专利名称：一种多频超声波处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波处理装置。
背景技术：
中国实用新型专利94227197.1号公开了一种管道用高温高声强超声波防垢器，该超声波防垢器包括超声波开关电源，特种水声电缆及超声波换能器，超声波换能器位于同液流介质相连接的短节管(外部的液体输送管道)的轴线上，即超声波换能器的轴线与短节管(外部的液体输送管道)的轴线相重合，换能器两端分别由数根支承杆固定，短节管上设有实现密封的接头，一引线管一端插于密封接头中，另一端连接密封于上接头，通过设于短节管上的密封接头，特种水声电缆一端接于超声波电源的输出端，另一端同换能器电连接。上述现有超声波处理装置虽然能够对液体起到一定的处理作用，但由于其所产生超声波的作用方向单一，不利于对液体进行高强度、全方位的处理。该产品中的超声波换能器位于短节管的轴线上，占用了短节管的内空间，液流只能由超声波换能器与短节管管壁之间的空隙流过，液体流量因此受到了削减，与此同时，同液体直接接触的超声波换能器还会受到液体温度及压力的不利影响。在该现有产品中，在一段短节管内能够设置的超声波换能器的数量会受到短节管内空间的限制，在同一短节管内过多地设置超声波换能器就会严重影响液体流量，而在超声波换能器密度较低的情况下，又不易达到对液流实施高强度超声波处理的效果，上述问题的存在使产品的使用范围受到限制。另外，上述现有产品需要安装在输液管道的主干线上，在安装和维修该超声波处理装置时，必须将液流传输阻断，让液体输送完全停止，给用户带来了不便。因此，上述现有的超声波处理装置存在着缺陷，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是对现有超声波处理装置的结构进行改进，提供一种不影响液体流量，安装、维修方便，能够对液体进行高强度、全方位处理的超声波处理装置。
本发明的多频超声波处理装置具有导流管和超声波换能器，所述导流管具有进流口和出流口，其特征是所述导流管为U形管，所述U形管包括直管部和位于该直管部两端的进流管部和出流管部，所述进流口和出流口分别位于进流管部和出流管部上，所述进流口和出流口经直管部的管腔相连通，在所述导流管的外壁上固定设置有第一超声波换能器组、第二超声波换能器组和第三超声波换能器组，所述第一超声波换能器组、第二超声波换能器组和第三超声波换能器组分别至少包括二个超声波换能器，所述第一超声波换能器组中的超声波换能器设置在U形管的直管部与进流管部的连接段以及U形管的直管部与出流管部的连接段上，所述第二超声波换能器组中的超声波换能器和第三超声波换能器组中的超声波换能器均设置在U形管的直管部上，所述第二超声波换能器组中的各超声波换能器位于U形管的腹部一侧，所述第三超声波换能器组中的各超声波换能器位于U形管的背部一侧，在各超声波换能器组中设置的超声波换能器的超声波发射头均裸露于导流管的内腔之内。
在本发明中，所说的U形管的腹部一侧即是指由U形管的直管部、进流管部和出流管部圈围出的内凹状管体的内侧部位，或称之为U形管的内凹部。与之相对应，所说的U形管的背部一侧亦即是指与上述U形管的内凹部相对的U形管的外侧部位。各超声波换能器组中设置的超声波换能器的超声波发射头均裸露于导流管的内腔之内，亦即是指各超声波发射头的所在部位均与导流管的内腔相连通。所使用的超声波换能器可以直接采用市售的产品，如中国实用新型专利ZL02244603.6号(多频声化学反应装置)中所使用的超声波换能器等等，当然，也可以另行制作。
在本发明中，由于导流管为U形管，在使用本发明的装置时，就可以该U形导流管加装在液体输送管道上，让该导流管与外设的液体输送管道相连通并成为其上的旁通分支，然后再将连接在U形导流管进流口和出流口之间的这段外设的液体输送管道阻断(可以通过安装阀门等结构实现)，让液体改由本发明的装置通过，此时，液体将在输送的过程中经过本发明超声波处理装置的处理。另外，在需要维修本发明的装置时，只需先导通连接在U形导流管进流口和出流口之间的这段外设的液体输送管道，再阻断U形导流管的进流口、出流口与外设的液体输送管道的连通，就可以在不影响正常液体输送的情况下，对本发明的超声波处理装置进行维修。为了实现与液体输送管道的连接，可以在本发明装置的导流管进流口和出流口处设置管道连接结构，如法兰连接结构或螺纹连接结构等等。但是，也可以不设置上述管道连接结构，而直接让进流口和出流口与液体输送管道相焊接。
在本发明中，由于导流管采用了U形管这一结构形式，还产生了如下意想不到效果可以方便地在U形管的直管部与进流管部的连接段以及U形管的直管部与出流管部的连接段上设置超声波换能器。通常情况下，设置于U形管的直管部与进流管部的连接段处的超声波换能器能够对即将流入本装置的液体进行预处理，设置于U形管的直管部与出流管部的连接段处的超声波换能器则能对刚流出本装置的液体进行后处理，这种预处理和后处理的超声波甚至可以到达外设的液体输送管道与本装置的连接部，从而大大延长超声波对液体的处理时间，增强处理效果。同时，设置在U形管的直管部与进流管部的连接段以及U形管的直管部与出流管部的连接段上的超声波换能器还能够沿着直管部的轴线方向对液体发送超声波，起到沿管径方向发送的超声波所不能起到的处理效果。经实际验证，如果对即将流入导流管进流口的液体进行预处理，让经过预处理的液体再流经导流管，就会在其它超声波换能器组中设置的超声波换能器的作用下迅速达到预期的处理效果；如果对刚流出导流管出流口的液体进行后处理，将会从根本上杜绝对液体处理不彻底的问题；如果沿着直管部的轴线方向对液体发送超声波，所发送的该超声波就可以与其它径向发送的超声波构成具有更佳处理效果的混响场。在本发明中，上述在U形管的直管部与进流管部的连接段以及U形管的直管部与出流管部的连接段上设置的各个超声波换能器即构成了所说的第一超声波换能器组。
在本发明中，可以让上述第一超声波换能器组中具有其超声波发射头的轴线与进流管部的轴线相平行的超声波换能器，以便更好地对即将流入本装置的液体进行预处理；同理，也可以让第一超声波换能器组中具有其超声波发射头的轴线与出流管部的轴线相平行的超声波换能器，以便更好地对刚流出本装置的液体进行后处理；另外，还可以让第一超声波换能器组中具有其超声波发射头的轴线与直管部的轴线相平行的超声波换能器，以便更好地对流入直管部的液体作沿着直管部轴线方向的超声波处理。此处，所说的轴线相平行也包括了轴线相重合这一特殊状态。
由于超声波的衰减与频率的平方成正比，超声波的频率越低，衰减就越慢，在相同声强条件下，相对低的频率可增大超声波的有效幅照距离，可以延长对液体的处理时间。所以，为了加强预处理、后处理以及沿着直管部轴线方向的处理效果，可以在第一超声波换能器组中采用频率相对较低的超声波换能器，如频率为15KHz～25KHz的超声波换能器。
在导流管采用U形管这一结构形式之后，当液体在导流管中流动时，还会因管道的弯曲而产生紊流，相应可以让流体在导流管中得到更为充分的超声波处理。同时，液体在导流管中流动时，U形管腹部一侧和U形管的背部一侧的液流速度会有所差异，因此，本发明在U形管腹部一侧和U形管背部一侧的直管部分别设置了第二超声波换能器组和第三超声波换能器组，这样，在液体进入U形管的直管部之后，第二超声波换能器组和第三超声波换能器组中的超声波换能器均会从管道的径向上向液流发送超声波，而第一超声波换能器组中的超声波换能器则沿着直管部的轴线方向对液体发送超声波，上述第一、第二和第三超声波换能器组所发送的超声波将会在U形管的直管部内产生混响场，对液流进行高强度、高效率的超声波处理，强化了超声波的处理效果。在本发明中，上述第一超声波换能器组、第二超声波换能器组和第三超声波换能器组中设置的备超声波换能器可以采用相同频率的超声波换能器，但是，依据流体在U形管腹部一侧和U形管的背部一侧的流速差异以及上述第一超声波换能器组的独特作用，本发明推荐让第三超声波换能器组中设置的各超声波换能器的频率高于第二超声波换能器组中设置的各超声波换能器的频率，同时，让第二超声波换能器组中设置的各超声波换能器的频率高于第一超声波换能器组中设置的各超声波换能器的频率。这样，在U形管的直管部内就会产生不同频率的超声波混响场，让液体中各种成份的物质均得到有效的处理(即让不同频率的超声波对适应不同频率的物质起作用)，从而更有利于提高超声波对液流的处理效果。
通常情况下，可以在第二超声波换能器组中采用频率为25KHz～35KHz的超声波换能器，在第三超声波换能器组中采用频率为35KHz～50KHz的超声波换能器。
在本发明中，由于各超声波换能器均设置在U形导流管的管壁之外，而仅让超声波发射头裸露于导流管的内腔之内，这样，所设置的超声波换能器就不会对液体的流动造成阻碍，有助于增大液体的输送量并降低输送液体时的能源消耗。同时，设置在管壁之外的超声波换能器还能够增大其对管道内液体温度和压力的耐受力，并有利于延长其使用寿命和便于其维护和更换。设置在U形导流管的管壁之外的超声波换能器数量不会受到导流管内空间的限制，因此可以方便地达到对液流实施高强度超声波处理的效果。
与前述现有同类产品相比，本发明超声波处理装置的安装和维修更为方便，在安装和维修时不会影响液体的正常输送。同时，本发明的超声波处理装置可以延长处理时间、增强处理效果。另外，本装置还有利于增大液体的输送量、降低输送液体时的能源消耗、延长超声波换能器的使用寿命和便于对超声波换能器的维护和更换。由于可以采用多个不同频率的超声波换能器同时工作，从而使本装置便于对不同种类的液体进行高强度、高效率的超声波处理。因此，本发明的装置可以广泛地应用在石油、冶金、化工、电厂、糖厂等生产工艺流程中的高温、高压工作环境(温度小于或等于600℃，压力小于或等于30MPa)，以及环保工程的水处理工艺流程。
本发明的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图1是实施例中多频超声波处理装置的结构示意图。
图2是图1的A部放大图。
具体实施例方式
如图1、2所示，本实施例中的多频超声波处理装置具有导流管1和超声波换能器，所述导流管1具有进流口2和出流口3，其特征是所述导流管1为U形管，所述U形管包括直管部6和位于该直管部两端的进流管部7和出流管部8，所述进流口2和出流口3分别位于进流管部7和出流管部8上，所述进流口2和出流口3经直管部6的管腔相连通，在所述导流管的外壁上固定设置有第一超声波换能器组、第二超声波换能器组10和第三超声波换能器组11，所述第一超声波换能器组、第二超声波换能器组10和第三超声波换能器组11分别至少包括二个超声波换能器，所述第一超声波换能器组中的超声波换能器设置在U形管的直管部6与进流管部7的连接段以及U形管的直管部6与出流管部7的连接段上，所述第二超声波换能器组10中的超声波换能器和第三超声波换能器组11中的超声波换能器均设置在U形管的直管部6上，所述第二超声波换能器组11中的各超声波换能器位于U形管的腹部一侧，所述第三超声波换能器组12中的各超声波换能器位于U形管的背部一侧，在各超声波换能器组中设置的超声波换能器的超声波发射头均裸露于导流管的内腔之内(亦即各超声波发射头的所在部位均与导流管的内腔相连通)。
本例中在导流管的进流口2和出流口3分别设置有管道连接结构4、5，上述管道连接结构4、5为连接法兰。
在本实施例中，在所述第一超声波换能器组中具有其超声波发射头的轴线与进流管部的轴线相平行的超声波换能器12(此处二轴线重合)，同时，还具有其超声波发射头的轴线与出流管部的轴线相平行的超声波换能器13(此处二轴线重合)。另外，本实施例的第一超声波换能器组中还具有其超声波发射头的轴线与直管部6的轴线相平行的超声波换能器14、15(此处，上述超声波换能器的超声波发射头轴线与直管段的轴线相重合)。亦即是说，本实施例中的第一超声波换能器组即由上述超声波换能器12、13、14、15构成。
在本实施例中，所述第一超声波换能器组中各超声波换能器的频率均为18KHz，所述第二超声波换能器组10中各超声波换能器的频率的频率均为28KHz，所述第三超声波换能器组11中各超声波换能器的频率的频率均为38KHz。亦即第一超声波换能器组中超声波换能器的频率低于第二超声波换能器组10中超声波换能器的频率，第二超声波换能器组10中超声波换能器的频率低于第三超声波换能器组11中超声波换能器的频率。
在使用本实施例中的多频超声波处理装置时，可以利用进流口和出流口处设置的管道连接结构4、5与外部的液体输送管道16相连接，并设置控制阀门17、18、19。这样，在正常使用多频超声波处理装置时，阀门17、18处于开启状态，阀门9处于关闭状态，液体可以流经阀门17而进入超声波处理装置，再由阀门18流回液体输送管道16。在液体流经阀门17而进入进流口2之前，它就会受到第一超声波换能器组中的超声波换能器12所发送的超声波的处理，即让液体在进入超声波处理装置之前就受到超声波的预处理；在进入直管部6之后，液体会受到由第二超声波换能器组11、第三超声波换能器组12和超声波换能器14、15所产生的超声波混响场的处理；在流经阀门18而流出超声波处理装置后，它仍然会受到第一超声波换能器组中的超声波换能器13所发送的超声波的处理，即让液体在流出超声波处理装置之后仍然受到超声波的后处理，从而延长了对液体的处理时间，增强了处理强度。
当需要对本实施例中的多频超声波处理装置进行更换或检修时，可以开启阀门9并关闭阀门17、18，使液体能够流经阀门9而正常输送，不致因更换或检修超声波处理装置而中断对液体的正常输送。
权利要求
1.一种多频超声波处理装置，具有导流管和超声波换能器，所述导流管具有进流口和出流口，其特征是所述导流管为U形管，所述U形管包括直管部和位于该直管部两端的进流管部和出流管部，所述进流口和出流口分别位于进流管部和出流管部上，所述进流口和出流口经直管部的管腔相连通，在所述导流管的外壁上固定设置有第一超声波换能器组、第二超声波换能器组和第三超声波换能器组，所述第一超声波换能器组、第二超声波换能器组和第三超声波换能器组分别至少包括二个超声波换能器，所述第一超声波换能器组中的超声波换能器设置在U形管的直管部与进流管部的连接段以及U形管的直管部与出流管部的连接段上，所述第二超声波换能器组中的超声波换能器和第三超声波换能器组中的超声波换能器均设置在U形管的直管部上，所述第二超声波换能器组中的各超声波换能器位于U形管的腹部一侧，所述第三超声波换能器组中的各超声波换能器位于U形管的背部一侧，在各超声波换能器组中设置的超声波换能器的超声波发射头均裸露于导流管的内腔之内。
2.如权利要求1所述的超声波处理装置，其特征是在所述第一超声波换能器组中具有其超声波发射头的轴线与进流管部的轴线或出流管部的轴线相平行的超声波换能器。
3.如权利要求1或2所述的超声波处理装置，其特征是在所述第一超声波换能器组中具有其超声波发射头的轴线与直管部的轴线相平行的超声波换能器。
4.如权利要求1或2所述的超声波处理装置，其特征是所述第一超声波换能器组中超声波换能器的频率为15KHz～25KHz，所述第二超声波换能器组中超声波换能器的频率为25KHz～35KHz，所述第三超声波换能器组中超声波换能器的频率为35KHz～50KHz。
5.如权利要求3所述的超声波处理装置，其特征是所述第一超声波换能器组中超声波换能器的频率为15KHz～25KHz，所述第二超声波换能器组中超声波换能器的频率为25KHz～35KHz，所述第三超声波换能器组中超声波换能器的频率为35KHz～50KHz。
全文摘要
一种多频超声波处理装置，具有导流管和超声波换能器，其特征是所述导流管为U形管，所述U形管包括直管部和位于该直管部两端的进流管部和出流管部，所述进流口和出流口经直管部的管腔相连通，在所述导流管的外壁上固定设置有第一、第二和第三超声波换能器组，所述第一超声波换能器组中的超声波换能器设置在U形管的直管部与进流管部的连接段以及U形管的直管部与出流管部的连接段上，所述第二超声波换能器组中的超声波换能器和第三超声波换能器组中的超声波换能器均设置在U形管的直管部上，在各超声波换能器组中设置的超声波换能器的超声波发射头均裸露于导流管的内腔之内。
文档编号F16L58/00GK1619205SQ20041009768
公开日2005年5月25日 申请日期2004年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者罗宪中 申请人:罗宪中