專利名稱：超聲波反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超聲波反應(yīng)器的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種在槽狀或筒狀反應(yīng)容器中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)圓柱狀的超聲波放射體，使超聲波的放射面積加大，從而使反應(yīng)容器中產(chǎn)生均一的超聲場(chǎng)，即利用超聲波來(lái)加速化學(xué)反應(yīng)的一種超聲波反應(yīng)器。它還可應(yīng)用于提取、分散及乳化等處理過(guò)程。
背景技術(shù)：
通常的超聲波反應(yīng)器是像超聲波清洗器那樣，大多數(shù)都是將超聲波換能器置于反應(yīng)槽的底部，以反應(yīng)槽底部的振動(dòng)使發(fā)射超聲波；或者在反應(yīng)槽的側(cè)面配置數(shù)個(gè)超聲波振動(dòng)子來(lái)放射超聲波能量，換能器的發(fā)射面發(fā)射超聲波以構(gòu)成反應(yīng)器；在化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，換能器放射超聲波能量，來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。這種結(jié)構(gòu)的超聲波反應(yīng)器存在超聲波能量的放射面積太小，不能均一地照射反應(yīng)槽內(nèi)的反應(yīng)物，即在距換能器較近的部位反應(yīng)的效果比較好，反之，距換能器遠(yuǎn)的地方超聲波振動(dòng)較弱，從而使反應(yīng)不徹底，效果較差，這些不利因素也使反應(yīng)器的大型化成為困難。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種能產(chǎn)生均一的超聲場(chǎng)的超聲波反應(yīng)器。
本實(shí)用新型是在槽或筒狀反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)置圓柱狀超聲波放射體，利用該超聲波放射體的側(cè)面或另一端及側(cè)面作為放射面在反應(yīng)容器內(nèi)發(fā)射超聲波，產(chǎn)生均一的超聲場(chǎng)，提供更有效的超聲波反應(yīng)器。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的其特征在于它包括反應(yīng)容器、法蘭及超聲波發(fā)振器，其特征在于在反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有超聲波放射體，超聲波放射體的一端設(shè)有超聲波換能器。
所述的反應(yīng)容器可以為槽或筒狀。
所述的超聲波放射體為圓柱狀，可以設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)。
所述的反應(yīng)容器的外側(cè)設(shè)有夾套，夾套的上部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有反應(yīng)物入口7和循環(huán)液入口，夾套的下部一側(cè)設(shè)有循環(huán)液出口，夾套的下部中間部分設(shè)有反應(yīng)物出口。
所述的超聲波換能器是通過(guò)固定用螺母與反應(yīng)容器上部的法蘭相連接的，法蘭與反應(yīng)容器是通過(guò)固定件相連。
所述的超聲波換能器的頻率不同，并且至少能產(chǎn)生一種頻率。
所述超聲波放射體上的超聲波換能器的頻率不同，各超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波可通過(guò)復(fù)數(shù)個(gè)超聲波放射體的側(cè)面或側(cè)面及另一端向反應(yīng)容器內(nèi)放射。
本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型以配置在反應(yīng)槽中的圓柱狀超聲波放射體使超聲波能量的放射面積加大，反應(yīng)容器中產(chǎn)生均一的超聲場(chǎng)。而且，當(dāng)使用產(chǎn)生復(fù)數(shù)頻率的超聲波放射體時(shí)，以不同的頻率照射反應(yīng)物，來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，可適用多種反應(yīng)物的場(chǎng)合。所述的的超聲波反應(yīng)器還可用來(lái)促進(jìn)提取，分散及乳化等處理過(guò)程。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作過(guò)程簡(jiǎn)單易行，便于生產(chǎn)加工，可以廣泛地適用在大、中、小試工或和生產(chǎn)上，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為第1實(shí)施例單體超聲波反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為超聲波放射體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2中的A-A面剖面圖。
圖4為第2實(shí)施例多體超聲波反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1.超聲波發(fā)振器，2.超聲波換能器，3.超聲波放射體，4.反應(yīng)容器，5.夾套，6.法蘭，7.反應(yīng)物人口，8.反應(yīng)物出口，9.循環(huán)液入口，10.循環(huán)液出口，11.固定件，12.固定用螺母，13.攪拌裝置，100.單體超聲波反應(yīng)器，200.多體超聲波反應(yīng)器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1圖1為第1實(shí)施例單體超聲波反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，該單體超聲波反應(yīng)器100由反應(yīng)容器4，即圓筒狀反應(yīng)槽，和超聲波發(fā)振器1及超聲波換能器2、超聲波放射體3構(gòu)成。在反應(yīng)容器4內(nèi)設(shè)有超聲波放射體3，超聲波放射體3的一端設(shè)有超聲波換能器2；超聲波發(fā)振器1連接超聲波換能器2。
反應(yīng)容器4的外側(cè)設(shè)有制御反應(yīng)溫度的循環(huán)液夾套5，夾套5上部一側(cè)設(shè)有循環(huán)液入口9，夾套5下部一側(cè)設(shè)有循環(huán)液出口10。而且，反應(yīng)容器4的上部側(cè)面設(shè)置有反應(yīng)物入口7；反應(yīng)容器4的下部設(shè)置有反應(yīng)物出口8。用固定用螺母12將超聲波放射體3固定于反應(yīng)容器4上部的法蘭6上，法蘭6和反應(yīng)容器4是通過(guò)固定件11來(lái)固定連接的。
超聲波換能器2可將超聲波發(fā)振器1來(lái)的電氣信號(hào)變換為機(jī)械振動(dòng)。并可產(chǎn)生至少產(chǎn)生一種頻率的超聲波。該超聲波換能器2產(chǎn)生的超聲波可通過(guò)上述超聲波放射體3的側(cè)面，或側(cè)面及另一端向上述反應(yīng)容器4內(nèi)放射。本例中的超聲波換能器2的發(fā)振頻率為20kHz。
超聲波放射體3，為圓柱形。超聲波放射體3的一端裝有超聲波換能器2。這種單體超聲波反應(yīng)器100適用于實(shí)驗(yàn)室小試及中試所用。
所述的超聲波發(fā)振器1為市售，德國(guó)產(chǎn)，25KH2型號(hào)，這種型號(hào)的超聲波發(fā)振器1適合用在小型及單體的超聲波反應(yīng)器上。如使用其它國(guó)家生產(chǎn)的超聲波發(fā)振器也可以，但是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，其效果沒(méi)有德國(guó)產(chǎn)的效果好。
圖2為超聲波放射體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中的A-A面剖面圖。
如圖2、圖3所示，超聲波放射體3的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，超聲波換能器2的發(fā)振頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的情況下，為λ/2的整數(shù)倍。超聲波放射體3的直徑d為λ/3～λ/4。但是，超聲波換能器2的發(fā)振頻率為復(fù)數(shù)頻率，例如用于20KHz和40KHz時(shí)，對(duì)于20kHz的頻率來(lái)說(shuō)波長(zhǎng)為λ20，40kHz的頻率的波長(zhǎng)為λ40。超聲波放射體3的長(zhǎng)方向的長(zhǎng)度L為λ20/2整數(shù)倍和λ，40/2的整數(shù)倍的公倍數(shù)。這種構(gòu)成可使圓筒形反應(yīng)槽4中的直徑方向上設(shè)置的超聲波放射體3放射超聲波能量的面積增大，超聲波能量可均一地照射反應(yīng)容器4中的反應(yīng)物。另外，當(dāng)反應(yīng)容器4的容積很大時(shí)，可在反應(yīng)容器4的所定直徑的位置上均等的設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)超聲波放射體3，例如2～8個(gè)超聲波放射體3。這種情況，反應(yīng)槽4的中部最好設(shè)置攪拌裝置13。
實(shí)施例2圖4為第2實(shí)施例多體超聲波反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖4所示，多體超聲波反應(yīng)器200由超聲波發(fā)振器1，2個(gè)超聲波換能器2A、2B和超聲波放射體3A、3B，圓筒狀反應(yīng)容器4構(gòu)成。在反應(yīng)容器4的所定半徑的位置上均等的設(shè)置2個(gè)超聲波放射體3A、3B。這種情況，如圖3所示，多體超聲波反應(yīng)器200的反應(yīng)容器4的中部最好設(shè)置攪拌裝置13。
超聲波換能器2可將超聲波發(fā)振器1A，1B供給的電氣信號(hào)變換為機(jī)械振動(dòng)。產(chǎn)生一定頻率的超聲波，本例中的超聲波換能器2A的發(fā)振頻率為40kHz，超聲波換能器2B的發(fā)振頻率為25kHz。超聲波放射體3A，3B為圓柱形(參照?qǐng)D2)。超聲波放射體3A的一端裝有換能器2A；超聲波放射體3B的一端裝有超聲波換能器2B。并且超聲波放射體的一端具有產(chǎn)生一種頻率的超聲波換能器且各超聲波放射體3A、3B的超聲波換能器2A、2B的頻率不同，各超聲波換能器產(chǎn)生的超聲波可通過(guò)上述復(fù)數(shù)個(gè)的超聲波放射體的側(cè)面或側(cè)面及另一端向上述反應(yīng)容器4內(nèi)放射。
反應(yīng)容器4的外側(cè)設(shè)有制御反應(yīng)溫度的循環(huán)液夾套5。夾套5配有循環(huán)液人口9和循環(huán)液出口10。而且，反應(yīng)容器4的上部側(cè)面設(shè)置有反應(yīng)物入口7。反應(yīng)容器4的下部設(shè)置有反應(yīng)物出口8。用固定用螺母12A，12B分別將超聲波放射體3A，3B固定于反應(yīng)容器4上部的法蘭6上。
所述的超聲波發(fā)振器1為市售，德國(guó)產(chǎn)，40KH2型號(hào)，這種型號(hào)的超聲波發(fā)振器1適合用大型及多體式的超聲波反應(yīng)器上；如使用其它國(guó)家生產(chǎn)的超聲波發(fā)振器也可以，但是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，其效果沒(méi)有德國(guó)產(chǎn)的效果好。
權(quán)利要求1.超聲波反應(yīng)器，它包括反應(yīng)容器(4)、法蘭(6)及超聲波發(fā)振器(1)，其特征在于在反應(yīng)容器(4)內(nèi)設(shè)有超聲波放射體(3)，超聲波放射體(3)的一端設(shè)有超聲波換能器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)容器(4)可以為槽或筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波反應(yīng)器，其特征在于所述的超聲波放射體(3)為圓柱狀，可以設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)容器(4)的外側(cè)設(shè)有夾套(5)，夾套(5)的上部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有反應(yīng)物入口(7)和循環(huán)液入口(9)，夾套(5)的下部一側(cè)設(shè)有循環(huán)液出口(10)，夾套(5)的下部中間部分設(shè)有反應(yīng)物出口(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波反應(yīng)器，其特征在于所述的超聲波換能器(2)是通過(guò)固定用螺母(12)與反應(yīng)容器(4)上部的法蘭(6)相連接的，法蘭(6)與反應(yīng)容器(4)是通過(guò)固定件(11)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波反應(yīng)器，其特征在于所述的超聲波換能器(2)的頻率不同，并且至少能產(chǎn)生一種頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波反應(yīng)器，其特征在于所述超聲波放射體(3)上的超聲波換能器(2)的頻率不同，各超聲波換能器(2)產(chǎn)生的超聲波可通過(guò)復(fù)數(shù)個(gè)超聲波放射體(3)的側(cè)面或側(cè)面及另一端向反應(yīng)容器(4)內(nèi)放射。
專利摘要一種利用超聲波來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的超聲波反應(yīng)器，它包括反應(yīng)容器、法蘭及超聲波發(fā)振器，其特征在于在反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有超聲波放射體，超聲波放射體的一端設(shè)有超聲波換能器。槽狀或筒狀反應(yīng)容器中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)圓柱狀的超聲波放射體，超聲波放射體的一端具有至少產(chǎn)生一種頻率的超聲波換能器。可通過(guò)上述超聲波放射體的側(cè)面，或側(cè)面及另一端向上述反應(yīng)容器內(nèi)放射超聲波，使超聲波的放射面積加大，在反應(yīng)容器中產(chǎn)生均一的超聲場(chǎng)。優(yōu)點(diǎn)是可應(yīng)用于提取，分散及乳化等處理過(guò)程中，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作過(guò)程簡(jiǎn)單易行，便于生產(chǎn)加工，可以廣泛地適用在大、中、小試工或生產(chǎn)上，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)B01J19/10GK2636980SQ0328487
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者金仲民, 李暉 申請(qǐng)人:金仲民