超聲液體處理換能方法和裝置的製作方法
2023-05-18 09:32:16 2
專利名稱：超聲液體處理換能方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及超聲技術，具體涉及一種用於液體處理的超聲換能方法和裝置。
背景技術：
目前，超聲波處理技術運用十分廣泛，包括物件的清洗、乳化、粉碎、聲化學、中草藥提取及生物工程等各個領域。在超聲清洗、聲化學等液體處理運用中，如何產生所需要的超聲波是技術的關鍵，因此人們在不斷研製各種換能器，它的作用是將超聲波發生器產生的高頻電信號轉換成高頻機械振動能量並發射到液體介質中，在液體中產生諸如「空化作用」等物理效應。目前，常用的超聲槽式處理是將換能器粘於槽的底部或側面，也可把換能器裝於一個盒體內部形成「振板」(或「震板」)，然後把「振板」置於槽中。這種常用的超聲槽式處理法，所需換能器數目多，另外超聲場強度不高，不能滿足一些需要高強度超聲的處理要求。工程中為獲得較高強度超聲場的方法是採用變幅杆來會聚超聲能量，這種方法處理量少，難於達到工業化規模實施。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，提供一種聚集能力強、所產生的高頻機械振動能量強度大的超聲液體處理換能方法和裝置。
本發明的超聲液體處理換能方法，是通過在圓筒型液體容器的一端或兩端設置換能器，使換能器的軸向振動轉換成徑向振動，超聲能量在容器內產生會聚，以對容器內液體施以強大超聲能量。其中，選擇振動管體的長度為換能器工作頻率對應等效半波長的整數倍。
本發明的超聲液體處理換能裝置，包括振動管體、設在振動管體一端或兩端的換能器，以及驅動換能器的超聲波發生器，選擇振動管體的長度為換能器工作頻率對應等效半波長的整數倍，使得振動管體能將由換能器的產生的沿振動管體軸向的振動轉換成沿振動管體徑向的振動，並向管內中央會聚。
在本發明的超聲液體處理換能裝置中，所述振動管體一端開口，另一端固定安裝第一換能器，該換能器為縱向振動換能器。
在本發明的超聲液體處理換能裝置中，在所述第一換能器外部設有套體，該套體上部連接有防水螺杆，電纜線穿過防水螺杆與所述第一換能器電連接。
在本發明的超聲液體處理換能裝置中，所述振動管體側壁上設有一個液體進出口。
在本發明的超聲液體處理換能裝置中，所述振動管體的所述開口上固定設有第二換能器，所述第二換能器與超聲波發生器電連接，且所述振動管體側壁距離第二換能器的一定距離處設有出液口。
在本發明的超聲液體處理換能裝置中，所述第二換能器外部設有可容納該換能器的套體。
在本發明的超聲液體處理換能裝置中，所述第一換能器或第二換能器的輻射面沿振動管體軸向正對振動管體內部。
實施本發明的有益效果在於本發明超聲液體處理換能方法和裝置採用縱向振動換能器，推動振動管體，並能將換能器的產生的沿振動管體軸向的振動轉換成沿振動管體徑向的振動，然後振動管體向內輻射以會聚超聲能量。故可在振動管體內部得到強度很高的超聲場。另外，本發明超聲液體換能處理裝置採用一個或兩個換能器，設備結構簡單，有利製造及提高設備的穩定可靠性。再者，振動管體的長度和直徑可根據需要來設計，方便使用。
圖1是本發明的第一實施例的示意圖。
圖2是本發明的第二實施例的示意圖。
圖3是本發明的第三實施例的示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種用於液體處理的超聲換能裝置。如圖1所示，其為本發明的第一實施例的示意圖。該液體處理超聲換能裝置包括有至少一個超聲波發生器(未畫出)、換能器3，及盛有液體的振動管體1。該振動管體1一端設有開口11，另一端部安裝有換能器3，該換能器為一種縱向振動換能器，能將超聲波發生器所產生的超聲波轉變成縱向的高能機械振動。該換能器3可通過焊接等方式與該振動管體1固定連接的，其恰可以封閉該振動管體1的該端部。該換能器3通過電纜線7與超聲波發生器電連接。在該換能器3的外部還設有可容納該換能器3的套體40，該套體40上部連接有防水螺杆5，電纜線7穿過防水螺杆5與該換能器3電連接。
在圖1中所揭示的超聲液體處理換能裝置，其最大的特點是，該振動管體1的選擇要按照一定的規律。例如，在本實施例中，該振動管體1的長度為換能器3工作頻率對應等效半波長的整數倍。
如圖2所示，是本發明的第二實施例的示意圖。在本實施例中，其基本部件與圖1中所揭示的類似，但在振動管體1連接有換能器3的一端的側壁上，距離換能器3的一定距離處設有液體通口20。液體可以從該口20流入或流出振動管體1內部。
如圖3所示，是本發明的第三實施例的示意圖。本發明提供了一種用於液體處理的超聲換能裝置。其主要包括有至少一個超聲波發生器(未畫出)、換能器3和另一換能器4，及振動管體1。該振動管體1兩端分別安裝有換能器3及換能器4，該換能器3和換能器4可以為相同的換能器，也可以為不同的換能器。該換能器3和換能器4均是通過焊接等方式與該振動管體1的端部固定連接的，恰可以封閉該振動管體振動管體1的兩端部，使該振動管體1形成一個封閉的管體。該換能器3和換能器4通過電纜線與超聲波發生器電連接。在該換能器3的外部設有可容納該換能器3的套體40，該套體40上部連接有防水螺杆5，電纜線7穿過防水螺杆5與該換能器3電連接。在換能器4的外部設有可容納該換能器4的套體41。在振動管體1兩端側壁距離換能器3、4的一定距離處設有入液口20和出液口21，液體可以從入液口20流入，在振動管體1內部經處理後從出液口21流出。
在本發明中，該換能器3或換能器4的工作頻率一般處於20KHZ到40KHZ之間，而該振動管體1的長度一般可選擇在30CM至2M之間，也可不限於此，其一般為換能器3或換能器4工作頻率半波長的整數倍。而振動管體1的直徑可依該超聲液體處理換能裝置的具體用途而定，其亦可以設計成與頻率滿足一定的關係。
在本發明中，換能器3及換能器4的輻射面沿軸向正對振動管體1內部。該換能器3及換能器4的輻射面向振動管體1內部發送縱向高頻能量，使在振動管體1內部的液體中產生「空化作用」，從而使液體達成諸如清洗、乳化等功效。且該縱向高頻能量經過振動管體1的作用，轉變成沿振動管體1的徑向方向。從而形成向內的會聚作用，且越靠近振動管體1的中部，該向內的會聚作用越強。從而在振動管體1內部得到強度很高的超聲場。另外，本發明超聲液體處理換能裝置採用一個或兩個換能器，設備結構簡單，有利製造及提高設備的穩定可靠性。其次，振動管體的長度和直徑可根據需要來設計，方便使用。
本發明的超聲液體處理換能裝置可廣泛應用於包括物件的清洗、乳化、粉碎、聲化學、中草藥提取及生物工程等的各個領域。
權利要求
1.一種超聲液體處理換能方法，其特徵在於，通過在圓筒型液體容器的一端或兩端設置換能器，使換能器的軸向振動轉換成徑向振動，超聲能量在容器內產生會聚，以對容器內液體施以強大超聲能量。
2.根據權利要求1所述的超聲液體處理換能方法，其特徵在於，選擇振動管體的長度為換能器工作頻率對應等效半波長的整數倍。
3.一種超聲液體處理換能裝置，其特徵在於包括振動管體、設在振動管體一端或兩端的換能器，以及驅動換能器的超聲波發生器，選擇振動管體的長度為換能器工作頻率對應等效半波長的整數倍，使得振動管體能將由換能器的產生的沿振動管體軸向的振動轉換成沿振動管體徑向的振動，並向管內中央會聚。
4.根據權利要求3所述超聲液體處理換能裝置，其特徵在於，所述振動管體一端開口，另一端固定安裝第一換能器，該換能器為縱向振動換能器。
5.根據權利要求4所述超聲液體處理換能裝置，其特徵在於，在所述第一換能器外部設有套體，該套體上部連接有防水螺杆，電纜線穿過防水螺杆與所述第一換能器電連接。
6.根據權利要求3至5中任何一項所述超聲液體處理換能裝置，其特徵在於，所述振動管體側壁上設有一個液體進出口。
7.根據權利要求6所述超聲液體處理換能裝置，其特徵在於，所述振動管體的所述開口上固定設有第二換能器，所述第二換能器與超聲波發生器電連接，且所述振動管體側壁距離第二換能器的一定距離處設有出液口。
8.根據權利要求7所述超聲液體處理換能裝置，其特徵在於，所述第二換能器外部設有可容納該換能器的套體。
9.根據權利要求8所述的超聲液體處理換能裝置，其特徵在於，所述第一換能器或第二換能器的輻射面沿振動管體軸向正對振動管體內部。
全文摘要
一種超聲液體處理換能方法和裝置，通過在圓筒型液體容器的一端或兩端設置換能器，使換能器的軸向振動轉換成徑向振動達到對容器內液體施以強大超聲能量的目的，具體包括作為振動管體的圓筒型液體容器，還包括設在振動管體一端或兩端的換能器以及驅動換能器的超聲波發生器。通過超聲波發生器對換能器工作頻率和振動管體尺寸設置使得所述振動管體可將換能器產生的沿振動管體軸向的振動轉換成沿振動管體徑向的振動，使超聲波能量得以集中作用於管內液體。本發明的超聲液體處理換能方法和裝置，設備結構簡單、可靠性高、超聲強度大及使用方便，可廣泛應用於物件清洗、乳化、粉碎、聲化學、中草藥提取及生物工程等領域。
文檔編號B06B1/02GK1836769SQ200510033810
公開日2006年9月27日 申請日期2005年3月23日 優先權日2005年3月23日
發明者周光平, 梁召峰, 張亦慧 申請人:深圳職業技術學院