水力復頻超聲發聲器的製造方法

2023-10-11 18:12:29 1

水力復頻超聲發聲器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種水力復頻超聲發聲器，其在入口盤與底盤之間設置至少2根連杆，入口盤的中心加工有向內延伸的收斂形噴嘴，噴嘴的外側設置有至少2個入口簧片，底盤的中心設置障體，障體的長度不等於噴嘴的長度，在障體的外側設置底部簧片，其利用由噴嘴出來的射流與一定幾何形狀的障礙物的相互作用，使液體介質發生擾動，對噴嘴附近的射流產生反作用，在噴嘴以障體之間產生交變的壓力場和速度場，產生振動而產生聲波，達到提高和強化超聲波廢水處理效果的目的，而且由於噴嘴與障體的長度不同，對應入口簧片與底部簧片的長度也不同，產生復頻超聲波，還可通過改變噴嘴、障體以及入口簧片與底部簧片的長度來改變其超聲頻率，實現頻率可調的目的。
【專利說明】水力復頻超聲發聲器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在有機汙染物廢水處理系統中的利用流體超聲波降解有機汙染物的流體發聲器裝置，尤其涉及一種水力復頻超聲發聲器。
【背景技術】
[0002]近二十幾年來，我國的水體汙染十分嚴重，造成水汙染的主要汙染源為工業汙染廢水、農業汙染廢水和城市生活汙水。尤其是難降解的「三致」(致癌、致畸、致基因突變)有機汙染物，它們不僅大量消耗水體中的溶解氧，使水體失去自我淨化的能力，而且能長期在環境中的存在，並通過食物鏈侵入到人體中並逐步積累，對人體健康已構成了嚴重威脅。同時，由於水體的汙染，造成許多水資源無法再利用，從而加重了水資源的匱乏程度，影響了環境的可持續利用和經濟的可持續發展。因此，尋求新的方法和技術對流量大、汙染物多且又成分複雜的工業、農業汙染廢水進行有效地、深度處理，將為水資源的再利用創造條件。[0003]物理方法進行水處理，由於不產生二次汙染，被稱為「綠色水處理」，受到了廣泛的關注。其中的超聲空化法，因可以廉價簡易地集高溫、高壓、機械剪切和破碎為一體，為物理方法進行有機汙染物降解和水體淨化處理創造了特殊的形式。但是，很多實驗室的研究難於應用在大流量、大規模的水體處理中。原因是常規的電動式超聲(如壓電式和磁致式換能器所產生的超聲)若要實現將聲空化處理水體的應用從實驗室規模「放大」到生產規模。遇到的瓶頸是:(1)需要大功率的超聲換能器和大功率超聲信號發生器；(2)大功率的換能器和發生器耗能大，能量利用率低(只有5%~10%)，裝置複雜、製造和維修困難；(3)由於換能器安裝及其輻射形式，決定了聲空化區域停留在換能器附近，難以分散到大的流體空間，從而導致處理效果無法達到實驗室小型試驗的效果；因此，國內外聲空化研究者把探討和研究聲波處理大流量液體的方法聚焦在流體動力發聲器上。
[0004]早期的簧片哨就是水力聲空化流體動力發聲器的重要代表之一，它的出現為聲學應用中的聲波產生帶來了新的方法。尤其是簧片哨在應用於解堵、防垢、增注、除蠟、降粘、均化乳化、粉碎、促進化學反應以及對水體消毒和氯酚系列的降解等方面顯示出獨特的效果，曾受到應用的關注。但是，發明人在進一步研究過程中發現:傳統的簧片哨在汙水處理方面還存在有頻率單一，聲壓振幅難以大幅度提高而導致難以進一步提高空化強度，為簧片哨的廣泛工程應用帶來了困難。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種超聲頻率可調，能夠提高和強化超聲波廢水處理效果，而且結構簡單、操作方便、易於管理、成本較低的水力復頻超聲發聲器。
[0006]為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是:在入口盤與底盤之間設置至少
2根連杆，入口盤的中心加工有向內延伸的收斂形噴嘴，噴嘴的入口直徑d與出口直徑Cltl之比為1:0.4~0.7，噴嘴的外側設置有至少2個入口簧片，底盤的中心設置有與噴嘴相對應的障體，障體距離噴嘴的喉部為2.0~4.0mm,且障體的長度不等於噴嘴的長度，障體的直徑與噴嘴的外徑相同且與噴嘴在同一中心線上，在障體的外側設置有與入口簧片相對應的底部簧片，入口簧片與底部簧片的端部是大小為10°~15°的尖角狀結構。
[0007]上述入口簧片與底部簧片正對或錯位排列。
[0008]上述入口簧片與底部簧片均是在同一圓周上關於中心線對稱分布。
[0009]本發明提供了一種水力復頻超聲發聲器，由入口盤、底盤以及設置在入口盤與底盤之間的噴嘴、連杆、入口簧片、底部簧片、障體組成一個振動系統，障體與噴嘴在同一中心線上，利用由噴嘴出來的射流與一定幾何形狀的障礙物的相互作用，使液體介質發生擾動，而擾動對噴嘴附近的射流產生反作用，從而在噴嘴以障體之間產生交變的壓力場和速度場，而交變的流場形成自激激勵入口簧片和底部簧片，產生振動而產生聲波，從而達到提高和強化超聲波廢水處理效果的目的，而且由於噴嘴與障體的長度不同，對應入口簧片與底部簧片的長度也不同，產生復頻超聲波，還可通過改變噴嘴的長度、障體長度以及入口簧片與底部簧片的長度來改變其超聲頻率，實現頻率可調的目的，此外本發明的結構簡單，操作方便，易於管理，設備成本低，處理規模大大提高，可進行工業化處理使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為實施例1的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]現結合附圖對本發明的技術方案進行進一步說明，但是本發明不僅限於下述實施的情形。
[0012]實施例1
[0013]由圖1可知，本實施例的水力復頻超聲發聲器是由入口盤1、噴嘴2、入口簧片3、連杆4、障體5、底部簧片6以及底盤7連接構成。
[0014]本實施例的入口盤I與底盤7均是用不鏽鋼材料製成的圓板，入口盤I與底盤7之間通過4根平均分布在同一個圓周上的連杆4連接起來，在入口盤I的中心加工有流體入口，在流體入口上安裝有向內部延伸的收斂形的噴嘴2，噴嘴2的入口直徑d為8mm，出口直徑dQ為4mm，長度hi為30mm，即入口直徑d與出口直徑dQ之比為1:0.5，在噴嘴2的外側距離噴嘴2外壁2mm的位置安裝有6個入口簧片3，6個入口簧片3是在同一圓周上關於噴嘴2的中心線對稱分布，每個入口簧片3的長度為31mm，厚度為2mm，其端部為尖角狀，其尖角大小為12°，所產生的超生頻率約為1.703kHz。在與噴嘴2的出口端正對的位置安裝有障體5，障體5的長度h2為20mm，其一端固定在底盤7上，與底盤7連接為一體結構，另一端面距離噴嘴2的喉部為3_，使流體的脈動壓力能夠形成垂直衝擊力，障體5直徑與噴嘴2的長度不同，外徑相同，與噴嘴2在同一中心線上，在障體5的外側與障體5距離2mm的位置安裝有6個底部簧片6，6個底部簧片6在同一圓周上關於障體5中心線對稱分布，每個底部簧片6的長度為21mm，厚度為2mm，其一端焊接在底盤7上，超出障體5的另一端呈尖角狀，尖角大小為12°，每個底部簧片6與相鄰一個入口簧片3錯位排列，產生3.71kHz頻率的超聲波。
[0015]使用時，噴嘴2的進水壓力滿足4~10個大氣壓，進水射流進入噴嘴2內，遇到障體5後發生擾動，對噴嘴2附近的射流產生反作用，在噴嘴2與障體5之間產生交變的壓力場和速度場，而交變的流場形成自激激勵兩側簧片的固有振動而發射聲波從而產生聲波。
[0016]實施例2
[0017]本實施例的入口盤I與底盤7之間通過2根平均分布在同一個圓周上的連杆4連接起來，在入口盤I的中心加工有流體入口，在流體入口上安裝有向內部延伸的收斂形的噴嘴2，噴嘴2的入口直徑d為8mm，出口直徑dQ為3.2mm，長度hi為30mm，即入口直徑d與出口直徑Cltl之比為1:0.4，在噴嘴2的外側距離噴嘴2外壁3mm的位置安裝有8個入口簧片3，8個入口簧片3是在同一圓周上關於噴嘴2的中心線對稱分布，每個入口簧片3的長度為31mm，厚度為3mm，其端部為尖角狀，其尖角大小為10°，所產生的超生頻率為2.554kHz。在與噴嘴2的出口端正對的位置安裝有障體5，障體5的長度h2為20mm，其一端固定在底盤7上，與底盤7連接為一體結構，另一端面距離噴嘴2的喉部為2.0mm,障體5直徑與噴嘴2的長度不同，外徑相同，且與噴嘴2在同一中心線上，在障體5的外側與障體5距離3mm的位置安裝有8個底部簧片6，8個底部簧片6在同一圓周上關於障體5中心線對稱分布，每個底部簧片6的長度為21mm,厚度為3mm,其一端焊接在底盤7上,超出障體5的另一端呈尖角狀，尖角大小為10°，形成5.565kHz頻率的超聲波。
[0018]其他的部件及其連接關係與實施例1相同。
[0019]實施例3
[0020]本實施例的入口盤I與底盤7之間通過8根平均分布在同一個圓周上的連杆4連接起來，在入口盤I的中心加工有流體入口，在流體入口上安裝有向內部延伸的收斂形的噴嘴2，噴嘴2的入口直徑d為8mm，出口直徑dQ為5.6mm，長度hi為10mm，即入口直徑d與出口直徑Cltl之比為1:0.7，在噴嘴2的外側距離噴嘴2外壁2mm的位置安裝有2個入口簧片3，2個入口簧片3是在同一圓周上關於噴嘴2的中心線對稱分布，每個入口簧片3的長度為11mm，厚度為2mm，其端部為尖角狀，其尖角大小為15°，所產生的超生頻率為13.522kHz。在與噴嘴2的出口端正對的位置安裝有障體5，障體5的長度h2為15_，其一端固定在底盤7上，與底盤7連接為一體結構，另一端面距離噴嘴2的喉部為4.0mm,障體5直徑與噴嘴2的長度不同，外徑相同，且與噴嘴2在同一中心線上，在障體5的外側與障體5距離2mm的位置安裝有2個底部簧片6，2個底部簧片6在同一圓周上關於障體5中心線對稱分布，每個底部簧片6的長度為16mm,厚度為2mm,其一端焊接在底盤7上,超出障體5的另一端呈尖角狀，尖角大小為15°，形成6.39kHz頻率的超聲波。
[0021]其他的部件及其連接關係與實施例1相同。
[0022]實施例4
[0023]上述實施例1~3中，底部簧片6與入口簧片3正對，即在與噴嘴2中心線平行的同一條直線上分布。
[0024]實施例5
[0025]上述實施例1~4中，噴嘴2長度hi為12臟，障體5的長度h2為10臟，其他的部件及對應的參數、連接關係均與相應實施例相同，形成頻率為9.68kHz與13.52kHz的超聲波。
[0026]實施例6
[0027]上述實施例1~4中，噴嘴2長度hi為15臟，障體5的長度h2為25臟，其他的部件及對應的參數、連接關係均與相應實施例相同，形成頻率為6.39kHz與2.42kHz的超聲波。
[0028]本發明的噴嘴2與入口簧片3長度以及障體5與底部簧片6的長度均可以改變，從而改變其超聲頻率，具體可根據實際使用情況進行調整。
【權利要求】
1.一種水力復頻超聲發聲器，其特徵在於:在入口盤(I)與底盤(7)之間設置至少2根連杆(4)，入口盤(1)的中心加工有向內延伸的收斂形噴嘴(2)，噴嘴(2)的入口直徑d與出口直徑Cltl之比為1:0.4~0.7，噴嘴(2)的外側設置有至少2個入口簧片(3)，底盤(7)的中心設置有與噴嘴(2)相對應的障體(5)，障體(5)距離噴嘴(2)的喉部為2.0~4.0mm，且障體(5)的長度不等於噴嘴(2)的長度，障體(5)的直徑與噴嘴(2)的外徑相同且與噴嘴(2)在同一中心線上，在障體(5)的外側設置有與入口簧片(3)相對應的底部簧片(6)，所述入口簧片(3)與底部簧片(6)的端部是大小為10°~15°的尖角狀結構。
2.根據權利要求1所述的水力復頻超聲發聲器，其特徵在於:所述入口簧片(3)與底部簧片(6)正對或錯位排列。
3.根據權利要求1或2所述的水力復頻超聲發聲器，其特徵在於:所述入口簧片(3)與底部簧片(6)均是在 同一圓周上關於中心線對稱分布。
【文檔編號】C02F1/36GK103936099SQ201410160697
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】沈壯志 申請人:陝西師範大學