CN209378975U - 一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，包括管道；所述管道外壁设有至少一个夹心式换能器组件，所述夹心式换能器组件包含至少一个夹心式换能器，且所述夹心式换能器沿所述管道轴向方向设置。工作时，在管道单位截面上能够形成接近圆心实现超声能量场聚焦，在管道轴线上实现线性聚能的声能量分布场，从而可以实现管道内实现连续流的超高功率密度的高效超声波处理效果，且可连续长时间工作，故能够对管道内流经的液体进行高效处理，且成本低、易安装。

Description

一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置

技术领域

本实用新型涉及超声换能器，特别是涉及一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置。

背景技术

超声换能器，是一种实现电能与声能(即高频机械振动能)相互转换的器件。超声清洗或处理，是通过换能器产生的超声波振动，在水中发生空化效应所产生的瞬间高压空泡，冲击被清洗物而达到良好的清洗效果称为超声清洗，或这种空泡对溶解于水中的物质产生特殊的物理和化学反应效果，称为超声处理。

对于管道内流经的液体进行处理时，通常采用槽处理式，插入棒式或局部聚能式几种。

1、槽处理式是将管道的液体流到一端的槽内，在槽内不同区域，不同方向，按实际需要的功率密度和不同方向的处理效果来布置平板式超声振动板，或采用与振动板相同的原理，直接在槽的不同的外侧面或外底部按分布式(或点阵式)排布并固定一定数量并以电学并联方式连接的换能器，通过对应的超声波驱动电路，在水中产生一定面积区域的超声振动(这一振动通常在振动面的垂直方向上得到最佳的效果)，通过空化效应来达到清洗或处理功能。

虽然槽处理式能实现连续工作，但在工艺上需要单独设计并联接一个槽体，另外考虑波的干涉效果，功率密度低，采用不同方向的组合功率密度也实难有质的提高，一般不高于 2.0W/cm²。

2、插入棒式是在管道轴线的局部位置安装一个能实现沿棒轴向和径向产生较高密度的超声振动的棒式换能器组合。这种棒式技术通常采用变截面积实心棒或空心棒来实现(变截面积实心棒通过变截面的角度来实现棒局部的周向(径向)振动，从而达到棒的端部轴向和周向的多维超声能量的输出。空心棒是通过纵弯的复合耦合来实现相同的棒的周向(径向)振动)。

虽然插入棒式产生的超声波能量密度也很大，作用区域也较大，能实现一定时间下的连续工作，但工作棒需插入管道中，影响液流的速度，另外工作杆端部及四周空化腐蚀较重，需要定期更换。一般适用在频率较低(如15－25KHZ)功率较大的场合。功率密度能达到5.0 －10W/cm²的量级

3、聚能式是在管道流体流经的局部，采用聚能式换能器组合体进行局部高功率密度处理的方式，其主要结构是换能器联接一个同频率的工作杆(或中间再串一个或几个同频的变幅杆)，通过不同的变径来实现超声能量在工作杆端部的局部范围的高功率。

虽然聚能式能量密度大，能达到200.0W/cm²的量级，但作用区域小，换能器发热量高，工作杆端部空化腐蚀严重，且不能实现长时间连续工作。另外在结构设计上，需要与换能器分开设计，作为一个相同频率组件来实现谐振。这样的结果是整体结构复杂，成本高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其不仅能够对管道内流经的液体进行高效处理、且成本低、易安装。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，包括管道，所述管道外壁设有至少一个夹心式换能器组件，所述夹心式换能器组件包含至少一个夹心式换能器，且所述夹心式换能器沿所述管道轴向方向设置。

优选地，所述管道外壁设有用于防止所述夹心式换能器碰伤的保护结构。

优选地，所述保护结构至少包括一对端板和一对侧板，所述一对侧板两端分别通过所述端板相连，形成一框型结构，所述夹心式换能器均位于所述框型结构中，且不突于所述框型结构。

优选地，所述管道外壁沿所述管道轴向方向设有多个所述夹心式换能器组件，且所述夹心式换能器组件沿着所述管道周向均匀设置。

优选地，所述夹心式换能器组件包含多个所述夹心式换能器，多个所述夹心式换能器沿所述管道轴向方向排列成一列，且它们相并联。

优选地，所述夹心式换能器组件还包括整体式振板，所述夹心式换能器均可拆卸地安装在所述整体式振板顶面；所述整体式振板底面为与所述管道外壁相匹配的凹曲面，且所述整体式振板与所述管道外壁通过紧固件和/或粘胶与所述管道外壁相连。

优选地，所述夹心式换能器组件还包括多个独立式振板，每个所述夹心式换能器底面布置有一所述独立式振板，且所述夹心式换能器与对应所述独立式振板顶面可拆卸地连接；所述独立式振板底面为与所述管道外壁相匹配的凹曲面，且所述独立式振板通过紧固件和/或粘胶与所述管道外壁相连。

优选地，所述管道外壁由多个成弧型条板拼装而成，所述夹心式换能器组件设置在所述弧型条板外表面。

优选地，所述管道两端分别设有法兰。

如上所述，本实用新型的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，具有以下有益效果：

由于所述管道外壁设有至少一个夹心式换能器组件，所述夹心式换能器组件包含至少一个夹心式换能器，且所述夹心式换能器沿所述管道轴向方向设置。工作时，在管道单位截面上能够形成接近圆心实现超声能量场聚焦，在管道轴线上实现线性聚能的声能量分布场，从而可以实现管道内实现连续流的超高功率密度的高效超声波处理效果，且可连续长时间工作，故能够对管道内流经的液体进行高效处理，且成本低、易安装。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置第一种实施例的主视图；

图2显示为本实用新型的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置第一种实施例的左视图；

图3显示为本实用新型的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置第二种实施例的立体图；

图4显示为本实用新型的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置第三种实施例的主视图；

图5显示为本实用新型的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置第四种实施例的主视图。

元件标号说明

1 夹心式换能器

2 管道

3 法兰

4 超声扩散区

5 保护结构

51 端板

52 侧板

6 整体式振板

7 独立式振板

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1，如图1和图2所示，本实用新型提供一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，包括管道2，所述管道2外壁设有至少一个夹心式换能器组件，所述夹心式换能器组件包含至少一个夹心式换能器1，且所述夹心式换能器1沿所述管道2轴向方向设置。所述夹心式换能器1的超声频率范围为：15kHz－200KHZ。

当所述管道2外壁沿所述管道2轴向方向设有三个夹心式换能器组件时，三个夹心式换能器组件沿着所述管道2外壁均匀分布。工作时，三个所述夹心式换能器组件产生超声波，在管道内形成的超声波区4。

工作时，在管道2单位截面上能够形成接近圆心实现超声能量场聚焦，在管道2轴线上实现线性聚能的声能量分布场，从而可以实现管道2内实现连续流的超高功率密度的高效超声波处理效果，且可连续长时间工作，故能够对管道2内流经的液体进行高效处理，且成本低、易安装。

在本实施例中，为了进一步提高管道2内实现连续流的超高功率密度的高效超声波处理效果，所述管道2外壁沿所述管道2轴向方向设有多个所述夹心式换能器组件，且所述夹心式换能器组件沿着所述管道2周向均匀设置。优选地，所述夹心式换能器组件包含多个所述夹心式换能器1，多个所述夹心式换能器1沿所述管道2轴向方向排列成一列，且它们相并联。

优选地，所述管道2两端分别设有法兰3。根据使用需要，通过将一个管道2一端的法兰3与另一个管道2一端的法兰3采用紧固件连接在一起，就可以获得适合长度的管道2。

实施例2，第二实施例中的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置与实施例1不同之处主要是：为了防止所述管道2壁受到外力碰撞，还设有用于防止所述夹心式换能器1 碰伤的保护结构5，见图3。只要所述保护结构5能够遮挡所述夹心式换能器1即可，本实用新型不对保护结构5做特别限制。

参考图3，使用和安装过程中所述夹心式换能器1侧面易受到外力碰撞，尤其所述夹心式换能器1的压电晶体易损坏，且维修价格比较昂贵，故所述保护结构5可以设计为框型结构；所述框型结构的横截面可以是长方形、正方形或梯形。具体地，所述保护结构5至少包括一对端板51和一对侧板52，所述一对侧板52两端分别通过所述端板51相连，形成一框型结构。所述夹心式换能器1均位于所述框型结构中。所述端板51和侧板52的高度不低于所述夹心式换能器1高度，当所述夹心式换能器1设置在所述框型结构中时，从所述保护结构5侧面观察，所述夹心式换能器1不突于所述框型结构。当所述夹心式换能器1侧面受到外力碰撞时，所述端板51和侧板52能够起到保护所述夹心式换能器1作用，避免了所述夹心式换能器1被碰伤或碰坏。所述保护结构5还可以设计为一罩体，所述管道2壁与所述罩体构成一封闭空间，所述夹心式换能器1收容在所述封闭空间内。

实施例3，参考图4，第三实施例中的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置与上述实施例不同之处主要是：所述夹心式换能器组件还包括整体式振板6，所述夹心式换能器1 均可拆卸地安装在所述整体式振板6顶面；为了方便安装，将所述整体式振板6底面设计为与所述管道2外壁相匹配的凹曲面，所述整体式振板6与所述管道2外壁通过紧固件连接，或所述整体式振板6与所述管道2外壁粘胶粘合在一起。

实施例4，参考图5，第四实施例中的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置与其它实施例不同之处主要是：所述夹心式换能器组件还包括多个独立式振板7，每个所述夹心式换能器1分别可拆卸地安装在一所述独立式振板7顶面；所述独立式振板7底面为与所述管道2外壁相匹配的凹曲面，且所述独立式振板7与所述管道2外壁通过紧固件和/或粘胶相连。

作为上述实施例变形，为了降低制造成本及方便安装，所述管道外壁可以设计为由多个成弧型条板拼装而成，所述夹心式换能器组件设置在所述弧型条板外表面。

综上所述，本实用新型一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，由于所述管道2 外壁沿所述管道2轴向方向设有至少一个夹心式换能器组件，所述夹心式换能器组件包含至少一个夹心式换能器1，且所述夹心式换能器1沿所述管道2轴向方向设置。工作时，在管道2单位截面上能够形成接近圆心实现超声能量场聚焦，在管道2轴线上实现线性聚能的声能量分布场，从而可以实现管道2内实现连续流的超高功率密度的高效超声波处理效果，且可连续长时间工作，故能够对管道2内流经的液体进行高效处理，且成本低、易安装。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，包括管道，其特征在于，所述管道外壁沿设有至少一个夹心式换能器组件，所述夹心式换能器组件包含至少一个夹心式换能器，且所述夹心式换能器沿所述管道轴向方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述管道外壁设有用于防止所述夹心式换能器碰伤的保护结构。

3.根据权利要求2所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述保护结构至少包括一对端板和一对侧板，所述一对侧板两端分别通过所述端板相连，形成一框型结构，所述夹心式换能器均位于所述框型结构中，且不突于所述框型结构。

4.根据权利要求1所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述管道外壁沿所述管道轴向方向设有多个所述夹心式换能器组件，且所述夹心式换能器组件沿着所述管道周向均匀设置。

5.根据权利要求4所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述夹心式换能器组件包含多个所述夹心式换能器，多个所述夹心式换能器沿所述管道轴向方向排列成一列，且它们相并联。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述夹心式换能器组件还包括整体式振板，所述夹心式换能器均可拆卸地安装在所述整体式振板顶面；所述整体式振板底面为与所述管道外壁相匹配的凹曲面，且所述整体式振板与所述管道外壁通过紧固件和/或粘胶与所述管道外壁相连。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述夹心式换能器组件还包括多个独立式振板，每个所述夹心式换能器底面布置有一所述独立式振板，且所述夹心式换能器与对应所述独立式振板顶面可拆卸地连接；所述独立式振板底面为与所述管道外壁相匹配的凹曲面，且所述独立式振板通过紧固件和/或粘胶与所述管道外壁相连。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述管道外壁由多个成弧型条板拼装而成，所述夹心式换能器组件设置在所述弧型条板外表面。

9.根据权利要求1所述的一种实现轴向线性聚焦的管道式超声处理装置，其特征在于：所述管道两端分别设有法兰。