CN109158039A - 一种超声波微气泡生成方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种超声波微气泡生成方法、装置及系统，所述装置包括喇叭形传导体，所述喇叭形传导体包括上部喇叭形本体及下部圆筒状本体；所述喇叭形本体设有上部开口的空腔，所述空腔的上端固定连接有微孔振动薄片，所述微孔振动薄片的微孔阵与空腔的上部开口相对应，所述空腔上侧壁还设置有供外界气体进入空腔内的通孔；所述圆筒状本体上设置有换能环及电极片，所述圆筒状本体的外侧进行绝缘密封，所述电极片的连接导线通过钢管引出，与外部超声波振荡控制器连接。利用本说明书实施例提供的装置，可以大幅度提高微气泡的生成量，且更加安全高效。

Description

一种超声波微气泡生成方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，特别地，涉及一种超声波微气泡生成方法、装置及系统。

背景技术

微气泡生成技术目前在温室气体环保及驱油技术开发领域逐步兴起。在石油开发领域，将微米级气泡分散在水相中所形成的整体，称为水气分散体系。在驱油时，微小气泡可以进入注入水难以进入的孔隙内，从而提高波及效率，提高采出程度。微米级气泡在较大孔隙内易于膨胀，对大孔道进行封堵，使液体转向起到调剖作用，水气分散体系驱油是注水开发后期继续提高采收率的有效接替方式。

目前微气泡生成方法主要有孔板法，即气体通过微小孔形成微小气泡的方式。致密的金属过滤片也是这一方法的扩展，目前这种方法所生成气泡的直径多在30-200微米。为了得到更小泡径的微气泡，可以通过进一步采用超声波振荡的方法控制生成的气泡泡径，能达到1～50微米范围，但该技术仍处于实验室研发阶段，其产气量能力远未达到工业化应用的要求。因此，本技术领域亟需一种更加有效的微气泡生产方法。

发明内容

本说明书实施例的目的是提供一种超声波微气泡生成方法、装置及系统，可以大幅度提高微气泡的生成量，且更加安全高效。

本说明书提供一种超声波微气泡生成方法、装置及系统是包括如下方式实现的：

一种超声波微气泡生成装置，所述装置包括喇叭形传导体，所述喇叭形传导体包括上部喇叭形本体及下部圆筒状本体；

所述喇叭形本体设有上部开口的空腔，所述空腔的上端固定连接有微孔振动薄片，所述微孔振动薄片的微孔阵与空腔的上部开口相对应，所述空腔侧壁还设置有供外界气体进入空腔内的通孔；

所述圆筒状本体上设置有换能环及电极片，所述圆筒状本体的外侧进行绝缘密封，所述电极片的连接导线通过钢管引出，与外部超声波振荡控制器连接。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述空腔内还设置有封堵盖片，所述封堵盖片的大小大于等于空腔的上部开口。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述封堵盖片的一端与空腔的内壁之间通过铰接件连接。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述空腔靠近上部开口的两侧内壁上还设置有密封圈，用于增加封堵盖片对上部开口的密封性。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述喇叭形本体为一体成型的结构。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述喇叭形本体包括上端盖，所述上端盖为中空环状结构，所述微孔振动薄片固定连接在所述上端盖的上端。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述换能环的厚度范围包括3～8mm。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述喇叭形本体内还设置有与空腔上的通孔连通的管线，用于输送外部气体进入空腔。

本说明书提供的所述装置的另一个实施例中，所述管线对称设置于喇叭形本体的两侧。

另一方面，本说明书实施例还提供一种基于上述任意一个实施例所述的超声波微气泡生成装置生成微气泡的方法，所述方法包括：

向所述超声波微气泡生成装置的空腔内输送预设压力的气体，空腔内的气体在压力作用下透过微孔振动薄片的微孔阵形成气泡；

超声波微气泡生成装置的电极片通过钢管引出的连接导线与超声波振荡控制器连接，控制超声波微气泡生成装置的换能环震荡；

所述换能环震荡带动超声波微气泡生成装置的微孔振动薄片震荡，将透过微孔振动薄片的气泡打散，获得微米级气泡。

另一方面，本说明书实施例还提供一种超声波微气泡生成系统，所述系统包括上述任意一个实施例所述的超声波微气泡生成装置、高压釜、超声波振荡控制器、活塞容器、第一注水泵、第二注水泵；

所述第一注水泵与所述高压釜连接，用于向所述高压釜内注满水；

所述超声波微气泡生成装置置于高压釜内；

所述超声波振荡控制器通过连接导线与超声波微气泡生成装置的换能器连接，用于控制换能器振荡；

所述第二注水泵与活塞容器连接，用于向所述活塞容器注水；

所述活塞容器内预置一定压力的气体，所述活塞容器在第二注水泵的注水压力下，通过气体输送管向所述超声波微气泡生成装置的空腔内注入预设压力的气体。

本说明书提供的所述系统的另一个实施例中，所述系统还包括气体压力控制阀，所述气体压力控制阀设置在气体输送管上，用于控制向超声波微气泡生成装置输送的气体的压力。

另一方面，本说明书实施例还提供一种基于上述任意一个实施例所述的超声波微气泡生成系统生成微气泡的方法，所述方法包括：

所述超声波微气泡生成装置内置于高压釜内，将所述高压釜密封，所述第一注水泵向所述高压釜内注满水；

所述活塞容器内预置一定压力的气体，所述第二注水泵向所述活塞容器注水，所述活塞容器在第二注水泵的注水压力下，通过气体输送管向所述超声波微气泡生成装置的空腔内注入预设压力的气体，空腔内的气体在压力作用下透过超声波微气泡生成装置的微孔振动薄片，在高压釜内的水中形成气泡；

所述超声波振荡控制器通过连接导线控制超声波微气泡生成装置振荡，将透过微孔振动薄片的气泡打散，在高压釜内的水中形成微米级气泡。

本说明书一个或多个实施例提供的一种超声波微气泡生成方法、装置及系统，可以通过将微气泡生成装置设计成喇叭形传导体结构，相应的，装置可以包括上部的喇叭形本体及下部的圆筒状本体。圆筒状本体上设置有换能环，换能环的厚度不再受所要带动的振动片结构的限制；并可以对圆筒状本体进行整体密封设计，在保证装置安全运转的条件下，实现大功率超声波振动。同时，在喇叭形本体上设置有空腔结构，在空腔的上端固定微孔震动薄片，空腔内的气体可以在压力作用下通过所述通气孔形成气泡。并可以通过换能环带动微孔震动薄片的高频震荡，将通过微孔震动薄片的气泡打散，形成微米级的气泡。从而，利用本说明书各个实施例，可以更加安全高效的提高微气泡的生成量。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本说明书提供的一种生成微气泡的振动片结构示意图；

图2为本说明书提供的一种利用振动片生成微气泡的结构示意图；

图3为本说明书提供的一种超声波微气泡生成装置的结构示意图；

图4为本说明书提供的另一种超声波微气泡生成装置的结构示意图；

图5为本说明书提供的另一种超声波微气泡生成装置的俯视图；

图6为本说明书提供的另一种超声波微气泡生成装置的结构示意图；

图7为本说明书提供的另一种超声波微气泡生成装置的局部放大图；

图8为本说明书提供的一种超声波微气泡生成系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书实施例方案保护的范围。

图1表示现有生成气泡方法的振动片，其中，图1的左图是振动片的侧视图，图1中的右图是振动片的俯视图。如图1所示，现有生成气泡方法的振动片是将环状换能片粘接在钢片上，钢片中心带有5～10微米的微孔阵，用于气体通过以产生气泡。所述换能环上连接有电极片，所述电极片通过导线与外界超声波控制电路进行连接，通过超声波控制电路控制换能片的振荡，从而带动振动片进行高频振荡。

图2表示利用上述装置进行微气泡生成的结构示意图，由图2可知，具体实施时需将振动片置于水相和气相界面处。利用环状换能片高频持续振荡，在振动片一定空间内形成压力异常区域，该区域内钢片上下端呈现往复式的高压、低压交替，气液界面被破坏。通过孔眼的气泡，被弹性能量打散为多个小气泡，从而形成微米级别的气泡。

实际使用时，振动片上的电极容易出现短路的现象，在振动片功率较小的情况下(如2w，对应电压5v)，该短路现象只是增加了振动片及电路板的发热程度，并没有导致断电，但其产生气泡的体积量也较小。而如果进一步增加功率，则可能会导致断电或毁坏电路板等问题。且振动片的微孔振需准确放置于水相和气相界面处，造成了操作的复杂性，影响在工业环境中的使用。

有鉴于此，本说明书实施例提供了一种超声波微气泡生成装置，所述装置可以包括喇叭形传导体，所述喇叭形传导体可以包括上部喇叭形本体及下部圆筒状本体。所述喇叭形本体设有上部开口的空腔，所述空腔的上端固定连接有微孔振动薄片，所述微孔振动薄片的微孔阵与空腔的上部开口相对应。所述空腔侧壁还设置有供外界气体进入空腔内的通孔。所述圆筒状本体上设置有换能环及电极片，所述圆筒状本体的外侧进行绝缘密封，所述电极片的连接导线通过钢管引出，与外部超声波振荡控制器连接。

具体实施时，可以将所述超声波微气泡生成装置置于水中，然后，向空腔内输入预设压力的气体，气体在压力的作用下通过微孔振动薄片的通气孔进入水中。同时，可以通过超声波振荡控制器向电极片施加电压，控制换能环振荡，换能环的振荡能量通过喇叭形传导体有效的传递至微孔振动薄片，从而带动微孔振动薄片进行高频振荡。通过微孔振动薄片通气孔的气泡，受微孔振动薄片高频持续振荡所产生的往复式高、低压交替的影响，被弹性能量打散为多个小气泡，从而形成微米级的气泡。

本说明书实施例的上述装置，通过将换能环及电极片设置在圆筒状本体上，并将圆筒状本体的外侧进行绝缘密封，从而将换能器及电极片进行密封。然后，通过钢管将电极线路引出，可以提高装置整体的防水性，在将超声波微气泡生成装置整体置于水中时，也不会出现短路现象，极大保证了装置的使用性及安全性。同时，换能环的厚度不再受所要带动的振动片结构的限制，可以实现大功率超声波振动，从而可以大幅度提高微气泡的生成量。

并将装置设计成喇叭形传导体的结构，喇叭形传导体具有良好的传递能量的特点，将微孔振动薄片固定在喇叭形传导体的上端表面，可以使换能环的振荡能量有效的传递至微孔振动薄片，使振动能量集中在振动片中心。

同时，在喇叭口进行空腔设计，在空腔上端固定连接微孔振动薄片，气体可以在压力的作用下从振动薄片底部通过，透过通气孔进入水中，利用该结构可以进一步保证气体的密封效果及与水隔离的效果。此外，利用上述结构，即使微孔振动薄片的安装位置出现些许偏差，也并不影响气体的有效通过，从而还可以进一步降低结构设计的复杂性。

图3是本说明书一个实施例中提供的所述一种超声波微气泡生成装置的结构示意图。如图3所示，所述装置可以包括喇叭形传导体101，所述喇叭形传导体101可以包括上部喇叭形本体1011及下部圆筒状本体1012。

所述喇叭形本体1011上部可以设有空腔103，并在空腔103的上端固定连接有微孔振动薄片102，所述微孔振动薄片102的中心分布有微孔阵列。所述微孔阵可以包括多个5-10μm的通气孔，用于气体的通过，生成气泡。具体实施时，所述微孔振动薄片102可以粘接或者焊接在喇叭形本体的端面上，边部与端面紧密接触，微孔振动薄片102的中心的微孔阵列与所述空腔103相对应。

通过在喇叭口进行空腔设计，在空腔上端固定连接微孔振动薄片，气体可以在压力的作用下从振动薄片底部通过，形成气泡。从而，保证了气体的密封效果及与水隔离的效果。且即使微孔振动薄片的安装位置出现些许偏差，也并不影响气体的有效通过，进一步降低了结构设计的复杂性。

本说明书的一个或者多个实施例中，所述喇叭形本体可以为一体成型的结构，所述空腔开设在喇叭形本体的上部。利用一体成型的结构，可以提高空腔的封闭性，进一步保证气体的密封效果及与水隔离的效果。

图4表示本说明书的另一个实施例中所述装置的结构示意图，图5表示图4所示结构的俯视图。如图4、图5所示，还可以将所述喇叭形本体设置为两段式结构，所述喇叭形本体的上端可以设置有上端盖111，所述上端盖111为中空环状结构，并可以通过螺栓112等固定在喇叭形本体的下半部分上，从而在喇叭形本体的上端形成空腔结构。采用固定可拆卸的中空上端盖形成空腔结构，可以使得装置整体的设计更为简单。相应的，所述微孔振动薄片102可以固定在上端盖的上端，微孔振动薄片102的中心的微孔阵列与所述空腔103相对应。

如图3所示，所述空腔103侧壁上还可以设置有通孔104，所述通孔104用于供外界气体进入空腔内。具体实施时，可以将外界预设压力的气体通过通孔104输送进入空腔中，空腔中的气体在压力作用下向上通过微孔振动薄片102，形成气泡。

具体实施时，所述通孔可以开设在空腔侧壁上，并外界进行连通，外界气体输送管可以通过丝扣连接等方式与所述通孔进行连接。优选的，本说明书的一个实施例中，可以在空腔下部的喇叭形本体上设置供外界气体流入空腔的管线105，所述管线105与空腔上的通孔104连通。通过在喇叭形本体上设置与通孔连通的管线，可以更加方便的设置通孔的位置。如，可以将所述通孔设置在空腔下端，从而减少进入空腔内的气体产生的左右气流对气泡生成的影响。然后，通孔再通过管线105与外界气体输送管连通。

所述通孔可以设置有多个，相应的，所述管线也可以设置有多个。如图3所示，本说明书的一个实施例中，可以在喇叭形本体的左右两侧对称设置管线，当气体经一侧管线进入空腔后，在另一侧封堵的情况下，气体沿微孔震动薄片的微孔阵流出。当流入空腔内的气体压力出现异常时，也可以打开另一侧的管线，以方便的放出气体。同时，在两侧设置管线也方便于装置的安装。

所述圆筒状本体1012上设置有电极片106、换能环107，所述电极片106可以通过连接导线108与外界超声波振荡控制器连接，超声波振荡控制器向所述电极片施加电压，进而控制换能环振荡。一些实施方式中，所述换能环的材料可以为压电陶瓷等，所述电极片可以为铜片或者铝片等导电性较好的金属材料。

具体实施时，电极片及换能环的个数可以包括一个或者多个，共同组成超声波微气泡生成装置的换能器，用于将电能转换成机械能。所述换能器的下端如可以设置有固定块，然后通过固定螺丝将电极片及换能环进行固定。当然，具体实施时，也可以采用其他的方式固定所述换能器，这里不做限定。利用上述结构设计，可以使得换能环的厚度根据实际需要进行设置，不再受所要带动的微孔振动薄片结构的限制，从而可以实现大功率超声波振动。

优选的，本说明书的一个实施例中，可以将换能环的厚度设置为3～8mm之间的任意数值，相应的振动频率可以在100-300KHz，从而可以在满足工作频率的情况下，提高装置的耐高压性。相应的配套控制电路可以满足输入电压为交流220V，输出为直流24V的要求。单个装置的工作功率可达60W以上，且可实现多个装置并联工作，从而大大提高了装置的产气量。

所述圆筒状本体1012的外侧可以进行绝缘密封，密封后，电极的连接导线108可以通过刚管109引出。通过上述密封式结构设计，即使将装置整体浸入水中，也不会发生短路现象。一些实施方式中，如可以采用刚性的密封胶110在本体外侧进行封装，从而将换能环及电极片进行密封。通过在圆筒状本体上设置换能环结构，并利用刚性密封胶对换能环进行密封，在提高装置防水性能的同时，还可以有效保证换能环的振动效果。同时，还可以进一步增加装置整体对外界气压适应能力。如，可以使得装置整体承受的外界压差高达20MPa以上，相应的，可以提高装置的使用井深提高到2000m以上，从而大幅提高了装置整体对实际工业应用中复杂井下环境的适应性。

具体实施时，可以将装置整体浸入水中，通过外部超声波振荡控制器向电极106施加电压，从而控制换能环振荡。换能环的振荡能量沿着喇叭形传导体101传递微孔振动薄片102，带动微孔振动薄片102进行高频持续振荡。利用喇叭形结构设计，可以使振动能量集中在微孔振动薄片中心。

同时，可以将外界一定预设压力的气体通过管线105输送至空腔103内，所述管线105与外部气体输送管之间可以通过丝扣连接。

微孔振动薄片102进行高频持续振荡，在微孔振动薄片102的微孔阵上下一定空间内形成压力异常区域，该区域内呈现往复式的高压、低压交替，微孔振动薄片102上、下的气液界面被破坏。

通过微孔振动薄片102的微孔阵的气泡，受微孔振动薄片102高频持续振荡所产生的往复式高、低压交替的影响，被弹性能量打散为多个小气泡，将初始30～200μm气泡破坏生成1～50μm微小气泡，从而形成微米级的气泡。

本说明书上述实施例提供的装置，通过将换能环及电极片固定在圆筒状本体上，然后，通过喇叭形结构体将换能环的振动能量传递给微孔振动薄片，从而有效带动微孔振动薄片进行高频振动。使得换能环的厚度不再受所要带动的振动片结构的限制，从而可以提高施加在换能环上的电压，提高装置工作的功率，进而大幅度提高微气泡的生成量。

同时，将圆筒状本体的外侧进行绝缘密封，从而将换能环及电极片进行密封，然后，通过钢管将电极线路引出。从而，可以提高装置整体的防水性，在将超声波微气泡生成装置整体置于水中时，也不会出现短路现象，极大保证了装置的使用安全性。

进一步的，通过在喇叭口进行空腔设计，在空腔上端固定连接微孔振动薄片，气体可以在压力的作用下从振动薄片底部通过，透过通气孔形成气泡。从而，保证了气体的密封效果及与水隔离的效果，并降低了对微孔振动薄片位置的要求精度。

图6表示本说明书的另一个实施例中所述装置的结构示意图。如图6所示，所述空腔内还设置有封堵盖片113，所述封堵盖片113的大小大于等于空腔103的上部开口。

在外界输送的空气压力出现突增时，气体进入空腔，气体压差产生的压力大于封堵盖片的重力，盖片向上将空腔的上开口进行密封，保护微孔振动薄片不被大压力气体破坏。当压力平稳时(如气体与外侧水相压差小于0.3MPa)，封堵盖片在自身重力作用下打开，使气体从微孔阵流出。当遇到气体高压差波动时，封堵盖片又会被气体托起，密封上端。从而通过在空腔内设置封堵盖片，在大压差条件下，利用封堵盖片对振动薄片进行保护，同时，还可以提高微孔振动薄片失效时装置整体注气的密封性。

图7表示图6虚线圈中的结构放大图，如图7所示，本说明书的一个实施例中，所述封堵盖片113与空腔103的内壁之间可以通过铰接件114连接，可以更加准确的对空腔的上部开口进行密封。当然，具体实施时，所述封堵盖片113与空腔103的内壁之间也可以通过其他可以升降的方式进行连接。进一步的，本说明书的一个或者多个实施例中，还可以进一步在空腔靠近上部开口的两侧内壁上设置密封圈115，从而进一步提高封堵盖片对空腔上部开口的密封效果。

本说明书上述一个或者多个实施例提供的装置，具有较好的防水性能，在地面工业条件以及井筒条件的水相中均能安全产生微气泡。同时，还可以大幅度提高超声波微气泡生成装置的功率，从而提高产气量。且在气体压差剧烈变动时，既可以实现对振动薄片的保护，又可以保证薄片失效时整体注气的密封性能。

基于上述一个或者多个实施例提供的装置，本说明书实施例中还提供利用包括上述装置实现的一种超声波微气泡生成方法，所述方法可以包括：

向所述超声波微气泡生成装置的空腔内输送预设压力的气体，空腔内的气体在压力作用下透过微孔振动薄片的微孔阵形成气泡；

超声波微气泡生成装置的电极片通过钢管引出的连接导线与超声波振荡控制器连接，控制超声波微气泡生成装置的换能环震荡；

所述换能环震荡带动超声波微气泡生成装置的微孔振动薄片震荡，将透过微孔振动薄片的气泡打散，获得微米级气泡。

具体的一个实施示例中，可以将超声波微气泡生成装置整体浸入水中，然后，可以通过管线将预设压力的气体输送至超声波微气泡生成装置上部的空腔内，空腔内的气体可以在压力作用下透过微孔振动薄片的微孔阵进入水中，形成气泡。同时，可以开启超声波振荡控制器，超声波振荡控制器通过由钢管引出的连接导线与超声波微气泡生成装置的电极片进行电连接。在超声波振荡控制器的控制下，超声波微气泡生成装置的换能环开始进行持续震荡。

超声波微气泡生成装置的换能环震荡能量沿喇叭形传导体传递至微孔振动薄片，微孔振动薄片进行高频震荡，从而在微孔振动薄片的微孔阵上下一定空间内形成压力异常区域。该区域内呈现往复式的高压、低压交替，微孔振动薄片上下的气液界面被破坏。通过微孔振动薄片的微孔阵孔眼的气泡，受微孔振动薄片高频持续振荡所产生的往复式高、低压交替的影响，被弹性能量打散为多个小气泡，从而形成微米级的气泡。

利用本说明书上述实施例提供的方法，可以安全高效的获得工业化应用要求的微气泡。当然，根据装置实施例中的描述，所述方法还可以包括其他的方法实施例。

如图8所示，本说明书实施例还提供一种超声波微气泡生成系统，所述系统可以包括上述任意一个或者多个实施例所述的超声波微气泡生成装置1、高压釜2、超声波振荡控制器3、活塞容器4、第一注水泵5、第二注水泵6；

所述第一注水泵5与所述高压釜2连接，用于向所述高压釜2内注满水；

所述超声波微气泡生成装置1设置在高压釜2内；

所述超声波振荡控制器3通过连接导线与超声波微气泡生成装置1的电极片连接，用于控制换能环振荡；

所述第二注水泵6与活塞容器4连接，用于向所述活塞容器4注水；

所述活塞容器4内预置一定压力的气体，所述活塞容器4在第二注水泵6的注水压力下，通过气体输送管7向所述超声波微气泡生成装置1的空腔内注入预设压力的气体。

具体实施时，所述第一注水泵5可以与所述高压釜2连接，用于向所述高压釜2内注水。高压釜内盛满水，并内置有超声波微泡生成装置1。高压釜具有耐压耐温功能，能模拟井下井筒内的工作环境，最大耐压50MPa，耐温100℃。为方便观察，实验室内也可采用具有观察视窗的可视高压釜。第一注水泵5还可以向给高压釜2内提供能量，保持釜内压力并使生成的水气分散体系经高压釜2的出口进入驱油流程。

所述超声波振荡控制器3可以与超声波微泡生成装置1连接，超声波微泡生成装置1整体浸入水中，通过刚性密封胶将电极、电线等固结，连接导线通过钢管引出与超声波振荡控制器3进行连接，从而有效避免超声波微泡生成装置1发生短路，同时还可以保证换能环的有效振动。

所述第二注水泵6可以与所述活塞容器4连接，向所述活塞容器4内注水，所述活塞容器4内预置有一定压力的气体。在第二注水泵6的注水压力下，所述活塞容器4内的气体通过气体输送管7输送至超声波微气泡生成装置1的空腔内。

本说明书的一个实施例中，所述系统还可以包括气体压力控制阀8，所述气体压力控制阀8设置在气体输送管7上，用于控制向超声波微气泡生成装置1输送的气体的压力。气体在活塞容器4内加压，经气体压力控制阀8调节至设计压力，进入超声波微气泡生成装置1的空腔内，经微孔振动薄片的孔眼喷出。在气体以气泡形式从孔眼流出时，启动超声波振荡控制器3，微孔振动薄片快速振动，将气泡打散成微米级气泡。

一些实施方式中，如可以利用第一注水泵5向高压釜2内加水，排出内部空气，同时升温。当温度稳定50℃时，缓慢增加高压釜2内压力，在压力达到20MPa后停止。同时设置高压釜2出口端的回压控制器，使釜内压力恒定。

可以在活塞容器4内预置一定压力的气体(例如8MPa)，容器温度恒定50℃时，利用第二注水泵6将气体压力提高至21MPa。通过气体压力控制阀8，调节流出气体压力为20.1MPa。使气体进入超声波微气泡生成装置1内，调整气体压力值，使气泡以设计气量产出。

开启超声波振荡控制器3，控制换能环震荡，带动微孔振动薄片高速振动，通过气体压力控制阀8略微调整流出气体压力，使产出的微气泡以设计气量产出。然后，可以调整第一注水泵5的流量，使微气泡和注入水以设计比例进入驱油流程。

当出现注入气体压差骤然加大时(例如设计为1MPa)，超声波微气泡生成装置内的封堵盖片将带孔薄片封堵，使气体不流动，直至气体压力平稳，封堵盖片打开，继续产生气泡。

本申请上述一个或者多个实施例提供的系统，通过模拟实际工业应用环境，从而有效的验证了本申请提供的超声波微气泡生成装置的工业实用性。

基于上述一个或者多个实施例提供的系统，本说明书实施例中还提供利用包括上述系统实现的一种超声波微气泡生成方法，所述方法可以包括：

所述超声波微气泡生成装置内置于高压釜内，将所述高压釜密封，所述第一注水泵向所述高压釜内注满水；

所述活塞容器内预置一定压力的气体，所述第二注水泵向所述活塞容器注水，所述活塞容器在第二注水泵的注水压力下，通过气体输送管向所述超声波微气泡生成装置的空腔内注入预设压力的气体，空腔内的气体在压力作用下透过超声波微气泡生成装置的微孔振动薄片，在高压釜内的水中形成气泡；

所述超声波振荡控制器通过连接导线控制超声波微气泡生成装置振荡，将透过微孔振动薄片的气泡打散，在高压釜内的水中形成微米级气泡。

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。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。本申请说明书附图仅仅只是示意图，不代表各个部件的实际结构。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述装置包括喇叭形传导体，所述喇叭形传导体包括上部喇叭形本体及下部圆筒状本体；

所述喇叭形本体设有上部开口的空腔，所述空腔的上端固定连接有微孔振动薄片，所述微孔振动薄片的微孔阵与空腔的上部开口相对应，所述空腔侧壁还设置有供外界气体进入空腔内的通孔；

所述圆筒状本体上设置有换能环及电极片，所述圆筒状本体的外侧进行绝缘密封，所述电极片的连接导线通过钢管引出，与外部超声波振荡控制器连接。

2.根据权利要求1所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述空腔内还设置有封堵盖片，所述封堵盖片的大小大于等于空腔的上部开口。

3.根据权利要求2所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述封堵盖片的一端与空腔的内壁之间通过铰接件连接。

4.根据权利要求2所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述空腔靠近上部开口的两侧内壁上还设置有密封圈，用于增加封堵盖片对上部开口的密封性。

5.根据权利要求1所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述喇叭形本体为一体成型的结构。

6.根据权利要求1所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述喇叭形本体包括上端盖，所述上端盖为中空环状结构，所述微孔振动薄片固定连接在所述上端盖的上端。

7.根据权利要求1所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述换能环的厚度范围包括3～8mm。

8.根据权利要求1所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述喇叭形本体内还设置有与空腔上的通孔连通的管线，用于输送外部气体进入空腔。

9.根据权利要求8所述超声波微气泡生成装置，其特征在于，所述管线对称设置于喇叭形本体的两侧。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的超声波微气泡生成装置生成微气泡的方法，其特征在于，所述方法包括：

向所述超声波微气泡生成装置的空腔内输送预设压力的气体，空腔内的气体在压力作用下透过微孔振动薄片的微孔阵形成气泡；

超声波微气泡生成装置的电极片通过钢管引出的连接导线与超声波振荡控制器连接，控制超声波微气泡生成装置的换能环震荡；

所述换能环震荡带动超声波微气泡生成装置的微孔振动薄片震荡，将透过微孔振动薄片的气泡打散，获得微米级气泡。

11.一种超声波微气泡生成系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1-9任一项所述的超声波微气泡生成装置、高压釜、超声波振荡控制器、活塞容器、第一注水泵、第二注水泵；

所述第一注水泵与所述高压釜连接，用于向所述高压釜内注满水；

所述超声波微气泡生成装置置于高压釜内；

所述超声波振荡控制器通过连接导线与超声波微气泡生成装置的换能器连接，用于控制换能器振荡；

所述第二注水泵与活塞容器连接，用于向所述活塞容器注水；

所述活塞容器内预置一定压力的气体，所述活塞容器在第二注水泵的注水压力下，通过气体输送管向所述超声波微气泡生成装置的空腔内注入预设压力的气体。

12.根据权利要求11所述的超声波微气泡生成系统，其特征在于，所述系统还包括气体压力控制阀，所述气体压力控制阀设置在气体输送管上，用于控制向超声波微气泡生成装置输送的气体的压力。

13.一种基于权利要求11所述的超声波微气泡生成系统生成微气泡的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述超声波微气泡生成装置内置于高压釜内，将所述高压釜密封，所述第一注水泵向所述高压釜内注满水；

所述活塞容器内预置一定压力的气体，所述第二注水泵向所述活塞容器注水，所述活塞容器在第二注水泵的注水压力下，通过气体输送管向所述超声波微气泡生成装置的空腔内注入预设压力的气体，空腔内的气体在压力作用下透过超声波微气泡生成装置的微孔振动薄片，在高压釜内的水中形成气泡；

所述超声波振荡控制器通过连接导线控制超声波微气泡生成装置振荡，将透过微孔振动薄片的气泡打散，在高压釜内的水中形成微米级气泡。