專利名稱：全方位超聲波除藻儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波除藻儀，尤其是涉及一種全方位變頻輻射超聲波除藻 儀。
背景技術(shù)：
目前，日趨嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化(藻類大量繁殖而使水體水質(zhì)惡化的一種現(xiàn)象) 已成為全球性的環(huán)境問(wèn)題。藻類在大量死亡分解時(shí)不僅散發(fā)惡臭，還會(huì)大量消耗水中的氧 氣，引起水質(zhì)惡化，導(dǎo)致大量魚類死亡，被稱為“生態(tài)癌癥”，是水體污染治理中的世界級(jí)難 題。尤為嚴(yán)重的是某些藻類會(huì)產(chǎn)生藻毒素，威脅人民的身體健康。因此提高水處理工藝對(duì) 藻類的去除率已成為日益迫切的問(wèn)題。治理藻類泛濫方法，大體可概括為物理法、化學(xué)法和生物法。使用化學(xué)藥劑除藻 法是需要向水中引入新的化學(xué)成分，對(duì)水體產(chǎn)生二次污染。使用生物法飼養(yǎng)一定的魚 類，放養(yǎng)大型菌類和水生植物等，但如果投放的菌種稍有不當(dāng)，也就會(huì)引起其它生態(tài)污染。 物理方法除藻儀有很多種如機(jī)械撈藻法、換水法、活性炭吸附法等等都需要花費(fèi)大量人力 物力，開(kāi)支十分巨大。而超聲波除藻技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的治理環(huán)境的一種新型除藻技 術(shù)。超聲波滅除藻具有操作方便、高效、無(wú)污染或減少污染的特點(diǎn)。超聲波泛指頻率在16kHz 以上的聲波，是一種彈性機(jī)械波，能在水中產(chǎn)生一系列接近于極端的條件，如超過(guò)重力加速 度幾萬(wàn)倍的質(zhì)點(diǎn)加速度，空化泡破裂產(chǎn)生的瞬間高溫和高壓(4000K、500大氣壓)、急劇的 放電，以及強(qiáng)烈的沖擊波和射流等。由此衍生的二次波、輻射壓、聲捕捉、自由基、氧化劑等 也可能較大程度地改變介質(zhì)性質(zhì)。超聲波抑藻殺藻機(jī)理有破壞細(xì)胞壁、破壞氣胞、破壞活性酶。高強(qiáng)度的超聲波能 破壞生物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流出。藻類細(xì)胞的特殊構(gòu)造是一個(gè)占細(xì)胞體積50%的氣胞， 氣胞控制藻類細(xì)胞的升降運(yùn)動(dòng)。超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓等可以破壞氣胞。水是 聲波的良導(dǎo)體，這種高頻波在水中傳布，衰減很少，可以穿得很遠(yuǎn)。藻類細(xì)胞在超聲波特定 頻率作用下，產(chǎn)生共振，使細(xì)胞膜振裂，藻類即自行衰退滅亡，先上浮后下沉。同時(shí)，空化產(chǎn) 生的高溫高壓和大量自由基，可破壞藻細(xì)胞內(nèi)活性酶和活性物質(zhì)，從而影響細(xì)胞的生理生 化活性。此外，超聲波引發(fā)的化學(xué)效應(yīng)也能分解藻毒素等藻細(xì)胞分泌物和代謝產(chǎn)物。與傳統(tǒng)常規(guī)的水處理裝置與技術(shù)相比，超聲波除藻儀設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，效果持 久，能耗低。修復(fù)環(huán)境所需時(shí)間短；修復(fù)技術(shù)資金需要最小；不產(chǎn)生二次污染；原位修復(fù)可 使污染物在原地被清除，操作簡(jiǎn)便；運(yùn)行成本很低，只要傳統(tǒng)治污方法的8%左右。但是它 還有改進(jìn)提高的地方。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種可在大型水域中全方位去 除和控制多種藻類的裝置，尤其是也能分解藻毒素等藻細(xì)胞分泌物和代謝產(chǎn)物的超聲波除藻儀。[0007]本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種全方位超聲波除藻儀，包括超聲波發(fā)生器，用于輸出高頻信號(hào)；超聲波換能 器，用于將所述高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波信號(hào)發(fā)射；其中超聲波換能器包括超聲頭，所述超 聲頭為中空的不銹鋼圓管，具有底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜，穿過(guò)所述超聲頭的頂壁進(jìn)入 中空部分，一端連接所述超聲波發(fā)生器以輸送高頻信號(hào)，另一端分為正負(fù)兩極，分別連接第 一電極片和第二電極片；壓電陶瓷片，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn) 生超聲波；超聲波反射塊；緊固螺栓，用于將壓電陶瓷片和超聲波反射塊壓緊在超聲頭的 底壁；所述超聲頭跟隨壓電陶瓷片的超聲波信號(hào)，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的 超聲波。進(jìn)一步的，所述超聲頭的側(cè)壁和壓電陶瓷片之間設(shè)置有高溫絕緣薄膜。進(jìn)一步的，所述超聲頭的頂壁具有開(kāi)口，開(kāi)口中設(shè)有硅膠錐形密封塞，開(kāi)口通過(guò)螺 紋結(jié)構(gòu)配接有用于壓緊硅膠錐形密封塞的緊固密封螺帽，所述連接線纜穿過(guò)硅膠錐形密封 塞和緊固密封螺帽進(jìn)入超聲頭中空部分。本實(shí)用新型的有益效果主要體現(xiàn)在超聲波除藻儀可向多個(gè)方向發(fā)出變頻的超聲 波信號(hào)，讓單元變頻超聲波輻射范圍更廣更均勻，使其更有效地對(duì)大型水域的各種藻類進(jìn) 行快速處理和控制，同時(shí)也能對(duì)水域中的多種細(xì)菌、病毒，有機(jī)物進(jìn)行有效的處理和降解作用。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方案作進(jìn)一步說(shuō)明 圖1為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的超聲波發(fā)生器的電路圖。 圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖。 圖3為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
的超聲波換能器工作示意圖。1超聲頭6高溫絕緣薄膜 2壓電陶瓷片7硅膠錐形密封塞 3電極片 8緊固密封螺帽 4超聲波反射塊9連接線纜5緊固螺栓 10超聲波換能器
具體實(shí)施方式
有關(guān)本實(shí)用新型之前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考圖式之較 佳具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到此處的參 考了附圖的具體描述僅僅用于示例目的，本實(shí)用新型并不局限于此。通常，超聲波除藻儀包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器兩個(gè)部分。超聲波發(fā)生器 連接外部電源，產(chǎn)生高頻信號(hào)；超聲波換能器將高頻的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波發(fā)射出去。目前 市場(chǎng)上所用超聲波除藻儀的發(fā)射聲波模式為縱向振動(dòng)發(fā)射，存在使用范圍的局限性。在本 實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
中，其超聲換能器設(shè)計(jì)成圓管形復(fù)合超聲換能器，其可以在 徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的聲輻射，達(dá)到有效地對(duì)大型水域的各種藻類進(jìn)行快速處理和控 制。具體的，超聲波換能器的超聲頭用不銹鋼體加工成特定尺寸的圓管形體。由于聲波在金屬材料中的聲速較高，金屬(不銹鋼)材料發(fā)射聲波時(shí)幅度大和信號(hào)強(qiáng)，該超聲頭能徑向 全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的聲輻射，具有功率密度大、輻射效率高的特點(diǎn)；并且，由于不銹鋼在 惡劣的水域中不易老化，壽命長(zhǎng)，在本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
中，超聲頭既是多種超 聲波諧振頻率的發(fā)射源，又是作為密封和保護(hù)超聲波壓電陶瓷片，電極等的外殼。市場(chǎng)上所用超聲波除藻儀的外部電源為市電，在本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式中，超聲波除藻儀的外部電源同時(shí)也能用太陽(yáng)能或蓄電池，這樣可節(jié)約能源，而且更適合在 大型水體中心和無(wú)電源供應(yīng)的水體中使用。參照?qǐng)D1，超聲波發(fā)生器是為超聲波換能器提供變頻信號(hào)的信號(hào)源，使超聲波換 能器在諧振點(diǎn)產(chǎn)生不同的震蕩頻率，不同頻率的高頻波向水中傳布從而對(duì)不同藻類產(chǎn)生共 振，裂解，和衰退死亡。該超聲波發(fā)生器連接外部電源，由24V/3A的穩(wěn)壓電源、時(shí)鐘控制器、 變頻信號(hào)源、功率放大器和高頻輸出變壓器等組成，其設(shè)計(jì)能滿足220V電壓或IlOV電壓 供電或室外的蓄電池供電和太陽(yáng)能供電等。在圖1中，連接好超聲波換能器后連接外部電 源，(可選擇供電電源220V/AC或24V/DC電源)，經(jīng)穩(wěn)壓電源給時(shí)鐘控制器、變頻信號(hào)源供 電，時(shí)鐘控制器控制變頻信號(hào)的周期，變頻信號(hào)源為功率放大器提供變頻信號(hào)，經(jīng)高頻輸出 變壓器隔離輸出給超聲波換能器，交變的高頻信號(hào)，使換能器發(fā)出多頻超聲波。參照?qǐng)D2，超聲波換能器10包括超聲頭1，該超聲頭1為中空的不銹鋼圓管，具有 底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜9，穿過(guò)所述超聲頭1的頂壁進(jìn)入中空部分，一端連接所述超聲 波發(fā)生器以輸送高頻信號(hào)，另一端分為正負(fù)兩極，分別連接一個(gè)電極片3，即第一電極片和 第二電極片；壓電陶瓷片2，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生超聲波， 在本實(shí)施方案中壓電陶瓷片2為兩片；超聲波反射塊4;緊固螺栓5，用于將壓電陶瓷片2和 超聲波反射塊4壓緊在超聲頭1的底壁；超聲頭1跟隨壓電陶瓷片2的超聲波信號(hào)，在超聲 頭1的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的超聲波。所述超聲頭1的側(cè)壁和壓電陶瓷片2之間設(shè)置有高溫絕緣薄膜6。所述超聲頭1的頂壁具有開(kāi)口，開(kāi)口中設(shè)有硅膠錐形密封塞7，開(kāi)口通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu) 配接有用于壓緊硅膠錐形密封塞的緊固密封螺帽8，所述連接線纜9穿過(guò)硅膠錐形密封塞7 和緊固密封螺帽8進(jìn)入超聲頭1的中空部分。參照?qǐng)D3，本實(shí)用新型的超聲波除藻儀能進(jìn)行全方位的除藻，尤其能將位于水面之 下的藻類清除。盡管為示例目的，已經(jīng)公開(kāi)了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開(kāi)的本實(shí)用新型的范圍和精神的情況 下，各種改進(jìn)、增加以及取代是可能的。
權(quán)利要求一種全方位超聲波除藻儀，其特征在于，包括超聲波發(fā)生器，用于輸出高頻信號(hào)；超聲波換能器，用于將所述高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波信號(hào)發(fā)射；其中超聲波換能器包括超聲頭，所述超聲頭為中空的不銹鋼圓管，具有底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜，穿過(guò)所述超聲頭的頂壁進(jìn)入中空部分，一端連接所述超聲波發(fā)生器以輸送高頻信號(hào)，另一端分為正負(fù)兩極，分別連接第一電極片和第二電極片；壓電陶瓷片，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生超聲波；超聲波反射塊；緊固螺栓，用于將壓電陶瓷片和超聲波反射塊壓緊在超聲頭的底壁；所述超聲頭跟隨壓電陶瓷片的超聲波信號(hào)，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲頭的側(cè)壁和壓 電陶瓷片之間設(shè)置有高溫絕緣薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全方位超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲頭的頂壁具有 開(kāi)口，開(kāi)口中設(shè)有硅膠錐形密封塞，開(kāi)口通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)配接有用于壓緊硅膠錐形密封塞的 緊固密封螺帽，所述連接線纜穿過(guò)硅膠錐形密封塞和緊固密封螺帽進(jìn)入超聲頭中空部分。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種全方位超聲波除藻儀，包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器，其中超聲波換能器包括超聲頭，所述超聲頭為中空的不銹鋼圓管，具有底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜，穿過(guò)所述超聲頭的頂壁進(jìn)入中空部分，一端連接所述超聲波發(fā)生器以輸送高頻信號(hào)，另一端分為正負(fù)兩極，分別連接第一電極片和第二電極片；壓電陶瓷片，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生超聲波；超聲波反射塊；緊固螺栓，用于將壓電陶瓷片和超聲波反射塊壓緊在超聲頭的底壁；所述超聲頭跟隨壓電陶瓷片的超聲波信號(hào)，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的超聲波。本實(shí)用新型的有益效果是超聲波除藻儀可向多個(gè)方向發(fā)出變頻的超聲波信號(hào)。
文檔編號(hào)C02F1/36GK201729686SQ20102016437
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者蘭昌文, 徐家發(fā), 趙春生, 邱占成, 錢德初 申請(qǐng)人:蘇州市華興天和科技有限公司