专利名称：循环式多级超声波分散机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及分散领域，尤其涉及循环式多级超声波分散机。
背景技术：
一个相作为粒子状态，把分散于其它相中的系叫做分散系，把粒子称为分散质或分散相，变为媒质的其它相叫做分散媒或者连续相。
按分散粒子大小分散系可分为三类(1)宏观(粗大)分散系(2)胶质分散系(3)分子分散系在第一种分散系中，分散的粒子直径在0.1μm以上。
一般构成分散系的分散相有气体、液体、固体，而分散媒也可以是气体、液体、固体等。其中分散液体相时，最多的是乳状液或叫做乳剂；与之相对应的分散固体相时，比较多见的叫做悬垂液；分散气体相且粒子直径在0.1μm以下的胶质时，被称为泡沫胶体。为了说明微细粒子具有各种性质，先研究一下分散相体积与表面积的关系。粒子的半径为r的球时，其表面积是4πr2，其体积是4πr3/3，所以每一cm3的表面积是3/rcm2，即直径为1μm或0.1μm的球，每一cm3的纯面积分别是6m2或60m2。因此，由于物质被细化，变成微粒子，则单位容积的表面积就变得相当大，在两种物体之间存在着吸附溶解或化学反应时，它们就能起到巨大的促进作用。
在人们接触最多的乳剂分散系中，形成乳剂的两个相分别是水和油。其分散形式有下面两类水中油滴型(简称O/W型)；油中水滴型(简称W/O型)。
实际上遇到最多的是O/W型。属于这个形式的有日常生活中的牛奶、冰淇淋、蛋黄酱及色拉汁等。也就是说牛奶或冰淇淋是水相中脂肪的细小的球形分散；属W/O型为例的有白脱油及人造奶油。它是油相中水的细小球形分散的系列。
这种乳剂，从热力学观点看是不稳定的系列。要长时间维持乳剂状态，要添加使其稳定化的物质，通常人们把这种物质叫做乳化剂。乳化剂的稳定作用，是因为物质被吸附在粒子表面的结果；归根到底是减少油与水的界面张力。如果采用超声分散，则不需要使用乳化剂，在许多场合，超声乳化可以得到1μm以下的粒子。这种优质乳剂的生成，可以认为是由于分散工具附近的超声波强力空化作用所形成的结果。
在化工、制药、生物、染料、食品、交通运输、军事等领域中，需要对液体中的固体颗粒、生物组织或两种液体及两种以上液体等进行分散。采用机械搅拌、研磨法、气流粉碎法和发射烟弹法等传统方法进行分散，主要存在五大问题(1)分散后颗粒大，颗粒尺寸通常在10μm以上；(2)颗粒不均匀，尺寸分散范围大；(3)分散效率低；(4)占地面积大；(5)生产成本高。
(6)没有充分发挥被分散物质的物理、化学作用。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种效率高、晶粒小，均质化、成本低，性能好的循环式多级超声波分散机及其分散方法。
循环式多级超声波分散机具有依次连接的第一级超声波分散装置、第一管道、第二级超声波分散装置、第二管道、第三级超声波分散装置，第一级超声波分散装置入口依次经第五管道、泵、第四管道与贮液槽相接，第三管道与贮液槽相接，贮液槽设有进液管，出液管、阀门、过滤器，第一级超声波分散装置具有第一分散容器，第一分散容器上设有进出口、第一下法兰盘，第一分散容器上设有指数形变幅杆，第一分散容器与指数形变幅杆之间设有密封圈，第一下法兰盘上设有减声垫、第一上法兰盘并用第三螺栓固定，指数形变幅杆上依次设有第一振动体、第一压电陶瓷片、第一电极片、第一绝缘套、第一反射罩，并用第一螺栓、第二螺栓、第一螺母固定，第三级超声波分散装置具有第二分散容器，第二分散容器上设有进出口、第二下法兰盘，第二下法兰盘上设有第二减声垫、第二上法兰盘，并用螺栓螺母固定，第二分散容器上设有阶梯形变幅杆，阶梯形变幅杆上依次设有第二振动体、第二压电陶瓷片、第二电极片、第二绝缘套、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，第二级超声波分散装置中采用圆锥形变幅杆，第二级超声波分散装置其它结构与第一级超声波分散装置相同。
本实用新型的优点
(1)能粉碎燃料油中的淤渣，且完全均质化，即达到精密级所定的精度水平，这是过去过滤器所不能达到的；(2)由于采用了高效的超声波设备，可减少能量消耗；(3)本方法与以往的离心分离器或过滤装置不同，由于不产生废弃物，因此没有燃料油的损耗，用时也不要那种处理废弃物的设备；(4)设备小型化，占地面积小，维护保养简单；(5)分散效率极高。
附图是循环式多级超声波分散机结构示意图，图中第一分散容器1、第一减声垫2、第一下法兰盘3、第一上法兰盘4、指数形变幅杆5、第一螺栓6、第二螺栓7、第一螺母8、第一反射罩9、第一绝缘套10、第一电极片11、第一压电陶瓷片12、第一振动体13、第三螺栓14、垫片15、密封圈16、第一管道17、圆锥形变幅杆18、第二管道19、第四螺栓20、第二分散容器21、第二下法兰盘22、第二上法兰盘23、阶梯形变幅杆24、第五螺栓25、第六螺栓26、第二螺母27、第二反射罩28、第二绝缘套29、第二电极片30、第二压电陶瓷片31、第二振动体32、第二减声垫33、第三管道34、进液管35、出液管36、阀门37、过滤器38、贮液槽39、第四管道40、泵41、第五管道42。
具体实施方式
本实用新型将220V、50Hz的交流电转换成超声频电振荡信号，换能器将超声波发生器输出的电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆将换能器的纵向振动放大后传给在液体中的工具，从而对液体中的固体颗粒或生物组织等进行分散。
超声波在液体里的分散作用，完全依赖液体的空化作用。但若声波强度低于空化阈，或故意控制空化，则空化不会产生。超声分散归根到底就是借助于这一“空化”的基本机理。
本实用新型提出了循环式多级超声波分散机，由不同功率、不同频率的多套超声波分散装置依次串联在一起，通过泵将贮液槽的混合液体连续不断地抽出送入第一套超声波分散装置入口处，依靠泵提供的压力将第一套超声波分散装置分散后的混合液体再依次送入第二套、第三套……超声波分散装置进行分散，如此循环进行多级超声波分散，直至达到预定的分散要求才停止分散工作。超声波分散装置由超声波发生器、换能器、变幅杆、工具和分散容器组成。超声波发生器将220V、50Hz的交流电转换成超声频电振荡信号，换能器将超声波发生器输出的电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆将换能器的纵向振动放大后传给在液体中的工具，从而对混合液体进行高效、快速、微细化分散。密封圈16用于液体密封，防止液体流入变幅杆，减小变幅杆负载。
如附图所示，循环式三级超声波分散机具有依次连接的第一级超声波分散装置、第一管道17、第二级超声波分散装置、第二管道19、第三级超声波分散装置，第一级超声波分散装置入口依次经第五管道42、泵41、第四管道40与贮液槽39相接，第三管道34与贮液槽39相接，贮液槽39设有进液管35，出液管36、阀门37、过滤器38，第一级超声波分散装置具有第一分散容器1，第一分散容器上设有进出口、第一下法兰盘3，第一分散容器1上设有指数形变幅杆5，第一分散容器与指数形变幅杆5之间设有密封圈16，第一下法兰盘3上设有减声垫2、第一上法兰盘4并用第三螺栓14固定，指数形变幅杆5上依次设有第一振动体13、第一压电陶瓷片12、第一电极片11、第一绝缘套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，第三级超声波分散装置具有第二分散容器21，第二分散容器21上设有进出口、第二下法兰盘22，第二下法兰盘22上设有第二减声垫33、第二上法兰盘23，并用螺栓螺母固定，第二分散容器21上设有阶梯形变幅杆24，阶梯形变幅杆24上依次设有第二振动体32、第二压电陶瓷片31、第二电极片30、第二绝缘套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，第二级超声波分散装置中采用圆锥形变幅杆18，第二级超声波分散装置其它结构与第一级超声波分散装置相同。
循环式三级超声波分散机由三种功率、三种频率的超声波分散装置实现，见表1。
表1 循环式三级超声波分散机参数
两种或两种以上成份的液体由进液口进入贮液槽，混合后用泵抽出送至超声波分散装置第一级超声波粉碎装置入口，分散后的液体再依靠压力依次送入第二级、第三级超声波分散装置进行分散，如此循环，进行三级超声波分散数次，直至达到预定的分散要求才停止工作。打开阀门，使达到分散要求的液体通过管道、阀门和过滤器过滤后流出。
采用循环式三级超声波分散机将石腊在水中分散，不用乳化剂。超声波分散机参数见表1。分散时间为3.5分钟，分散后粒子直径为0.3～0.4μm，且粒子分布均匀，分散后的粒子稳定。
循环式多级超声波分散机可广泛用于化工、制药、生物、食品、涂料、纺织、汽车、飞机、舰船等领域和产品中。
权利要求1.一种循环式多级超声波分散机，其特征在于，它具有依次连接的第一级超声波分散装置、第一管道(17)、第二级超声波分散装置、第二管道(19)、第三级超声波分散装置，第一级超声波分散装置入口依次经第五管道(42)、泵(41)、第四管道(40)与贮液槽(39)相接，第三管道(34)与贮液槽(39)相接，贮液槽(39)设有进液管(35)，出液管(36)、阀门(37)、过滤器(38)，第一级超声波分散装置具有第一分散容器(1)，第一分散容器上设有进出口、第一下法兰盘(3)，第一分散容器(1)上设有指数形变幅杆(5)，第一分散容器与指数形变幅杆(5)之间设有密封圈(16)，第一下法兰盘(3)上设有减声垫(2)、第一上法兰盘(4)并用第三螺栓(14)固定，指数形变幅杆(5)上依次设有第一振动体(13)、第一压电陶瓷片(12)、第一电极片(11)、第一绝缘套(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，第三级超声波分散装置具有第二分散容器(21)，第二分散容器(21)上设有进出口、第二下法兰盘(22)，第二下法兰盘(22)上设有第二减声垫(33)、第二上法兰盘(23)，并用螺栓螺母固定，第二分散容器(21)上设有阶梯形变幅杆(24)，阶梯形变幅杆(24)上依次设有第二振动体(32)、第二压电陶瓷片(31)、第二电极片(30)、第二绝缘套(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，第二级超声波分散装置中采用圆锥形变幅杆(18)，第二级超声波分散装置其它结构与第一级超声波分散装置相同。
专利摘要本实用新型公开了一种循环式多级超声波分散机。它采用不同功率、不同频率的多级超声波分散装置依次串联在一起，通过泵将贮液槽的混合液体连续不断地抽出送入第一级超声波分散装置入口处，依靠泵提供的压力将第一级超声波分散装置分散后的混合液体再依次送入第二级超声波分散装置、第三级超声波分散装置进行分散，如此循环进行多级超声波分散，直至达到预定的分散要求才停止分散工作。本实用新型能粉碎燃料油中的淤渣，且完全均质化，即达到精密级所定的精度水平；由于采用了高效的循环式多级超声波分散机，可减少能量消耗；设备小型化，占地面积小，维护保养简单；分散效率极高。
文档编号B01F11/02GK2782207SQ20052010084
公开日2006年5月24日 申请日期2005年3月8日 优先权日2005年3月8日
发明者张云电, 张宇 申请人:杭州电子科技大学