一种超声波纤维分散仪

1.本发明涉及超声波分散技术领域，特别是涉及一种超声波纤维分散仪。


背景技术：

2.现有的纤维处理系统是将细磨后的浆料输入纤维洗涤槽，之后再经多级压力曲筛逆流洗涤，筛下分离出粗淀粉乳，过筛面，携带着洗涤下来的游离淀粉逐级向前移动，直到第一级筛前洗涤槽中，与细磨后的浆料合并，共同进入第一级压力曲筛，分出粗淀粉乳；该方法需要经多次洗涤筛分，并进行压力曲筛，不仅会导致大量纤维流失，纤维处理系统的循环洗涤水也会变浑浊，影响后期纤维干燥的效率和效果，得到的纤维浆料质量差。
3.为进一步提高产品质量，降低染整加工所带来的环境污染问题，目前已尝试了许多新的加工技术，如用微波、超声波、无线电波、红外线加热等技术，其中超声波已成功应用于纤维分散处理工序中。
4.纤维是结构上不带水溶性基团的一类物质，在水中主要以细微颗粒形式分散，纤维之间极易团聚，形成聚集体，致使形成分散不均匀的情况出现。因而在纤维溶解过程中，要依靠大量的分散剂才能形成稳定的、细颗粒的状态。现有的超声波分散设备在用于纤维分散过程中无法进行彻底、均匀的分散，因此，亟需进行改进。


技术实现要素：

5.(1)要解决的技术问题
6.本发明实施例提供了一种超声波纤维分散仪，包括反应釜、超声波发生装置、储液罐和激光粒度分布仪。本发明的超声波纤维分散仪分散效果可控，分散后的均匀性得到一致性的保障，具有十分重要的实用价值。
7.(2)技术方案
8.本发明的实施提出了一种超声波纤维分散仪，包括反应釜、超声波发生装置、储液罐和激光粒度分布仪。所述反应釜包括釜壳，所述釜壳内部形成内腔体，且所述反应釜设有连通所述内腔体的进料口、回料口和排料口，所述内腔体用于容纳待分散的纤维溶液；所述超声波发生装置与所述反应釜连接，用于分散所述内腔体内的纤维溶液；所述储液罐设置在所述反应釜的下方，且所述储液罐通过第一进料管与所述排料口连接，所述储液罐通过第二进料管与所述回料口连接，所述第二进料管上设有提液泵；所述激光粒度分布仪设置在所述储液罐内，用于测量所述储液罐内液体的纤维分散均匀性。
9.进一步地，所述反应釜外设有水冷罐，所述水冷罐上设有进水口和排水口，所述进水口用于输入冷却用循环水。
10.进一步地，所述进料口和所述回料口设置在所述反应釜的下端，所述排料口设置在所述反应釜的上端。
11.进一步地，所述超声波发生装置包括超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆和超声波工具头；所述超声波发生器、超声波换能器设置在所述反应釜的外侧，所述超声波
工具头设置在所述釜壳内部，所述超声波变幅杆的一端设置在所述反应釜外侧，所述超声波变幅杆的另一端设置在所述釜壳内部；所述超声波发生器与所述超声波换能器连接，所述超声波换能器与所述超声波变幅杆连接，所述超声波变幅杆与所述超声波工具头连接。
12.进一步地，所述超声波工具头包括第一圆环体、第二圆环体和第三圆环体，所述第一圆环体、所述第二圆环体和所述第三圆环体依次同心设置，所述第一圆环体、所述第二圆环体和所述第三圆环体通过连接杆与所述超声波变幅杆连接。
13.进一步地，所述第一圆环体、所述第二圆环体和所述第三圆环体的超声波辐射频率不同。
14.进一步地，所述超声波纤维分散仪还包括数据分析模块，所述数据分析模块分别与所述提液泵、所述激光粒度分布仪连接，用于接收、分析所述激光粒度分布仪的检测数据，并控制所述提液泵的启动或关闭。
15.进一步地，所述第二进料管上设有第一逆止阀。
16.进一步地，所述反应釜的上端还设有泄压管，所述泄压管竖直设置，其下端连通至所述釜壳内部。
17.进一步地，所述进料口上设有第二逆止阀。
18.(3)有益效果
19.本发明通过激光粒度分布仪对暂存在储液罐内的纤维溶液的分散的均匀性进行检测，以确保纤维分散的均匀性满足要求，否则将不符合要求的纤维溶液再次排入至反应釜中，利用超声波发生装置再次进行超声波分散直至排入到储液罐内的纤维溶液的分散均匀性满足要求为止。
20.因此，本发明的超声波纤维分散仪分散效果可控，分散后的均匀性得到一致性的保障，具有十分重要的实用价值。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明实施例超声波纤维分散仪的结构示意图。
23.图2是本发明另一实施例中超声波工具超声波工具的结构示意图。
24.图3是本发明另一实施例中数据分析模块与提液泵、激光粒度分布仪连接的电气原理示意图。
25.图中：反应釜1、釜壳11、内腔体12、进料口13、回料口14、排料口15、超声波发生装置2、超声波发生器21、超声波换能器22、超声波变幅杆23、超声波工具头24、第一圆环体241、第二圆环体242、第三圆环体243、储液罐3、第一进料管31、第二进料管32、提液泵33、激光粒度分布仪4、水冷罐5、进水口51、排水口52、数据分析模块6、第一逆止阀7、泄压管8、第二逆止阀9。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
27.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.下面将参照附图1-附图3并结合实施例来详细说明本技术。
29.根据本发明的一个实施例的一种超声波纤维分散仪，包括反应釜1、超声波发生装置2、储液罐3和激光粒度分布仪4。具体地，所述反应釜1包括釜壳11，所述釜壳11内部形成内腔体12，且所述反应釜1设有连通所述内腔体12的进料口13、回料口14和排料口15，所述内腔体12用于容纳待分散的纤维溶液；所述超声波发生装置2与所述反应釜1连接，用于分散所述内腔体12内的纤维溶液；所述储液罐3设置在所述反应釜1的下方，且所述储液罐3通过第一进料管31与所述排料口15连接，所述储液罐3通过第二进料管32与所述回料口14连接，所述第二进料管32上设有提液泵33；所述激光粒度分布仪4设置在所述储液罐3内，用于测量所述储液罐3内液体的纤维分散均匀性。
30.在本发明实施例中，参阅附图1所示，在本发明实施例中，反应釜1内部形成的内腔体12用于储存待分散的纤维溶液，而进料口13可用于输入待分散的纤维溶液，当待分散的纤维溶液从进料口13输入到内腔体12以后，超声波发生装置2可用于对纤维溶液进行超声波分散处理，在进料口13持续持续输入的情况下，分散处理后的纤维溶液从排料口15排入到储液罐3中进行暂存。本发明实施例在储液罐3中设置有激光粒度分布仪4，利用激光粒度分布仪4可以检测出纤维分散的均匀性与一致性，从而可以根据激光粒度分布仪4的检测结果进行下一步处理。当分散的均匀性满足要求时，将纤维溶液储存在储液罐3内即可；当分散的均匀性不满足要求时，可以启动提液泵33，储液罐3内暂存的纤维溶液顺着第二进料管32在提液泵33的驱动下再次补充到反应釜1内进行超声波分散处理，直至分散均匀后通过排料口15再次落入到储液罐3中为止。
31.综上所述，在本发明实施例中，本发明实施例通过激光粒度分布仪4对暂存在储液罐3内的纤维溶液的分散的均匀性进行检测，以确保纤维分散的均匀性满足要求，否则将不符合要求的纤维溶液再次排入至反应釜1中，利用超声波发生装置2再次进行超声波分散直至排入到储液罐3内的纤维溶液的分散均匀性满足要求为止。因此，本发明实施例的超声波纤维分散仪分散效果可控，分散后的均匀性得到一致性的保障，具有十分重要的实用价值。
32.作为本发明另一个实施例一种超声波纤维分散仪，所述反应釜1外设有水冷罐5，所述水冷罐5上设有进水口51和排水口52，所述进水口51用于输入冷却用循环水。这是因为在工作中能量足够高的超声波能产生一种“空化效应”，其中会产生亿万个气泡，空化气泡在爆炸时可释放巨大能量，这样可使传声媒质在空化气泡内发生化学键破裂、水相燃烧或热分解，并可促进非均相界面的扰动和相界面更新，从而加速界面间的传质和传热过程，促进一系列物理、化学变化。因此，参阅附图1所示，在本发明的实施例中，在反应釜1外设有水冷罐5可以大大降低反应釜1的热量，可以避免超声波发生装置2在工作时产生过热现象。
33.作为本发明实施例又一种超声波纤维分散仪，所述进料口13和所述回料口14设置
在所述反应釜1的下端，所述排料口15设置在所述反应釜1的上端。参阅附图1所示，在本发明实施例中将进料口13和回料口14设置在所述反应釜1的下端，可以从反应釜1的下端补充待分散的纤维溶液，随后待分散的纤维溶液经过超声波发生装置2的作用区域后从上端的排料口15排出至储液罐3中储存，这种由下向上的流动方式与纤维由上向下的沉积方向相反，可以更好的将纤维在溶液中混匀，从而可以提高纤维分散的均匀性。
34.作为本发明实施例一种超声波纤维分散仪，所述超声波发生装置2包括超声波发生器21、超声波换能器22、超声波变幅杆23和超声波工具头24；所述超声波发生器21、超声波换能器22设置在所述反应釜1的外侧，所述超声波工具头24设置在所述釜壳11内部，所述超声波变幅杆23的一端设置在所述反应釜1外侧，所述超声波变幅杆23的另一端设置在所述釜壳11内部；所述超声波发生器21与所述超声波换能器22连接，所述超声波换能器22与所述超声波变幅杆23连接，所述超声波变幅杆23与所述超声波工具头24连接。参阅附图1所示，在本发明实施例中，超声波发生装置2用于声波分散纤维。具体地，超声波发生器21用于产生超声波电信号，超声波换能器22用于将超声波电信号转换为机械信号、超声波变幅杆用于传导超声波的机械信号，超声波工具头24用于在内腔体12内的纤维溶液内产生超声波信号，起到超声波分散纤维溶液的目的。
35.作为本发明实施例又一种超声波纤维分散仪，所述超声波工具头24包括第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243，所述第一圆环体241、所述第二圆环体242和所述第三圆环体243依次同心设置，所述第一圆环体241、所述第二圆环体242和所述第三圆环体243通过连接杆244与所述超声波变幅杆23连接。本发明实施例的超声波工具头24是超声波发生装置2的重要组成部件，其作用是将超声波的振动能量传递到作用对象(在本实施例中即为纤维溶液)中去。现有超声波工具头的形状一般为圆柱体、圆锥体或长方体等形状，其工作面基本上为顶端的端面，考虑到实际的安装使用，这类工具头的工作面一般不大，因此辐射的能力相对比较集中，这样会存在着以下不足：由于现有超声波工具头的辐射面单一，辐射声能时有着极强的指向性，在工作时，往往导致容器中的声强极不均匀，即面向工具头辐射面的声强极强，而背向工具头辐射面的声强就很弱。而纤维分散过程中则希望声强越均匀越好。基于此，参阅附图1和附图2所示，在本发明实施例中，超声波工具头24包括第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243，第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243依次同心设置，第一圆环体241、第二圆环体242和所述第三圆环体243通过连接杆244与超声波变幅杆23连接。本发明实施例可以使用超声波纵向振动激发第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243的弯曲振动，第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243环形面成为辐射面。在振动时，第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243的外环面向外周辐射；第一圆环体241、第二圆环体242和第三圆环体243的内环面向内部辐射，大大增加了超声波工具头24的辐射面积，进而提高了超声波的工作功率
36.作为本发明实施例另一种超声波纤维分散仪，所述第一圆环体241、所述第二圆环体242和所述第三圆环体243的超声波辐射频率不同。具体地，本发明实施例的超声波工具头24的辐射频率范围可以在10-100khz之间，可以根据需要而定。同时为达到均匀分散的目的，一圆环体241、所述第二圆环体242和所述第三圆环体243的材质、结构和尺寸等可以稍有区别，从而使得第一圆环体241、所述第二圆环体242和所述第三圆环体243的超声波辐射频率不同。最后，在不同振动频率的作用下超声波发生装置2的分散会更加均匀。
37.作为本发明实施例一种超声波纤维分散仪，所述超声波纤维分散仪还包括数据分析模块6，所述数据分析模块6分别与所述提液泵33、所述激光粒度分布仪4连接，用于接收、分析所述激光粒度分布仪4的检测数据，并控制所述提液泵33的启动或关闭。参阅附图3所示，在本发明实施例中数据分析模块6可用于接收、分析所述激光粒度分布仪4的检测数据，并控制所述提液泵33的启动或关闭。具体地，当数据分析模块6检测到储液罐3中溶液已经分散均匀时，则不启动提液泵33；当数据分析模块6检测到储液罐3中溶液分散不均匀时，则可以启动提液泵33，使得储液罐3中的溶液进入到反应釜1中继续进行超声波均匀分散直至储液罐3中溶液达到均匀后停止提液泵33的工作。因此，数据分析模块6的设置可以使得本发明实施例的超声波纤维分散仪工作更加自动化、智能化，从而可以更加精确保证纤维溶液的均匀分散。
38.具体地，数据分析模块6可以选用现有的上位机，以实现本技术的功能为准，在此不应构成对本技术的限制。
39.作为本发明实施例另一种超声波纤维分散仪，所述第二进料管32上设有第一逆止阀7。参阅附图1所示，设置的第一逆止阀7可以确保反应釜1内的溶液不回流至储液罐3中，确保未经均匀分散的溶液不会污染储液罐3中已分散的溶液。
40.作为本发明实施例一种超声波纤维分散仪，所述反应釜1的上端还设有泄压管8，所述泄压管8竖直设置，其下端连通至所述釜壳11内部。参阅附图1所示，这是因为超声波发生装置2在工作时，有可能会在反应釜1形成高压环境，影响设备的使用安全。
41.作为本发明实施例又一种超声波纤维分散仪，所述进料口13上设有第二逆止阀9。第二逆止阀9的设置可以确保反应釜1中的溶液不回通过进料口13外溢。
42.需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
43.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不限制于本技术。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围内。