本發明涉及超聲波工業混合均化設備及均化方法。超聲波的發生通常有三種方法，即機械系統、磁控振蕩器和壓電晶體振蕩器。激勵壓電換能器與磁致伸縮換能器的電氣設備價格高昂，而且處理料也量少，因而上述這兩種超聲混合一般只用於藥物實驗室的特殊應用，工業生產中很少應用。機械型超聲系統的發展，使經濟上對料液進行大規模工業處理成為可能。本發明的設備的組成包括:罐體(6)，高剪切均質機(5)設置在所述的罐體上面，靜態混合器(3)與所述的罐體連接，機械型超聲波發生器(4)設置在所述的罐體內部，液壓系統(2)與所述的靜態混合器連接，液壓泵(1)與所述的液壓系統連接。本發明用於工業混合均化使用。
文檔編號B01F13/10GK103111223SQ20131007104
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者趙寒濤, 吳岡, 李君霞, 章軍, 李昕迪, 徐秋茹, 曹燦 申請人:黑龍江省科學院自動化研究所