超声波工业混合均化设备的研制

　　混合是现代工业生产中不可或缺的生产工艺之一，凡是涉及物理和化学变化的过程都会需要混合操作，随着中国工业的蓬勃发展，混合系统以及混合设备也逐渐发展起来。在当今食品、药品、化工、建材、化肥等诸多领域，大部分产品在生产过程中至少有一步混合工艺。混合设备又被称作搅拌设备，按作用划分为物理混合和化学辅助混合，物理混合为单一的搅拌作用，将两种或两种以上的物料通过搅拌生产出混合物。化学辅助混合是指在物理作用的同时伴随着化学反应，以化学反应更加充分为主要目的，其中物理作用使物料之间接触更加全面。常用的混合机械分为气体和低黏度液体混合器、中高黏度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。本文主要针对中高黏度液体研制一种新的设备—超声波工业混合均化设备。

　　1 装置的工艺流程及结构

　　1.1 装置结构

　　以机械型超声波发生器为核心部件，搭配静态混合器、高剪切均质机、液压系统、混合罐和自动控制系统，组成一套高效超声波工业混合均化设备。

　　1.2 工艺流程

　　将待混合液体按比例打入罐体，启动液压泵，泵体将待混合料液从罐体中抽出送入管路，依次经过静态混合器和机械型超声波发生器，再将混合后料液送入罐体中。管路中设有溢流系统，以保证系统压力(后文中2.1.3.2 共振劈簧片的设计中详细介绍了保证系统压力的重要性)，同时高剪切均质机连续处理罐体内料液，经过一段时间运行，液体混合完毕。全部生产过程自动控制，自带压力报警、停机等功能。

　　2 关键技术

　　2.1 机械性超声波发生器

　　2.1.1 结构

　　机械型超声波发生器由助声管、本体、喷射嘴、接口套管、刃形簧片、支杆等组成。喷射嘴前部有一矩形窄缝，刃形簧片(亦称共振劈)的刃口对齐矩形窄缝长边的对称轴，簧片由本体和支杆夹住，封闭在助声管中。超声波发生器的助声管是带有料液流出孔的圆柱形套管，共振劈置于套管中心，当簧片共振产生超声波时，助声管可以使声能集中，增加共振劈产生声波的振幅，提高混合效果。

　　2.1.2 工作原理

　　待混合的两相或两相以上的料液，在液压泵的带动下，从入口(图2 右侧)进入喷射嘴，喷射嘴外部基本没有背压，料液从喷射嘴的矩形窄缝(窄缝尺寸一般为20mm×0.6mm)高速喷射出，形成高速射流射向共振劈刃口。由于制造和装配等方面的原因，共振劈刃口与射流中心一定存在偏差，这样刃形簧片受高速射流冲击力不均而产生偏弯，同时产生涡流和空穴气泡。簧片本身具有回弹力，使簧片向偏弯方向进行反向运动，同时气泡破裂的爆炸力也迫使刃形簧片向偏弯方向进行反向运动。这个过程周而复始，并通过调整系统压力来控制射流喷射力，使簧片按其自然频率产生共振，激发出超声波。