史杨 (中国北京市朝阳区酒仙桥路甲4号宏源大厦608室, Beijing 5, 100015, CN)
SUO, Qi (Room 608, Hongyuan building NO.A4, Jiuxianqiao Road,Chaoyang, Beijing 5, 100015, CN)
北京翔奥天竺科技有限公司 (中国北京市朝阳区酒仙桥路甲4号宏源大厦608室, Beijing 5, 100015, CN)
SHI, Yang (Room 608, Hongyuan building NO.A4, Jiuxianqiao Road,Chaoyang, Beijing 5, 100015, CN)
史杨 (中国北京市朝阳区酒仙桥路甲4号宏源大厦608室, Beijing 5, 100015, CN)
| 权利要求 1、 一种超声波混合装置， 该超声波混合装置包括料筒 （1)、 泵 （2) 和 超声波发声器 （3)， 所述泵 （2) 的入口与所述料筒 （1) 连接， 所述泵 （2) 的出口与所述超声波发声器 （3) 的入口连接， 所述超声波发声器 （3) 的出 口与所述料筒 （1)连接， 其特征在于， 所述超声波发声器 （3) 为流体动力 超声波发声器。 2、 根据权利要求 1所述的超声波混合装置， 其特征在于， 所述泵 （2) 的入口和 /或所述超声波发声器（3)的出口通过管道连接在所述料筒（1)上， 并与所述料筒 （1) 的内腔 （11) 连通。 3、 根据权利要求 1所述的超声波混合装置， 其特征在于， 所述泵 （2) 的入口和 /或所述超声波发声器（3) 的出口通过管道伸入所述料筒（1) 的内 腔 （11)。 4、 根据权利要求 1所述的超声波混合装置， 其特征在于， 该超声波混 合装置还包括连接在所述料筒 （1) 与所述泵 （2) 的入口之间的过滤装置。 5、 根据权利要求 1所述的超声波混合装置， 其特征在于， 该超声波混 合装置还包括连接在所述料筒 （1) 与所述泵 （2) 的入口之间的液流喷射装 置。 6、 根据权利要求 1所述的超声波混合装置， 其特征在于， 该超声波混 合装置还包括设置在所述料筒 （1) 上的机械搅拌装置。 7、 根据权利要求 6所述的超声波混合装置， 其特征在于， 所述机械搅 拌装置包括搅拌桨 （4) 和 /或分散桨 （5)， 该搅拌桨 （4) 和 /或分散桨 （5) 安装在所述料筒 （1) 的顶盖 （12) 上并伸入所述料筒 （1) 的内腔 （11)。 8、 根据权利要求 7所述的超声波混合装置， 其特征在于， 所述搅拌桨 (4) 和 /或所述分散桨 （5) 能够围绕自身的轴线自转。 9、 根据权利要求 7或 8所述的超声波混合装置， 其特征在于， 所述料 筒 （1) 的顶盖 （12) 上设置有能够围绕所述顶盖 （12) 的中心轴线转动的 公转盘（13)，所述搅拌桨（4)和 /或所述分散桨（5)安装在所述公转盘（13) 上。 10、 根据权利要求 9所述的超声波混合装置， 其特征在于， 所述机械搅 拌装置还包括刮板 （6)， 所述刮板 （6) 安装在所述公转盘 （13) 上并伸入 所述料筒（1) 的内腔（11)， 并且所述刮板（6) 的边缘能够与所述料筒（1) 的内周壁接触。 |
技术领域
本发明涉及一种混合装置， 更具体地， 涉及一种利用超声波对固 -液、 液-液物料进行分散混合的超声波混合装置。 背景技术
工业制造中的物理过程和化学过程很多都要受 到物料分散混合均匀程 度的影响。 常规的固 -液、 液-液物料混合一般以机械搅拌为主。 随着对搅拌 机理的深入研究， 各种搅拌桨叶和搅拌形式的混合器不断出现， 物料混合的 效果越来越好。但是机械搅拌有很大的局限性 ， 特别是在纳米级超细团聚物 料的分散混合上。 例如在锂离子电池行业中， 通常使用的双行星搅拌混合器 在制备高粘度电池浆料时， 尽管连续搅拌长达十几小时 （甚至更长）后， 在 电子显微镜下观察， 物料分散混合的微观效果仍难以令人满意。 而浆料的均 匀程度直接影响了锂离子电池的容量、循环性 、内阻和倍率特性等重要指标。 因此，在世界范围内都广泛地进行着新型物料 混合机理的研究和更高效混合 工艺手段的开发， 例如超声波混合。
利用超声波的 "空化作用"提高物料混合效果， 一直受到普遍关注。 其 基本原理是： 当超声波能量足够高时， 物料流过超声区域时， 就会产生 "超 声空化"现象， 产生强冲击力的微射流。 在高能超声的作用下， 团聚的物料 得到充分的分散， 而且 "空化作用"使纳米级微粒子之间的 "库伦力"减弱， 使分散开的超细颗粒不易再团聚。 最常见的是电动超声装置， 而此类装置受 能耗的影响， 很难产生出足够强大的声能， 只能处理少量物料混合， 目前还 不能应用于大规模工业化生产。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的超声波混 合装置能耗较高，难以应 用于大规模工业化生产。
为解决上述技术问题， 本发明提供一种超声波混合装置， 该超声波混合 装置包括料筒、 泵和超声波发声器， 所述泵的入口和所述超声波发声器的出 口与所述料筒连接， 所述泵的出口与所述超声波发声器的入口连接 ， 其中， 所述超声波发声器为流体动力超声波发声器。
通过本发明的上述技术方案，采用流动动力超 声波发声器产生的超声波 来对固 -液、 液-液物料进行分散混合。 由于流体动力超声波发声器是利用流 体作为动力源来激发流体动力超声波发声器中 的发声件 （例如簧片） 振动， 当流体介质的射流本征频率和簧片的固有振动 频率一致时，产生共振并发出 超声波。 因此， 流体动力超声波利用要分散混合的流体 （固 -液、 液 -液） 本 身作为动力源， 而无需电动超声装置那样配置额外的电器设备 ， 因此能耗较 低， 适于大规模工业化生产。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施 方式部分予以详细说明。 附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与 本发明的具体实施方式一起用于解释本发明， 但并不构成对本发明的限制。 在附图中：
图 1是根据本发明的超声波混合装置的一种实施 式的结构示意图； 图 2是根据本发明的超声波混合装置的另一种实 方式的结构示意图； 图 3 是根据本发明的超声波混合装置的还另一种实 施方式的结构示意 图。 具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详 细说明。 应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释 本发明， 并不用于限制本发 明。
如图 1所示，根据本发明的一种实施方式提供的超 波混合装置包括料 筒 1、泵 2和超声波发声器 3， 所述泵 2的入口与所述料筒 1连接， 所述泵 2 的出口与所述超声波发声器 3的入口连接，所述超声波发声器 3的出口与所 述料筒 1连接， 其中， 所述超声波发声器 3为流体动力超声波发声器。
通过本发明的上述技术方案，采用流动动力超 声波发声器产生的超声波 来对固 -液、 液-液物料进行分散混合。 由于流体动力超声波发声器是利用流 体作为动力源来激发流体动力超声波发声器中 的发声件 （例如簧片） 振动， 当流体介质的射流本征频率和簧片的固有振动 频率一致时，产生共振并发出 超声波。 因此， 流体动力超声波利用要分散混合的流体 （固 -液、 液 -液） 本 身作为动力源， 而无需电动超声装置那样配置额外的电器设备 ， 因此能耗较 低， 适于大规模工业化生产。
所述流体动力超声波发声器可以采用各种适当 的结构，例如可以采用本 领域所公知的能够商购得到的流体动力超声波 发声器，在此不对该结构进行 详细描述。
所述泵 2的入口和所述超声波发声器 3的出口可以通过各种适当的方式 与所述料筒 1连接。 例如在如图 1所示的一种实施方式中， 所述泵 2的入口 和 /或所述超声波发声器 3的出口通过管道连接在所述料筒 1上，并与所述料 筒 1的内腔 11连通。 所述管道可以是硬管道， 也可以是软管， 通过诸如法 兰或快速接头等连接在料筒 1上。所述泵 2的入口和所述超声波发声器 3的 出口可以连接在所述料筒 1的任何适当位置上， 如图 1所示， 所述泵 2的入 口通过管道连接在料筒 1的底部， 所述超声波发声器 3的出口连接在料筒 1 的侧壁上， 当然， 这两个连接位置可以互换， 也可以都连接在料筒 1的侧壁 或底部， 还可以连接在料筒 1的其它部位， 例如顶盖上。 或者， 例如在如图 2所示的另一种实施方式中，所述泵 2的入口和 /或所述超声波发声器 3的出 口通过管道伸入所述料筒 1的内腔 11。即，采用自吸式连接方式使得所述泵 2的入口和 /或所述超声波发声器 3的出口与所述料筒 1连接。 在图 1和图 2 中所示的两种实施方式的具体连接方式虽然不 同，但都是利用泵 2的吸力使 得料筒 1中的物料经过超声波发声器 3而回到料筒 1， 通过该循环而使得物 料得到均匀的分散混合。 当然， 上述两种具体连接方式也可以进行组合， 例 如所述泵 2的入口和所述超声波发声器 3的出口中的一者通过管道与所述料 筒 1物理地连接， 而另一者则通过管道伸入料筒 1的内腔 1。
优选地， 所述超声波混合装置还可以包括连接在所述料 筒 1与所述泵 2 的入口之间的过滤装置 （图中未显示）。 从而可以对来自料筒 1 中的物料进 行初步过滤后再进入泵 2和后续的超声波发声器 3， 以免太大的颗粒会堵塞 相应管路， 造成超声波混合装置发生故障。
优选地， 所述超声波混合装置还可以包括连接在所述料 筒 1与所述泵 2 的入口之间的液流喷射装置 （图中未显示）。 从而来自料筒 1 的物料可以先 经过该液流喷射装置进行预分散混合，然后再 进入超声波发声器 3进行进一 步的分散混合， 从而实现更好的分散混合效果。 所述液流喷射装置可以采用 各种适当的结构，例如可以采用本领域所公知 的能够商购得到的液流喷射装 置， 在此不对该结构进行详细描述。
优选地，该超声波混合装置还可以包括设置在 所述料筒 1上的机械搅拌 装置。 即采用该机械搅拌装置对料筒 1中的物料进行预分散混合， 使得物料 达到宏观均匀、 无明显干粉颗粒存在， 并具有一定的流动性。 然后再进入后 续的超声波发生器 3和 /或液流喷射装置中进行进一步分散混合，使 物料达 到纳米级分散混合效果。从而可以实现更高的 混合效率。当然，如图 1所示， 所述机械搅拌装置可以另外设置， 而不是与本发明的超声波混合装置结合。 所述机械搅拌装置可以采用各种具体的结构来 实现。 例如如图 2和图 3 所示， 所述机械搅拌装置可以包括搅拌桨 4和 /或分散桨 5， 该搅拌桨 4和 / 或分散桨 5安装在所述料筒 1的顶盖 12上并伸入所述料筒 1的内腔 11。 所 述机械搅拌装置可以包括所述搅拌桨 4和所述分散桨 5中的一者或两者。所 述搅拌桨 4和所述分散桨 5可以分别为一个或多个。所述搅拌桨 4和所述分 散桨 5的桨叶可以采用各种结构， 例如爪式、 锚式、 框式、 锯齿圆环式、 布 鲁马金式、 叶轮式、 叶片组合式、 涡轮式、 螺带式、 翼流式、 推进式和轴流 式等。 例如在图 2所示实施方式中只有搅拌浆 4， 该搅拌浆 4的桨叶为锚式 桨叶； 在图 3所示实施方式中， 搅拌浆 4为两个， 并且搅拌浆 4的桨叶为爪 式桨叶， 分散桨 5的桨叶为单轴双锯齿圆环式桨叶。
优选地， 所述搅拌桨 4和 /或分散桨 5能够围绕自身的轴线自转， 从而 提高搅拌效果。 在具有多个搅拌桨 4和 /或分散桨 5时， 搅拌桨 4和 /或分散 桨 5的自转方向可以根据具体需要而设置为相同 不同。例如在如图 3所示 的实施方式中， 两个搅拌浆 4的自转反向相反。
更优选地， 如图 3所示， 所述料筒 1的顶盖 12上设置有能够围绕所述 顶盖 12的中心轴线转动的公转盘 13，所述搅拌桨 4和 /或分散桨 5安装在所 述公转盘 13上。 从而， 所述搅拌桨 4和 /或所述分散桨 5在自转的同时还随 着所述公转盘 13进行公转， 从而进一步提高了搅拌效果。
更优选地， 如图 3所示， 所述机械搅拌装置还包括刮板 6， 所述刮板 6 安装在所述公转盘 13上并伸入所述料筒 1的内腔 11， 并且所述刮板 6的边 缘能够与所述料筒 1的内周壁接触。 从而， 随着所述公转盘 13的转动， 所 述刮板 6的边缘沿着所述料筒 1的内周壁移动，在该移动过程中将粘连在料 筒 1的内周壁上的物料刮下， 以防止在料筒 1的内周壁上形成粘连层， 从而 进一步提高了搅拌效果。 优选地， 所述料筒 1和 /或所述泵 2具有冷却水套。 从而防止因浆料温 度过高而影响产品性能指标。
所述泵 2可以采用各种适当类型的泵来实现， 例如转子泵、 齿轮泵、 螺 杆泵等。
需要说明的是， 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术 特征， 可 以通过任何合适的方式进行任意组合， 其同样落入本发明所公开的范围之 内。 另外， 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行 任意组合， 只要其 不违背本发明的思想， 其同样应当视为本发明所公开的内容。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方 式， 但是， 本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型， 这些简单变型均属于本发明的保护范围。 例 如， 上述实施方式及相关附图中均显示了只有一个 超声波发生器 3， 但是本 发明的超声波混合装置显然还可以配备多个超 声波发生器， 即配备多个循环 回路，从而进一步提高物料的分散混合效果， 或者 /并且扩大超声波混合装置 的处理规模。