CN2157387Y - 强声辐射防垢仪 - Google Patents
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Abstract
强声辐射防垢仪，由电功率发生器，超声频高压
电缆和辐射器组成，辐射器采用了以相邻两纵向压电
式发射换能器为一组，在换能器前端平面连接一个可
组成兀型强声辐射单元的辐射板，该辐射板沿管心线
对称设置，可起到能量汇聚，提高对管内液流的超声
作用。本实用新型具有电声效率高、防垢性能好、介
质工作温度可达150℃，以及结构较简单、性能稳定
可靠，使用安全等特点，可广泛用于石油集输管道和
工业热水管道防垢。
Description
本实用新型是用于防止石油集输管道和工业热水管道结垢的强声辐射防垢仪，属于超声辐射防垢设备技术领域，它包括有作为工作电源使用的电功率发生器，纵向压电式发射换能器，一端与电功率发生器的输出端电连接另一端与换能器电连接的超声频高压电缆。
据《国外油田工程》（1991年6月第7卷第2期）刊载的《超声波防垢》一文的报导，油田到了开发后期，油水混合液中高矿化度的地层水含量可达到50－90％，随之而来的是输油管线的内表面结垢，使管线的载面积变小，影响输液能力。该文仅一般的提到了防垢的声响装置是由脉冲电压振荡器和镍制的磁致伸缩变换器组成，是装在结垢的管道上使用，磁致伸缩变换器可将声波能量加到被辐射的对向而清除水垢。文章对装置特别是对超声辐射装置的具体结构，技术性能没有公开。我们认为磁致伸缩变换器的电声效率较低，采用它作为电声元件，其装置要达到较好的实用效果，会存在例如装置的体积大、重量重和清除结垢的效率低等问题。《一种用于石油管道的超声波降粘器》（中国专利号90212604.0）公开了一种由作为换能器工作电源使用的开关型功率振荡器，铠装电缆和管式压电声波换能器组成的以对石油集输管道中石油降粘和对石油的凝固温度降低的超声波换能降粘器。该装置虽然没有提到除垢效果，但据其功能分析对除垢应起到一定作用。它的换能器是置于管道中心处并由支承架支撑起，换能器是通过中心位置向四周管壁发射超声波。这种结构的不足之处是影响液流量；换能器采用的是充油式换能器，使其装置结构复杂，制造工艺要求高，散热性也较差。
本实用新型的目的是针对现有超声波防垢设备存在的不足之处进行改进，提出一种电声效率高、防垢效果好、结构较简单，适应工作温度高的用于防止石油集输管道或工业热水管道管内壁结垢的强声辐射防垢仪。
本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型包括有作为工作电源使用的电功率发生器、纵向压电式发射换能器，一端与电功率发生器的输出端电连接另一端与换能器电连接的超声频高压电缆，电功率发生器的电路采用中国专利（专利号20212604.0）公开的由自激振荡器调谐电感器与压电式声波换能器串联谐振回路所组成的开关型功率振荡器的电路。本实用新型的特征是在一个两端有法兰的管道的外壁上，沿管道轴心线对称设有固定平台，换能器位于固定平台和管道壁上的孔眼中，换能器的前端平面位于管道内，后端平面位于固定平台上，抱能器数量为偶数顺管道依次设置，在靠近管道内壁的内孔中，以相邻两个换能器为一组，在它们的前端平面上连接一个可组成兀型强声辐射单元的辐射板，在换能器节点面与固定平台之间设有密封圈，其上有紧固螺钉，在固定平台上设有可密封换能器于固定平台上的密封罩，密封罩上设有电缆密封接头。将前述管道两端的法兰连接到石油集输管道或工业热水管道上，超声频高压电缆一端与电功率发生器输出端电连接，另一端通过设于密封罩上的电缆密封接头与罩内的纵向压电式发散换能器电连接。当含有水的石油液流或热水流经本仪器的辐射器时，电功率发生器产生的电振荡通过超声频高压电缆传到换能器，每两个换能器经电声转换成机械振动同时传给位于其前端平面的辐射板，辐射板发出的超声波作用于管内流经的液流介质，可达到防止水垢的形成。我们可将本仪器除工作电源和电缆之外的其余部分称之为辐射器。由于位于管内的辐射板靠近管内壁，它对管内流动的液流流速不会产生影响。辐射板同换能器沿管轴心线对称设置，相对的两个辐射板发生的超声辐射同时作用管内的液流，将产生能量的汇聚，强烈的声的机械振动使液流发生空化效应，其防垢效果尤为显著。
本实用新型的主要优点是：
1、采用了电声效率高的纵向压电式发射换能器作为电声转换元件，而且又采用兀型辐射单元结构，各辐射单元对称于管心设置，因此本仪器具有电声效率高，防垢性能好的特点。经试验证明经本仪器处理的液流在1000－2000M的范围内，管内壁结垢疏松而且结垢厚度仅为未经仪器处理的液流结垢厚度的二分之一。
2、换能器位于固定平台上和管道的孔眼中，换能器的节点面通过紧固螺钉可与固定平台相接触，换能器在加大功率时，通过相接触的金属体及管内液流可带走发热量，因此本结构设计，具有换能器散热性能好的特点，本仪器所用换能器的最高环境工作温度可达150°。
3、结构较简单性能稳定可靠，使用安全。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1为本实用新型结构示意图；
图2为具有喇叭形状的辐射板的示意图；
图3为具有弧形面的辐射板的示意图；
图中，1为两端有法兰的管道，2为固定平台，3为纵向压电式发射换能器，4为辐射板，5为密封圈，6为紧固螺钉，7为电缆密封接头，8为密封罩，9为密封胶带，10为压紧螺钉，11为超声频高压电缆，12为电功率发生器。
本实用新型作为电源使用的电功率发生器（12）是采用已公开的（中国专利号90212604.0）的电路设计。电功率发生器（12）的输出功率为500W－2000W，输出的工作频率为30KHg±10KHg。电功率发生器（12）与本实用新型的辐射器（由图1，2，3，4，5，6，7，8，9，10组成）的匹配参数为R＝50～100Ω，Co＝0.2～0.5MF，绝缘电阻500MF／1000V，超声频高压电缆（11）采用2蕊多股导线，外层有编织带屏蔽网及橡胶护套电缆，2蕊耐压≥3000V，导线截面积为1－2mm2。辐射器的两端有法兰的管道（1）的管径可设计为100－600mm，材料可用20号钢，壁厚为10mm～15mm，其最大可承受压力20MPa，在管道（1）上设有的固定平台（2）可为矩形，长为100mm～500mm，宽为100mm，厚为20mm，其具体尺的选定应与管道（1）的管径和长度对应配合。固定平台（2）制作材料可用20号钢，可焊接在管道（1）的外壁的铣槽内。换能器（3）的压电片采用P－8材料，外径可设计为φ30mm－φ60mm，内径为φ3mm－φ12mm，厚度为4mm－8mm，其后端面采用45号钢材料，前端平面可采用钛合金材料。管道（1）侧壁和固定平台（2）上的孔眼同心。换能器（3）可与固定平台金属相接触，有利于金属传导散热。顺管道（1）设置的换能器（3）应为偶数个数。因为应在每两个相邻换能器（3）的前端平面上连有一个辐射板（4），由两个换能器（3）和一个辐射板（4）构成一个兀型辐射单元。辐射板（4）顺管道方向设置。可增强对管内液流的超声作用。在管道（1）内靠近内壁的辐射板（4），其朝向管道轴心线一面可设计为图2所示的喇叭形状和弧形，当为弧形时其弧度与管道（1）的内壁弧度相等，为了提高辐射板（4）对液流介质的作用，可将辐射板（4）的形状设计为其一面可与换能器（3）的前端平面相连接的平面形状或非平面形状，而另一面为弧形面，其弧度与管道（1）内孔的弧度相等。最好的是将换能器（3）的前端平面由平面形状改为弧面形状，其弧度与管道（1）内孔弧度相等。此时，与此相应辐射板（4）便应设计为与管道（1）内孔相等弧度的弧形面的辐射板。本实用新型采用的换能器（3）为朗之万换能器，其前端平面作上述改进是不难的。辐射板（4）与换能器（3）的前端弧面用相同材质的钛合金制造而成，它们可用粘接方法进行连接，或在辐射板（4）上铣有圆槽，换能器（3）前端平面或弧面嵌入圆槽中，用胶或螺钉进行连接。固定平面（2）沿管道（1）轴心线对称设置，可设计为2个或4个固定平台（2），当为2个固定平台（2）时，两固定平台（2）与轴心线之间的圆心角为180°，当设计为4个固定平台（2）时，相邻两固定平台与轴心线之间的圆心角为90°。在管道（1）外壁的固定平台（2）上，在其孔眼的四周，与换能器（3）节点面相对的位置可设有便于放置密封圈（5）的O形槽，紧固螺钉（6）将换能器（3）紧固于固定平台（2）上。密封圈（5）可起到防止管道（1）中的液流泄漏到固定平台（2）的外侧一面。密封罩（8）下端面的下面，压紧有四周等宽的密封胶带（9），在密封罩（8）下端面的四周可均匀设有多个压紧螺钉（10），将密封罩（8）压紧于固定平台（2）上。密封槽（8）内的各个换能器（3）之间电连接可以是串联，也可以是并联。在密封罩（8）上设有电缆密封接头（7），超声频高压电缆（11）一端与电功率发生器（12）的输出端电连接，另一端则通过电缆密封接头（7）与密封罩（8）内的换能器（3）电连接。为了提高仪器耐高湿环境和防爆安全性能，可根据需要在密封罩（8）内充以氮气或其它惰性气体。为了达到增加声场作用长度，管道（1）和固定平台（2）相应增加长度的同时，可沿轴心线方向增加多个辐射板（4），每个辐射板为一个兀型辐射单元，而且对称管轴心线设置，可形成强声辐射作用于管内液流介质。本实用新型不仅适用于石油集输管道防垢，对冶金、化工等工业热水管道防垢也效果明显。
Claims (6)
1、一种用于防止石油集输管道和工业热水管道结垢的强声辐射防垢仪，它包括有作为工作电源使用的电功率发生器、纵向压电式发射换能器，一端与电功率发生器的输出端电连接另一端与换能器电连接的超声频高压电缆，其特征是设有一个两端有法兰的管道的外壁上，沿管道轴心线对称设有固定平台，换能器位于固定平台和管道壁上的孔眼中，换能器的前端平面位于管道内，后端平面位于固定平台上，换能器数量为偶数顺管道依次设置，在靠近管道内壁的内孔中，以相邻两个换能器为一组，在它们的前端平面上连接一个可组成兀型强声辐射单元的辐射板，在换能器节点面与固定平台之间设有密封圈，其上有紧固螺钉，在固定平台上设有可密封换能器于固定平台上的密封罩，密封罩上设有电缆密封接头。
2、根据权利要求1所述的强声辐射防垢仪，其特征是在管道内靠近内壁的辐射板，其特征是朝向管道轴心线的一面为喇叭形或弧形，当为弧形时其弧度与管道的内壁弧度相等。
3、根据权利要求1所述的强声辐射防垢仪，其特征是纵向压电式发射换能器的前端平面形状改为弧面形状，弧面的弧度与管道内壁的弧度相等，相应设于换能器前端弧面的辐射板也为弧面形状其弧度与管道内壁的弧度相等。
4、根据权利要求3所述的强声辐射防垢仪，其特征是辐射板与换能器的前端弧面用相同材质的钛合金制造而成。
5、根据权利要求4所述的强声辐射防垢仪，其特征是管道壁上沿管道轴心线对称设置的固定平台为2个或4个，当为2个固定平台时，两固定平台与管道轴心线之间的圆心角为180°，当为4个固定平台时，其相邻两固定平台与管道轴心线之间的圆心角为90°。
6、根据权利要求1－5之任一项所述的强声辐射防垢仪，其特征是密封罩内充有氮气或其它惰性气体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 93238697 CN2157387Y (zh) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | 强声辐射防垢仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 93238697 CN2157387Y (zh) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | 强声辐射防垢仪 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN2157387Y true CN2157387Y (zh) | 1994-02-23 |
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ID=33813369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 93238697 Expired - Fee Related CN2157387Y (zh) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | 强声辐射防垢仪 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN2157387Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101934280A (zh) * | 2010-04-20 | 2011-01-05 | 褚兴全 | 长管道高效超声波防垢/除垢装置 |
| CN101376132B (zh) * | 2007-08-30 | 2012-04-04 | 大庆市新中瑞环保有限公司 | 电磁超声防垢器 |
-
1993
- 1993-05-15 CN CN 93238697 patent/CN2157387Y/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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