專利名稱：超聲波電源裝置及清洗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超聲波電源裝置及清洗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
超聲波清洗技術(shù)是目前常用的清洗技術(shù)之一。超聲波清洗的具體過程是，將嚴重 污染的過濾網(wǎng)從過濾器取出，放入超聲波清洗機中，啟動超聲波電源，超聲波電源向超聲波 清洗機的發(fā)聲探頭提供高頻交流電，驅(qū)動發(fā)聲探頭上的壓電陶瓷片發(fā)生振動，繼而產(chǎn)生高 頻超聲波，通過清洗槽壁將超聲波輻射到內(nèi)部的各個角落，這種超聲波空化所產(chǎn)生的巨大 壓力能夠破壞不溶性污染物，將過濾網(wǎng)上的頑潰剝離過濾網(wǎng)。
但是超聲波清洗技術(shù)具有如下缺陷
第一、清洗時，濾芯需要從過濾器設(shè)備中拆下取出，然后再放到清洗機中進行清 洗。例如，對于井下礦用設(shè)備的清洗，需要將清洗對象從井下拿到地面，然后放到超聲波清 洗機中。因此，清洗操作的工作量大，操作不便，且需要定期維護；
第二，超聲波雖然可以將濾網(wǎng)內(nèi)部的頑潰瞬間剝離，但是，如果在超聲波作用后不 能及時沖洗又會停留在濾網(wǎng)的內(nèi)部而導致使用效果不佳。
因此，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，提供一種清洗系統(tǒng)，在清洗過程中無需將濾芯 從過濾設(shè)備中拆下，且能夠及時進行反沖洗的清洗系統(tǒng)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。
此外，還有一種常用的清洗濾芯的方法是過濾器在線通過高壓液體反向沖洗濾 芯，這種方法操作簡單，可實現(xiàn)自動化控制。可是，反沖洗的方法可以將停留在濾網(wǎng)表面的 顆粒狀的雜質(zhì)沖洗掉，而濾網(wǎng)內(nèi)部的雜質(zhì)和表面的油垢無法沖洗掉而達不到使用效果。
因此，可以看出，若將超聲波清洗技術(shù)與在線反清洗相結(jié)合，似乎可以解決問題。 但是，存在的問題是，超聲波清洗設(shè)備的電源(超聲波信號發(fā)生器)受應(yīng)用場所的限制，超聲 波清洗設(shè)備只能在常溫常壓下工作，其不能在高壓下工作，而反清洗技術(shù)中，過濾站恰恰是 處于高壓工作環(huán)境中的。由此，如何改進超聲波清洗設(shè)備中的超聲波電源裝置，以擴大超聲 波清洗機的使用范圍，使之能夠應(yīng)用于負載在超高壓的環(huán)境中也是本發(fā)明要解決的一個問 題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種超聲波電源裝置及清洗系統(tǒng)，以改進超聲波清洗 系統(tǒng)中的超聲波電源裝置，擴大超聲波清洗的使用范圍，使超聲波清洗系統(tǒng)能夠應(yīng)用于負 載在超高壓的環(huán)境中，進而延長濾網(wǎng)堵塞時間，延長使用壽命，降低維修成本，提高過濾效 率，降低工人勞動強度。
第一方面，本發(fā)明提供了一種超聲波電源裝置，包括整流濾波單元、高頻逆變單 元和換能器單元。其中，整流濾波單元用于對輸入的交流電壓進行整流濾波；高頻逆變單元 與所述整流濾波單元相連接，包括變壓器，該變壓器用于對經(jīng)整流濾波處理的電壓信號進行升壓處理，并輸出正弦交流信號，所述正弦交流信號用于驅(qū)動超聲波探頭在壓力不斷波 動的高壓負載下工作；換能器單元的第一端與所述高頻逆變單元相連接，第二端與超聲波 探頭相連接；該換能器用于接收所述正弦交流信號，驅(qū)動所述超聲波探頭產(chǎn)生高頻超聲波。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述超聲波電源裝置還包括頻率跟蹤反饋 單元；所述頻率跟蹤反饋單元包括輸入端和輸出端，所述輸入端與所述換能器單元相連接， 所述輸出端與所述高頻逆變單元相連接；所述換能器單元的固有頻率隨超聲波探頭所承受 的高壓負載的變化而變化；所述頻率跟蹤反饋單元用于實時跟蹤所述換能器單元的固有頻 率，并將實時檢測的包含所述換能器固有頻率的反饋信息傳遞給所述高頻逆變單元，驅(qū)動 所述高頻逆變單元輸出與所述換能器單元的固有頻率相同的正弦信號。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述超聲波電源裝置還包括驅(qū)動單元；所述 驅(qū)動單元連接于所述頻率跟蹤反饋單元和所述高頻逆變單元之間。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述超聲波電源裝置還包括處理器單元；所 述處理器單元連接于所述頻率跟蹤反饋單元和驅(qū)動單元之間。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述處理器單元為DSP處理器。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述高頻逆變單元和所述換能器單元之間 還連接有網(wǎng)絡(luò)匹配單元。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述超聲波電源裝置還包括防爆殼體；所述 整流濾波單元、所述高頻逆變單元、所述網(wǎng)絡(luò)匹配單元、所述換能器單元、所述頻率跟蹤反 饋單元、所述控制器單元和所述驅(qū)動單元設(shè)置于所述防爆殼體內(nèi)。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述防爆殼體設(shè)置有水道板。
進一步地，在上述超聲波電源裝置中，所述高壓的大小為25MP至35MP。
本發(fā)明超聲波電源裝置中，通過高頻逆變單元將礦用電壓進行升壓處理，以使該 高頻逆變器輸出的正弦交流信號可以很好的驅(qū)動超聲波探頭在壓力不斷波動的高壓負載 下工作。需要說明的是，相對于常溫常壓下超聲波清洗機由220V電壓逆變升壓后獲取的電 壓數(shù)值而言，本發(fā)明逆變后的電壓值要控制的小一些。設(shè)計這樣的電源后，超聲波的探頭處 于基于高壓液體反清洗的過濾裝置中時，就可以按照超聲波清洗機的工作原理對待清洗的 目標進行清洗，同時，在超聲波完成清洗的同時，過濾器在線通過高壓液體反向沖洗。
換句話說，本發(fā)明通過設(shè)計合適的超聲波電源，使超聲波的清洗技術(shù)能夠適用于 高壓負載，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合高壓液體反向沖洗技術(shù)，更加優(yōu)化了清洗效果。因此，相對于現(xiàn) 有技術(shù)，本發(fā)明擴大了超聲波清洗的使用范圍，使超聲波清洗系統(tǒng)能夠應(yīng)用于負載在超高 壓的環(huán)境中，進而延長濾網(wǎng)堵塞時間，延長使用壽命，降低維修成本，提高過濾效率，降低工 人勞動強度，更加方便的實行全自動控制。
第二方面，本發(fā)明還提供了一種清洗系統(tǒng)，包括上述任一種所述的超聲波電源裝 置、與所述超聲波電源裝置相連接的超聲波探頭，以及基于高壓液體反清洗的過濾設(shè)備；所 述超聲波探頭設(shè)置于所述過濾設(shè)備中。由于清洗系統(tǒng)包括上述超聲波電源裝置，因此，必然 也具有上述技術(shù)效果，在此不再進行說明。


構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中
圖1為本發(fā)明超聲波電源裝置優(yōu)選實施例的工作原理示意圖2為本發(fā)明超聲波電源裝置優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標記說明
I冷卻水道板
2電容板
3吊環(huán)
4防爆箱體
5DSP顯示器與操作窗口
6功率板具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
本實施例將超聲波電源裝置直接安裝在過濾設(shè)備上，達到一定條件后先開啟超聲波，讓超聲波電源驅(qū)動超聲波換能器在超高壓力(25MP — 35MP)的環(huán)境下利用空化效應(yīng)將濾網(wǎng)上的雜質(zhì)剝離濾網(wǎng)，然后再通過在線濾網(wǎng)反沖洗技術(shù)將剝離的雜質(zhì)沖洗干凈。也就是說， 本實施例需要解決如下問題
第一、提供一種在超高壓力(25MP — 35MP)的環(huán)境下，驅(qū)動超聲波換能器正常工作的超聲波電源。
超聲波電源的作用是把電能轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號，即超聲波電源產(chǎn)生一個20KHz或者以上的正弦信號，這個信號的頻率要與換能器的固有頻率相同，當過濾設(shè)備中液體的壓力隨負載變化時，換能器的發(fā)聲頻率就會改變，超聲波電源通過反饋調(diào)整輸出頻率，使之與換能器的頻率相同，由于過濾器的壓力很高(25MP — 35MP)，而且波動范圍較大，即需要發(fā)明一種新型電源能夠在此環(huán)境下正常工作。
第二、一個反沖洗過濾設(shè)備有兩個濾筒，S卩，本實施例需要安裝兩個超聲波換能器，所以一個超聲波電源裝置需要能夠同時驅(qū)動兩個超聲波換能器。
第三、此過濾設(shè)備可以在礦井下使用，所以需要將超聲波電源的電子元件布置在防暴殼體中，并且增加水冷卻的水道板。
第四、井下能夠提供的電源為127V，即，超聲波電源的輸入電壓能夠滿足井下的要求。
參照圖1，圖1為 本發(fā)明超聲波電源裝置優(yōu)選實施例的工作原理示意圖。
本實施例超聲波電源裝置包括整流濾波單元、高頻逆變單元、網(wǎng)絡(luò)匹配單元和換能器單元。其中，整流濾波單元用于對輸入的交流電壓進行整流濾波；高頻逆變單元與整流濾波單元相連接，包括變壓器，該變壓器用于對經(jīng)整流濾波處理的電壓信號進行升壓處理， 并輸出正弦交流信號，正弦交流信號用于驅(qū)動超聲波探頭在壓力不斷波動的高壓負載下工作；匹配網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)置于高頻逆變單元和換能器單元之間，換能器單元的第一端與匹配網(wǎng)絡(luò)單元相連接，第二端與超聲波探頭相連接；該換能器用于接收正弦交流信號并將電能轉(zhuǎn)換為機械能，驅(qū)動超聲波探頭產(chǎn)生高頻超聲波。
在一個實施例中，為適應(yīng)井下的電壓要求，超聲波電源的輸入電壓為127V，在高頻 逆變電路中變壓器將127V的電壓變到高壓680V，作用于換能器的壓電陶瓷片上。
本實施例超聲波電源裝置中，通過高頻逆變單元將礦用電壓進行升壓處理，以使 該高頻逆變器輸出的正弦交流信號可以很好的驅(qū)動超聲波探頭在壓力不斷波動的高壓負 載下工作。需要說明的是，相對于常溫常壓下超聲波清洗機由220V電壓逆變升壓后獲取的 電壓數(shù)值而言，本發(fā)明逆變后的電壓值要控制的小一些。設(shè)計這樣的電源后，超聲波的探頭 處于基于高壓液體反清洗的過濾裝置中時，就可以按照超聲波清洗機的工作原理對待清洗 的目標進行清洗，同時，在超聲波完成清洗的同時，過濾器在線通過高壓液體反向沖洗。
換句話說，本發(fā)明通過設(shè)計合適的超聲波電源，使超聲波的清洗技術(shù)能夠適用于 高壓負載，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合高壓液體反向沖洗技術(shù)，更加優(yōu)化了清洗效果。因此，相對于現(xiàn) 有技術(shù)，本發(fā)明擴大了超聲波清洗的使用范圍，使超聲波清洗系統(tǒng)能夠應(yīng)用于負載在超高 壓的環(huán)境中，進而延長濾網(wǎng)堵塞時間，延長使用壽命，降低維修成本，提高過濾效率，降低工 人勞動強度，更加方便的實行全自動控制。
在圖1中可以看出，超聲波電源裝置還包括頻率跟蹤反饋單元；頻率跟蹤反饋單 元包括輸入端和輸出端，輸入端與換能器單元相連接，輸出端與高頻逆變單元相連接；換能 器單元的固有頻率隨超聲波探頭所承受的高壓負載的變化而變化；頻率跟蹤反饋單元用于 實時跟蹤換能器單元的固有頻率，并將實時檢測的包含換能器固有頻率的反饋信息傳遞給 高頻逆變單元，驅(qū)動高頻逆變單元輸出與換能器單元的固有頻率相同的正弦信號。
可以看出，上述實施例在沒有頻率跟蹤反饋單元時，能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波電源裝置固 定超高壓力的負載的工作，但是，在過濾設(shè)備中，超高壓力是不斷變化的，例如，該超高壓力 是在處于(25MP —35MP)的區(qū)間內(nèi)。而對于壓力不斷變化的負載而言，如何改進超聲波電源 裝置也是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要考慮的問題。
為解決這個問題，繼續(xù)參照圖1，本實施例提供的超聲波電源裝置還包括頻率跟蹤 反饋單元和驅(qū)動單元。頻率跟蹤反饋單元包括輸入端和輸出端，輸入端與換能器單元相連 接，輸出端與高頻逆變單元相連接；換能器單元的固有頻率隨超聲波探頭所承受的高壓負 載的變化而變化；頻率跟蹤反饋單元用于實時跟蹤換能器單元的固有頻率，并將實時檢測 的包含換能器固有頻率的反饋信息傳遞給驅(qū)動單元，驅(qū)動單元用來驅(qū)動高頻逆變單元輸出 與換能器單元的固有頻率相同的正弦信號。
更加本質(zhì)的說，頻率跟蹤反饋單元就是用來反饋超聲波探頭負載的輸出功率，在 負載波動范圍較大且壓力較高的環(huán)境下，能夠使超聲波電源及時跟蹤換能器的諧振點，讓 超聲波電源工作在最佳狀態(tài)。為此，本實施例還需要增加頻率跟蹤反饋單元中電子元件的容量。
同時，為了實現(xiàn)負載功率大范圍的波動的情況下?lián)Q能器固有頻率的及時跟蹤，本 實施例還增加了一個處理器，例如DSP，該DSP作為核心處理器，處理來自頻率跟蹤反饋單 元的信息，并輸出控制信息給驅(qū)動單元，使高頻逆變單元輸出與換能器單元的固有頻率相 同的正弦信號。
此外，如前所述，由于反沖洗過濾設(shè)備有兩個濾筒，因此，一塊超聲波電源驅(qū)動兩 個超聲波換能器，由于兩個負載的變化有差異，所以必須設(shè)置兩套反饋系統(tǒng)同時工作，對各 自的負載獨立反饋，它們之間互不影響，都能夠保持最佳的工作狀態(tài)?？梢钥吹?，在圖1中，實際上示出了兩套超聲波換能器的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，而上述文字僅僅是針對其中一套進行說明 的，另一套與這一套相同，在此不再贅述。
此外，為了達到礦用使用要求，本實施例超聲波電源裝置還包括防爆箱體4;整流 濾波單元、高頻逆變單元、網(wǎng)絡(luò)匹配單元、換能器單元、頻率跟蹤反饋單元、控制器單元和驅(qū) 動單元設(shè)置于防爆殼體內(nèi)。同時，防爆殼體設(shè)置有冷卻水道板1，該冷卻水道板I對電源發(fā) 熱元件進行冷卻，進一步滿足礦用使用的要求，例如，將IGBT功率管等發(fā)熱元件用散熱膠 直接粘貼的水道板內(nèi)側(cè)，提高水冷效果。
防爆箱體4上連接有吊環(huán)3。從圖2還可以看出，電容板2、功率板6以及DSP顯 不器與操作窗口 5的布置不意圖。
綜上,本實施例具有如下優(yōu)點
第一、擴大了超聲波清洗機的使用范圍，可以應(yīng)用于負載在超高壓的環(huán)境中，并且 可以在礦山設(shè)備和有煤安要求的場所使用。
第二、超聲波裝置與過濾器結(jié)合，提高過濾效率，降低工人勞動強度，能夠?qū)嵭腥?自動控制。
第三、延長濾網(wǎng)堵塞時間，延長使用壽命，降低維修成本，容易實現(xiàn)自動化操作。
第二方面，本發(fā)明還提供了 一種清洗系統(tǒng)，包括上述任一種的超聲波電源裝置、與 超聲波電源裝置相連接的超聲波探頭，以及基于高壓液體反清洗的過濾設(shè)備；超聲波探頭 設(shè)置于過濾設(shè)備中。由于清洗系統(tǒng)包括上述超聲波電源裝置，因此，必然也具有上述技術(shù)效 果，在此不再進行說明。
以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、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
1.一種超聲波電源裝置，其特征在于，包括整流濾波單元，用于對輸入的交流電壓進行整流濾波；高頻逆變單元，與所述整流濾波單元相連接，包括變壓器，該變壓器用于對經(jīng)整流濾波處理的電壓信號進行升壓處理，并輸出正弦交流信號，所述正弦交流信號用于驅(qū)動超聲波探頭在壓力不斷波動的高壓負載下工作；換能器單元，其第一端與所述高頻逆變單元相連接，其第二端與超聲波探頭相連接；該換能器用于接收所述正弦交流信號，驅(qū)動所述超聲波探頭產(chǎn)生高頻超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述超聲波電源裝置還包括頻率跟蹤反饋單元；所述頻率跟蹤反饋單元包括輸入端和輸出端，所述輸入端與所述換能器單元相連接， 所述輸出端與所述高頻逆變單元相連接；所述換能器單元的固有頻率隨超聲波探頭所承受的高壓負載的變化而變化；所述頻率跟蹤反饋單元用于實時跟蹤所述換能器單元的固有頻率，并將實時檢測的包含所述換能器固有頻率的反饋信息傳遞給所述高頻逆變單元，驅(qū)動所述高頻逆變單元輸出與所述換能器單元的固有頻率相同的正弦信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述超聲波電源裝置還包括驅(qū)動單元；所述驅(qū)動單元連接于所述頻率跟蹤反饋單元和所述高頻逆變單元之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述超聲波電源裝置還包括處理器單元；所述處理器單元連接于所述頻率跟蹤反饋單元和驅(qū)動單元之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述處理器單元為DSP處理器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述高頻逆變單元和所述換能器單元之間還連接有網(wǎng)絡(luò)匹配單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述超聲波電源裝置還包括防爆殼體；所述整流濾波單元、所述高頻逆變單元、所述網(wǎng)絡(luò)匹配單元、所述換能器單元、所述頻率跟蹤反饋單元、所述控制器單元和所述驅(qū)動單元設(shè)置于所述防爆殼體內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述防爆殼體設(shè)置有水道板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的超聲波電源裝置，其特征在于，所述高壓的大小為25MP至35MP。
10.一種清洗系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9中任一項所述的超聲波電源裝置、與所述超聲波電源裝置相連接的超聲波探頭，以及基于高壓液體反清洗的過濾設(shè)備；所述超聲波探頭設(shè)置于所述過濾設(shè)備中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波電源裝置及清洗系統(tǒng)。超聲波電源裝置包括整流濾波單元、高頻逆變單元和換能器單元。其中，整流濾波單元用于對輸入的交流電壓進行整流濾波；高頻逆變單元與整流濾波單元相連接，包括變壓器，該變壓器用于對經(jīng)整流濾波處理的電壓信號進行升壓處理，并輸出正弦交流信號，正弦交流信號用于驅(qū)動超聲波探頭在壓力不斷波動的高壓負載下工作；換能器單元的第一端與高頻逆變單元相連接，第二端與超聲波探頭相連接；該換能器用于接收正弦交流信號，驅(qū)動超聲波探頭產(chǎn)生高頻超聲波。本發(fā)明改進了超聲波清洗系統(tǒng)中的超聲波電源裝置，擴大超聲波清洗的使用范圍，使超聲波清洗系統(tǒng)能夠應(yīng)用于負載在超高壓的環(huán)境中。
文檔編號B08B3/12GK103066857SQ201310002030
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者黃向陽, 于洋, 李福 申請人:三一重型裝備有限公司