[发明专利]一种在强酸性环境中使用的超声波换能器

说明书

技术领域

本发明涉及超声波换能器技术领域，尤其是涉及一种在强酸性环境中使用的超声波换能器。

背景技术

超声波除垢是利用超声波在传播过程中的空化效应，剪切效应和抑制效应等物理特性，通过改变水的物理结构，达到防垢、除垢的效果。使用超声波除垢有无须添加任何化学药剂，对人体无任何危害；除垢效果明显；设备体积小，安装方便，不影响换热设备的正常使用；操作简单免维护程度高，不设专人操作管理，不腐蚀设备，使用寿命长；在线不停产，防垢、除垢双向功能等特点，我国已有很多地方在使用超声波除垢器。例如，锅炉水处理系统，换热器除垢、防垢，石油、电力行业的设备清洗等。由于超声波除垢技术在多个行业中具有革命性的应用前景，且超声换能器的效率提高也有很多的研究价值，因此超声波除垢技术备受工业及学术界的关注，它将是除垢技术今后的发展方向，同时也是今后电力、石油等行业防除积垢技术的发展方向。

我国的锌、铅、锡、镁等金属及其盐类生产在全球总产量四分之一以上。在铜、锌和铅的电解法生产以及无机盐类如MSO₄（M＝Zn、Mn、Zn、Mg、Ni、Cu）、M₂SO₄（M＝K、Na、Li）、MCl₂（Zn、Ni、Co、Cu、Sn）的生产中，经常需要将高酸度无机盐溶液用管道输送下一个处理设备或需要对溶液进行冷却处理。在输送和冷却过程中，由于溶解度随温度的降低导致部分盐类析出或某些难溶沉淀缓慢生成并附着在管道或容器内壁。久而久之，造成容器结垢、管道堵塞，影响生产的连续进行。尤其是有些管道的弯头、接头和容器的狭窄处结垢更难处理。基于上述原因，任蓬山等人采用在垂直于管道方向施加超声波，通过超声波强声场处理流体，使流体沉淀污垢在超声场作用下，发生一系列物理形态和化学性能变化，将管壁上沉淀污垢清除出去（中国专利：CN2418967Y）。超声波控制器和换能器装置在管道外壁上，超声波是通过电能，在管道内壁上作机械运动，产生强大空化气泡，使管道流体中的污垢在超声场作用下活化，达到连续不断的清除管道内壁污垢，使管道内壁上不易沉淀污垢。该方法的缺点为：超声头发射的剪切能力强的纵波未能充分发挥效率，若管道材质为声阻抗与溶液接近而声损耗较大的有机材料（如：玻璃钢、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS等）声波很快衰减。另外，超声头的数量太多，能耗大。何永智等人根据磁化原理，在输液管一端的外壁套有动性磁缸（中国专利：CN2448829Y）。在输液管另一端的外壁套有与动性磁缸连接的超声波传感器。在动性磁缸的外壁套有屏蔽管。在管内壁和屏蔽管外壁及超声波传感器外壁间装有硅酸盐填料。采用了直线式内腔流体原理进行磁化，对水及流体进行磁化处理，使坚硬的矿物盐结晶分子即水垢之间的吸引力遭到破坏，导致水垢逐渐脱落排出。然而，该方法耗电量非常大，设备发热严重。无法用于实际大规模生产。倪明亮等人采用内置式陶瓷超声发射头，超声传播距离可以提高（中国专利：CN2597115Y）。但影响了管道的有效输运面积，增加了流体阻力，从而降低了管道的输运能力；超声头的封装和防酸难以解决。刘利华采用超声头前置变幅金属杆（中国专利：CN101108383A和CN101108384A），并将金属变幅杆置于管道内提高超声作用效果。但由于金属与流体的声阻抗差别太大，声波由超声源经金属传播到流体存在声波在界面的部分反射问题。另外，以上所有专利不适合于强酸性环境，强酸对金属腐蚀加上超声空化腐蚀使得超声如何辐照进入强酸液体问题非常棘手。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的问题，提供一种在强酸性环境中使用的超声波换能器，解决了超声波换能器前段不锈钢声场发射端在酸性环境中使用时被腐蚀的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种在强酸性环境中使用的超声波换能器，包括：

陶瓷超声发射头，所述陶瓷超声发射头为圆柱形，所述陶瓷超声发射头的上表面中心开设有圆孔，所述圆孔中固定连接有大头螺钉；

塑料支撑板，所述塑料支撑板中心设有通孔一；

锥台形导波棒，所述锥台形导波棒包括粗端和细端，所述粗端设有凸台，所述凸台的外径小于等于通孔一的直径，所述粗端中心设有螺纹孔一，所述细端中心设有螺纹孔二，所述螺纹孔一和螺纹孔二为非贯通孔；

环状陶瓷压电振子，所述环状陶瓷压电振子是由n层紫铜电极片和n-1层压电陶瓷片交替叠加形成，所述n为大于1的奇数；

钢质负载，所述钢质负载中心开设有通孔二；