專利名稱：循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及分散領(lǐng)域，尤其涉及循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)。
背景技術(shù)：
一個(gè)相作為粒子狀態(tài)，把分散于其它相中的系叫做分散系，把粒子稱為分散質(zhì)或分散相，變?yōu)槊劫|(zhì)的其它相叫做分散媒或者連續(xù)相。
按分散粒子大小分散系可分為三類(1)宏觀(粗大)分散系(2)膠質(zhì)分散系(3)分子分散系在第一種分散系中，分散的粒子直徑在0.1μm以上。
一般構(gòu)成分散系的分散相有氣體、液體、固體，而分散媒也可以是氣體、液體、固體等。其中分散液體相時(shí)，最多的是乳狀液或叫做乳劑；與之相對(duì)應(yīng)的分散固體相時(shí)，比較多見(jiàn)的叫做懸垂液；分散氣體相且粒子直徑在0.1μm以下的膠質(zhì)時(shí)，被稱為泡沫膠體。為了說(shuō)明微細(xì)粒子具有各種性質(zhì)，先研究一下分散相體積與表面積的關(guān)系。粒子的半徑為r的球時(shí)，其表面積是4πr2，其體積是4πr3/3，所以每一cm3的表面積是3/rcm2，即直徑為1μm或0.1μm的球，每一cm3的純面積分別是6m2或60m2。因此，由于物質(zhì)被細(xì)化，變成微粒子，則單位容積的表面積就變得相當(dāng)大，在兩種物體之間存在著吸附溶解或化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它們就能起到巨大的促進(jìn)作用。
在人們接觸最多的乳劑分散系中，形成乳劑的兩個(gè)相分別是水和油。其分散形式有下面兩類水中油滴型(簡(jiǎn)稱O/W型)；油中水滴型(簡(jiǎn)稱W/O型)。
實(shí)際上遇到最多的是O/W型。屬于這個(gè)形式的有日常生活中的牛奶、冰淇淋、蛋黃醬及色拉汁等。也就是說(shuō)牛奶或冰淇淋是水相中脂肪的細(xì)小的球形分散；屬W/O型為例的有白脫油及人造奶油。它是油相中水的細(xì)小球形分散的系列。
這種乳劑，從熱力學(xué)觀點(diǎn)看是不穩(wěn)定的系列。要長(zhǎng)時(shí)間維持乳劑狀態(tài)，要添加使其穩(wěn)定化的物質(zhì)，通常人們把這種物質(zhì)叫做乳化劑。乳化劑的穩(wěn)定作用，是因?yàn)槲镔|(zhì)被吸附在粒子表面的結(jié)果；歸根到底是減少油與水的界面張力。如果采用超聲分散，則不需要使用乳化劑，在許多場(chǎng)合，超聲乳化可以得到1μm以下的粒子。這種優(yōu)質(zhì)乳劑的生成，可以認(rèn)為是由于分散工具附近的超聲波強(qiáng)力空化作用所形成的結(jié)果。
在化工、制藥、生物、染料、食品、交通運(yùn)輸、軍事等領(lǐng)域中，需要對(duì)液體中的固體顆粒、生物組織或兩種液體及兩種以上液體等進(jìn)行分散。采用機(jī)械攪拌、研磨法、氣流粉碎法和發(fā)射煙彈法等傳統(tǒng)方法進(jìn)行分散，主要存在五大問(wèn)題(1)分散后顆粒大，顆粒尺寸通常在10μm以上；(2)顆粒不均勻，尺寸分散范圍大；(3)分散效率低；(4)占地面積大；(5)生產(chǎn)成本高。
(6)沒(méi)有充分發(fā)揮被分散物質(zhì)的物理、化學(xué)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種效率高、晶粒小，均質(zhì)化、成本低，性能好的循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)及其分散方法。
循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)具有依次連接的第一級(jí)超聲波分散裝置、第一管道、第二級(jí)超聲波分散裝置、第二管道、第三級(jí)超聲波分散裝置，第一級(jí)超聲波分散裝置入口依次經(jīng)第五管道、泵、第四管道與貯液槽相接，第三管道與貯液槽相接，貯液槽設(shè)有進(jìn)液管，出液管、閥門、過(guò)濾器，第一級(jí)超聲波分散裝置具有第一分散容器，第一分散容器上設(shè)有進(jìn)出口、第一下法蘭盤，第一分散容器上設(shè)有指數(shù)形變幅桿，第一分散容器與指數(shù)形變幅桿之間設(shè)有密封圈，第一下法蘭盤上設(shè)有減聲墊、第一上法蘭盤并用第三螺栓固定，指數(shù)形變幅桿上依次設(shè)有第一振動(dòng)體、第一壓電陶瓷片、第一電極片、第一絕緣套、第一反射罩，并用第一螺栓、第二螺栓、第一螺母固定，第三級(jí)超聲波分散裝置具有第二分散容器，第二分散容器上設(shè)有進(jìn)出口、第二下法蘭盤，第二下法蘭盤上設(shè)有第二減聲墊、第二上法蘭盤，并用螺栓螺母固定，第二分散容器上設(shè)有階梯形變幅桿，階梯形變幅桿上依次設(shè)有第二振動(dòng)體、第二壓電陶瓷片、第二電極片、第二絕緣套、第二反射罩并用第四螺栓、第五螺栓、第六螺栓、第二螺母固定，第二級(jí)超聲波分散裝置中采用圓錐形變幅桿，第二級(jí)超聲波分散裝置其它結(jié)構(gòu)與第一級(jí)超聲波分散裝置相同。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)
(1)能粉碎燃料油中的淤渣，且完全均質(zhì)化，即達(dá)到精密級(jí)所定的精度水平，這是過(guò)去過(guò)濾器所不能達(dá)到的；(2)由于采用了高效的超聲波設(shè)備，可減少能量消耗；(3)本方法與以往的離心分離器或過(guò)濾裝置不同，由于不產(chǎn)生廢棄物，因此沒(méi)有燃料油的損耗，用時(shí)也不要那種處理廢棄物的設(shè)備；(4)設(shè)備小型化，占地面積小，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單；(5)分散效率極高。


附圖是循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中第一分散容器1、第一減聲墊2、第一下法蘭盤3、第一上法蘭盤4、指數(shù)形變幅桿5、第一螺栓6、第二螺栓7、第一螺母8、第一反射罩9、第一絕緣套10、第一電極片11、第一壓電陶瓷片12、第一振動(dòng)體13、第三螺栓14、墊片15、密封圈16、第一管道17、圓錐形變幅桿18、第二管道19、第四螺栓20、第二分散容器21、第二下法蘭盤22、第二上法蘭盤23、階梯形變幅桿24、第五螺栓25、第六螺栓26、第二螺母27、第二反射罩28、第二絕緣套29、第二電極片30、第二壓電陶瓷片31、第二振動(dòng)體32、第二減聲墊33、第三管道34、進(jìn)液管35、出液管36、閥門37、過(guò)濾器38、貯液槽39、第四管道40、泵41、第五管道42。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型將220V、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號(hào)，換能器將超聲波發(fā)生器輸出的電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動(dòng)；變幅桿將換能器的縱向振動(dòng)放大后傳給在液體中的工具，從而對(duì)液體中的固體顆?；蛏锝M織等進(jìn)行分散。
超聲波在液體里的分散作用，完全依賴液體的空化作用。但若聲波強(qiáng)度低于空化閾，或故意控制空化，則空化不會(huì)產(chǎn)生。超聲分散歸根到底就是借助于這一“空化”的基本機(jī)理。
本實(shí)用新型提出了循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)，由不同功率、不同頻率的多套超聲波分散裝置依次串聯(lián)在一起，通過(guò)泵將貯液槽的混合液體連續(xù)不斷地抽出送入第一套超聲波分散裝置入口處，依靠泵提供的壓力將第一套超聲波分散裝置分散后的混合液體再依次送入第二套、第三套……超聲波分散裝置進(jìn)行分散，如此循環(huán)進(jìn)行多級(jí)超聲波分散，直至達(dá)到預(yù)定的分散要求才停止分散工作。超聲波分散裝置由超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿、工具和分散容器組成。超聲波發(fā)生器將220V、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號(hào)，換能器將超聲波發(fā)生器輸出的電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動(dòng)；變幅桿將換能器的縱向振動(dòng)放大后傳給在液體中的工具，從而對(duì)混合液體進(jìn)行高效、快速、微細(xì)化分散。密封圈16用于液體密封，防止液體流入變幅桿，減小變幅桿負(fù)載。
如附圖所示，循環(huán)式三級(jí)超聲波分散機(jī)具有依次連接的第一級(jí)超聲波分散裝置、第一管道17、第二級(jí)超聲波分散裝置、第二管道19、第三級(jí)超聲波分散裝置，第一級(jí)超聲波分散裝置入口依次經(jīng)第五管道42、泵41、第四管道40與貯液槽39相接，第三管道34與貯液槽39相接，貯液槽39設(shè)有進(jìn)液管35，出液管36、閥門37、過(guò)濾器38，第一級(jí)超聲波分散裝置具有第一分散容器1，第一分散容器上設(shè)有進(jìn)出口、第一下法蘭盤3，第一分散容器1上設(shè)有指數(shù)形變幅桿5，第一分散容器與指數(shù)形變幅桿5之間設(shè)有密封圈16，第一下法蘭盤3上設(shè)有減聲墊2、第一上法蘭盤4并用第三螺栓14固定，指數(shù)形變幅桿5上依次設(shè)有第一振動(dòng)體13、第一壓電陶瓷片12、第一電極片11、第一絕緣套10、第一反射罩9，并用第一螺栓6、第二螺栓7、第一螺母8固定，第三級(jí)超聲波分散裝置具有第二分散容器21，第二分散容器21上設(shè)有進(jìn)出口、第二下法蘭盤22，第二下法蘭盤22上設(shè)有第二減聲墊33、第二上法蘭盤23，并用螺栓螺母固定，第二分散容器21上設(shè)有階梯形變幅桿24，階梯形變幅桿24上依次設(shè)有第二振動(dòng)體32、第二壓電陶瓷片31、第二電極片30、第二絕緣套29、第二反射罩28并用第四螺栓20、第五螺栓25、第六螺栓26、第二螺母27固定，第二級(jí)超聲波分散裝置中采用圓錐形變幅桿18，第二級(jí)超聲波分散裝置其它結(jié)構(gòu)與第一級(jí)超聲波分散裝置相同。
循環(huán)式三級(jí)超聲波分散機(jī)由三種功率、三種頻率的超聲波分散裝置實(shí)現(xiàn)，見(jiàn)表1。
表1 循環(huán)式三級(jí)超聲波分散機(jī)參數(shù)

兩種或兩種以上成份的液體由進(jìn)液口進(jìn)入貯液槽，混合后用泵抽出送至超聲波分散裝置第一級(jí)超聲波粉碎裝置入口，分散后的液體再依靠壓力依次送入第二級(jí)、第三級(jí)超聲波分散裝置進(jìn)行分散，如此循環(huán)，進(jìn)行三級(jí)超聲波分散數(shù)次，直至達(dá)到預(yù)定的分散要求才停止工作。打開(kāi)閥門，使達(dá)到分散要求的液體通過(guò)管道、閥門和過(guò)濾器過(guò)濾后流出。
采用循環(huán)式三級(jí)超聲波分散機(jī)將石臘在水中分散，不用乳化劑。超聲波分散機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1。分散時(shí)間為3.5分鐘，分散后粒子直徑為0.3～0.4μm，且粒子分布均勻，分散后的粒子穩(wěn)定。
循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)可廣泛用于化工、制藥、生物、食品、涂料、紡織、汽車、飛機(jī)、艦船等領(lǐng)域和產(chǎn)品中。
權(quán)利要求1.一種循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)，其特征在于，它具有依次連接的第一級(jí)超聲波分散裝置、第一管道(17)、第二級(jí)超聲波分散裝置、第二管道(19)、第三級(jí)超聲波分散裝置，第一級(jí)超聲波分散裝置入口依次經(jīng)第五管道(42)、泵(41)、第四管道(40)與貯液槽(39)相接，第三管道(34)與貯液槽(39)相接，貯液槽(39)設(shè)有進(jìn)液管(35)，出液管(36)、閥門(37)、過(guò)濾器(38)，第一級(jí)超聲波分散裝置具有第一分散容器(1)，第一分散容器上設(shè)有進(jìn)出口、第一下法蘭盤(3)，第一分散容器(1)上設(shè)有指數(shù)形變幅桿(5)，第一分散容器與指數(shù)形變幅桿(5)之間設(shè)有密封圈(16)，第一下法蘭盤(3)上設(shè)有減聲墊(2)、第一上法蘭盤(4)并用第三螺栓(14)固定，指數(shù)形變幅桿(5)上依次設(shè)有第一振動(dòng)體(13)、第一壓電陶瓷片(12)、第一電極片(11)、第一絕緣套(10)、第一反射罩(9)，并用第一螺栓(6)、第二螺栓(7)、第一螺母(8)固定，第三級(jí)超聲波分散裝置具有第二分散容器(21)，第二分散容器(21)上設(shè)有進(jìn)出口、第二下法蘭盤(22)，第二下法蘭盤(22)上設(shè)有第二減聲墊(33)、第二上法蘭盤(23)，并用螺栓螺母固定，第二分散容器(21)上設(shè)有階梯形變幅桿(24)，階梯形變幅桿(24)上依次設(shè)有第二振動(dòng)體(32)、第二壓電陶瓷片(31)、第二電極片(30)、第二絕緣套(29)、第二反射罩(28)并用第四螺栓(20)、第五螺栓(25)、第六螺栓(26)、第二螺母(27)固定，第二級(jí)超聲波分散裝置中采用圓錐形變幅桿(18)，第二級(jí)超聲波分散裝置其它結(jié)構(gòu)與第一級(jí)超聲波分散裝置相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)。它采用不同功率、不同頻率的多級(jí)超聲波分散裝置依次串聯(lián)在一起，通過(guò)泵將貯液槽的混合液體連續(xù)不斷地抽出送入第一級(jí)超聲波分散裝置入口處，依靠泵提供的壓力將第一級(jí)超聲波分散裝置分散后的混合液體再依次送入第二級(jí)超聲波分散裝置、第三級(jí)超聲波分散裝置進(jìn)行分散，如此循環(huán)進(jìn)行多級(jí)超聲波分散，直至達(dá)到預(yù)定的分散要求才停止分散工作。本實(shí)用新型能粉碎燃料油中的淤渣，且完全均質(zhì)化，即達(dá)到精密級(jí)所定的精度水平；由于采用了高效的循環(huán)式多級(jí)超聲波分散機(jī)，可減少能量消耗；設(shè)備小型化，占地面積小，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單；分散效率極高。
文檔編號(hào)B01F11/02GK2782207SQ20052010084
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月8日
發(fā)明者張?jiān)齐? 張宇 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)