本發(fā)明涉及超聲波技術(shù)，特別涉及應(yīng)用于聲化學(xué)生產(chǎn)的超聲波裝置。

背景技術(shù)：

超聲波技術(shù)作為一種物理手段和工具，能夠在化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)中產(chǎn)生一系列接近于極端的條件，這種能量不僅能夠激發(fā)或促進許多化學(xué)反應(yīng)、加快化學(xué)反應(yīng)速度，甚至還可以改變某些化學(xué)反應(yīng)的方向，產(chǎn)生預(yù)料之外的效果，這就是聲化學(xué)。

傳統(tǒng)的超聲波聲化學(xué)反應(yīng)設(shè)備需要配套的反應(yīng)釜，將超聲波設(shè)備插入反應(yīng)釜內(nèi)，反應(yīng)釜內(nèi)放入物料，開啟超聲波，讓超聲波接觸物料，從而實現(xiàn)超聲波促進效果。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)設(shè)備均需使用反應(yīng)釜，導(dǎo)致設(shè)備占地面積大。另外，由于超聲波效應(yīng)僅能局限在一定傳導(dǎo)范圍內(nèi)，如反應(yīng)釜的容量過大將導(dǎo)致存在反應(yīng)效果不一致的情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種應(yīng)用于聲化學(xué)生產(chǎn)的超聲波裝置。

為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

提供一種應(yīng)用于聲化學(xué)生產(chǎn)的超聲波裝置，包括驅(qū)動電源、換能器和變幅桿，還包括至少一個工具頭；該工具頭呈中空的管狀，其一端通過變幅桿與換能器相連；該超聲波裝置還設(shè)有物料進口與物料出口，分別連通至工具頭的內(nèi)部空腔的兩端。

本發(fā)明中，所述換能器和變幅桿有兩組，各換能器均通過各自對應(yīng)的變幅桿與工具頭的一個端部相接。

本發(fā)明中，所述工具頭的數(shù)量是兩個或兩個以上，且相互串聯(lián)連接；串聯(lián)后的工具頭通過位于最外側(cè)的端部與變幅桿相連。

本發(fā)明中，所述物料進口或物料出口的設(shè)置位置是下述的任意一種：

(1)換能器和變幅桿只有一組：

A、變幅桿部分中空且與工具頭的空腔連通；物料進口與物料出口之中的一個設(shè)在變幅桿上且與變幅桿的中空內(nèi)腔相連，另一個設(shè)在工具頭上的振動節(jié)點處；或，

B、物料進口和物料出口均設(shè)在工具頭上的振動節(jié)點處；或，

(2)換能器和變幅桿有兩組：

C、兩個變幅桿均為部分中空且與工具頭的空腔連通，物料進口與物料出口分別設(shè)于兩個變幅桿上且與變幅桿的中空內(nèi)腔相連；或，

D、其中一個變幅桿部分中空且與工具頭的空腔連通，物料進口與物料出口之中的一個設(shè)于該變幅桿上且與變幅桿的中空內(nèi)腔相連；物料進口與物料出口之中的另一個則設(shè)在工具頭上的振動節(jié)點處；或，

E、物料進口和物料出口均設(shè)在工具頭上的振動節(jié)點處。

本發(fā)明中，所述工具頭的外部形狀為圓柱形或多邊形柱；其內(nèi)部空腔的軸向截面的側(cè)邊形狀呈斜線形、階梯形或圓弧型。

本發(fā)明中，所述換能器、變幅桿和工具頭通過螺栓實現(xiàn)固定連接，驅(qū)動電源通過導(dǎo)線接至換能器。

本發(fā)明中，所述驅(qū)動電源為數(shù)控電源，其中設(shè)有采樣電路和通信模塊；通信模塊通過有線或無線的方式與上位的工控機相連。

本發(fā)明中，所述變幅桿的端部設(shè)有法蘭(用于安裝時固定超聲波裝置)。

本發(fā)明的裝置在使用時，利用螺栓將換能器、變幅桿和工具頭固定連接，工具頭可根據(jù)實際需要串聯(lián)多個。根據(jù)工藝設(shè)計需要，將物料進口和物料出口通過管路連接至物料儲罐或物料泵，以此構(gòu)成反應(yīng)的裝置系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明直接將中空的工具頭作為反應(yīng)器，無需另外配置反應(yīng)釜，即可進行超聲波聲化學(xué)實驗或生產(chǎn)。

2、如在工具頭兩端接上變幅桿可實現(xiàn)雙頭發(fā)振，大大增加了化學(xué)反應(yīng)部位超聲波的強度。

3、工具頭可以根據(jù)實際實驗需要，改變內(nèi)部形狀或?qū)崿F(xiàn)多節(jié)組裝，極大地增強了反應(yīng)裝置的靈活性。

4、使工具頭內(nèi)部直接與反應(yīng)液體接觸，相較于常規(guī)的反應(yīng)釜中設(shè)置超聲設(shè)備，有效振幅極大提高。

本發(fā)明中所述驅(qū)動電源中設(shè)有采樣電路，并通過通信模塊以有線或無線的方式連接至上位的工控機。

附圖說明

附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1換能器，2變幅桿，3工具頭，4法蘭，5外殼，6物料進口，7物料出口，8數(shù)控電源。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明：

本發(fā)明所述應(yīng)用于聲化學(xué)生產(chǎn)的超聲波裝置，包括驅(qū)動電源(即數(shù)控電源8)、換能器1和變幅桿2，還包括至少一個工具頭3；該工具頭3呈中空的管狀，其端部通過變幅桿2與換能器1相連；該超聲波裝置還設(shè)有物料進口6與物料出口7，分別連通至工具頭3的內(nèi)部空腔的兩端。工具頭3的外部形狀可以為圓柱形或多邊形柱(例如正方柱形)；其內(nèi)部空腔的軸向截面的側(cè)邊形狀可以呈斜線形、階梯形或圓弧型。換能器1、變幅桿2和工具頭3通過螺栓實現(xiàn)固定連接，驅(qū)動電源(數(shù)控電源8)通過導(dǎo)線接至換能器，換能器1的外部設(shè)外殼5。數(shù)控電源8中設(shè)有采樣電路和通信模塊；通信模塊通過有線或無線的方式與上位的工控機相連。

作為一種變形，換能器1和變幅桿2有兩組，各換能器1均通過各自對應(yīng)的變幅桿2與工具頭3的一個端部相接。

作為進一步的變形，工具頭3的數(shù)量可以是兩個或兩個以上，且相互串聯(lián)連接；串聯(lián)后的工具頭3最外側(cè)的端部與變幅桿2相連。

上述兩種變形可以進行組合。

鑒于上述結(jié)構(gòu)關(guān)系或組合關(guān)系，物料進口6或物料出口7的設(shè)置位置可以是下述的任意一種：

(1)換能器1和變幅桿2只有一組：

A、變幅桿2部分中空且與工具頭3的空腔連通；物料進口與物料出口之中的一個設(shè)在變幅桿2上且與變幅桿2的中空內(nèi)腔相連，另一個設(shè)在工具頭3上的振動節(jié)點處；或，

B、物料進口和物料出口均設(shè)在工具頭3上的振動節(jié)點處；或，

(2)換能器1和變幅桿2有兩組：

C、兩個變幅桿2均為部分中空且與工具頭3的空腔連通，物料進口與物料出口分別設(shè)于兩個變幅桿2上且與變幅桿2的中空內(nèi)腔相連；或，

D、其中一個變幅桿2部分中空且與工具頭3的空腔連通，物料進口與物料出口之中的一個設(shè)于該變幅桿2上且與變幅桿2的中空內(nèi)腔相連；物料進口與物料出口之中的另一個則設(shè)在工具頭3上的振動節(jié)點處；或，

E、物料進口和物料出口均設(shè)在工具頭3上的振動節(jié)點處。

具體實施例：

如圖1所示，該超聲波裝置包括兩組驅(qū)動電源8、換能器1和變幅桿2，換能器1和變幅桿2通過螺栓實現(xiàn)固定連接，驅(qū)動電源8通過導(dǎo)線接至換能器1。有一個呈中空管狀的工具頭3，內(nèi)部空腔的軸向截面為兩個端部對接的凸臺形狀，其兩端設(shè)法蘭4。兩個換能器1的端部與兩個法蘭4外側(cè)表面相接。法蘭4上設(shè)通孔，物料進口6和物料出口7設(shè)于法蘭4的側(cè)面，并由法蘭4上的通孔接至工具頭3內(nèi)部空腔的兩端。

本發(fā)明所述裝置還可以有很多種變形方式，例如：

工具頭3可以是兩個或兩個以上，且相互串聯(lián)連接，以此提高處理能力。

根據(jù)工具頭3法蘭類型和與變幅桿2的連接方式不同，物料進口6與物料出口7的設(shè)置位置可以有很多種變化：如果工具頭3的法蘭4為不開孔的盲法蘭(法蘭盲板)，物料進口6或物料出口7可以設(shè)于工具頭3的主體上，位于其外壁的兩個端部；如果在換能器2端部設(shè)法蘭且與工具頭3的法蘭4通過螺栓固定連接，則物料進口6或物料出口7可以設(shè)于換能器2上，并與工具頭3內(nèi)部空腔相連通。

本發(fā)明的應(yīng)用實例：

應(yīng)用例1：

將本發(fā)明所述裝置用于某聚四氟材料的清洗過程，控制反應(yīng)溫度為60度，反應(yīng)時間30分鐘，反應(yīng)原料為某聚四氟材料。反應(yīng)過程中裝置的功率控制為2000W。

對比例1：

將利用容積為10L的反應(yīng)釜用于某聚四氟材料的清洗過程，控制反應(yīng)溫度為60度，反應(yīng)時間30分鐘，反應(yīng)原料為某聚四氟材料。反應(yīng)過程中使用常規(guī)的超聲波裝置，其工具頭為九節(jié)鞭形狀，長度450mm，反應(yīng)過程中裝置的功率控制為2000W。

反應(yīng)完成后，分別分析兩種清洗方式的清洗效果。經(jīng)實驗分析比對，應(yīng)用例比對比例效果提高了30％。

應(yīng)用例2：

將本發(fā)明所述裝置用于石墨烯材料的制取過程，控制反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間10分鐘，反應(yīng)原料為石墨烯漿料。反應(yīng)過程中裝置的功率控制為2000W。

對比例2：

將利用容積為5L的反應(yīng)釜用于石墨烯材料的制取過程，控制反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間10分鐘，反應(yīng)原料為石墨烯漿料。反應(yīng)過程中使用常規(guī)的超聲波裝置，其工具頭為五節(jié)鞭形狀，長度400mm，反應(yīng)過程中裝置的功率控制為2000W。

反應(yīng)完成后，分別分析兩種制取方式的分散破碎效果。經(jīng)實驗分析比對，應(yīng)用例分散破碎顆粒度平均為10um，對比例分散破碎顆粒度平均為12um。

從上述兩個對比實例可以看出，本發(fā)明可以大大提高反應(yīng)收率，對化工生產(chǎn)起到積極的促進作用。

以上僅就本發(fā)明較佳的實施例作了說明，但不能理解為是對權(quán)利要求的限制。凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所做的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，如采用單個換能器驅(qū)動等均包括在本發(fā)明的專利保護范圍之內(nèi)。