Камера для ультразвуковой обработки жидкости (варианты)

Камера для ультразвуковой обработки жидкости (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение касается, в общем, систем для ультразвуковой обработки жидкостей, более конкретно для ультразвуковой обработки текучей жидкости и еще более конкретно системы непрерывного смешивания потока для ультразвукового смешивания вместе двух или более компонентов, в которых по меньшей мере один из компонентов является жидкостью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Смешивание растворов жидкостей находит множество применений для улучшения обработки жидкости, таких как однокомпонентные жидкости, смесь жидкость-жидкость, смесь жидкость-газ и смесь жидкость-материал в виде частиц. Например, при производстве чернил, красок или других вязких материалов два или более компонентов (причем один из них является жидкостью) смешивают вместе с образованием подходящего раствора. Другие примеры включают одновременное введение различных жидкостей и газов в камеру для поддержания некоторых реакций. Они включают поток воды в камеру с введением газов, таких как воздух и/или кислород и/или озон, упоминая только некоторые из них. Также эту камеру можно использовать для проведения различных химических реакций, таких как разложение перекиси водорода, реакции эмульсионной полимеризации и образование эмульсий для механизмов эмульсионной полимеризации.

В других применениях эту систему можно использовать для деаггломерации частиц в потоке жидкости. Она включает деаггломерацию наночастиц, таких как пигменты, используемые при производстве чернил. И, кроме того, одновременное образование чернил при использовании этих нанопигментных частиц. Эта система также может быть открыта действию ультрафиолетовых (УФ) лучей, чтобы способствовать конкретным реакциям систем жидкостей или жидкость/газ или жидкость/газ/твердые вещества в ультразвуковой камере. Другие применения могут осуществляться в области медицины, где эти смешивающие системы используют при изготовлении фармацевтических композиций, которые состоят из порошков/жидкостей и жидкостей для выдачи для использования.

Более конкретно такие смешивающие обработки сами обеспечивают системы обработки потока непрерывного типа, в которых жидкость обрабатывают при непрерывном перемещении через систему, обычно через колонну или удлиненную камеру. При смешивании жидкости желаемая реакция (например, смешивание или другой результат) может быть ускорена и, таким образом, проведена при непрерывном течении.

Смешивание жидкости может упоминаться как статическое смешивание, в котором смешивание вызывают конкретными параметрами потока (например, скорость потока, давление и т.д.) одного или более компонентов жидкости через колонну. Статическое смешивание может также осуществляться путем направления потока жидкости мимо элементов стационарного смешивания, таких как спиральная конструкция лопастного типа или других конструкций, расположенных в колонне для потока или камере, которая разрушает и, таким образом, образует турбулентность потока жидкости, подлежащего обработке. Динамическое смешивание осуществляют посредством перемещения, например вращения, колебания, вибрации и т.д. одного или более смешивающих элементов (например, лопастей, лопастей вентилятора и т.д.) внутри камеры для обработки, через которую протекает жидкость.

Один конкретный используемый вид динамического смешивания жидкости получают с помощью ультразвуковой кавитации, более точного смешивания, в жидкости. Ультразвуковая кавитация относится к образованию, росту и имплозивному разрушению пузырьков в жидкости в процессе ее ультразвукового возбуждения (активации). Такая кавитация является результатом ранее существовавших ослабленных мест в жидкости, таких как наполненные газом трещинки во взвеси частиц или перемещающиеся микропузырьки от предыдущей кавитации. Когда ультразвук проходит через жидкость, циклы расширения оказывают отрицательное давление на жидкость, отталкивая молекулы друг от друга. Когда ультразвуковая энергия является достаточно интенсивной, цикл расширения создает пустоты в жидкости, когда отрицательное давление повышает локальную вязкость жидкости, которая меняется в соответствии с типом и чистотой жидкости.

Маленькие газовые пузырьки, образованные исходными пустотами, увеличиваются при дальнейшей абсорбции ультразвуковой энергии. При правильных условиях эти пузырьки подвергаются интенсивному разрушению, образуя очень высокие давления и температуры. В некоторых областях, таких как сонохимия (ультразвуковая химия), известно использование в химических реакциях этих высоких давлений и температур, производимых кавитацией. Однако рост и интенсивное разрушение самих пузырьков обеспечивает предпочтительно тщательное смешивание жидкости. Кавитация, которая возникает на границе раздела между активированной ультразвуком жидкостью и твердой поверхностью является ассиметричной и образует высокоскоростные струи жидкости, дополнительно смешивая жидкость. Этот типа кавитации особенно полезен, например, для облегчения более сложного смешивания вместе двух или более компонентов жидкого раствора.

Поэтому существует необходимость в камере для ультразвуковой обработки непрерывного потока жидкости и смешивающей системы, которая использует преимущества ультразвуковой кавитации для обработки текучей жидкости.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном объекте камера ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости, в общем, содержит удлиненный корпус, имеющий продольно противоположные концы и внутреннее пространство. Корпус, в общем, закрыт на его продольных концах и имеет входное отверстие для приема жидкости во внутреннее пространство корпуса и выходное отверстием, через которое жидкость выпускают из корпуса после ультразвуковой обработки жидкости. Выходное отверстие продольно разнесено от входного отверстия. Так что жидкость протекает продольно во внутреннем пространстве корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Удлиненный ультразвуковой волноводный узел продолжается продольно во внутреннем пространстве корпуса и может работать при заданной частоте ультразвука для ультразвуковой активации жидкости, протекающей внутри корпуса.

Волноводный узел содержит удлиненный ультразвуковой волновод, расположенный, по меньшей мере частично, в промежутке между входным отверстием и выходным отверстием корпуса, и имеет наружную поверхность, расположенную для контакта с жидкостью, протекающей внутри корпуса от входного отверстия к выходному отверстию.

Множество смешивающих элементов находятся в контакте с наружной поверхностью волновода между входным отверстием и выходным отверстием и продолжаются поперечно наружу от этой поверхности в продольно разнесенном отношении друг с другом. Смешивающие элементы и волновод выполнены и расположены для динамического перемещения смешивающих элементов относительно волновода при ультразвуковой вибрации волновода в заданной частоте и для работы в режиме ультразвуковой кавитации смешивающих элементов в соответствии с заданной частотой и жидкости, обрабатываемой в камере.

В другом объекте камера ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости, в общем, содержит удлиненный корпус, имеющий продольно противоположные концы, внутреннее пространство и входное отверстие для приема жидкости во внутреннее пространство корпуса и выходное отверстие, через которое жидкость выпускают из корпуса после ультразвуковой обработки жидкости. Выходное отверстие продольно разнесено от входного отверстия, так что жидкость протекает продольно во внутреннем пространстве корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Удлиненный ультразвуковой волноводный узел продолжается продольно во внутреннем пространстве корпуса и может работать при заданной частоте ультразвука для ультразвуковой активации жидкости, протекающей в корпусе.

Волноводный узел содержит удлиненный ультразвуковой волновод, расположенный, по меньшей мере частично, между входным отверстием и выходным отверстием корпуса и имеет наружную поверхность, расположенную для контакта с жидкостью, протекающей внутри корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Волновод выполнен как для продольного смещения, так и для радиального смещения в ответ на ультразвуковую вибрацию волновода при заданной частоте ультразвука. Смешивающий элемент находится в контакте с наружной поверхностью волновода между входным отверстием и выходным отверстием и продолжается поперечно наружу от этой поверхности. Смешивающий элемент содержит поперечный компонент, продолжающийся, в общем, поперечно наружу от наружной поверхности волновода, и продольный компонент, соединенный с поперечным компонентом в поперечно разнесенном соотношении с другой поверхностью волновода, и продолжается в направлении, которое отличается от направления поперечного компонента, и, по меньшей мере частично, отличен от поперечного к наружной поверхности волновода.

В еще одном объекте камера ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости, в общем содержит удлиненный корпус, имеющий продольно противоположные концы, внутреннее пространство, входное отверстие для приема жидкости во внутреннее пространство корпуса и выходное отверстие, через которое жидкость выпускают из корпуса после ультразвуковой обработки жидкости. Выходное отверстие продольно разнесено от входного отверстия так, что жидкость протекает продольно во внутреннем пространстве корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Удлиненный ультразвуковой волноводный узел продолжается продольно во внутреннем пространстве корпуса и может работать при заданной частоте ультразвука для ультразвуковой активации жидкости, протекающей внутри корпуса.

Волноводный узел содержит удлиненный ультразвуковой волновод, расположенный, по меньшей мере частично, между входным отверстием и выходным отверстием корпуса и имеющий наружную поверхность, расположенную для контактирования с жидкостью, протекающей внутри корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Множество отдельных смешивающих элементов находятся в контакте с наружной поверхностью волновода и продолжаются поперечно наружу от нее в продольно разнесенном соотношении друг с другом между входным отверстием и выходным отверстием. Смешивающие средства и волновод выполнены и расположены для динамического перемещения смешивающих элементов относительно волновода при ультразвуковой вибрации волновода с заданной частотой. Смешивающие элементы, каждый, являются кольцевыми и продолжаются непрерывно по периметру волновода.

В еще одном объекте камера ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости, в общем, содержит удлиненный корпус, имеющий продольно противоположные концы, внутреннее пространство, входное отверстие для приема жидкости во внутреннее пространство в корпусе и выходное отверстие, через которое жидкость выпускают из корпуса после ультразвуковой обработки жидкости. Выходное отверстие продольно разнесено от входного отверстия, так что жидкость протекает продольно во внутреннем пространстве корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Удлиненный ультразвуковой волноводный узел продолжается во внутреннем пространстве корпуса и может работать при заданной частоте ультразвука для ультразвуковой активации жидкости, протекающей внутри корпуса.

Волноводный узел содержит удлиненный ультразвуковой волновод, имеющий граничный конец, продольно разнесенный от выходного отверстия, и наружную поверхность, расположенную для контакта с жидкостью, протекающей внутри корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Множество отдельных смешивающих элементов находятся в контакте с наружной поверхностью волновода и продолжаются поперечно наружу от этой поверхности в продольно разнесенном отношении друг к другу, между входным отверстием и выходным отверстием. Один из смешивающих элементов продольно расположен на граничном конце волновода и смежно ему в продольно разнесенном соотношении с выходным отверстием.

В другом объекте камера ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости, в общем, содержит удлиненный корпус, имеющий продольно противоположные концы, внутреннее пространство, входное отверстие для приема жидкости во внутреннее пространство корпуса и выходное отверстие, через которое жидкость выпускают из корпуса после ультразвуковой обработки жидкости. Выходное отверстие продольно разнесено от входного отверстия, так что жидкость протекает продольно во внутреннем пространстве корпуса от входного отверстия к выходному отверстию. Удлиненный ультразвуковой волноводный узел продолжается продольно во внутреннем пространстве корпуса и может работать при заданной частоте ультразвука для ультразвуковой активации жидкости внутри корпуса.

Волноводный узел содержит удлиненный ультразвуковой волновод, имеющий наружную поверхность, расположенную для контакта с жидкостью, протекающей в корпусе от входного отверстия к выходному отверстию. Множество отдельных смешивающих элементов находятся в контакте с наружной поверхностью волновода и продолжаются поперечно наружу от этой наружной поверхности в продольно разнесенном соотношении друг с другом между входным отверстием и выходным отверстием. Разделительный узел камеры для обработки содержит множество отдельных разделительных элементов, продолжающихся, в общем, поперечно внутрь от корпуса в направлении волновода во внутреннем пространстве корпуса. Разделительные элементы, в общем, продольно разнесены друг с другом и продольно пересекаются со смешивающимися элементами волноводного узла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематичный вид смешивающей системы в соответствии с одним вариантом выполнения системы для ультразвуковой обработки жидкости, показанной в виде системы смешивания раствора чернил, и включающей камеру ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости;

Фиг.2 - вид сбоку камеры ультразвуковой обработки для ультразвуковой обработки жидкости;

Фиг.3 - вид в продольном (например, вертикальном) сечении камеры ультразвуковой обработки;

Фиг.3А - увеличенный, фрагментарный вид участка сечения по Фиг.3;

Фиг.3В - вид сверху буртика, который образует часть корпуса камеры ультразвуковой обработки по Фиг.2;

Фиг.4 - покомпонентный вид в перспективе узла волновода и разделительного узла камеры ультразвуковой обработки по Фиг.2;

Фиг.5 - вид спереди в перспективе альтернативного варианта выполнения узла волновода;

Фиг.6 - покомпонентный и увеличенный вид в продольном сечении, аналогичный Фиг.3А, но показывающий альтернативный вариант выполнения разделительного узла;

Фиг.7 - вид спереди в перспективе другого альтернативного варианта выполнения разделительного узла;

Фиг.8 - его покомпонентный вид и

Фиг.9 - его продольный вид в сечении.

Соответствующие ссылочные позиции обозначают соответствующие части на всех чертежах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Со ссылкой на Фиг.1 в одном варианте выполнения системы для ультразвуковой обработки жидкости, в общем, содержит камеру ультразвуковой обработки, в общем обозначенную позицией 21, которая может работать для ультразвуковой обработки жидкости. Термин «жидкость», как используют здесь, предназначен для обозначения однокомпонентной жидкости, раствора, состоящего из двух или более компонентов, в котором по меньшей мере один из компонентов является жидкостью, такой как смесь жидкость-жидкость, смесь жидкость-газ или жидкость, в которую введены твердые частицы или другие вязкие текучие среды.

Камера 21 ультразвуковой обработки показана схематично на Фиг.1 и дополнительно описана здесь со ссылкой на использование камеры для обработки в системе смешивания, в общем обозначенной позицией 23, используемой для образования жидкостного раствора путем смешивания вместе двух или более компонентов, в которых по меньшей мере один из компонентов представляет собой жидкость, путем приложения ультразвуковой энергии к раствору внутри камеры, и более конкретно в такой системе смешивания, которая образует жидкий чернильный раствор из двух или более чернильных компонентов. Понятно, однако, что камера 21 ультразвуковой обработки, показанная и описанная здесь, может быть использована с системой смешивания для образования раствора жидкостного раствора, отличного от жидкостных чернильных растворов. Также понятно, что камера 21 ультразвуковой обработки может быть использована в системах ультразвуковой обработки жидкости, отличных от смешивающих, но в которых ультразвуковое смешивание жидкости, по меньшей мере частично, предусматривает обработку жидкости.

Более конкретно камера 21 ультразвуковой обработки подходит для использования в системах обработки жидкости, в которых предпочтительно ультразвуковое смешивание жидкости в соответствующем, например, непрерывном поточном процессе, в котором жидкость протекает непрерывно через камеру. Примеры рассматриваемых применений камеры для ультразвуковой обработки включают без ограничений смешивание растворов, красок и других вязких материалов (например, отличных от растворов чернил), производство и обработку пищевых продуктов; дегазацию растворов (например, извлечение растворенных газов из жидкостных растворов, таких как кислород, азот, аммиак и т.д.) и улучшение химических реакций, например, как это принято в сонохимии, где химическую реакцию активируют для ускорения реакции. Предполагается, однако, что камеру 21 для обработки можно использовать в системах обработки жидкости, в которых жидкость обрабатывают в соответствии с периодическим процессом, вместо непрерывного процесса протекания и это остается в объеме изобретения.

Дополнительные примеры рассматриваемых применений смешивания для камеры 21 ультразвуковой обработки включают, без ограничений, смешивание полимеров и отверждающих агентов для производства пластмасс; смешивание суспензий пульпы с химическими добавками, такими как отбеливающие агенты, агенты, придающие прочность во влажном состоянии, крахмалы, красители, ферменты, наполнители, агенты против слипания, силиконовые добавки и т.д.; смешивание композиций, используемых в бумажной и салфеточной промышленностях, таких как глинистые суспензии для покрытий, полимерные добавки, такие как придающие прочность во влажном состоянии полимеры, суспензии крахмала, силиконовые композиции, лосьоны, суспензии наполнителей и т.д.; смешивание полимеров и окрашивающих агентов, наполнителей и других композиций; смешивание несмешиваемых фаз для изготовления эмульсий, таких как пищевые эмульсии (например, для солнцезащитных продуктов, лосьонов для рук, композиций для помады и т.д.), косметические средства, чистящие агенты (включающие наноэмульсии масла и воды), фармацевтические композиции и т.д., и смешивание окрашивающих агентов и других композиций с образованием косметических средств, таких как краски для волос.

Другие рассматриваемые применения камеры 21 ультразвуковой обработки включают без ограничения дегазацию смеси для упрощения последующей обработки и снижения образования пустот, удаление печатной краски с повторно используемых волокон для изготовления бумаги, в котором ультразвуковая энергия может способствовать удалению чернил (особенно в присутствии ферментов, детергентов или других химических веществ); гидрирование масел, сыра или других пищевых продуктов, в котором газ и суспензии или жидкости должны быть смешены; гидрирование молочных и других композиций; включением в биореакторы и ферментационные узлы, в которых хрупкие клетки должны быть смешаны с питательными веществами и другими композициями без интенсивного механического встряхивания, которое может повредить клетки; обработка сточных вод и/или удобрений, в которых различные добавки и пузырьки воздуха может быть необходимо смешивать с суспензиями; производство нефтехимических веществ, таких как смеси для смазки, бензиновые смеси, восковые смеси и т.д. (например, смешивание комбинаций агентов, которые должны быть добавлены для измельчения или обработки самой тестообразной массы, которое может привести к улучшенному расщеплению глютена и т.д.). Камеру 21 для ультразвуковой обработки также можно использовать в химических реакторах, включающих одну или множество фаз, включая суспензии.

В других рассматриваемых применениях камера 21 для ультразвуковой обработки может использоваться для удаления захваченных пузырьков газа из покрывающих растворов, которые используют при гравюрных покрытиях, при способе нанесения покрытия с удалением излишек с помощью планки Мейера или любых других применений для нанесения покрытий, где предпочтительно удалять пузырьки воздуха из раствора.

В показанном варианте выполнения по Фиг.1, камера 21 для ультразвуковой обработки, в общем, является удлиненной и имеет общий входной конец 25 (нижний конец в ориентации показанного варианта выполнения) и общий выходной конец 27 (верхний конец в ориентации показанного варианта выполнения). Система 23 выполнена так, что жидкость входит в камеру 21 для обработки, в общем, на ее входном конце 25, протекает, в общем, продольно внутри камеры (например, вверх в ориентации показанного варианта выполнения) и выходит из камеры, в общем, на выходном конце камеры.

Термины «верхний», «нижний» используют здесь в соответствии с вертикальной ориентацией камеры 21 для ультразвуковой обработки, показанной на различных чертежах, и они не предназначены для описания необходимой ориентации камеры при использовании. То есть, хотя камера 21 наиболее подходящим образом ориентирована вертикально, с выходным концом 27 камеры над входным концом 25, как показано на разных чертежах, понятно, что камера может быть ориентирована входным концом вверх, над выходным концом или может быть ориентирована иначе, чем в вертикальной ориентации и остается в объеме настоящего изобретения.

Термины аксиальный и продольный направленно относятся здесь к продольному направлению камеры 21 (например «конец к концу», как в вертикальном направлении в показанных вариантах выполнения). Термины поперечный, латеральный и радиальный относятся здесь к направлению, нормальному к аксиальному (например, продольному) направлению. Термины внутренний и наружный также используют здесь со ссылкой на направление, поперечное аксиальному направлению камеры 21 для ультразвуковой обработки, причем термин «внутренний» относится к направлению внутренней части камеры (например, в направлении продольной оси камеры), а термин «наружный» относится к направлению к наружной части камеры (например, от продольной оси камеры).

Входной конец 25 камеры 21 для ультразвуковой обработки находится в жидкостном сообщении с подходящей системой подачи, в общем, обозначенной позицией 29, которая может работать для направления одного или более жидкостных компонентов к и более предпочтительно через камеру 21. Например, в показанной системе 23 смешивания жидкого чернильного раствора по Фиг.1 система подачи 29 содержит множество насосов 31 (например, один насос для каждого компонента чернил, подлежащего смешиванию), работающих для накачивания соответствующих компонентов из соответствующего источника (показан схематично на Фиг.1, под ссылочной позицией 32) к входному концу 25 камеры 21 через соответствующие трубопроводы (показаны схематично на Фиг.1 ссылочной позицией 33) В качестве примера четыре таких насоса 31, источник компонента и соответствующие трубопроводы 33 показаны на Фиг.1 для подачи комбинации компонентов чернил, включающих, например, компоненты, используемые для формирования пигментированного раствора чернил, такого как без ограничения дисперсия пигмента, вода, глицерин, связующие, поверхностно-активное вещество и/или биоцид, или компоненты для образования реактивного раствора чернил, такого как без ограничений краска или пигмент, вода, глицерин, поверхностно-активное вещество, биоцид и связующее, или компоненты для формирования других жидкостных растворов чернил.

Понятно, что система 29 подачи может быть выполнена для подачи менее чем четырех (включая один) или более чем четырех компонентов в камеру 21 для обработки, без отхода объема изобретения. Также предполагают, что системы подачи, отличные от показанной на Фиг.1 и описанные здесь, можно использовать для подачи одного или более компонентов к входному концу 25 камеры 21 для ультразвуковой обработки без отхода от объема изобретения.

Система 23 смешивания чернил по показанному варианту выполнения также содержит систему последующей обработки, в общем, обозначенную позицией 35, в жидкостном сообщении с выходным концом 27 камеры 21 ультразвуковой обработки для обработки жидкостного раствора (например, раствора чернил) после того, как жидкостной раствор выходит из камеры. Показанная смешивающая система 23 содержит один или более датчик давления 37 (два показаны на Фиг.1) для контроля за давлением жидкости в смешивающей системе. Один или более фильтрующих узлов 39а, 39b также могут быть расположены вдоль пути потока раствора жидкости вниз по ходу потока от камеры 21 обработки для отфильтровывания частиц материалов, таких как грязь, мусор или другие загрязнения, которые могут присутствовать в растворе жидкости (например, изначально присутствующие в одном или более компонентах, подаваемых в камеру) из раствора жидкости. Например, в показанном варианте выполнения первый фильтрационный узел 39а выполнен для фильтрации частиц, размер которых превышает около 0,5 микрон, а второй фильтрационный узел 39b, расположенный внизу по ходу потока от первого фильтрационного узла, выполнен для дополнительной фильтрации частиц, размер которых превышает 0,2 микрона. Понятно, однако, что только один или более чем два фильтрационных узла 39а, 39b можно использовать или что все фильтрационные узлы могут быть опущены без отхода от объема изобретения.

Еще ссылаясь на Фиг.1, система 35 последующей обработки дополнительно содержит узел дегазации и удаления пузырьков 41, который работает для удаления пузырьков газа из раствора жидкости (например, раствора чернил) после ультразвуковой обработки в камере 21 для обработки. В одном особенно предпочтительном варианте выполнения узел 41 дегазации и удаления пузырьков содержит традиционный мембранный контактор. Конструкция и работа мембранного контактора хорошо известны специалистам в данной области и поэтому не описаны здесь более подробно. Один пример подходящего мембранного контактора представляет собой контактор, доступный от Membrana of Charlotte, Северная Каролина, США, под торговым обозначением SuperPhobic. Один или более сенсорных узлов 43 также могут быть обеспечены для контроля различных характеристик раствора жидкости (например, раствора чернил), таких как без ограничений pH, проводимость, вязкость, температура, цвет, поверхностное натяжение и другие характеристики.

После последующей обработки жидкость, обрабатываемая в камере 21 для ультразвуковой обработки, может быть направлена к контейнеру для хранения или оперативному устройству (каждый из которых схематично обозначен одной ссылочной позицией 45), имеющему любое из множества применений. Например, система 23 для смешивания раствора чернил по Фиг.1 может подавать раствор чернил непосредственно в головку для струйной печати для непрерывной подачи раствора чернил на субстрат или накачивать насосом непосредственно в устройство для нанесения покрытия, такое как щелевая экструзионная головка, устройство для глубокой печати (гравюра), шелковый сетчатый трафарет, стержневое устройство, ролик, распылитель или другое подходящее устройство для нанесения покрытия для использования в нанесении покрытия из раствора чернил на субстраты. Примеры других применений включают без ограничений подачу обработанной жидкости к распылительному соплу для распыления или подачу обработанной жидкости для инжекционного формования или реактивного инжекционного формования. Любая система (не показана), используемая для подачи обработанной жидкости к аппликатору, может быть расположена вниз по ходу потока от системы последующей обработки (такой как система последующей обработки 35) или система последующей обработки может быть пропущена и система (не показана) может сообщаться непосредственно с выходным отверстием 65 камеры 21 для подачи обработанной жидкости к последующему аппликатору.

Теперь со ссылкой на Фиг.2 камера 21 для ультразвуковой обработки системы 23 для обработки жидкости содержит корпус 51, образующий внутреннее пространство 53 камеры, через которое жидкость, подаваемая к камере, протекает от ее входного конца 25 к выходному концу 27. Корпус 51 подходящим образом содержит удлиненную трубку 55, в общем, образующую, по меньшей мере частично, боковую стенку 57 камеры 21. Трубка 55 может иметь одно или более входных отверстий (одно такое входное отверстие показано на Фиг.2 и обозначено позицией 59), образованных в ней, через которые один или более компонентов, подлежащих обработке в камере 21, подают к ее внутреннему пространству 53. В показанном варианте выполнения корпус 51, кроме того, содержит буртик 61, который соединен с одним концом трубки 55 и установлен на нем для дальнейшего образования (вместе с входным отверстием 59) входного конца 25 камеры 21.

Корпус 51 также содержит крышку 63, соединенную с продольно противоположным концом боковой стенки 57 и по существу закрывающую его и имеющую по меньшей мере одно выходное отверстие 65 в ней, в общем, для образования выходного конца 27 камеры 21 для обработки. Боковая стенка 57 (например, образованная удлиненной трубкой 55) камеры 21 имеет внутреннюю поверхность 67, которая вместе с буртиком 61 и крышкой 63 образует внутреннее пространство 53 камеры. В показанном варианте выполнения трубка 55 является, в общем, цилиндрической, так что боковая стенка 57 камеры является, в общем, кольцевой в сечении. Однако полагают, что поперечное сечение боковой стенки 57 камеры может быть отличным от кольцевого, таким как многоугольное, или другой подходящей формы, и при этом оставаться в объеме настоящего изобретения. Боковая стенка 57 камеры показанной камеры 21 подходящим образом выполнена из прозрачного материала, хотя понятно, что можно использовать любой материал, если материал совместим с компонентами жидкости, подлежащей обработке в камере, с давлением, при котором работает камера, и другими условиями окружающей среды, такими как температура.

Со ссылкой на Фиг.3В входной буртик 61 на входном конце 25 камеры 21, в общем, является кольцевым и имеет по меньшей мере одно и более предпочтительно множество входных отверстий 69а, 69b, образованных в нем, для приема раствора компонентов жидкости во внутреннее пространство 53 камеры 21. По меньшей мере одно входное отверстие 69а ориентировано, в общем, тангенциально относительно кольцевого буртика 61, так что жидкость протекает во внутреннее пространство 53 камеры 21, в общем, тангенциально к ней, для придания закрученного действия жидкости при ее входе в камеру. Более предпочтительно в показанном варианте выполнения пара входных отверстий 69а, 69b расположена в параллельном выравнивании друг с другом и продолжается, в общем, тангенциально относительно кольцевого буртика 61, причем одно отверстие 69а обозначено здесь как наружное входное отверстие, а другое отверстие 69b обозначено здесь как внутреннее входное отверстие.

Это двойное тангенциальное расположение входного отверстия 69а, 69b особенно полезно при начале смешивании двух или более компонентов вместе перед тем, как раствор жидкости подвергают дальнейшей ультразвуковой обработке в камере 21. В особенно подходящем использовании такого расположения, где жидкость, подлежащая обработке в камере 21, содержит две или более жидкостей, причем жидкость, имеющую самую низкую вязкость, направляют для прохождения в камеру через наружное входное отверстие 69а, тогда как жидкость, имеющую самую высокую вязкость, направляют для прохождения в камеру через внутреннее входное отверстие 69b. Прохождение ингредиента с меньшей вязкостью через наружное входное отверстие 69а имеет тенденцию втягивать ингредиент с более высокой вязкостью во внутреннее пространство 53 камеры 21 для повышения скорости, с которой ингредиент с более высокой вязкостью вводят в камеру.

Это действие, объединенное с закручивающим действием, являющимся результатом тангенциального направления, в котором компоненты жидкости направляют в камеру 21, облегчает исходной смешивание этих двух компонентов перед тем, как раствор жидкости проходит дальше через камеру для ультразвуковой обработки. Если дополнительные компоненты должны быть добавлены к смеси, такие компоненты могут подаваться во внутреннее пространство 53 камеры 21 через входное отверстие 59, образованное в боковой стенке 57 камеры. В показанном варианте выполнения буртик 61 также имеет дополнительную тангенциальную группу входных отверстий и пару, в общем, вертикально ориентированных входных отверстий 71. Понятно, однако, что ни одно из отверстий 69а, 69b не должно быть ориентировано тангенциально относительно буртика 61, чтобы оставаться в объеме настоящего изобретении. Также полагают, буртик 61 может быть полностью пропущен, так что все компоненты, подлежащие смешиванию, подают во входное отверстие 59, образованное в боковой стенке 57 камеры.

Ультразвуковой волноводный узел, в общем, обозначенный позицией 101, продолжается продольно, по меньшей мере частично, во внутреннем пространстве 53 камеры 21 для ультразвуковой активации жидкости (и любых других компонентов раствора жидкости), протекающей через внутреннее пространство 53 камеры. Более конкретно ультразвуковой волноводный узел 101 показанного варианта выполнения продолжается продольно от нижнего или входного конца 25 камеры 21 вверх в ее внутреннее пространство 53 к граничному концу 103 волноводного узла, расположенному между самым верхним входным отверстием (например, входное отверстие 59, когда оно присутствует, или, в ином случае, входные отверстия 69а, 69b). Более предпочтительно волноводный узел 101 установлен либо непосредственно, либо опосредованно, в корпусе 51 камеры, как будет описано здесь ниже.

Ультразвуковой волноводный узел 101 подходящим образом содержит удлиненный узел волновода, в общем обозначенный позицией 105, расположенный полностью во внутреннем пространстве 53 корпуса 51 между самым верхним входным отверстием и выходным отверстием для полного погружения в жидкость, обрабатываемую в камере 21, и более предпочтительно он коаксиально выровнен с боковой стенкой 57 камеры. Узел волновода 105 имеет наружную поверхность 107, которая вместе с внутренней поверхностью 107 боковой стенки 57 образует путь потока во внутреннем пространстве 53 камеры 21, вдоль которого жидкость и другие компоненты проходят мимо узла волновода в камере (этот участок пути потока широко упоминается здесь как область ультразвуковой обработки). Узел волновода 105 имеет верхний конец 109, образующий граничный конец узла волновода (и поэтому граничный конец 103 волноводного узла) и продольно противоположный нижний конец 111. Волноводный узел 101 в показанном варианте выполнения также содержит вспомогательное устройство 113, коаксиально выровненное на его верхнем конце и соединенное с нижним концом 11 узла волновода 105. Понятно, однако, что волноводный узел 101 может содержать только узел волновода 105 и при этом оставаться в объеме настоящего изобретения. Также полагают, что вспомогательное устройство 113 может быть расположено полностью снаружи корпуса 51 камеры, с узлом волновода 105, установленным на корпусе 51 камеры, без отхода от объема настоящего изобретения.

Ультразвуковой волноводный узел 101 и более конкретно вспомогательное устройство 113 в показанном варианте выполнения по Фиг.3 подходящим образом установлены на корпусе 51 камеры, например на трубке 55, образующей боковую стенку 57 камеры, на верхнем ее конце, с помощью установочного элемента 115, который выполнен, чтобы вибрационно изолировать волноводный узел (который производит ультразвуковые вибраци