一種增容式高能超聲管壁清潔裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，主要解決了超聲處理設備存在處理液態介質能力不足的問題。該防爆增容型高能超聲管壁清潔裝置，包括葫蘆形的增容管道(5)，設置在該增容管道(5)葫蘆形尾部的進液直管(6)，以及設置在該增容管道(5)葫蘆形頭部的出液直管(2)；所述增容管道的葫蘆形頭部外壁設置有兩個高能超聲生成裝置，且兩個高能超聲生成裝置的中心線在所述增容管道內部相互交叉。本實用新型結構合理，能夠有效延長瞬態超聲空化效應的作用時間，增加超聲能量密度和超聲空化產出率，從而對液體的處理能力大大提高，可有效防止管壁結垢，保持管壁清潔，同時還具有節能減排的特點。
【專利說明】一種增容式高能超聲管壁清潔裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種管壁清潔裝置，具體地說，是涉及一種增容式高能超聲管壁清潔裝置。
【背景技術】
[0002]超聲空化作用是指液體中小氣泡隨超聲作用而振動，當聲壓達到一定值時，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合而產生劇烈沖擊波的動力學過程。超聲能量足夠高時，就會產生“超聲空化”現象。
[0003]通常，空化氣泡振動過程約0.1 μ S，它在急劇崩潰時可釋放出巨大的能量，并產生速度約為llOm/s、有強大沖擊力的微射流，使碰撞密度高達1.5kg/cm2。這種氣泡在急劇崩潰的瞬間會產生局部高溫高壓(5000K，1800atm)，冷卻速度可達109K/s。
[0004]超聲空化效應通過微小空間的爆破力作用于其周圍的液固態混合物，從而打斷某些物質的分子鏈或微團結構，即“軟化”機制，進而破壞了流體中各種成垢物質的自然積垢條件，有效地防止了管壁垢物的正常生成。同時，超聲空化效應也可防止藻類和細菌的滋生,并使已生成的垢質軟化、碎裂,繼而脫落。
[0005]液體中瞬態超聲空化的強度受超聲能量分布條件緊密相關。也即，超聲場內聲能密度、頻率、介質溫度、處理時間等物理化學參數，將直接影響超聲對液態介質的處理程度，即管壁的防除垢效果。大量實驗證明，超聲能量密度、作用時間、超聲瞬態空化產出率往往是影響水處理效果的關鍵參數，也是實際工程設計的主要技術指標。
[0006]迄今為止，應用于換熱器、輸油管道和其它水處理的超聲處理結構基本屬于如下幾類:
[0007](I)內置圓柱形超聲換能器結構:將傳統的圓柱形超聲換能器沿管道中軸放置。該種結構的不足之處在于:這類換能器的功率較小，且呈發散分布，超聲作用效率低；同時，流速在換能器段加速，超聲作用時間縮短。這些缺點直接影響了超聲換能器對液態物質的處理效果。
[0008](2)外壁鑲嵌超聲換能器結構:該結構的超聲換能器分布在管道四壁，其優點是聲波向管道中心方向發射，利于聚集能量，其主要不足在于:這類換能器超聲功率難以作大，其超聲平均功率很難超過100瓦，因而對液態介質的處理能力有限。
實用新型內容
[0009]本實用新型的目的在于提供一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，主要解決現有的超聲處理設備存在處理液態介質能力不足的問題。
[0010]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0011]一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，包括葫蘆形的增容管道，設置在該增容管道葫蘆形尾部的進液直管，以及設置在該增容管道葫蘆形頭部的出液直管；所述增容管道的葫蘆形頭部外壁設置有兩個高能超聲生成裝置，且兩個高能超聲生成裝置的中心線在所述增容管道內部相互交叉。
[0012]進一步地，兩個高能超聲生成裝置對稱分布在該出液直管的兩側。
[0013]優選地，兩個高能超聲生成裝置之間的夾角為30°?90°。
[0014]優選地，所述高能超聲生成裝置通過法蘭盤與增容管道外壁可拆卸連接。
[0015]再進一步地，所述高能超聲生成裝置包括壓電轉換器，以及分別與該壓電轉換器和法蘭盤連接并伸入到所述增容管道內部的棒式超聲換能器。
[0016]本實用新型的主要設計原理在于:(I)在管道流量不變的情況下，設置形狀為葫蘆形的增容管道，利用管道局部增容，并限定進液直管和出液直管在增容管道上的位置，從而使得液體進入管道后的直徑由小變大，而根據流體力學原理，由于進液直管進入的液體會在直徑流線形擴大的增容管道內回旋，因此其直線流速會減慢；(2)在增容管道內部安裝雙套棒式超聲換能器，使得空間超聲密度大大增強。如此一來，兩者相互作用，超聲能量作用于液體的時間將會大幅度延長，并且超聲空化效應對液體的作用效果也將會大大增強，液體被有效軟化，并會將這一狀態保持相當長的時間，因而避免了管壁結垢現象的發生，使管壁長時間保持清潔狀態。
[0017]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0018](I)本實用新型原理簡單，結構設計巧妙，成本低廉，使用方便。
[0019](2)本實用新型采用雙套棒式超聲換能器，并以中心線交叉的結構形式安裝在葫蘆形增容管道內，且對稱分布在出液直管兩側，從而有效地增強了空間的超聲能量密度，同時本實用新型依靠進液直管和出液直管位置的合理設計，充分利用了流體動力學原理及流體的渦流和湍流現象，在超聲功率不變的前提下，巧妙地增加了超聲空化產出率，繼而增加水處理的源動力，使得本實用新型在延長了增容管道內超聲作用時間的同時，還增強了對液體處理的效果。
[0020](3)本實用新型使管道內壁垢明顯減少，大幅度延長了管道的使用壽命，不僅減少了材料的消耗，而且降低了生產成本和維護成本；應用于換熱設備中，還可以明顯提高換熱管道的換熱效率，其節能效果相當顯著。
[0021](4)本實用新型所采用的棒式超聲換能器，其發射功率在I?5kw左右，而其它形式的超聲換能器的發射功率僅為幾百瓦，因此，本實用新型采用棒式超聲換能器遠遠大于其它形式超聲換能器對液體的處理能力。
[0022](5)本實用新型的管壁清潔和防除垢能力強，節能減排效果好，其與現有技術相t匕，具有實質性的特點和進步，具有很好的推廣應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0024]其中，附圖標記對應的零部件名稱為:
[0025]1-壓電轉換器，2-出液直管，3-法蘭盤，4-棒式超聲換能器，5-增容管道，6_進液直管。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0027]實施例
[0028]如圖1所示，本實用新型是針對應用于高能超聲水處理和液體管、罐內壁的防護工程而提出的新的技術方案，其主要包括依次連接的進液直管6、增容管道5、出液直管2，以及與增容管道5外壁連接的兩個高能超聲生成裝置。其中，增容管道5形狀為葫蘆形，進液直管6設置在增容管道5葫蘆形的尾部，出液直管2和兩個高能超聲生成裝置均設置在增容管道5葫蘆形的頭部。優選地，兩個高能超聲生成裝置與增容管道5外壁的連接處均靠近出液直管2，并且以出液直管2的中心軸線為對稱軸對稱分布在其兩側。同時，高能超聲生成裝置通過法蘭盤3與增容管道5連接，如此可方便拆裝和更換高能超聲生成裝置。
[0029]具體地說，所述高能超聲生成裝置包括壓電轉換器1，以及分別與壓電轉換器I和法蘭盤3連接并伸入到增容管道5內部的棒式超聲換能器4。為了增強增容管道5內超聲空間的聲能量密度，兩個棒式超聲換能器斜向插入增容管道內部，一般地，兩個棒式超聲換能器之間的最佳夾角為30°?60°。
[0030]本實用新型的使用過程如下:
[0031]當液體以一定的流速由進液直管6進入后，遂以發散狀或渦流狀的湍流形式在增容管道5的區域內回旋。與此同時，壓電轉換器I在電功率的驅動下，利用棒式超聲換能器4向周圍和前方發射高能超聲。高能超聲與流動中的液體相互作用，在液體中發生大量瞬態超聲空化效應，使液體滋生出空化氣泡。在超聲空化效應持續作用下，這些空化氣泡爆裂，產生高溫、高壓及剪切力等環境條件，使液體發生一系列的物理和化學反應，液體中的分子鏈、共價鍵斷裂，即液體被軟化處理，經過軟化處理后的液體，最后由出液直管2流出。
[0032]由于軟化液體的形態將保留相當長一段時間，因此可在一定程度上避免管壁結垢，從而維持管壁光滑清潔。
[0033]本實用新型可以實現對輸水管、罐(如換熱器、輸液管道等)的清潔防護，延長管道的使用壽命，同時可以提高換熱器的能量交換效率，節能減排效果顯著。
[0034]上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，不應當用以限制本實用新型的保護范圍，但凡在本實用新型的主體設計思想和精神下所作出的任何毫無實質意義的改動和潤色，或是進行等同置換，其所解決的技術問題實質上與本實用新型一致的，也應當在本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，其特征在于:包括葫蘆形的增容管道(5)，設置在該增容管道(5)葫蘆形尾部的進液直管(6)，以及設置在該增容管道(5)葫蘆形頭部的出液直管(2);所述增容管道的葫蘆形頭部外壁設置有兩個高能超聲生成裝置，且兩個高能超聲生成裝置的中心線在所述增容管道內部相互交叉。
2.根據權利要求1所述的一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，其特征在于:兩個高能超聲生成裝置對稱分布在該出液直管(2)的兩側。
3.根據權利要求2所述的一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，其特征在于:兩個高能超聲生成裝置之間的夾角為30°?90°。
4.根據權利要求1?3任意一條所述的一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，其特征在于:所述高能超聲生成裝置通過法蘭盤(3)與增容管道(5)外壁可拆卸連接。
5.根據權利要求4所述的一種增容式高能超聲管壁清潔裝置，其特征在于:所述高能超聲生成裝置包括壓電轉換器(I)，以及分別與該壓電轉換器(I)和法蘭盤(3)連接并伸入到所述增容管道(5)內部的棒式超聲換能器(4)。
【文檔編號】B08B9/027GK203695540SQ201420056710
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】王保強 申請人:王保強, 鄧令, 韋巍, 羅顯剛