超聲加熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲加熱裝置,該裝置包括控制腔和加熱棒兩部分,控制腔具有接線口、控制開關(guān)、手柄等,當控制開關(guān)閉合時,超聲電源所產(chǎn)生的高頻電流通過第一高頻導線和第二高頻導線輸入位于所述加熱棒中的壓電片,所述壓電片在高頻電流的作用下產(chǎn)生高頻振動,并傳遞給匹配層,所述匹配層將所述高頻振動以超聲波的形式向所述加熱棒周圍的流體中傳遞,從而攪拌和加熱所述流體。本發(fā)明可以對高粘、低熱導率和易燃的流體進行加熱,超聲加熱在高粘流體中聲能耗散更快,加熱效果更好;因為聲流的存在而加速混合攪拌,可以快速加熱低熱導率的流體;同時因為聲能具有很好的能量輸送性能,使流體不易發(fā)生局部溫度過高的現(xiàn)象,可以安全加熱易燃流體。
【專利說明】超聲加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加熱裝置,特別是涉及一種超聲加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲加熱屬于高強超聲作用的一種物理現(xiàn)象。聲能量使得介質(zhì)中分子、大分子團產(chǎn)生振動,繼而振動能轉(zhuǎn)換為熱能,使介質(zhì)溫度升高,它實際上源于超聲波振動能量在介質(zhì)中傳播時介質(zhì)中存在的弛豫效應(yīng)所導致的不可避免的能量吸收和轉(zhuǎn)換。超聲加熱在聚焦超聲灼殺癌變腫瘤、超聲理療、超聲焊接等領(lǐng)域已經(jīng)有所應(yīng)用。
[0003]目前的流體加熱方式以換熱器和電加熱為主,在大多數(shù)情況下?lián)Q熱器加熱方式和電加熱方式可以滿足要求,但是對于一些特殊情況,比如高粘、低熱導率、易燃流體,這些傳統(tǒng)的加熱方式就難以滿足快速、高效、防爆等要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,提供一種超聲加熱裝置以實現(xiàn)對高粘、低熱導率或易燃流體的加熱。
[0005]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種超聲加熱裝置,該裝置包括控制腔,具有接線口,第一高頻導線通過所述接線口通入所述控制腔內(nèi);控制開關(guān),安裝在所述控制腔上,連接所述第一高頻導線和第二高頻導線;加熱棒,所述加熱棒內(nèi)容置所述第二高頻導線,所述加熱棒表面具有凸起的匹配層,所述匹配層在加熱棒內(nèi)部具有凹缺,所述凹缺容置有壓電片,所述壓電片與所述第二高頻導線相連接;當所述控制開關(guān)閉合時,超聲電源所產(chǎn)生的高頻電流通過第一高頻導線和第二高頻導線輸入所述壓電片,所述壓電片在所述高頻電流的作用下產(chǎn)生高頻振動,并傳遞給所述匹配層,所述匹配層將所述高頻振動以超聲波的形式向所述加熱棒周圍的流體中傳遞,從而攪拌和加熱所述流體。
[0006]進一步地,所述控制腔通過法蘭與所述加熱棒連接。
[0007]進一步地,所述控制開關(guān)包括總控制開關(guān)和分層控制開關(guān)。
[0008]進一步地,所述控制腔具有手柄,用于手持操作所述超聲加熱裝置。
[0009]進一步地,所述加熱棒頂部具有支撐柱,用于防止所述加熱棒末端磨損。
[0010]進一步地,所述壓電片的工作頻率為0.8MHz-4MHz ο
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是可以對聞?wù)?、低熱導率和易燃的流體進行加熱,超聲加熱在聞?wù)沉黧w中聲能耗散更快,加熱效果更好;因為聲流的存在而加速混合攪拌,可以快速加熱低熱導率的流體;同時因為聲能具有很好的能量輸送性能,使流體不易發(fā)生局部溫度過高的現(xiàn)象,可以安全加熱易燃流體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的一種實施例的超聲加熱裝置的結(jié)構(gòu)原理圖;
[0013]圖2為本發(fā)明的一種實施例的超聲加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?!揪唧w實施方式】
[0014]下面通過附圖和實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0015]本發(fā)明的超聲加熱裝置不僅可以對普通流體進行加熱,還可以對高粘、低熱導率和易燃的流體進行加熱。
[0016]圖1為本發(fā)明的一種實施例的超聲加熱裝置的結(jié)構(gòu)原理圖,圖2為本發(fā)明的一種實施例的超聲加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,結(jié)合圖1和圖2所示,超聲加熱裝置主要包括控制腔
11、控制開關(guān)、加熱棒31。
[0017]控制腔11,設(shè)置有接線口 12,第一高頻導線41通過接線口 12通入控制腔11內(nèi)??刂崎_關(guān)用于連接第一高頻導線41和第二高頻導線42,控制開關(guān)包括總控制開關(guān)13和分層控制開關(guān)14,設(shè)置在控制腔11上,分層控制開關(guān)14的設(shè)置擴大了超聲加熱裝置的使用范圍。加熱棒31內(nèi)容置有第二高頻導線42,加熱棒31的表面設(shè)置有凸起的匹配層32,匹配層32在加熱棒31的腔內(nèi)具有凹缺,在凹缺內(nèi)容置有壓電片43,與第二高頻導線42相連接,壓電片43粘貼在匹配層32的凹缺上。
[0018]當總控制開關(guān)13閉合時,超聲電源所產(chǎn)生的高頻電流通過第一高頻導線41和第二高頻導線42輸入壓電片43中,壓電片43在高頻電流的作用下產(chǎn)生高頻振動,并傳遞給匹配層32,匹配層32再將高頻振動以超聲波的形式向加熱棒31周圍的流體中傳遞,從而攪拌和加熱流體。具體地,在超聲振動傳播過程中會產(chǎn)生流體的宏觀流動,即聲流,聲流會將匹配層32附近的流體推向遠處,從而實現(xiàn)流體攪拌和熱量輸運。因為匹配層32具有聲阻抗匹配作用,可以使向加熱棒31周圍的流體中傳遞的聲能量透過率提高20%以上,減少因為壓電片43與被加熱流體之間由于聲阻抗差異導致的能量損失,匹配層32需根據(jù)被加熱流體的聲阻抗特性特別設(shè)計。此外,匹配層32具有隔離壓電片43與被加熱的流體之間相互接觸的作用,滿足安全生產(chǎn)和防爆規(guī)范要求。
[0019]進一步地,控制腔11通過法蘭21與加熱棒31連接。在控制腔11上設(shè)置有手柄15,方便手持移動等操作。在加熱棒31的頂部具有支撐柱33,用于防止加熱棒31末端的磨損。本發(fā)明的超聲加熱裝置還可以包括防空載裝置,在加熱棒31露出流體時能夠自動斷電,防止壓電片43空載。
[0020]具體地,壓電片的工作頻率為0.8MHz-4MHz。
[0021]本發(fā)明的超聲加熱裝置工作過程如下:
[0022]手持超聲加熱裝置的手柄15,將加熱棒31浸沒入待加熱流體中;啟動高頻電源,并閉合總控制開關(guān)13,當需要分層控制時,此時閉合對應(yīng)的分層控制開關(guān);此時第一高頻導線41將高頻電源輸出的高頻電流通過第二高頻導線42輸入壓電片43,壓電片43在高頻電流的作用下產(chǎn)生高頻超聲振動并傳遞給匹配層32,匹配層32再將超聲振動向加熱棒31周圍的流體中傳遞,從而攪拌和加熱流體;待加熱完成后,先關(guān)閉電源,再將加熱棒取出,以免壓電片43空載被燒壞。
[0023]本發(fā)明的超聲加熱裝置,不僅可以對普通流體進行加熱,而且還可以對高粘、低熱導率和易燃的流體進行加熱。在對聞?wù)沉黧w進行加熱時,由于聲能在聞?wù)沉黧w中耗散更快,加熱效果更好;在對低熱導率的流體進行加熱時,由于聲流的存在而加速了混合攪拌,因此超聲加熱裝置可以更快的加熱低熱導率的流體;對易燃流體進行加熱時,因為聲能具有很好的能量輸送性能,流體不易產(chǎn)生局部溫度過高的現(xiàn)象,因此可以更加安全的加熱易燃流體。
[0024]以上所述的【具體實施方式】,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已,并不用于限定本發(fā)明的保護范圍,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、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲加熱裝置,其特征在于,所述超聲加熱裝置包括: 控制腔,具有接線口,第一高頻導線通過所述接線口通入所述控制腔內(nèi); 控制開關(guān),安裝在所述控制腔上,連接所述第一高頻導線和第二高頻導線; 加熱棒,所述加熱棒內(nèi)容置所述第二高頻導線,所述加熱棒表面具有凸起的匹配層,所述匹配層在加熱棒內(nèi)部具有凹缺,所述凹缺容置有壓電片,所述壓電片與所述第二高頻導線相連接; 當所述控制開關(guān)閉合時,超聲電源所產(chǎn)生的高頻電流通過第一高頻導線和第二高頻導線輸入所述壓電片,所述壓電片在所述高頻電流的作用下產(chǎn)生高頻振動,并傳遞給所述匹配層,所述匹配層將所述高頻振動以超聲波的形式向所述加熱棒周圍的流體中傳遞,從而攪拌和加熱所述流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲加熱裝置,其特征在于,所述控制腔通過法蘭與所述加熱棒連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲加熱裝置,其特征在于,所述控制開關(guān)包括總控制開關(guān)和分層控制開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲加熱裝置,其特征在于,所述控制腔具有手柄,用于手持操作所述超聲加熱裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲加熱裝置,其特征在于,所述加熱棒頂部具有支撐柱,用于防止所述加熱棒末端磨損。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲加熱裝置,其特征在于,所述壓電片的工作頻率為.0.8MHz-4MHz。
【文檔編號】F24J3/00GK103615820SQ201310661621
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】鄧京軍, 白立新, 李超, 徐德龍 申請人:中國科學院聲學研究所