本技術(shù)設(shè)計一種凈水裝置，尤其是超聲波凈水裝置。

背景技術(shù)：

1、換熱器普遍存在著不同程度的污垢問題，由于污垢是熱的不良導體，增加了流體和換熱壁面換熱過程的傳熱熱阻，增大流動阻力，降低換熱設(shè)備的換熱性能，另外污垢在換熱面上的沉積還會引起局部過熱而導致機械性能下降，嚴重時會引起設(shè)備和管道壁的腐蝕，造成大量經(jīng)濟損失。因此需對阻垢技術(shù)進行深入的理論與應用研究，盡可能降低污垢對換熱設(shè)備的影響，對促進我國節(jié)能減排，提升能源利用率及發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟有著重大的現(xiàn)實意義。

2、物理阻垢法主要是指運用聲、光、電、磁等技術(shù)改變硬水中離子和分子的運動狀態(tài)，從而達到阻垢的效果。本設(shè)備運用超聲波處理技術(shù)實現(xiàn)阻垢效果，使用方便、成本低、無污染，因而具有廣闊的應用前景。超聲波防除垢技術(shù)，主要是利用超聲波強聲場處理流體，達到抑制大顆粒污垢生成，剝離壁面沉積垢的效果。很多的研究表明，超聲空化效應對阻垢效果起主要作用。所謂超聲空化效應是指空化泡的一系列動力學過程，較高強度的超聲波通過液體，聲波負壓時產(chǎn)生空化泡，聲波正壓時空化泡崩潰，空化泡崩潰的過程伴隨著高溫和高壓，并伴隨產(chǎn)生強烈的沖擊波和強大的微射流。空化過程中也伴隨著諸多的連帶效應，如剪切效應形成的剪切力作用于垢層，使之松散、松脫，而不易附著管壁，不易形成垢層；活化效應伴隨空化效應發(fā)生，產(chǎn)生羥基自由基，進一步生成雙氧水，提高了液體的溶垢能力，促進硬水中的致垢成分析出并懸浮在水中，進一步將析出的晶體從水中分離，即可達到降低水硬度的目的。

3、在管道內(nèi)安裝梯形肋片通過改變水流的路徑和流動狀態(tài)，從而增強水的擾動，肋片的凸起與振幅桿突出的圓臺交錯排布，使流道方向不斷改變，增加流體與肋片的摩擦，這也會使得流體產(chǎn)生更多的湍流和渦旋，從而增強了水的擾動，使得流體不斷沖刷超聲振幅桿，階梯形工振幅桿可利用圓臺斜面對超聲波的折射效應加強徑向傳播的超聲波聲強，從而增加超聲波對水的作用強度，充分促進鈣離子析出，從而達到凈水目的。超聲波處理段內(nèi)部分為三部分，第一段作為預處理單元，主要負責對原水進行初步凈化，去除大顆粒物質(zhì)和懸浮物，降低濁度，防止后續(xù)處理單元被堵塞。第二部分作為主處理單元，利用超聲波的空化效應和機械振動作用，使得水中鈣、鎂離子快速析出，使其鈣鹽鎂鹽凝聚、沉淀或分離出來。后處理單元主要負責進一步改善水質(zhì)，去除殘留物質(zhì)，提升水的品質(zhì)。三部分根據(jù)水的實際情況調(diào)節(jié)超聲波功率大小，協(xié)同工作，達到凈化水質(zhì)的目的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于提供一種多效超聲水裝置來降低工業(yè)用水的硬度，消除用水設(shè)備中結(jié)垢現(xiàn)象帶來的影響，并且解決通過添加化學試劑的阻垢除垢方法對環(huán)境的污染。

2、為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種多效超聲水處理裝置，包括進水管道、超聲處理段、沉淀段、過濾段和出水管道和三套超聲處理裝置；其中進水管道設(shè)有第一電磁閥，管道延伸至超聲波處理段內(nèi)部；超聲波處理段內(nèi)部設(shè)有第一擋板和第二擋板，超聲波處理段底部為沉淀段；超聲波處理段箱蓋分別用法蘭連接第一超聲波換能器、第二換能器、第三換能器，換能器與振幅桿組成超聲波處理裝置；超聲處理段與過濾段由過渡管道連接，過濾段內(nèi)部設(shè)有濾芯，頂部筒蓋連接出水管道和第六電磁閥。

3、上述超聲水處理裝置中，超聲波處理段外形為方形箱體，沉淀段在超聲波處理段正下方，由進水管道流入超聲波處理段的水，經(jīng)過擋板和肋片的引流，依次經(jīng)過三個超聲處理裝置，在超聲波作用下，污垢從沉淀段的排污口排出；超聲波處理過后的水由過渡管道流入過濾段，經(jīng)過濾芯的作用，水從出水管道流出；超聲波處理裝置由超聲波換能器、變幅桿組成。

4、上述超聲波處理段由方形箱體和頂部方形箱蓋連接而成，箱體內(nèi)部設(shè)有兩個擋板，將箱體分為三個部分，第一擋板開口設(shè)于箱體上部，第二擋板設(shè)于箱體下部，水流依次經(jīng)過箱體的三個部分。

5、上述超聲水處理裝置中，超聲處理裝置通過法蘭盤與箱蓋連接，第一振幅桿、第二振幅桿、第三振幅桿伸入箱體內(nèi)部，由擋板將其分隔。三套超聲波處理裝置的作用強度可以根據(jù)水質(zhì)狀況進行適度調(diào)節(jié)，三者互相配合已達到最佳處理效果。

6、上述超聲水處理裝置中，所述超聲波處理段箱體內(nèi)壁兩側(cè)內(nèi)管壁與擋板兩側(cè)設(shè)有肋板，肋板通過螺栓分別與箱體和擋板連接。肋板設(shè)有凸起，其界面可視為梯形，水流在肋板的引流和擾動作用下，會與振幅桿充分接觸，增強了超聲波的作用效果，極大增強設(shè)備的凈水效果。

7、上述超聲波處理裝置中，所述振幅桿的截面形狀為梯形，視為由圓臺和空心圓柱拼接而成，拼接順序自上至下依次為圓臺、大空心圓柱、圓臺、小空心圓柱，大空心圓柱與圓臺大底面，小空心圓柱與圓臺小底面連接，圓臺大底面直徑為小底面的2倍，圓臺高度和空心圓柱高度相等，大圓柱底面積等于圓臺大底面面積，小圓柱底面積等于圓臺小底面面積。所述振幅桿采用鈦合金制成。階梯形工具頭可利用圓臺斜面對超聲波的折射效應加強徑向傳播的超聲波聲強，使筒內(nèi)超聲場分布更均勻。

8、上述超聲波凈水裝置中，所述肋板凸起與振幅桿圓臺凸起交錯分布，增強了水流的擾動，使水流超聲波處理裝置充分接觸，延長超聲波處理的時間，增強了超聲波的作用，極大程度上降低水的硬度，增強了凈水效果。

9、上述超聲波發(fā)生裝置中，所述沉淀段上安裝有第一排污管道、第二排污管道和第三排污管道，并分別設(shè)有第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥。

10、上述超聲波凈水裝置中，所述過濾段由濾芯、圓筒殼體、筒蓋和底座組成。內(nèi)部濾芯為圓筒形，水從過濾段下部流入過濾段，經(jīng)過濾芯過濾，由濾芯上部出水管道流出較為潔凈的水。底座由法蘭與筒體連接，方便拆卸，可由此對濾芯進行更換。

11、上述超聲波凈水裝置中，所述超聲波處理段與過濾段之間由過渡管道連接并設(shè)有第五電磁閥。

12、本實用新型的有益效果是：本實用新型提供了一種超聲波凈水裝置，在超聲波處理下使硬水中致垢離子析出，形成大量的水垢顆粒，能有效地降低水硬度。超聲波處理段設(shè)置擋板可使水流經(jīng)過充分處理，過濾段內(nèi)的濾芯可以進一步凈化水質(zhì)，確保比較潔凈的水流出。在給定控制參數(shù)下，該設(shè)備運行穩(wěn)定，水處理效果顯著，并且使用安全、操作簡單，不污染環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：包括進水管道（1）、超聲處理段（3）、沉淀段（16）、過濾段（25）和出水管道（31）和超聲處理裝置；其中進水管道（1）設(shè)有第一電磁閥（2），管道延伸至超聲波處理段（3）內(nèi)部；超聲波處理段(3)內(nèi)部設(shè)有第一擋板(13)和第二擋板(15)，超聲波處理段(3)底部為沉淀段(16)；超聲波處理段箱蓋(5)分別用法蘭連接第一換能器(7)、第二換能器(9)、第三換能器(11)，換能器與振幅桿組成超聲波處理裝置；超聲處理段(3)與過濾段(25)由過渡管道(24)連接，過濾段(25)內(nèi)部設(shè)有濾芯(27)，頂部筒蓋(26)連接出水管道(31)和第六電磁閥(30)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：超聲波處理段（3）與過濾段（25）由過渡管道（24）連接，過渡管道（24）設(shè)有第五電磁閥（23）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：所述超聲波處理段由方形箱體(4)和頂部方形箱蓋(5)連接而成，箱體（4）內(nèi)部設(shè)有兩個擋板，將箱體（4）分隔為三個部分，第一擋板(13)開口設(shè)于箱體（4）上部，第二擋板（15）的開口設(shè)于箱體（4）下部。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：第一換能器（7）、第二換能器（9）、第三換能器（11）分別通過法蘭（8）與箱蓋（5）連接，箱蓋通過螺栓與箱體（4）連接；第一振幅桿（6）、第二振幅桿（10）、第三振幅桿（12）分為位于有擋板分隔的箱體（4）的三個部分。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：所述第一振幅桿（6）、第二振幅桿（10）第三振幅桿（12）的截面形狀為梯形，即第一振幅桿（6）、第二振幅桿（10）第三振幅桿（12）為由圓臺和空心圓柱拼接而成，拼接順序自上至下依次為圓臺、大空心圓柱、圓臺、小空心圓柱，大空心圓柱與圓臺大底面連接，小空心圓柱與圓臺小底面連接，圓臺大底面直徑為小底面的2倍，圓臺高度和空心圓柱高度相等，大空心圓柱底面積等于圓臺大底面面積，小圓柱底面積等于圓臺小底面面積。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：超聲波處理段箱體（4）兩側(cè)內(nèi)壁、第一擋板（13）、第二擋板（15）兩側(cè)分別設(shè)有肋板（14），肋板通過螺栓分別與箱體（4）和第一擋板（13）、第二擋板（15）連接，截面為梯形，梯形上底面中點與小圓臺側(cè)面中點平齊。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：所述過濾段（25）由濾芯（27）、圓筒殼體（28）、筒蓋（26）和底座（29）組成，其中底座（29）與圓筒殼體（28）使用法蘭進行連接，方便定期對濾芯（27）進行更換，出水管道（31）位于過濾段（25）上方，與筒蓋（26）相連，出水管道（31）設(shè)有第六電磁閥（30）。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多效超聲水處理裝置，其特征在于：所述沉淀段（16）底為倒圓錐形，沉淀段（16）底部與第一排污管道（18）、第二排污管道（20）、第三排污管道（22）相連；第一排污管道（18）設(shè)有第二電磁閥（17），第二排污管道（20）設(shè)有第三電磁閥（19），第三排污管道（22）設(shè)有第四電磁閥（21）；第一排污管道（18）、第二排污管道（20）、第三排污管道（22）分別在第一振幅桿（6）、第二振幅桿（10）、第三振幅桿（12）正下方。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種多效超聲水處理裝置，通過超聲波處理技術(shù)，配合沉淀和過濾作用達到降低工業(yè)用水硬度的目的。本技術(shù)包括進水管道、出水管道、電磁閥、超聲波處理段、肋板、過濾段、排污段和超聲波發(fā)生裝置組成。超聲波發(fā)生裝置設(shè)置在超聲波處理段的頂部；超聲波處理段設(shè)有三套超聲波處理裝置、擋板和肋板，超聲波處理段底部設(shè)有排污口；過濾段設(shè)有濾芯和可拆卸底座。本技術(shù)利用超聲波水處理技術(shù)將水中雜質(zhì)進行超聲波處理，除垢效果明顯，便于操作，造價成本低、安裝方便。可在工業(yè)上廣泛應用，降低工業(yè)用水的硬度，減少用水設(shè)備中結(jié)垢帶來的隱患和經(jīng)濟損失，保持工業(yè)設(shè)備的安全運行。

技術(shù)研發(fā)人員：陳永昌,任凱,馬重芳
受保護的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：20231227
技術(shù)公布日：2025/1/2