專利名稱：超聲波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波換能器。
背景技術(shù)：
金屬管道的積垢問題在我國石油、化工、冶金、制糖、制鹽、制藥、熱電等行業(yè)不同程度存在。污垢的存在會使熱交換效率降低、液體介質(zhì)流動阻力增大，設(shè)備容易腐蝕，從而影響設(shè)備正常使用，并會縮短設(shè)備的使用時間。
超聲波是通過超聲波發(fā)生器將20KHz頻率的信號，進(jìn)行電功率放大后，經(jīng)超聲波換能器的逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動，能量通過介質(zhì)中的聲輻射，使介質(zhì)中分子振動并產(chǎn)生無數(shù)微小氣泡。氣泡沿超聲波傳播方向在負(fù)壓區(qū)形成生長，并在正壓區(qū)迅速閉合而產(chǎn)生上千個大氣壓的瞬間高壓，從而閉合形成無數(shù)微觀高壓沖擊波，引起物理、化學(xué)變化。超聲波對液體的空化作用，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力峰，把垢晶粒破壞掉。同時，由于超聲波在金屬和垢層中的傳播速度不同，其速度在界面上形成剪切應(yīng)力，致使金屬界面于垢層之間的結(jié)合力降低，使垢層脫落剝離?？傊?，破壞成垢條件，達(dá)到放垢目的。
在采用脈沖回波方式的超聲波除垢領(lǐng)域中，換能器的脈沖寬度直接影響振動模式徑向分辨率。為了獲得窄聲脈沖，一般采用限制激勵信號的脈沖寬度，并采用低QM值的壓電元件，以提高超聲波換能器聲功率及聲強(qiáng)，提高除垢效果。但該方法對于超聲波換能器聲功率及聲強(qiáng)的提高有限，不能達(dá)到更有效的除垢效果。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的發(fā)明目的在于克服上述不足，提供一種除垢效果更好的超聲波換能器。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型超聲波換能器包括壓電陶瓷管，支撐軸、透聲護(hù)筒，在壓電陶瓷管內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別是與壓電陶瓷管緊密套接在一起的內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯，內(nèi)環(huán)金屬背襯的內(nèi)側(cè)通過中間墊套在支撐軸上，外環(huán)金屬背襯置于透聲護(hù)筒中，透聲護(hù)筒與外環(huán)金屬背襯之間有耦合油；內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯上有電極，分別與超聲波電源兩輸出極相連接。
壓電陶瓷管、內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯可以分成多環(huán)并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環(huán)之間用中間墊隔離去耦合。
在現(xiàn)有的超聲波技術(shù)中，采用專門培植的復(fù)合材料，如環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，但效果不理想。本實用新型超聲波換能器采用金屬，如鈦、鐵、鋁、銅等作背襯材料，回波系數(shù)靈敏度可比環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料背襯提高10dB，回波幅度增大，脈沖寬度窄，整機(jī)的軸向分辨率增加。此外，由于采用金屬背襯材料，背襯材料的強(qiáng)度提高，超聲波換能的輸入電功率也可以增加，聲功率及聲強(qiáng)增強(qiáng)，聲束的指向性及空化現(xiàn)象增強(qiáng)，大大提高了除垢效果。


圖1是本實用新型超聲波換能器一種具體實施方式
結(jié)構(gòu)圖；圖2是所示壓電陶瓷管與內(nèi)外環(huán)金屬背襯軸向截面結(jié)構(gòu)圖；圖中，1-超聲波換能器 101-壓電陶瓷管 102-支撐 103-透聲護(hù)筒104-內(nèi)環(huán)金屬背襯 105-外環(huán)金屬背襯 106-中間墊顯示屏 2-液體管道3-過線管 4-電纜密封防爆罩組件。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本實用新型超聲波換能器作進(jìn)一步詳細(xì)的說明和描述。
圖1是本實用新型超聲波換能器一種具體實施方式
結(jié)構(gòu)圖。圖中，超聲波換能器1置于液體管道2內(nèi)，超聲波換能器1包括壓電陶瓷管101，支撐軸102、透聲護(hù)筒103，在壓電陶瓷管101內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別是與壓電陶瓷管101緊密套接在一起的內(nèi)環(huán)金屬背襯104和外環(huán)金屬背襯105，內(nèi)環(huán)金屬背襯104的內(nèi)側(cè)通過中間墊106套在支撐軸102上，外環(huán)金屬背襯105置于透聲護(hù)筒103中，透聲護(hù)筒103與外環(huán)金屬背襯105之間有耦合油；內(nèi)環(huán)金屬背襯104和外環(huán)金屬背襯105上有電極，與電極相連接的超聲波電源線穿過過線管3接到液體管道2側(cè)壁上安裝的電纜密封防爆罩組件4上，再通過電纜密封防爆罩組件4分別與超聲波電源兩輸出極相連接。過線管3、電纜密封防爆罩組件4的作用是向密閉的液體管道2內(nèi)的超聲波換能器1提供超聲波電源，并將電源線與液體管道2內(nèi)的液體隔離。
壓電陶瓷管101、內(nèi)環(huán)金屬背襯104、外環(huán)金屬背襯105可以分成多環(huán)并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環(huán)之間用中間墊106隔離去耦合，進(jìn)一步提高了超聲波換能器1的工作指向性。中間墊106在本實施例中，起支撐和去耦合兩種作用。中間墊106選擇聚四氟乙烯材料制成，置于壓電陶瓷管101、內(nèi)環(huán)金屬背襯104、外環(huán)金屬背襯105各環(huán)之間及兩端，用以隔離有害聲和有害振動耦合。在本實施例中，超聲波換能器1一共有五環(huán)，構(gòu)成陣列式、大功率超聲波換能器。
超聲波換能器1通過兩端的固定支架固定在液體管道2內(nèi)，液體在液體管道2內(nèi)流動，超聲波換能器1發(fā)出的超聲波，射向液體管道2內(nèi)壁，使垢層脫落剝離，達(dá)到放垢目的。
圖2是所示壓電陶瓷管與內(nèi)外環(huán)金屬背襯軸向截面結(jié)構(gòu)圖。圖中，壓電陶瓷管101被內(nèi)環(huán)金屬背襯104和外環(huán)金屬背襯105緊密夾在其間，并產(chǎn)生超聲波。
本實用新型超聲波換能器不限于具體實施方式
的范圍，一切利用本實用新型發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求1.一種超聲波換能器包括壓電陶瓷管，支撐軸、透聲護(hù)筒，其特征在于，壓電陶瓷管內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別是與壓電陶瓷管緊密套接在一起的內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯，內(nèi)環(huán)金屬背襯的內(nèi)側(cè)通過中間墊套在支撐軸上，外環(huán)金屬背襯置于透聲護(hù)筒中，透聲護(hù)筒與外環(huán)金屬背襯之間有耦合油；內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯上有電極，分別與超聲波電源兩輸出極相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述的壓電陶瓷管、內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯可以分成多環(huán)并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環(huán)之間用中間墊隔離去耦合。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波換能器包括壓電陶瓷管，支撐軸、透聲護(hù)筒，其特征在于，壓電陶瓷管內(nèi)側(cè)、外側(cè)分別是與壓電陶瓷管緊密套接在一起的內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯，內(nèi)環(huán)金屬背襯的內(nèi)側(cè)通過中間墊套在支撐軸上，外環(huán)金屬背襯置于透聲護(hù)筒中，透聲護(hù)筒與外環(huán)金屬背襯之間有耦合油；內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯上有電極，分別與超聲波電源兩輸出極相連接。壓電陶瓷管、內(nèi)環(huán)金屬背襯和外環(huán)金屬背襯可以分成多環(huán)并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環(huán)之間用中間墊隔離去耦合。由于采用金屬背襯材料，背襯材料的強(qiáng)度提高，超聲波換能的輸入電功率也可以增加，聲功率及聲強(qiáng)增強(qiáng)，聲束的指向性及空化現(xiàn)象增強(qiáng)，大大提高了除垢效果。
文檔編號B06B1/06GK2719417SQ200420060940
公開日2005年8月24日 申請日期2004年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日
發(fā)明者覃世敏, 俞明, 陳心恬 申請人:四川創(chuàng)源科技有限責(zé)任公司