專利名稱：一種多頻超聲波處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波處理裝置。
背景技術(shù)：
中國(guó)實(shí)用新型專利94227197.1號(hào)公開了一種管道用高溫高聲強(qiáng)超聲波防垢器，該超聲波防垢器包括超聲波開關(guān)電源，特種水聲電纜及超聲波換能器，超聲波換能器位于同液流介質(zhì)相連接的短節(jié)管(外部的液體輸送管道)的軸線上，即超聲波換能器的軸線與短節(jié)管(外部的液體輸送管道)的軸線相重合，換能器兩端分別由數(shù)根支承桿固定，短節(jié)管上設(shè)有實(shí)現(xiàn)密封的接頭，一引線管一端插于密封接頭中，另一端連接密封于上接頭，通過(guò)設(shè)于短節(jié)管上的密封接頭，特種水聲電纜一端接于超聲波電源的輸出端，另一端同換能器電連接。上述現(xiàn)有超聲波處理裝置雖然能夠?qū)σ后w起到一定的處理作用，但由于其所產(chǎn)生超聲波的作用方向單一，不利于對(duì)液體進(jìn)行高強(qiáng)度、全方位的處理。該產(chǎn)品中的超聲波換能器位于短節(jié)管的軸線上，占用了短節(jié)管的內(nèi)空間，液流只能由超聲波換能器與短節(jié)管管壁之間的空隙流過(guò)，液體流量因此受到了削減，與此同時(shí)，同液體直接接觸的超聲波換能器還會(huì)受到液體溫度及壓力的不利影響。在該現(xiàn)有產(chǎn)品中，在一段短節(jié)管內(nèi)能夠設(shè)置的超聲波換能器的數(shù)量會(huì)受到短節(jié)管內(nèi)空間的限制，在同一短節(jié)管內(nèi)過(guò)多地設(shè)置超聲波換能器就會(huì)嚴(yán)重影響液體流量，而在超聲波換能器密度較低的情況下，又不易達(dá)到對(duì)液流實(shí)施高強(qiáng)度超聲波處理的效果，上述問(wèn)題的存在使產(chǎn)品的使用范圍受到限制。另外，上述現(xiàn)有產(chǎn)品需要安裝在輸液管道的主干線上，在安裝和維修該超聲波處理裝置時(shí)，必須將液流傳輸阻斷，讓液體輸送完全停止，給用戶帶來(lái)了不便。因此，上述現(xiàn)有的超聲波處理裝置存在著缺陷，需要進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對(duì)現(xiàn)有超聲波處理裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種不影響液體流量，安裝、維修方便，能夠?qū)σ后w進(jìn)行高強(qiáng)度、全方位處理的超聲波處理裝置。
本發(fā)明的多頻超聲波處理裝置具有導(dǎo)流管和超聲波換能器，所述導(dǎo)流管具有進(jìn)流口和出流口，其特征是所述導(dǎo)流管為U形管，所述U形管包括直管部和位于該直管部?jī)啥说倪M(jìn)流管部和出流管部，所述進(jìn)流口和出流口分別位于進(jìn)流管部和出流管部上，所述進(jìn)流口和出流口經(jīng)直管部的管腔相連通，在所述導(dǎo)流管的外壁上固定設(shè)置有第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組，所述第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組分別至少包括二個(gè)超聲波換能器，所述第一超聲波換能器組中的超聲波換能器設(shè)置在U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段以及U形管的直管部與出流管部的連接段上，所述第二超聲波換能器組中的超聲波換能器和第三超聲波換能器組中的超聲波換能器均設(shè)置在U形管的直管部上，所述第二超聲波換能器組中的各超聲波換能器位于U形管的腹部一側(cè)，所述第三超聲波換能器組中的各超聲波換能器位于U形管的背部一側(cè)，在各超聲波換能器組中設(shè)置的超聲波換能器的超聲波發(fā)射頭均裸露于導(dǎo)流管的內(nèi)腔之內(nèi)。
在本發(fā)明中，所說(shuō)的U形管的腹部一側(cè)即是指由U形管的直管部、進(jìn)流管部和出流管部圈圍出的內(nèi)凹狀管體的內(nèi)側(cè)部位，或稱之為U形管的內(nèi)凹部。與之相對(duì)應(yīng)，所說(shuō)的U形管的背部一側(cè)亦即是指與上述U形管的內(nèi)凹部相對(duì)的U形管的外側(cè)部位。各超聲波換能器組中設(shè)置的超聲波換能器的超聲波發(fā)射頭均裸露于導(dǎo)流管的內(nèi)腔之內(nèi)，亦即是指各超聲波發(fā)射頭的所在部位均與導(dǎo)流管的內(nèi)腔相連通。所使用的超聲波換能器可以直接采用市售的產(chǎn)品，如中國(guó)實(shí)用新型專利ZL02244603.6號(hào)(多頻聲化學(xué)反應(yīng)裝置)中所使用的超聲波換能器等等，當(dāng)然，也可以另行制作。
在本發(fā)明中，由于導(dǎo)流管為U形管，在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，就可以該U形導(dǎo)流管加裝在液體輸送管道上，讓該導(dǎo)流管與外設(shè)的液體輸送管道相連通并成為其上的旁通分支，然后再將連接在U形導(dǎo)流管進(jìn)流口和出流口之間的這段外設(shè)的液體輸送管道阻斷(可以通過(guò)安裝閥門等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn))，讓液體改由本發(fā)明的裝置通過(guò)，此時(shí)，液體將在輸送的過(guò)程中經(jīng)過(guò)本發(fā)明超聲波處理裝置的處理。另外，在需要維修本發(fā)明的裝置時(shí)，只需先導(dǎo)通連接在U形導(dǎo)流管進(jìn)流口和出流口之間的這段外設(shè)的液體輸送管道，再阻斷U形導(dǎo)流管的進(jìn)流口、出流口與外設(shè)的液體輸送管道的連通，就可以在不影響正常液體輸送的情況下，對(duì)本發(fā)明的超聲波處理裝置進(jìn)行維修。為了實(shí)現(xiàn)與液體輸送管道的連接，可以在本發(fā)明裝置的導(dǎo)流管進(jìn)流口和出流口處設(shè)置管道連接結(jié)構(gòu)，如法蘭連接結(jié)構(gòu)或螺紋連接結(jié)構(gòu)等等。但是，也可以不設(shè)置上述管道連接結(jié)構(gòu)，而直接讓進(jìn)流口和出流口與液體輸送管道相焊接。
在本發(fā)明中，由于導(dǎo)流管采用了U形管這一結(jié)構(gòu)形式，還產(chǎn)生了如下意想不到效果可以方便地在U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段以及U形管的直管部與出流管部的連接段上設(shè)置超聲波換能器。通常情況下，設(shè)置于U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段處的超聲波換能器能夠?qū)磳⒘魅氡狙b置的液體進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)置于U形管的直管部與出流管部的連接段處的超聲波換能器則能對(duì)剛流出本裝置的液體進(jìn)行后處理，這種預(yù)處理和后處理的超聲波甚至可以到達(dá)外設(shè)的液體輸送管道與本裝置的連接部，從而大大延長(zhǎng)超聲波對(duì)液體的處理時(shí)間，增強(qiáng)處理效果。同時(shí)，設(shè)置在U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段以及U形管的直管部與出流管部的連接段上的超聲波換能器還能夠沿著直管部的軸線方向?qū)σ后w發(fā)送超聲波，起到沿管徑方向發(fā)送的超聲波所不能起到的處理效果。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，如果對(duì)即將流入導(dǎo)流管進(jìn)流口的液體進(jìn)行預(yù)處理，讓經(jīng)過(guò)預(yù)處理的液體再流經(jīng)導(dǎo)流管，就會(huì)在其它超聲波換能器組中設(shè)置的超聲波換能器的作用下迅速達(dá)到預(yù)期的處理效果；如果對(duì)剛流出導(dǎo)流管出流口的液體進(jìn)行后處理，將會(huì)從根本上杜絕對(duì)液體處理不徹底的問(wèn)題；如果沿著直管部的軸線方向?qū)σ后w發(fā)送超聲波，所發(fā)送的該超聲波就可以與其它徑向發(fā)送的超聲波構(gòu)成具有更佳處理效果的混響場(chǎng)。在本發(fā)明中，上述在U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段以及U形管的直管部與出流管部的連接段上設(shè)置的各個(gè)超聲波換能器即構(gòu)成了所說(shuō)的第一超聲波換能器組。
在本發(fā)明中，可以讓上述第一超聲波換能器組中具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與進(jìn)流管部的軸線相平行的超聲波換能器，以便更好地對(duì)即將流入本裝置的液體進(jìn)行預(yù)處理；同理，也可以讓第一超聲波換能器組中具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與出流管部的軸線相平行的超聲波換能器，以便更好地對(duì)剛流出本裝置的液體進(jìn)行后處理；另外，還可以讓第一超聲波換能器組中具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與直管部的軸線相平行的超聲波換能器，以便更好地對(duì)流入直管部的液體作沿著直管部軸線方向的超聲波處理。此處，所說(shuō)的軸線相平行也包括了軸線相重合這一特殊狀態(tài)。
由于超聲波的衰減與頻率的平方成正比，超聲波的頻率越低，衰減就越慢，在相同聲強(qiáng)條件下，相對(duì)低的頻率可增大超聲波的有效幅照距離，可以延長(zhǎng)對(duì)液體的處理時(shí)間。所以，為了加強(qiáng)預(yù)處理、后處理以及沿著直管部軸線方向的處理效果，可以在第一超聲波換能器組中采用頻率相對(duì)較低的超聲波換能器，如頻率為15KHz～25KHz的超聲波換能器。
在導(dǎo)流管采用U形管這一結(jié)構(gòu)形式之后，當(dāng)液體在導(dǎo)流管中流動(dòng)時(shí)，還會(huì)因管道的彎曲而產(chǎn)生紊流，相應(yīng)可以讓流體在導(dǎo)流管中得到更為充分的超聲波處理。同時(shí)，液體在導(dǎo)流管中流動(dòng)時(shí)，U形管腹部一側(cè)和U形管的背部一側(cè)的液流速度會(huì)有所差異，因此，本發(fā)明在U形管腹部一側(cè)和U形管背部一側(cè)的直管部分別設(shè)置了第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組，這樣，在液體進(jìn)入U(xiǎn)形管的直管部之后，第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組中的超聲波換能器均會(huì)從管道的徑向上向液流發(fā)送超聲波，而第一超聲波換能器組中的超聲波換能器則沿著直管部的軸線方向?qū)σ后w發(fā)送超聲波，上述第一、第二和第三超聲波換能器組所發(fā)送的超聲波將會(huì)在U形管的直管部?jī)?nèi)產(chǎn)生混響場(chǎng)，對(duì)液流進(jìn)行高強(qiáng)度、高效率的超聲波處理，強(qiáng)化了超聲波的處理效果。在本發(fā)明中，上述第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組中設(shè)置的備超聲波換能器可以采用相同頻率的超聲波換能器，但是，依據(jù)流體在U形管腹部一側(cè)和U形管的背部一側(cè)的流速差異以及上述第一超聲波換能器組的獨(dú)特作用，本發(fā)明推薦讓第三超聲波換能器組中設(shè)置的各超聲波換能器的頻率高于第二超聲波換能器組中設(shè)置的各超聲波換能器的頻率，同時(shí)，讓第二超聲波換能器組中設(shè)置的各超聲波換能器的頻率高于第一超聲波換能器組中設(shè)置的各超聲波換能器的頻率。這樣，在U形管的直管部?jī)?nèi)就會(huì)產(chǎn)生不同頻率的超聲波混響場(chǎng)，讓液體中各種成份的物質(zhì)均得到有效的處理(即讓不同頻率的超聲波對(duì)適應(yīng)不同頻率的物質(zhì)起作用)，從而更有利于提高超聲波對(duì)液流的處理效果。
通常情況下，可以在第二超聲波換能器組中采用頻率為25KHz～35KHz的超聲波換能器，在第三超聲波換能器組中采用頻率為35KHz～50KHz的超聲波換能器。
在本發(fā)明中，由于各超聲波換能器均設(shè)置在U形導(dǎo)流管的管壁之外，而僅讓超聲波發(fā)射頭裸露于導(dǎo)流管的內(nèi)腔之內(nèi)，這樣，所設(shè)置的超聲波換能器就不會(huì)對(duì)液體的流動(dòng)造成阻礙，有助于增大液體的輸送量并降低輸送液體時(shí)的能源消耗。同時(shí)，設(shè)置在管壁之外的超聲波換能器還能夠增大其對(duì)管道內(nèi)液體溫度和壓力的耐受力，并有利于延長(zhǎng)其使用壽命和便于其維護(hù)和更換。設(shè)置在U形導(dǎo)流管的管壁之外的超聲波換能器數(shù)量不會(huì)受到導(dǎo)流管內(nèi)空間的限制，因此可以方便地達(dá)到對(duì)液流實(shí)施高強(qiáng)度超聲波處理的效果。
與前述現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，本發(fā)明超聲波處理裝置的安裝和維修更為方便，在安裝和維修時(shí)不會(huì)影響液體的正常輸送。同時(shí)，本發(fā)明的超聲波處理裝置可以延長(zhǎng)處理時(shí)間、增強(qiáng)處理效果。另外，本裝置還有利于增大液體的輸送量、降低輸送液體時(shí)的能源消耗、延長(zhǎng)超聲波換能器的使用壽命和便于對(duì)超聲波換能器的維護(hù)和更換。由于可以采用多個(gè)不同頻率的超聲波換能器同時(shí)工作，從而使本裝置便于對(duì)不同種類的液體進(jìn)行高強(qiáng)度、高效率的超聲波處理。因此，本發(fā)明的裝置可以廣泛地應(yīng)用在石油、冶金、化工、電廠、糖廠等生產(chǎn)工藝流程中的高溫、高壓工作環(huán)境(溫度小于或等于600℃，壓力小于或等于30MPa)，以及環(huán)保工程的水處理工藝流程。
本發(fā)明的內(nèi)容結(jié)合以下實(shí)施例作更進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅限于實(shí)施例中所涉及的內(nèi)容。


圖1是實(shí)施例中多頻超聲波處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A部放大圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、2所示，本實(shí)施例中的多頻超聲波處理裝置具有導(dǎo)流管1和超聲波換能器，所述導(dǎo)流管1具有進(jìn)流口2和出流口3，其特征是所述導(dǎo)流管1為U形管，所述U形管包括直管部6和位于該直管部?jī)啥说倪M(jìn)流管部7和出流管部8，所述進(jìn)流口2和出流口3分別位于進(jìn)流管部7和出流管部8上，所述進(jìn)流口2和出流口3經(jīng)直管部6的管腔相連通，在所述導(dǎo)流管的外壁上固定設(shè)置有第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組10和第三超聲波換能器組11，所述第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組10和第三超聲波換能器組11分別至少包括二個(gè)超聲波換能器，所述第一超聲波換能器組中的超聲波換能器設(shè)置在U形管的直管部6與進(jìn)流管部7的連接段以及U形管的直管部6與出流管部7的連接段上，所述第二超聲波換能器組10中的超聲波換能器和第三超聲波換能器組11中的超聲波換能器均設(shè)置在U形管的直管部6上，所述第二超聲波換能器組11中的各超聲波換能器位于U形管的腹部一側(cè)，所述第三超聲波換能器組12中的各超聲波換能器位于U形管的背部一側(cè)，在各超聲波換能器組中設(shè)置的超聲波換能器的超聲波發(fā)射頭均裸露于導(dǎo)流管的內(nèi)腔之內(nèi)(亦即各超聲波發(fā)射頭的所在部位均與導(dǎo)流管的內(nèi)腔相連通)。
本例中在導(dǎo)流管的進(jìn)流口2和出流口3分別設(shè)置有管道連接結(jié)構(gòu)4、5，上述管道連接結(jié)構(gòu)4、5為連接法蘭。
在本實(shí)施例中，在所述第一超聲波換能器組中具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與進(jìn)流管部的軸線相平行的超聲波換能器12(此處二軸線重合)，同時(shí)，還具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與出流管部的軸線相平行的超聲波換能器13(此處二軸線重合)。另外，本實(shí)施例的第一超聲波換能器組中還具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與直管部6的軸線相平行的超聲波換能器14、15(此處，上述超聲波換能器的超聲波發(fā)射頭軸線與直管段的軸線相重合)。亦即是說(shuō)，本實(shí)施例中的第一超聲波換能器組即由上述超聲波換能器12、13、14、15構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，所述第一超聲波換能器組中各超聲波換能器的頻率均為18KHz，所述第二超聲波換能器組10中各超聲波換能器的頻率的頻率均為28KHz，所述第三超聲波換能器組11中各超聲波換能器的頻率的頻率均為38KHz。亦即第一超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率低于第二超聲波換能器組10中超聲波換能器的頻率，第二超聲波換能器組10中超聲波換能器的頻率低于第三超聲波換能器組11中超聲波換能器的頻率。
在使用本實(shí)施例中的多頻超聲波處理裝置時(shí)，可以利用進(jìn)流口和出流口處設(shè)置的管道連接結(jié)構(gòu)4、5與外部的液體輸送管道16相連接，并設(shè)置控制閥門17、18、19。這樣，在正常使用多頻超聲波處理裝置時(shí)，閥門17、18處于開啟狀態(tài)，閥門9處于關(guān)閉狀態(tài)，液體可以流經(jīng)閥門17而進(jìn)入超聲波處理裝置，再由閥門18流回液體輸送管道16。在液體流經(jīng)閥門17而進(jìn)入進(jìn)流口2之前，它就會(huì)受到第一超聲波換能器組中的超聲波換能器12所發(fā)送的超聲波的處理，即讓液體在進(jìn)入超聲波處理裝置之前就受到超聲波的預(yù)處理；在進(jìn)入直管部6之后，液體會(huì)受到由第二超聲波換能器組11、第三超聲波換能器組12和超聲波換能器14、15所產(chǎn)生的超聲波混響場(chǎng)的處理；在流經(jīng)閥門18而流出超聲波處理裝置后，它仍然會(huì)受到第一超聲波換能器組中的超聲波換能器13所發(fā)送的超聲波的處理，即讓液體在流出超聲波處理裝置之后仍然受到超聲波的后處理，從而延長(zhǎng)了對(duì)液體的處理時(shí)間，增強(qiáng)了處理強(qiáng)度。
當(dāng)需要對(duì)本實(shí)施例中的多頻超聲波處理裝置進(jìn)行更換或檢修時(shí)，可以開啟閥門9并關(guān)閉閥門17、18，使液體能夠流經(jīng)閥門9而正常輸送，不致因更換或檢修超聲波處理裝置而中斷對(duì)液體的正常輸送。
權(quán)利要求
1.一種多頻超聲波處理裝置，具有導(dǎo)流管和超聲波換能器，所述導(dǎo)流管具有進(jìn)流口和出流口，其特征是所述導(dǎo)流管為U形管，所述U形管包括直管部和位于該直管部?jī)啥说倪M(jìn)流管部和出流管部，所述進(jìn)流口和出流口分別位于進(jìn)流管部和出流管部上，所述進(jìn)流口和出流口經(jīng)直管部的管腔相連通，在所述導(dǎo)流管的外壁上固定設(shè)置有第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組，所述第一超聲波換能器組、第二超聲波換能器組和第三超聲波換能器組分別至少包括二個(gè)超聲波換能器，所述第一超聲波換能器組中的超聲波換能器設(shè)置在U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段以及U形管的直管部與出流管部的連接段上，所述第二超聲波換能器組中的超聲波換能器和第三超聲波換能器組中的超聲波換能器均設(shè)置在U形管的直管部上，所述第二超聲波換能器組中的各超聲波換能器位于U形管的腹部一側(cè)，所述第三超聲波換能器組中的各超聲波換能器位于U形管的背部一側(cè)，在各超聲波換能器組中設(shè)置的超聲波換能器的超聲波發(fā)射頭均裸露于導(dǎo)流管的內(nèi)腔之內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波處理裝置，其特征是在所述第一超聲波換能器組中具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與進(jìn)流管部的軸線或出流管部的軸線相平行的超聲波換能器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的超聲波處理裝置，其特征是在所述第一超聲波換能器組中具有其超聲波發(fā)射頭的軸線與直管部的軸線相平行的超聲波換能器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的超聲波處理裝置，其特征是所述第一超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率為15KHz～25KHz，所述第二超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率為25KHz～35KHz，所述第三超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率為35KHz～50KHz。
5.如權(quán)利要求3所述的超聲波處理裝置，其特征是所述第一超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率為15KHz～25KHz，所述第二超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率為25KHz～35KHz，所述第三超聲波換能器組中超聲波換能器的頻率為35KHz～50KHz。
全文摘要
一種多頻超聲波處理裝置，具有導(dǎo)流管和超聲波換能器，其特征是所述導(dǎo)流管為U形管，所述U形管包括直管部和位于該直管部?jī)啥说倪M(jìn)流管部和出流管部，所述進(jìn)流口和出流口經(jīng)直管部的管腔相連通，在所述導(dǎo)流管的外壁上固定設(shè)置有第一、第二和第三超聲波換能器組，所述第一超聲波換能器組中的超聲波換能器設(shè)置在U形管的直管部與進(jìn)流管部的連接段以及U形管的直管部與出流管部的連接段上，所述第二超聲波換能器組中的超聲波換能器和第三超聲波換能器組中的超聲波換能器均設(shè)置在U形管的直管部上，在各超聲波換能器組中設(shè)置的超聲波換能器的超聲波發(fā)射頭均裸露于導(dǎo)流管的內(nèi)腔之內(nèi)。
文檔編號(hào)F16L58/00GK1619205SQ20041009768
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者羅憲中 申請(qǐng)人:羅憲中