專利名稱：變頻式超聲波除藻儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波除藻儀，尤其是涉及一種多方位變頻式輻射超聲波除藻儀。
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)境問題。藻類在大量死亡分解時不僅散發(fā)惡臭，還會大量消耗水中的氧 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難 題。尤為嚴(yán)重的是某些藻類會產(chǎn)生藻毒素，威脅人民的身體健康。因此提高水處理工藝對 藻類的去除率已成為日益迫切的問題。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，開支十分巨大。而超聲波除藻技術(shù)是近年來發(fā)展起來的治理環(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，如超過重力加速 度幾萬倍的質(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。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，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。目前，對于超聲波除藻技術(shù)的應(yīng)用主要是在實驗室和小型景觀池中使用，可針對 性的去除部分藻類，但其超聲波的輻射頻率的單一或者輻射方向單一，所以作用范圍較小， 很難對大型水域的不同藻類及時去除，對于大型水域藻類泛濫無法得到及時控制。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)備簡單，使用方便，效果持 久，能耗低。修復(fù)環(huán)境所需時間短；修復(fù)技術(shù)資金需要最?。徊划a(chǎn)生二次污染；原位修復(fù)可 使污染物在原地被清除，操作簡便；運(yùn)行成本很低，只要傳統(tǒng)治污方法的8%左右。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決上述的技術(shù)問題，提供一種可在大型水域中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。本實用新型的另一目的是提供一種可在室內(nèi)室外等多種場合使用的超聲波除藻 儀。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種變頻式超聲波除藻儀，包括超聲波發(fā)生器，用于輸出高頻信號；超聲波換能器，用于將所述高頻信號轉(zhuǎn)化為超聲波信號發(fā)射；其中，所述超聲波發(fā)生器包括外部電源，向超聲波發(fā)生器提供能量；穩(wěn)壓電源，將外部電源的電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電壓；時鐘控制器，由穩(wěn)壓電源供電，控制變頻信號的周期；變頻信號源，由穩(wěn)壓電源供電，由時鐘控制器控制產(chǎn)生變頻信號；功率放大器，放大變頻信號源提供的變頻信號；高頻輸出變壓器，將收功率放大器提供的變頻信號轉(zhuǎn)化為交變的高頻信號傳遞給 超聲波換能器，使超聲波換能器在諧振點(diǎn)產(chǎn)生不同的振蕩頻率的超聲波。進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓電源能夠由多種外部電源供電。進(jìn)一步地，所述多種外部電源可選的為220伏交流市電、或110伏交流市電、或蓄 電池、或太陽能電池中的至少兩種。進(jìn)一步地，所述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，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驅(qū)動產(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，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻 的超聲波。進(jìn)一步地，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)一步地，所述超聲頭的頂壁具有開口，開口中設(shè)有硅膠錐形密封塞，開口通過螺 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。本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在根據(jù)藻類的生長期、爆發(fā)期來改變超聲波頻 率，進(jìn)而適用于不同時期藻類的清除和控制。另外該超聲波除藻儀還可適應(yīng)多種電源供電， 滿足室內(nèi)和室外使用。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方案作進(jìn)一步說明


圖1為本實用新型的具體實施方式
的超聲波發(fā)生器的電路圖。圖2為本實用新型的具體實施方式
的超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖。[0035]1超聲頭2壓電陶瓷片3電極片4超聲波反射塊5緊固螺栓
6高溫絕緣薄膜 7硅膠錐形密封塞 8緊固密封螺帽 9連接線纜
10超聲波換能器
具體實施方式
有關(guān)本實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 佳具體實施方式
的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到此處的參 考了附圖的具體描述僅僅用于示例目的，本實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部分。超聲波發(fā)生器 連接外部電源，產(chǎn)生高頻信號；超聲波換能器將高頻的電信號轉(zhuǎn)化為超聲波發(fā)射出去。目前 市場上所用超聲波除藻儀的發(fā)射聲波模式為縱向振動發(fā)射，存在使用范圍的局限性。在本 實用新型的一種具體實施方式
中，其超聲換能器設(shè)計成圓管形復(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)射聲波時幅度大和信號強(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，在本實用新型的一種具體實施方式
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。市場上所用超聲波除藻儀的外部電源為市電，在本實用新型的一種具體實施方式中，超聲波除藻儀的外部電源同時也能用太陽能或蓄電池，這樣可節(jié)約能源，而且更適合在 大型水體中心和無電源供應(yīng)的水體中使用。參照
圖1，超聲波發(fā)生器是為超聲波換能器提供變頻信號的信號源，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、時鐘控制器、 變頻信號源、功率放大器和高頻輸出變壓器等組成，其設(shè)計能滿足220V電壓或IlOV電壓 供電或室外的蓄電池供電和太陽能供電等。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)壓電源給時鐘控制器、變頻信號源供 電，時鐘控制器控制變頻信號的周期，變頻信號源為功率放大器提供變頻信號，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，使換能器發(fā)出多頻超聲波。參照圖2，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，另一端分為正負(fù)兩極，分別連接一個電極片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驅(qū)動產(chǎn)生超聲波， 在本實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，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。[0046]所述超聲頭1的頂壁具有開口，開口中設(shè)有硅膠錐形密封塞7，開口通過螺紋結(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。本實用新型的超聲波除藻儀器可以根據(jù)藻類的生長期、爆發(fā)期來改變超聲波頻率 (若干個波段)，進(jìn)而適用于不同時期藻類的清除和控制。例如，在藻類的爆發(fā)期使用高頻， 生長期使用低頻。這樣可以達(dá)到節(jié)省能源的效果。又或者在本實用新型超聲波除藻儀器開 始啟動后，使用超低頻自動驅(qū)趕生物，例如魚，然后再開始進(jìn)行除藻。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員將意識到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本實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)利要求一種變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，包括超聲波發(fā)生器，用于輸出高頻信號；超聲波換能器，用于將所述高頻信號轉(zhuǎn)化為超聲波信號發(fā)射；其中，所述超聲波發(fā)生器包括外部電源，向超聲波發(fā)生器提供能量；穩(wěn)壓電源，將外部電源的電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電壓；時鐘控制器，由穩(wěn)壓電源供電，控制變頻信號的周期；變頻信號源，由穩(wěn)壓電源供電，由時鐘控制器控制產(chǎn)生變頻信號；功率放大器，放大變頻信號源提供的變頻信號；高頻輸出變壓器，將收功率放大器提供的變頻信號轉(zhuǎn)化為交變的高頻信號傳遞給超聲波換能器，使超聲波換能器在諧振點(diǎn)產(chǎn)生不同的振蕩頻率的超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源能夠由多 種外部電源供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述多種外部電源可選 的為220伏交流市電、或110伏交流市電、或蓄電池、或太陽能電池中的至少兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲波換能器包括 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，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驅(qū)動產(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，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的超聲波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻式超聲波除藻儀，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。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲頭的頂壁具有 開口，開口中設(shè)有硅膠錐形密封塞，開口通過螺紋結(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。
專利摘要本實用新型提供了一種變頻式超聲波除藻儀，包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器，所述超聲波發(fā)生器包括外部電源、穩(wěn)壓電源、時鐘控制器、變頻信號源、功率放大器、和高頻輸出變壓器。本實用新型的有益效果是超聲波除藻儀可向多個方向發(fā)出變頻的超聲波信號。本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在根據(jù)藻類的生長期、爆發(fā)期來改變超聲波頻率，進(jìn)而適用于不同時期藻類的清除和控制。另外該超聲波除藻儀還可適應(yīng)多種電源供電，滿足室內(nèi)和室外使用。
文檔編號C02F1/36GK201729687SQ20102016439
公開日2011年2月2日 申請日期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 申請人:蘇州市華興天和科技有限公司