一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲波清洗技術(shù)領域，具體涉及一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波清洗是一種全新的高科技物理清洗技術(shù)，目前已經(jīng)廣泛地應用于國民經(jīng)濟各個行業(yè)。超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及聲沖流等作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。目前所用的超聲波清洗機中，空化作用和聲沖流作用應用地更多，超聲波清洗廣泛應用于表面噴涂處理行業(yè)、機械行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、半導體行業(yè)、鐘表首飾行業(yè)、光學行業(yè)、紡織印染等行業(yè)。超聲波清洗機主要由優(yōu)質(zhì)高性能超聲波換能器清洗槽和特殊的超聲波發(fā)生器組成，超聲波發(fā)生器與清洗槽可以是分體或一體。
目前超聲波清洗器主要有兩種，即傳統(tǒng)的開放式超聲清洗槽及浸沒式超聲波清洗槽兩種:在傳統(tǒng)的浸沒式超聲波清洗槽中，超聲波換能器處于單面輻射的工作狀態(tài)下，夾心式壓電陶瓷復合換能器的前輻射面與超聲波清洗槽緊密結(jié)合，以便實現(xiàn)超聲波的高效傳輸;而換能器的另一個輻射面，也就是常說的換能器的后輻射面，是裸露在空氣中的。由于換能器的后輻射端面是換能器振動位移的波幅位置，盡管空氣的阻抗很低，但由于位移較大，因此換能器的后向輻射功率不可能為零。同時，由于空氣阻抗與換能器阻抗嚴重失配，在換能器的后輻射面處將產(chǎn)生嚴重的聲反射，因而造成換能器的功率損耗，降低換能器的效率。為了盡量減少此類換能器的后向輻射功率，人們采用通常重金屬材料作為換能器的后蓋板材料。采用這一措施以后，盡管可以適當?shù)臏p少換能器的后向輻射功率，但仍然存在聲波的反射問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有超聲波清洗技術(shù)中存在的換能器后向輻射能量反射、阻抗失配、聲能量浪費、輻射功率和輻射效率低的問題。
[0004]為此，本發(fā)明提供了一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，包括超聲波換能器，其中，還包括輻射槽，所述超聲波換能器膠粘或者焊接于所述輻射槽的內(nèi)部。
[0005]上述一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，所述輻射槽選用不銹鋼材料制成。
[0006]上述一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，所述輻射槽呈矩形。
[0007]上述一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，所述超聲波換能器為雙向輻射超聲波換能器，所述超聲波換能器的前后金屬輻射塊可以選用相同或者不同的材料制成。
上述一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，所述超聲波換能器的前后金屬輻射塊可以制成不同的幾何形狀及尺寸。
[0008]上述一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，所述超聲波換能器的數(shù)量至少為一個。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的這種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，雙向輻射換能器的前后兩個輻射面都與輻射槽緊密相連，因而換能器的兩個輻射面同時輻射超聲波，不僅可以消除傳統(tǒng)的超聲波清洗槽中換能器后輻射端的無功功率的輻射問題，還大大地提高了傳統(tǒng)的超聲波清洗槽的輻射效率，因而提高了傳統(tǒng)的超聲波清洗槽的利用效率，增大了換能器的輻射功率，從而提高了清洗效果；同時該新型浸沒式超聲波陣列輻射器可以實現(xiàn)同一個輻射器在不同方向產(chǎn)生不同輻射功率以及強度的輻射功能;該發(fā)明可廣泛應用于超聲清洗、超聲粉碎、超聲提取、超聲乳化、超聲化學等液體處理技術(shù)中，具有良好的應用前景及市場價值。
[0010]以下將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖標記說明:1、超聲波換能器;2、輻射槽。
【具體實施方式】
[0013]為進一步闡述本發(fā)明達成預定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細說明如下。
[0014]實施例1:
如圖1所示，一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，包括超聲波換能器I，其中，還包括輻射槽2，超聲波換能器I的兩個輻射面分別與輻射槽2相粘接;其中，輻射槽2選用矩形的不銹鋼材料制成，超聲波換能器I為雙向福射超聲波換能器;超聲波換能器I的如后金屬福射塊可以選用相同或者不同的材料制成;超聲波換能器I的前后金屬輻射塊均可以制成不同的幾何形狀及尺寸;超聲波換能器I的數(shù)量至少為一個。
[0015]其中，超聲波換能器I的兩個輻射面均呈圓形;前金屬輻射塊可以采用鋁或者鋁合金材料或者鋁鎂合金等輕金屬材料制成;后金屬輻射塊可以采用鋁或者鋁合金材料或者鋁鎂合金等輕金屬材料制成，后金屬輻射塊還可以采用鋼或者銅或者不銹鋼等重金屬材料制成;超聲波換能器I中的壓電晶片可以采用PZT-4或PZT-8發(fā)射型陶瓷材料制成，壓電晶片均呈圓環(huán)形;超聲波換能器I可以為圓柱形或喇叭型復合換能器，其中超聲波換能器I的前后金屬輻射塊的形狀可以采用圓柱形、圓錐形、指數(shù)型、雙曲線型或者其他不同的面積變化函數(shù)。
[0016]實施例2:
在實施例1的基礎上，該新型浸沒式超聲波陣列輻射器對稱地輻射超聲波時，超聲波換能器I中的壓電晶片選用PZT-4發(fā)射型材料，壓電晶片的數(shù)量為兩片，均呈圓環(huán)形;超聲波換能器I的前后金屬輻射塊的形狀采用圓錐形，圓錐形喇叭的小端半徑Ri=19.5mm，大端半徑R2=27.5mm，每片壓電陶瓷圓環(huán)的厚度為Loi=L()2=5mm，內(nèi)外半徑分別為Roi=7.5mm，Ro2=19mm。
[0017]當前后金屬輻射圓錐塊的材料均為鋁合金時:頻率為25KHz時，前后金屬喇叭的長度分別為U=L2=62.5mm;頻率為35KHz時，前后金屬喇叭的長度分別為U=L2=41.5mm。
[0018]當前后金屬輻射圓錐塊的材料均為不銹鋼時:頻率為25KHz時，前后金屬喇叭的長度分別為L1=L2=SSmm;頻率為35KHz時，前后金屬喇叭的長度分別為L1=LrfOJmm0
[0019]實施例3:
在實施例1的基礎上，該新型浸沒式超聲波陣列輻射器不對稱地輻射超聲波時，超聲波換能器I中的壓電晶片選用PZT-4發(fā)射型材料，壓電晶片的數(shù)量為兩片，均呈圓環(huán)形;超聲波換能器I的前后金屬輻射塊的形狀采用圓錐形，圓錐形喇叭的小端半徑R1=IiSmm,大端半徑R2=27.5mm，每片壓電陶瓷圓環(huán)的厚度為Loi=Lo2=5mm，內(nèi)外半徑分別為Roi=7.5mm,R02=
1 Qmnin
[0020]當前金屬輻射圓錐塊的材料為鋁合金、后金屬輻射圓錐塊的材料為不銹鋼時:頻率為25KHz時，鋁合金金屬喇叭的長度為1^=62.5臟，不銹鋼金屬喇叭的長度L2=32mm;頻率為35KHz時，招合金金屬喇叭的長度為LM1.Smm，不銹鋼金屬喇叭的長度L2=20.5mm。
[0021]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，包括超聲波換能器(I)，其特征在于:還包括輻射槽(2)，所述超聲波換能器(I)膠粘或者焊接于所述輻射槽(2)的內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，其特征在于:所述輻射槽(2)選用不銹鋼材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，其特征在于:所述輻射槽(2)呈矩形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，其特征在于:所述超聲波換能器(I)為雙向輻射超聲波換能器，所述超聲波換能器(I)的前后金屬輻射塊可以選用相同或者不同的材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，其特征在于:所述超聲波換能器(I)的前后金屬輻射塊均可以制成不同的幾何形狀及尺寸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，其特征在于:所述超聲波換能器(I)的數(shù)量至少為一個。
【專利摘要】本發(fā)明屬于超聲波清洗技術(shù)領域，具體涉及一種新型浸沒式超聲波陣列輻射器，包括超聲波換能器，輻射槽，其中超聲波換能器膠粘或焊接于輻射槽的內(nèi)部；浸沒式超聲波陣列輻射器中超聲波換能器的兩個輻射面分別與輻射槽相粘接，因而換能器的兩個輻射面可以同時輻射超聲波，不僅消除了傳統(tǒng)超聲波清洗槽中換能器后輻射端的無功功率的輻射問題，還大大提高了傳統(tǒng)超聲波清洗槽的輻射效率，提高了傳統(tǒng)的超聲波清洗槽的利用效率，增大了換能器的輻射功率，從而提高了清洗效果；同時該發(fā)明可以實現(xiàn)同一個輻射器在不同方向產(chǎn)生不同輻射功率以及強度的輻射功能，可廣泛應用于超聲清洗、超聲粉碎、超聲提取、超聲乳化、超聲化學等液體處理技術(shù)中，應用前景廣泛。
【IPC分類】B06B1/06
【公開號】CN105598023
【申請?zhí)枴緾N201610014529
【發(fā)明人】林書玉, 徐潔
【申請人】陜西師范大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月11日