水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器，其在入口盤與底盤之間設(shè)置至少2根連桿，入口盤的中心加工有向內(nèi)延伸的收斂形噴嘴，噴嘴的外側(cè)設(shè)置有至少2個(gè)入口簧片，底盤的中心設(shè)置障體，障體的長(zhǎng)度不等于噴嘴的長(zhǎng)度，在障體的外側(cè)設(shè)置底部簧片，其利用由噴嘴出來(lái)的射流與一定幾何形狀的障礙物的相互作用，使液體介質(zhì)發(fā)生擾動(dòng)，對(duì)噴嘴附近的射流產(chǎn)生反作用，在噴嘴以障體之間產(chǎn)生交變的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)，產(chǎn)生振動(dòng)而產(chǎn)生聲波，達(dá)到提高和強(qiáng)化超聲波廢水處理效果的目的，而且由于噴嘴與障體的長(zhǎng)度不同，對(duì)應(yīng)入口簧片與底部簧片的長(zhǎng)度也不同，產(chǎn)生復(fù)頻超聲波，還可通過(guò)改變噴嘴、障體以及入口簧片與底部簧片的長(zhǎng)度來(lái)改變其超聲頻率，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的目的。
【專利說(shuō)明】水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在有機(jī)污染物廢水處理系統(tǒng)中的利用流體超聲波降解有機(jī)污染物的流體發(fā)聲器裝置，尤其涉及一種水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器。
【背景技術(shù)】
[0002]近二十幾年來(lái)，我國(guó)的水體污染十分嚴(yán)重，造成水污染的主要污染源為工業(yè)污染廢水、農(nóng)業(yè)污染廢水和城市生活污水。尤其是難降解的“三致”(致癌、致畸、致基因突變)有機(jī)污染物，它們不僅大量消耗水體中的溶解氧，使水體失去自我凈化的能力，而且能長(zhǎng)期在環(huán)境中的存在，并通過(guò)食物鏈侵入到人體中并逐步積累，對(duì)人體健康已構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。同時(shí)，由于水體的污染，造成許多水資源無(wú)法再利用，從而加重了水資源的匱乏程度，影響了環(huán)境的可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，尋求新的方法和技術(shù)對(duì)流量大、污染物多且又成分復(fù)雜的工業(yè)、農(nóng)業(yè)污染廢水進(jìn)行有效地、深度處理，將為水資源的再利用創(chuàng)造條件。[0003]物理方法進(jìn)行水處理，由于不產(chǎn)生二次污染，被稱為“綠色水處理”，受到了廣泛的關(guān)注。其中的超聲空化法，因可以廉價(jià)簡(jiǎn)易地集高溫、高壓、機(jī)械剪切和破碎為一體，為物理方法進(jìn)行有機(jī)污染物降解和水體凈化處理創(chuàng)造了特殊的形式。但是，很多實(shí)驗(yàn)室的研究難于應(yīng)用在大流量、大規(guī)模的水體處理中。原因是常規(guī)的電動(dòng)式超聲(如壓電式和磁致式換能器所產(chǎn)生的超聲)若要實(shí)現(xiàn)將聲空化處理水體的應(yīng)用從實(shí)驗(yàn)室規(guī)?！胺糯蟆钡缴a(chǎn)規(guī)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(hào)發(fā)生器；(2)大功率的換能器和發(fā)生器耗能大，能量利用率低(只有5%~10%)，裝置復(fù)雜、制造和維修困難；(3)由于換能器安裝及其輻射形式，決定了聲空化區(qū)域停留在換能器附近，難以分散到大的流體空間，從而導(dǎo)致處理效果無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)的效果；因此，國(guó)內(nèi)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(dòng)力發(fā)聲器上。
[0004]早期的簧片哨就是水力聲空化流體動(dòng)力發(fā)聲器的重要代表之一，它的出現(xiàn)為聲學(xué)應(yīng)用中的聲波產(chǎn)生帶來(lái)了新的方法。尤其是簧片哨在應(yīng)用于解堵、防垢、增注、除蠟、降粘、均化乳化、粉碎、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)以及對(duì)水體消毒和氯酚系列的降解等方面顯示出獨(dú)特的效果，曾受到應(yīng)用的關(guān)注。但是，發(fā)明人在進(jìn)一步研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn):傳統(tǒng)的簧片哨在污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(dǎo)致難以進(jìn)一步提高空化強(qiáng)度，為簧片哨的廣泛工程應(yīng)用帶來(lái)了困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種超聲頻率可調(diào)，能夠提高和強(qiáng)化超聲波廢水處理效果，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、易于管理、成本較低的水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:在入口盤與底盤之間設(shè)置至少
2根連桿，入口盤的中心加工有向內(nèi)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(cè)設(shè)置有至少2個(gè)入口簧片，底盤的中心設(shè)置有與噴嘴相對(duì)應(yīng)的障體，障體距離噴嘴的喉部為2.0~4.0mm,且障體的長(zhǎng)度不等于噴嘴的長(zhǎng)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(cè)設(shè)置有與入口簧片相對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)。
[0007]上述入口簧片與底部簧片正對(duì)或錯(cuò)位排列。
[0008]上述入口簧片與底部簧片均是在同一圓周上關(guān)于中心線對(duì)稱分布。
[0009]本發(fā)明提供了一種水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器，由入口盤、底盤以及設(shè)置在入口盤與底盤之間的噴嘴、連桿、入口簧片、底部簧片、障體組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，障體與噴嘴在同一中心線上，利用由噴嘴出來(lái)的射流與一定幾何形狀的障礙物的相互作用，使液體介質(zhì)發(fā)生擾動(dòng)，而擾動(dòng)對(duì)噴嘴附近的射流產(chǎn)生反作用，從而在噴嘴以障體之間產(chǎn)生交變的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)，而交變的流場(chǎng)形成自激激勵(lì)入口簧片和底部簧片，產(chǎn)生振動(dòng)而產(chǎn)生聲波，從而達(dá)到提高和強(qiáng)化超聲波廢水處理效果的目的，而且由于噴嘴與障體的長(zhǎng)度不同，對(duì)應(yīng)入口簧片與底部簧片的長(zhǎng)度也不同，產(chǎn)生復(fù)頻超聲波，還可通過(guò)改變噴嘴的長(zhǎng)度、障體長(zhǎng)度以及入口簧片與底部簧片的長(zhǎng)度來(lái)改變其超聲頻率，實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的目的，此外本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易于管理，設(shè)備成本低，處理規(guī)模大大提高，可進(jìn)行工業(yè)化處理使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于下述實(shí)施的情形。
[0012]實(shí)施例1
[0013]由圖1可知，本實(shí)施例的水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器是由入口盤1、噴嘴2、入口簧片3、連桿4、障體5、底部簧片6以及底盤7連接構(gòu)成。
[0014]本實(shí)施例的入口盤I與底盤7均是用不銹鋼材料制成的圓板，入口盤I與底盤7之間通過(guò)4根平均分布在同一個(gè)圓周上的連桿4連接起來(lái)，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(nèi)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(zhǎng)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(cè)距離噴嘴2外壁2mm的位置安裝有6個(gè)入口簧片3，6個(gè)入口簧片3是在同一圓周上關(guān)于噴嘴2的中心線對(duì)稱分布，每個(gè)入口簧片3的長(zhǎng)度為31mm，厚度為2mm，其端部為尖角狀，其尖角大小為12°，所產(chǎn)生的超生頻率約為1.703kHz。在與噴嘴2的出口端正對(duì)的位置安裝有障體5，障體5的長(zhǎng)度h2為20mm，其一端固定在底盤7上，與底盤7連接為一體結(jié)構(gòu)，另一端面距離噴嘴2的喉部為3_，使流體的脈動(dòng)壓力能夠形成垂直沖擊力，障體5直徑與噴嘴2的長(zhǎng)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(cè)與障體5距離2mm的位置安裝有6個(gè)底部簧片6，6個(gè)底部簧片6在同一圓周上關(guān)于障體5中心線對(duì)稱分布，每個(gè)底部簧片6的長(zhǎng)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(gè)底部簧片6與相鄰一個(gè)入口簧片3錯(cuò)位排列，產(chǎn)生3.71kHz頻率的超聲波。
[0015]使用時(shí)，噴嘴2的進(jìn)水壓力滿足4~10個(gè)大氣壓，進(jìn)水射流進(jìn)入噴嘴2內(nèi)，遇到障體5后發(fā)生擾動(dòng)，對(duì)噴嘴2附近的射流產(chǎn)生反作用，在噴嘴2與障體5之間產(chǎn)生交變的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)，而交變的流場(chǎng)形成自激激勵(lì)兩側(cè)簧片的固有振動(dòng)而發(fā)射聲波從而產(chǎn)生聲波。
[0016]實(shí)施例2
[0017]本實(shí)施例的入口盤I與底盤7之間通過(guò)2根平均分布在同一個(gè)圓周上的連桿4連接起來(lái)，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(nèi)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(zhǎng)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(cè)距離噴嘴2外壁3mm的位置安裝有8個(gè)入口簧片3，8個(gè)入口簧片3是在同一圓周上關(guān)于噴嘴2的中心線對(duì)稱分布，每個(gè)入口簧片3的長(zhǎng)度為31mm，厚度為3mm，其端部為尖角狀，其尖角大小為10°，所產(chǎn)生的超生頻率為2.554kHz。在與噴嘴2的出口端正對(duì)的位置安裝有障體5，障體5的長(zhǎng)度h2為20mm，其一端固定在底盤7上，與底盤7連接為一體結(jié)構(gòu)，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(zhǎng)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(cè)與障體5距離3mm的位置安裝有8個(gè)底部簧片6，8個(gè)底部簧片6在同一圓周上關(guān)于障體5中心線對(duì)稱分布，每個(gè)底部簧片6的長(zhǎng)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(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0019]實(shí)施例3
[0020]本實(shí)施例的入口盤I與底盤7之間通過(guò)8根平均分布在同一個(gè)圓周上的連桿4連接起來(lái)，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(nèi)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(zhǎng)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(cè)距離噴嘴2外壁2mm的位置安裝有2個(gè)入口簧片3，2個(gè)入口簧片3是在同一圓周上關(guān)于噴嘴2的中心線對(duì)稱分布，每個(gè)入口簧片3的長(zhǎng)度為11mm，厚度為2mm，其端部為尖角狀，其尖角大小為15°，所產(chǎn)生的超生頻率為13.522kHz。在與噴嘴2的出口端正對(duì)的位置安裝有障體5，障體5的長(zhǎng)度h2為15_，其一端固定在底盤7上，與底盤7連接為一體結(jié)構(gòu)，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(zhǎng)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(cè)與障體5距離2mm的位置安裝有2個(gè)底部簧片6，2個(gè)底部簧片6在同一圓周上關(guān)于障體5中心線對(duì)稱分布，每個(gè)底部簧片6的長(zhǎng)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(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0022]實(shí)施例4
[0023]上述實(shí)施例1~3中，底部簧片6與入口簧片3正對(duì)，即在與噴嘴2中心線平行的同一條直線上分布。
[0024]實(shí)施例5
[0025]上述實(shí)施例1~4中，噴嘴2長(zhǎng)度hi為12臟，障體5的長(zhǎng)度h2為10臟，其他的部件及對(duì)應(yīng)的參數(shù)、連接關(guān)系均與相應(yīng)實(shí)施例相同，形成頻率為9.68kHz與13.52kHz的超聲波。
[0026]實(shí)施例6
[0027]上述實(shí)施例1~4中，噴嘴2長(zhǎng)度hi為15臟，障體5的長(zhǎng)度h2為25臟，其他的部件及對(duì)應(yīng)的參數(shù)、連接關(guān)系均與相應(yīng)實(shí)施例相同，形成頻率為6.39kHz與2.42kHz的超聲波。
[0028]本發(fā)明的噴嘴2與入口簧片3長(zhǎng)度以及障體5與底部簧片6的長(zhǎng)度均可以改變，從而改變其超聲頻率，具體可根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)整。
【權(quán)利要求】
1.一種水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器，其特征在于:在入口盤(I)與底盤(7)之間設(shè)置至少2根連桿(4)，入口盤(1)的中心加工有向內(nèi)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(cè)設(shè)置有至少2個(gè)入口簧片(3)，底盤(7)的中心設(shè)置有與噴嘴(2)相對(duì)應(yīng)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(zhǎng)度不等于噴嘴(2)的長(zhǎng)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(cè)設(shè)置有與入口簧片(3)相對(duì)應(yīng)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(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器，其特征在于:所述入口簧片(3)與底部簧片(6)正對(duì)或錯(cuò)位排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力復(fù)頻超聲發(fā)聲器，其特征在于:所述入口簧片(3)與底部簧片(6)均是在 同一圓周上關(guān)于中心線對(duì)稱分布。
【文檔編號(hào)】C02F1/36GK103936099SQ201410160697
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】沈壯志 申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)