一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，它包括一個(gè)頻率為28kHz的主反應(yīng)變幅桿，以及兩個(gè)頻率為100kHz~1MHz的副超聲發(fā)生器，三者所發(fā)出的聲波在三維空間上正交，且正交位置可調(diào)；三束聲波的作用位置可以通過旋轉(zhuǎn)相應(yīng)位置的旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，且可以通過相應(yīng)位置的刻度讀數(shù)。本發(fā)明與相應(yīng)頻率的超聲波電源連接后即可使用，由于該發(fā)明所發(fā)出的聲波聲場(chǎng)始終是三維空間正交的，且各聲波位置可以定量，因此該裝置可以更加方便地進(jìn)行正交聲場(chǎng)的聲化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，減少了使用傳統(tǒng)方法搭建的平臺(tái)造成的人為實(shí)驗(yàn)誤差，使研究效率大大提高。
【專利說明】一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，屬于超聲波化學(xué)處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聲化學(xué)是目前化學(xué)研究的前沿之一，其研究手段由開始的單頻處理向現(xiàn)在的多頻處理發(fā)展。多頻處理的主流方法是低頻超聲波搭配高頻超聲波，其中，二維正交輻照的方法能夠得到較高聲化學(xué)效率，而近些年的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，使用三束三維正交聲波輻照的方法可以使化學(xué)效率得到更大增強(qiáng)。因此，使用更為可靠的三維正交超聲處理平臺(tái)可以幫助研究者更高效地進(jìn)行該項(xiàng)研究，有助于聲化學(xué)研究的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，它能夠發(fā)出三維正交的超聲波聲場(chǎng)，并且正交的位置可調(diào)，可以更加方便地進(jìn)行正交聲場(chǎng)的聲化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，減少了使用傳統(tǒng)方法搭建的平臺(tái)造成的人為實(shí)驗(yàn)誤差，使研究效率大大提聞。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，它包括主反應(yīng)變幅桿、主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕、兩個(gè)副超聲發(fā)生器、副超聲發(fā)生器深度調(diào)節(jié)旋鈕、副超聲發(fā)生器水 平調(diào)節(jié)旋鈕；其中，
主主反應(yīng)變幅桿使用多片頻率為28kHz的壓電陶瓷片并聯(lián)的方式連接，主反應(yīng)變幅桿的主體中部有一可垂直方向運(yùn)動(dòng)的主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕；
主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕上連接有兩個(gè)不銹鋼臂，兩個(gè)不銹鋼臂之間的夾角呈90度，不銹鋼臂的另一端與副超聲發(fā)生器插接，主滑塊通過其調(diào)節(jié)旋鈕來垂直運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)不銹鋼臂垂直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過刻在主變幅桿上的刻度來讀數(shù)，主滑塊在OcnTlOcm范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)；
兩個(gè)副超聲發(fā)生器，超聲頻率均為IOOkHf 1MHz，副超聲發(fā)生器的發(fā)射頭使用不銹鋼密封陶瓷晶片的工藝方法制作而成；
副超聲發(fā)生器深度調(diào)節(jié)旋鈕，用于使兩個(gè)副超聲發(fā)生器垂直運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離根據(jù)刻在副超聲發(fā)生器上的刻度來讀數(shù)，運(yùn)動(dòng)范圍為OcnTlOcm ；
副超聲發(fā)生器水平調(diào)節(jié)旋鈕位于不銹鋼臂上，用于使副超聲發(fā)生器水平運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離根據(jù)刻在不銹鋼壁上的刻度來讀數(shù)，運(yùn)動(dòng)范圍為OcnTlOcm。
[0005]進(jìn)一步，所述主變幅桿使用的壓電陶瓷片數(shù)量為4片，壓電陶瓷片直徑40cm，總功率為200W。
[0006]進(jìn)一步，所述副超聲發(fā)生器發(fā)射頭使用的陶瓷晶片直徑為28cm。
[0007]采用了上述技術(shù)方案后，28kHz的低頻高功率超聲波是主反應(yīng)源，因?yàn)榈皖l的超聲波更容易使液體中產(chǎn)生空化泡，而空化泡的數(shù)量與聲化學(xué)反應(yīng)的效率密切相關(guān)，因此提高低頻超聲的功率可以使總體反應(yīng)保持在一個(gè)較高效率的狀態(tài)。兩個(gè)副超聲發(fā)生器能夠發(fā)出IOOkHz^lMHz的高頻超聲波，作為聲化學(xué)過程中的輔頻，但功率只有幾十瓦，特定頻率的輔頻超聲的引入能夠使被處理液體中發(fā)生一些特殊的分子間動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，使得反應(yīng)的效率得到進(jìn)一步額外提升，達(dá)到協(xié)同效應(yīng)的目的。在以往的研究中發(fā)現(xiàn)，在其他條件變量不變的前提下，使用三束超聲波彼此正交的方法輻照液體，得到的協(xié)同效應(yīng)最高，因此本發(fā)明所涉及的反應(yīng)器為三維正交結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0010]如圖1所示，一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，它包括主反應(yīng)變幅桿1、主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕2、兩個(gè)副超聲發(fā)生器3、副超聲發(fā)生器深度調(diào)節(jié)旋鈕4、副超聲發(fā)生器水平調(diào)節(jié)旋鈕5 ;其中，
主反應(yīng)變幅桿1，是聲化學(xué)反應(yīng)的主反應(yīng)器，能夠發(fā)出28kHz較高功率的低頻超聲波，聲波方向垂直向下，在被處理液體中產(chǎn)生大量空化泡。主反應(yīng)變幅桿是反應(yīng)器的最堅(jiān)固部分，其中部有一可以垂直運(yùn)動(dòng)的滑塊帶動(dòng)著兩個(gè)副超聲發(fā)生器。
[0011]主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕2，滑塊由一個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕固定，旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)可以移動(dòng)滑塊，在滑動(dòng)位置上刻有刻度，可以直接讀出滑塊已經(jīng)移動(dòng)的距離，最多能夠向下移動(dòng)10cm?；瑝K上連接著兩個(gè)水平的不銹鋼臂，不銹鋼臂是嵌套結(jié)構(gòu)，不銹鋼臂與副超聲發(fā)生器相插接，兩個(gè)不銹鋼臂的夾角呈90度，因此可以始終保持兩個(gè)副超聲發(fā)生器所發(fā)出的聲波在二維上互相垂直。
[0012]兩個(gè)副超聲發(fā)生器3，用于發(fā)出水平方向的相互垂直的超聲波，兩個(gè)副超聲發(fā)生器的超聲頻率均為IOOkHf 1MHz，可根據(jù)使用情況進(jìn)行替換。其主體由較細(xì)的不銹鋼柱制成，有鋸齒作為上下移動(dòng)的滑道，刻有刻度以便讀數(shù)。發(fā)生器的發(fā)射頭使用不銹鋼密封陶瓷晶片的工藝方法制作而成，此處的陶瓷晶片通常使用的直徑為28cm，便于制作，同時(shí)不會(huì)使得發(fā)射頭直徑過大，造成聲場(chǎng)擴(kuò)散嚴(yán)重嗎，影響反應(yīng)效果。
[0013]副超聲發(fā)生器深度調(diào)節(jié)旋鈕4，旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)使兩個(gè)副超聲發(fā)生器垂直運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離可以根據(jù)刻在副超聲發(fā)生器上的刻度來讀數(shù)，范圍為OcnTlOcm。
[0014]副超聲發(fā)生器水平調(diào)節(jié)旋鈕5，用于使兩個(gè)副超聲發(fā)生器水平運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離可以根據(jù)刻在不銹鋼壁上的刻度來讀數(shù)，范圍為OcnTlOcm。水平調(diào)節(jié)旋鈕位于不銹鋼臂上，因?yàn)椴讳P鋼臂是嵌套結(jié)構(gòu)，因此可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)副超聲發(fā)生器分別進(jìn)行水平方向的調(diào)節(jié)。
[0015]本發(fā)明的工作原理如下:
首選使用支架固定好主反應(yīng)變幅桿1，可以利用其中部的金屬凸起部分進(jìn)行加工固定，此處為變幅桿震動(dòng)幅度最小處，固定此處能最大程度上減少工作中的震動(dòng)的影響。固定好后，將反應(yīng)器放入被處理液體中，調(diào)節(jié)中心滑塊2，使副超聲發(fā)生器整體下移，然后調(diào)節(jié)兩個(gè)水平旋鈕5，使兩個(gè)副超聲發(fā)生器分別移動(dòng)到合適的水平方位，最后調(diào)節(jié)兩個(gè)垂直調(diào)節(jié)旋鈕4，將副發(fā)生器分別調(diào)節(jié)至預(yù)定的位置。此時(shí)副反應(yīng)器3的水平位置為不銹鋼臂上相應(yīng)的讀數(shù)，垂直位置為主滑塊讀數(shù)與垂直旋鈕旁讀數(shù)之和。將主反應(yīng)變幅桿和副超聲發(fā)生器分別連接好超聲電源，啟動(dòng)后即開始工作。如要調(diào)節(jié)任何旋鈕，必須先將超聲電源停止，再進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，以免發(fā)生危險(xiǎn)或損壞反應(yīng)器。
[0016]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于:它包括主反應(yīng)變幅桿(I)、主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕(2)、兩個(gè)副超聲發(fā)生器(3)、副超聲發(fā)生器深度調(diào)節(jié)旋鈕(4)、副超聲發(fā)生器水平調(diào)節(jié)旋鈕(5);其中， 主反應(yīng)變幅桿(I)使用多片頻率為28kHz的壓電陶瓷片并聯(lián)的方式連接，主反應(yīng)變幅桿(I)的主體中部有一可垂直方向運(yùn)動(dòng)的主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕(2)；主滑塊及其調(diào)節(jié)旋鈕(2)上連接有兩個(gè)不銹鋼臂，兩個(gè)不銹鋼臂之間的夾角呈90度，不銹鋼臂的另一端與副超聲發(fā)生器(3)插接，主滑塊通過其調(diào)節(jié)旋鈕來垂直運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)不銹鋼臂垂直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過刻在主變幅桿上的刻度來讀數(shù)，主滑塊在OcnTlOcm范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)副超聲發(fā)生器(3)，超聲頻率均為IOOkHz?1MHz，副超聲發(fā)生器(3)的發(fā)射頭使用不銹鋼密封陶瓷晶片的工藝方法制作而成； 副超聲發(fā)生器深度調(diào)節(jié)旋鈕(4)，用于使兩個(gè)副超聲發(fā)生器(3)垂直運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離根據(jù)刻在副超聲發(fā)生器上的刻度來讀數(shù)，運(yùn)動(dòng)范圍為OcnTlOcm ； 副超聲發(fā)生器水平調(diào)節(jié)旋鈕(5)位于不銹鋼臂上，用于使副超聲發(fā)生器水平運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)距離根據(jù)刻在不銹鋼壁上的刻度來讀數(shù)，運(yùn)動(dòng)范圍為OcnTlOcm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于:所述主反應(yīng)變幅桿(I)使用的壓電陶瓷片數(shù)量為4片，壓電陶瓷片直徑40cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維正交的超聲聲化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于:所述副超聲發(fā)生器(3)的發(fā)射頭使用的陶瓷晶片直徑為28cm。
【文檔編號(hào)】B01J19/10GK103816849SQ201410082880
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】王斌, 朱昌平, 龔潤(rùn)航, 陳秉巖, 任慶功, 高瑩, 殷澄, 韓慶邦, 何貞兵 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)