專利名稱：超聲波換能器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超聲波換能器。
背景技術：
金屬管道的積垢問題在我國石油、化工、冶金、制糖、制鹽、制藥、熱電等行業不同程度存在。污垢的存在會使熱交換效率降低、液體介質流動阻力增大，設備容易腐蝕，從而影響設備正常使用，并會縮短設備的使用時間。
超聲波是通過超聲波發生器將20KHz頻率的信號，進行電功率放大后，經超聲波換能器的逆壓電效應轉換成高頻機械振動，能量通過介質中的聲輻射，使介質中分子振動并產生無數微小氣泡。氣泡沿超聲波傳播方向在負壓區形成生長，并在正壓區迅速閉合而產生上千個大氣壓的瞬間高壓，從而閉合形成無數微觀高壓沖擊波，引起物理、化學變化。超聲波對液體的空化作用，在一定范圍內產生強大的壓力峰，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力，致使金屬界面于垢層之間的結合力降低，使垢層脫落剝離。總之，破壞成垢條件，達到放垢目的。
在采用脈沖回波方式的超聲波除垢領域中，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，提高除垢效果。但該方法對于超聲波換能器聲功率及聲強的提高有限，不能達到更有效的除垢效果。
發明內容
本實用新型的發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。
為實現上述發明目的，本實用新型超聲波換能器包括壓電陶瓷管，支撐軸、透聲護筒，在壓電陶瓷管內側、外側分別是與壓電陶瓷管緊密套接在一起的內環金屬背襯和外環金屬背襯，內環金屬背襯的內側通過中間墊套在支撐軸上，外環金屬背襯置于透聲護筒中，透聲護筒與外環金屬背襯之間有耦合油；內環金屬背襯和外環金屬背襯上有電極，分別與超聲波電源兩輸出極相連接。
壓電陶瓷管、內環金屬背襯和外環金屬背襯可以分成多環并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環之間用中間墊隔離去耦合。
在現有的超聲波技術中，采用專門培植的復合材料，如環氧樹脂基復合材料，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，回波系數靈敏度可比環氧樹脂基復合材料背襯提高10dB，回波幅度增大，脈沖寬度窄，整機的軸向分辨率增加。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，聲功率及聲強增強，聲束的指向性及空化現象增強，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
結構圖；圖2是所示壓電陶瓷管與內外環金屬背襯軸向截面結構圖；圖中，1-超聲波換能器 101-壓電陶瓷管 102-支撐 103-透聲護筒104-內環金屬背襯 105-外環金屬背襯 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
以下結合附圖和具體實施方式
，對本實用新型超聲波換能器作進一步詳細的說明和描述。
圖1是本實用新型超聲波換能器一種具體實施方式
結構圖。圖中，超聲波換能器1置于液體管道2內，超聲波換能器1包括壓電陶瓷管101，支撐軸102、透聲護筒103，在壓電陶瓷管101內側、外側分別是與壓電陶瓷管101緊密套接在一起的內環金屬背襯104和外環金屬背襯105，內環金屬背襯104的內側通過中間墊106套在支撐軸102上，外環金屬背襯105置于透聲護筒103中，透聲護筒103與外環金屬背襯105之間有耦合油；內環金屬背襯104和外環金屬背襯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內的液體隔離。
壓電陶瓷管101、內環金屬背襯104、外環金屬背襯105可以分成多環并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環之間用中間墊106隔離去耦合，進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、內環金屬背襯104、外環金屬背襯105各環之間及兩端，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，構成陣列式、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，液體在液體管道2內流動，超聲波換能器1發出的超聲波，射向液體管道2內壁，使垢層脫落剝離，達到放垢目的。
圖2是所示壓電陶瓷管與內外環金屬背襯軸向截面結構圖。圖中，壓電陶瓷管101被內環金屬背襯104和外環金屬背襯105緊密夾在其間，并產生超聲波。
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明構思的發明創造均在保護之列。
權利要求1.一種超聲波換能器包括壓電陶瓷管，支撐軸、透聲護筒，其特征在于，壓電陶瓷管內側、外側分別是與壓電陶瓷管緊密套接在一起的內環金屬背襯和外環金屬背襯，內環金屬背襯的內側通過中間墊套在支撐軸上，外環金屬背襯置于透聲護筒中，透聲護筒與外環金屬背襯之間有耦合油；內環金屬背襯和外環金屬背襯上有電極，分別與超聲波電源兩輸出極相連接。
2.根據權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述的壓電陶瓷管、內環金屬背襯和外環金屬背襯可以分成多環并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環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、透聲護筒，其特征在于，壓電陶瓷管內側、外側分別是與壓電陶瓷管緊密套接在一起的內環金屬背襯和外環金屬背襯，內環金屬背襯的內側通過中間墊套在支撐軸上，外環金屬背襯置于透聲護筒中，透聲護筒與外環金屬背襯之間有耦合油；內環金屬背襯和外環金屬背襯上有電極，分別與超聲波電源兩輸出極相連接。壓電陶瓷管、內環金屬背襯和外環金屬背襯可以分成多環并列，并分別與超聲波電源兩輸出極相連接，每環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，聲功率及聲強增強，聲束的指向性及空化現象增強，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 優先權日2004年8月27日
發明者覃世敏, 俞明, 陳心恬 申請人:四川創源科技有限責任公司