CN203501896U - 一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，包括置于物料输送管内的透声筒以及设置在透声筒内的支撑轴，所述支撑轴端部与热平衡装置对应连接，在所述支撑轴外周套接有若干沿支撑轴轴向布置的压电换能发声组件，其所述支撑轴为一端封闭的中空结构，在所述支撑轴内设置有冷却水管，所述冷却水管进口端与冷却液进液管连通，其另一端与支撑轴的内部中空结构形成的冷却液循环腔连通，所述冷却液循环腔与冷却液出液管连通。本实用新型采用中空结构的支撑轴并在支撑轴内设置冷却水管，使冷却液在管内循环，带走耦合介质的热量，使振动发生件的热量保持在设计范围内安全工作，其声功率、声强、声压、电声参数比现有同类产品提高了数倍。

Description

一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪

技术领域

本实用新型涉及一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪。

背景技术

在国内制糖业数十家厂的蒸发系统中，制糖业介质状况极为复杂，换热系统在传热过程中，与生产原料、介质等接触过程中，由于发生物理、化学或生物的作用，在其表面残留沉积和生成各种对生产运行、产品质量有害的污垢层，特别是制糖业蒸发系统的污垢必须采取技术措施加以清除， 会使各种物质继续进行各种变化，这些变化影响了糖浆的质量和蒸发过程，使生产不能正常进行，同时使原材料和能源消耗增加，产品质量难以保证。

为了解决上述技术问题，目前通常利用超声波的强声场处理流体，使流体中成垢物质在超声场作用下，其物理和化学性能发生一系列变化，使之分散、粉碎、松脱、不易附着管壁形成积垢。

在超声波加工处理技术或控制技术中都涉及到超声波的产生和验收，超声波换能器技术及材料是关键问题，解决得好就能够充分发挥换能器的功能，拥有较大的声功率，从而通过瞬间声功率使液体媒质产生空化阀值强烈。然而，现有产品的换能器的发送电压响应、发送电流响应及发送功能响应，一般声功率最大在4000W以下，而且现有产品中透声筒采用不锈钢材料，在使用中超声腐蚀严重，使用时间受限，压电器件的内、外应力环采用铜和铝，其支撑不够，压电体的抗张强度差，声功率受限。而且，众所周知压电换能器的最大缺点是当温度升到居里点的临界温度时，约150℃，电畴结构完全解体，材料就不再具有压电性能，使得应用领域受到很大限制，现有技术一般都使用在20～50℃温度范围，而生化应用领域一般温度都在20～150℃范围，在150℃左右温度应用范围最广泛，换能器的电声效率在功能超声技术中是一个很重要的问题，增压式换能器由于长期工作使压电体在强烈的振动时，会受热反应，热反应传递给耦合介质，介质发生膨胀，压力升高，虽然设计时考虑了热平衡装置，但热平衡装置空间有限，温度一旦接近压电体的临界温度时，换能器的动态参量变低，换能器的电声效率下降，必须更换器件，因换能器制造工艺复杂，应用现场不可能维修，需返回制造地更换，维修成本增大。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种使压电换能发声组件的热量保持在设计范围内安全工作，使换能器工作在高温领域的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，包括置于物料输送管内的透声筒以及设置在透声筒内的支撑轴，所述支撑轴端部与热平衡装置对应连接，在所述支撑轴外周套接有若干沿支撑轴轴向布置的压电换能发声组件，其特征在于：所述支撑轴为一端封闭的中空结构，在所述支撑轴内设置有冷却水管，所述冷却水管进口端与冷却液进液管连通，其另一端与支撑轴的内部中空结构形成的冷却液循环腔连通，所述冷却液循环腔与冷却液出液管连通。

本实用新型所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其所述压电换能发声组件包括由内向外依次套接的内应力环、压电器件以及外应力环，在所述外应力环与透声筒之间设置有耦合介质。

本实用新型所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其所述压电器件的直径为82mm。

本实用新型所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其所述内应力环和外应力环采用钛材制成。

本实用新型所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其所述冷却液进液管穿过物料输送管与外部泠却液供应机构连通，所述冷却液出液管穿过物料输送管与外部冷却液循环机构连通。

本实用新型所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其所述透声筒采用钛材制成。

本实用新型采用中空结构的支撑轴并在支撑轴内设置冷却水管，使冷却液在管内循环，带走耦合介质的热量，使振动发生件的热量保持在设计范围内安全工作，换能器的电及机械的损耗小，有效机电耦合系数大，使液体媒质产生空化及伴随发生各种强烈的物理化学反应更有效，使换能器工作在高温领域，适用于50～200℃，扩大了应用范围。本实用新型的声功率、声强、声压、电声参数比现有同类产品提高了数倍，声功率达到8000W，声空化阀值易产生，空化效应强烈，能有效地提高空化阀。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记：1为物料输送管，2为透声筒，3为支撑轴，4为热平衡装置，5为冷却水管，6为冷却液进液管，7为冷却液循环腔，8为冷却液出液管，9为内应力环，10为压电器件，11为外应力环，12为耦合介质。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，包括置于物料输送管1内的透声筒2以及设置在透声筒2内的支撑轴3，所述透声筒2采用钛材制成，可加工成薄壁厚度远小于波长的低频，透声性能更强，加之其高强度机械性能及耐超声腐蚀性，使产品能兼具高刚度和优良的透声性能，使声功率增强，而且透声筒采用钛材后使声衰减降低，使声传播被相邻媒质声阻抗易匹配。所述支撑轴3端部与热平衡装置4对应连接，在所述支撑轴3外周套接有若干沿支撑3轴向布置的压电换能发声组件，所述压电换能发声组件包括由内向外依次套接的内应力环9、压电器件10以及外应力环11，在所述外应力环11与透声筒2之间设置有耦合介质12，所述内应力环9和外应力环11采用钛材制成，使超声换能器频率和脉冲响应易控，使晶片的谐振过程达到最佳配合状态，使超声换能器极易达到高灵敏工作。

其中，所述支撑轴3为一端封闭的中空结构，在所述支撑轴3内设置有冷却水管5，所述冷却水管5进口端与冷却液进液管6连通，其另一端与支撑轴3的内部中空结构形成的冷却液循环腔7连通，所述冷却液循环腔7与冷却液出液管8连通，所述冷却液进液管6穿过物料输送管1与外部泠却液供应机构连通，所述冷却液出液管8穿过物料输送管1与外部冷却液循环机构连通。

由于采用了上述冷却方式，所述压电器件10的直径可以由现有的62mm变大为82mm，使超声换能器的声功率、声强、声压、电声参数比现有同类产品提高了数倍，声功率达到8000W。

从根本上讲，污垢的形成需要两个条件：一是要有结垢的成份，加上高温效应，二是要有粘附条件。超声波防垢除垢技术通过破坏污垢的附着条件来阻止污垢的形成，通过超声空化效应，在换热器管、板壁传播，从而在金属管、板壁和附近的介质产生一系列效应来防垢和除垢，利用大功率超声波技术激发促进许多效应，可有效破坏介质流动时滞留在管壁区域而形成的边界层，使液体介质起到强化传热的作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，包括置于物料输送管（1）内的透声筒（2）以及设置在透声筒（2）内的支撑轴（3），所述支撑轴（3）端部与热平衡装置（4）对应连接，在所述支撑轴（3）外周套接有若干沿支撑轴（3）轴向布置的压电换能发声组件，其特征在于：所述支撑轴（3）为一端封闭的中空结构，在所述支撑轴（3）内设置有冷却水管（5），所述冷却水管（5）进口端与冷却液进液管（6）连通，其另一端与支撑轴（3）的内部中空结构形成的冷却液循环腔（7）连通，所述冷却液循环腔（7）与冷却液出液管（8）连通。

2.根据权利要求1所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其特征在于：所述压电换能发声组件包括由内向外依次套接的内应力环（9）、压电器件（10）以及外应力环（11），在所述外应力环（11）与透声筒（2）之间设置有耦合介质（12）。

3.根据权利要求2所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其特征在于：所述压电器件（10）的直径为82mm。

4.根据权利要求2所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其特征在于：所述内应力环（9）和外应力环（11）采用钛材制成。

5.根据权利要求1所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其特征在于：所述冷却液进液管（6）穿过物料输送管（1）与外部泠却液供应机构连通，所述冷却液出液管（8）穿过物料输送管（1）与外部冷却液循环机构连通。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的大功率高温水冷式超声波防垢除垢仪，其特征在于：所述透声筒（2）采用钛材制成。