一种新型浸没式超声波阵列辐射器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超声波清洗技术领域，具体涉及一种新型浸没式超声波阵列辐射器。
【背景技术】
[0002]超声波清洗是一种全新的高科技物理清洗技术，目前已经广泛地应用于国民经济各个行业。超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及声冲流等作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和声冲流作用应用地更多，超声波清洗广泛应用于表面喷涂处理行业、机械行业、电子行业、医疗行业、半导体行业、钟表首饰行业、光学行业、纺织印染等行业。超声波清洗机主要由优质高性能超声波换能器清洗槽和特殊的超声波发生器组成，超声波发生器与清洗槽可以是分体或一体。
目前超声波清洗器主要有两种，即传统的开放式超声清洗槽及浸没式超声波清洗槽两种:在传统的浸没式超声波清洗槽中，超声波换能器处于单面辐射的工作状态下，夹心式压电陶瓷复合换能器的前辐射面与超声波清洗槽紧密结合，以便实现超声波的高效传输;而换能器的另一个辐射面，也就是常说的换能器的后辐射面，是裸露在空气中的。由于换能器的后辐射端面是换能器振动位移的波幅位置，尽管空气的阻抗很低，但由于位移较大，因此换能器的后向辐射功率不可能为零。同时，由于空气阻抗与换能器阻抗严重失配，在换能器的后辐射面处将产生严重的声反射，因而造成换能器的功率损耗，降低换能器的效率。为了尽量减少此类换能器的后向辐射功率，人们采用通常重金属材料作为换能器的后盖板材料。采用这一措施以后，尽管可以适当的减少换能器的后向辐射功率，但仍然存在声波的反射问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有超声波清洗技术中存在的换能器后向辐射能量反射、阻抗失配、声能量浪费、辐射功率和辐射效率低的问题。
[0004]为此，本发明提供了一种新型浸没式超声波阵列辐射器，包括超声波换能器，其中，还包括辐射槽，所述超声波换能器胶粘或者焊接于所述辐射槽的内部。
[0005]上述一种新型浸没式超声波阵列辐射器，所述辐射槽选用不锈钢材料制成。
[0006]上述一种新型浸没式超声波阵列辐射器，所述辐射槽呈矩形。
[0007]上述一种新型浸没式超声波阵列辐射器，所述超声波换能器为双向辐射超声波换能器，所述超声波换能器的前后金属辐射块可以选用相同或者不同的材料制成。
上述一种新型浸没式超声波阵列辐射器，所述超声波换能器的前后金属辐射块可以制成不同的几何形状及尺寸。
[0008]上述一种新型浸没式超声波阵列辐射器，所述超声波换能器的数量至少为一个。
[0009]本发明的有益效果:本发明提供的这种新型浸没式超声波阵列辐射器，双向辐射换能器的前后两个辐射面都与辐射槽紧密相连，因而换能器的两个辐射面同时辐射超声波，不仅可以消除传统的超声波清洗槽中换能器后辐射端的无功功率的辐射问题，还大大地提高了传统的超声波清洗槽的辐射效率，因而提高了传统的超声波清洗槽的利用效率，增大了换能器的辐射功率，从而提高了清洗效果；同时该新型浸没式超声波阵列辐射器可以实现同一个辐射器在不同方向产生不同辐射功率以及强度的辐射功能;该发明可广泛应用于超声清洗、超声粉碎、超声提取、超声乳化、超声化学等液体处理技术中，具有良好的应用前景及市场价值。
[0010]以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
【附图说明】
[0011]图1是本发明一种新型浸没式超声波阵列辐射器的结构示意图。
[0012]附图标记说明:1、超声波换能器;2、辐射槽。
【具体实施方式】
[0013]为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的【具体实施方式】、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0014]实施例1:
如图1所示，一种新型浸没式超声波阵列辐射器，包括超声波换能器I，其中，还包括辐射槽2，超声波换能器I的两个辐射面分别与辐射槽2相粘接;其中，辐射槽2选用矩形的不锈钢材料制成，超声波换能器I为双向福射超声波换能器;超声波换能器I的如后金属福射块可以选用相同或者不同的材料制成;超声波换能器I的前后金属辐射块均可以制成不同的几何形状及尺寸;超声波换能器I的数量至少为一个。
[0015]其中，超声波换能器I的两个辐射面均呈圆形;前金属辐射块可以采用铝或者铝合金材料或者铝镁合金等轻金属材料制成;后金属辐射块可以采用铝或者铝合金材料或者铝镁合金等轻金属材料制成，后金属辐射块还可以采用钢或者铜或者不锈钢等重金属材料制成;超声波换能器I中的压电晶片可以采用PZT-4或PZT-8发射型陶瓷材料制成，压电晶片均呈圆环形;超声波换能器I可以为圆柱形或喇叭型复合换能器，其中超声波换能器I的前后金属辐射块的形状可以采用圆柱形、圆锥形、指数型、双曲线型或者其他不同的面积变化函数。
[0016]实施例2:
在实施例1的基础上，该新型浸没式超声波阵列辐射器对称地辐射超声波时，超声波换能器I中的压电晶片选用PZT-4发射型材料，压电晶片的数量为两片，均呈圆环形;超声波换能器I的前后金属辐射块的形状采用圆锥形，圆锥形喇叭的小端半径Ri=19.5mm，大端半径R2=27.5mm，每片压电陶瓷圆环的厚度为Loi=L()2=5mm，内外半径分别为Roi=7.5mm，Ro2=19mm。
[0017]当前后金属辐射圆锥块的材料均为铝合金时:频率为25KHz时，前后金属喇叭的长度分别为U=L2=62.5mm;频率为35KHz时，前后金属喇叭的长度分别为U=L2=41.5mm。
[0018]当前后金属辐射圆锥块的材料均为不锈钢时:频率为25KHz时，前后金属喇叭的长度分别为L1=L2=SSmm;频率为35KHz时，前后金属喇叭的长度分别为L1=LrfOJmm0
[0019]实施例3:
在实施例1的基础上，该新型浸没式超声波阵列辐射器不对称地辐射超声波时，超声波换能器I中的压电晶片选用PZT-4发射型材料，压电晶片的数量为两片，均呈圆环形;超声波换能器I的前后金属辐射块的形状采用圆锥形，圆锥形喇叭的小端半径R1=IiSmm,大端半径R2=27.5mm，每片压电陶瓷圆环的厚度为Loi=Lo2=5mm，内外半径分别为Roi=7.5mm,R02=
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[0020]当前金属辐射圆锥块的材料为铝合金、后金属辐射圆锥块的材料为不锈钢时:频率为25KHz时，铝合金金属喇叭的长度为1^=62.5臟，不锈钢金属喇叭的长度L2=32mm;频率为35KHz时，招合金金属喇叭的长度为LM1.Smm，不锈钢金属喇叭的长度L2=20.5mm。
[0021]以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种新型浸没式超声波阵列辐射器，包括超声波换能器(I)，其特征在于:还包括辐射槽(2)，所述超声波换能器(I)胶粘或者焊接于所述辐射槽(2)的内部。2.根据权利要求1所述的一种新型浸没式超声波阵列辐射器，其特征在于:所述辐射槽(2)选用不锈钢材料制成。3.根据权利要求1所述的一种新型浸没式超声波阵列辐射器，其特征在于:所述辐射槽(2)呈矩形。4.根据权利要求1所述的一种新型浸没式超声波阵列辐射器，其特征在于:所述超声波换能器(I)为双向辐射超声波换能器，所述超声波换能器(I)的前后金属辐射块可以选用相同或者不同的材料制成。5.根据权利要求4所述的一种新型浸没式超声波阵列辐射器，其特征在于:所述超声波换能器(I)的前后金属辐射块均可以制成不同的几何形状及尺寸。6.根据权利要求1所述的一种新型浸没式超声波阵列辐射器，其特征在于:所述超声波换能器(I)的数量至少为一个。
【专利摘要】本发明属于超声波清洗技术领域，具体涉及一种新型浸没式超声波阵列辐射器，包括超声波换能器，辐射槽，其中超声波换能器胶粘或焊接于辐射槽的内部；浸没式超声波阵列辐射器中超声波换能器的两个辐射面分别与辐射槽相粘接，因而换能器的两个辐射面可以同时辐射超声波，不仅消除了传统超声波清洗槽中换能器后辐射端的无功功率的辐射问题，还大大提高了传统超声波清洗槽的辐射效率，提高了传统的超声波清洗槽的利用效率，增大了换能器的辐射功率，从而提高了清洗效果；同时该发明可以实现同一个辐射器在不同方向产生不同辐射功率以及强度的辐射功能，可广泛应用于超声清洗、超声粉碎、超声提取、超声乳化、超声化学等液体处理技术中，应用前景广泛。
【IPC分类】B06B1/06
【公开号】CN105598023
【申请号】CN201610014529
【发明人】林书玉, 徐洁
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月11日