本发明属于超声波粉碎,涉及一种超声波粉碎装置。
背景技术:
1、超声波粉碎装置是一种利用超声波在液体介质中的空化效应来粉碎、萃取、乳化各种物质的装置,其广泛应用于分子生物学、生物化学、制药工业、纳米技术和材料科学等领域。
2、超声波粉碎装置的工作原理为:超声波在液体中传播时,能够在液体介质内部产生微小的空化泡(气泡),当这些空化泡受压时迅速崩溃,释放出巨大的能量,形成微射流和高温高压,从而破坏附近的颗粒或者细胞。
3、超声波粉碎在细胞破碎、中药提取、纳米材料粉碎(分散)等领域有着非常广泛的应用前景,但是在实际应用中,发现超声波的强度不够强:细胞破碎能力有限,如酵母菌、灵芝孢子粉等破碎率很低;纳米材料粉碎级别不够,效率低下,如在粉碎石墨粉时,难以达到5微米以下;把蠕虫石墨剥离成石墨烯时,效率不够,难以实现规模化量产;光变颜料难以粉碎到10微米以内等。如此,超声波的工业应用被极大的限制。
4、目前超声波的强度主要受限于钛合金材料的强度,因此超声波的本身强度已无法突破,导致超声波粉碎装置在面对上述这类物料时无法达到所需的粉碎级别,进而限制了其应用范围。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题,提出了一种超声波粉碎装置。
2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种超声波粉碎装置,包括:
3、容器;
4、超声波发生模块,所述超声波发生模块包括振动棒,所述振动棒插入所述容器内;
5、所述振动棒能够在所述容器内产生超声波并通过所述超声波以自身为中心向周围发射空化泡,所述容器内能够形成驻波场,所述容器内的空化泡在所述驻波场的聚合作用下朝所述驻波场的波节位置聚集以形成空化泡密集群。
6、较佳的,所述振动棒被设置为能够通过所述容器内的介质使所述容器共振,或者所述振动棒被设置为能够通过与所述容器接触使所述容器共振;所述容器共振时产生所述驻波场。
7、较佳的,所述振动棒与所述容器内部的中心轴线偏心设置。
8、较佳的,所述振动棒靠近所述容器的内壁面。
9、较佳的,所述超声波发生模块设置有第一法兰,所述容器的端口设置有第二法兰,所述第一法兰和所述第二法兰连接,所述超声波发生模块配合所述第一法兰封住所述容器的开口以使所述容器内形成封闭空间。
10、较佳的,所述容器为圆罐。
11、较佳的,所述容器被设置为能够主动振动以产生所述驻波场。
12、较佳的,所述容器的外壁安装有振动元件,所述容器能够通过所述振动元件主动振动。
13、较佳的,所述容器振动时在所述容器内产生入射波,所述入射波经过所述容器内壁面后形成反射波,所述入射波与所述反射波叠加形成所述驻波场。
14、较佳的,所述空化泡密集群分布于所述容器内的若干纵向面。
15、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
16、1、本装置巧妙地在容器内形成驻波场,空化泡在驻波场的波节位置密集聚集,形成了空化泡密集群,提高了局部空间内空化泡的密集度,这使得空化效应更加集中,极大增强了对目标物质的粉碎能力。
17、2、尽管空化泡密集群集中在波节区域,但整个容器内的液体介质由于超声波的扰动而不断翻滚,确保了所有待粉碎物质都有机会与高密度的空化泡接触。这样,即使空化泡的分布不均匀,整个容器内的物质仍能获得均等的粉碎效果。
18、3、实施例一的原理类似于“鱼洗”,即通过振动源(在这里是振动棒)激发容器共振,进而形成驻波场。具体来说,振动棒的振动为容器提供了周期性的外力,这个外力迫使容器开始振动,且这个振动的频率很快会转变为容器的固有频率,使得容器振动幅度明显增加,即容器进入了共振状态,容器的振动在液体介质中传播形成了一系列波,当这些波与容器壁反射回来的波相遇时叠加形成驻波,从而在容器内形成驻波场。
19、4、当振动棒偏心放置时,它更接近容器壁,这意味着振动棒的机械振动能够更有效地传递到容器壁上,从而更容易激发容器的共振。
20、5、无论是在实施例一或者实施例二中,驻波场均是由容器振动形成的,这是因为容器振动时形成的驻波力度很大,足以聚拢液体介质内的空化泡。
1.一种超声波粉碎装置,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述振动棒(210)被设置为能够通过所述容器(100)内的介质使所述容器(100)共振,或者所述振动棒(210)被设置为能够通过与所述容器(100)接触使所述容器(100)共振;所述容器(100)共振时产生所述驻波场。
3.如权利要求2所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述振动棒(210)与所述容器(100)内部的中心轴线偏心设置。
4.如权利要求3所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述振动棒(210)靠近所述容器(100)的内壁面。
5.如权利要求3所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述超声波发生模块(200)设置有第一法兰(220),所述容器(100)的端口设置有第二法兰(120),所述第一法兰(220)和所述第二法兰(120)连接,所述超声波发生模块(200)配合所述第一法兰(220)封住所述容器(100)的开口以使所述容器(100)内形成封闭空间。
6.如权利要求1所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述容器(100)为圆罐。
7.如权利要求1所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述容器(100)被设置为能够主动振动以产生所述驻波场。
8.如权利要求7所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述容器(100)的外壁安装有振动元件(110),所述容器(100)能够通过所述振动元件(110)主动振动。
9.如权利要求2或7所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述容器(100)振动时在所述容器(100)内产生入射波,所述入射波经过所述容器(100)内壁面后形成反射波,所述入射波与所述反射波叠加形成所述驻波场。
10.如权利要求1所述的一种超声波粉碎装置,其特征在于:所述空化泡密集群分布于所述容器(100)内的若干纵向面。