專利名稱：一種大功率超聲波換能組件及換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波換能組件及換能器，尤其是涉及一種大功率超聲波換能組件及換能器。
背景技術(shù)：
超聲波換能器是一種利用陶瓷的壓電效應(yīng)將機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，即將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，或是在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的器件。由于其良好的換能特性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和化工生產(chǎn)中，如制藥、化工、焊接、破碎、清洗、醫(yī)療設(shè)備探測(cè)、檢測(cè)等，尤其在石油開(kāi)采領(lǐng)域，利用大功率超聲波換能器，能提高采油量，降低原油的粘度，以完成石油的二次甚至三次開(kāi)采?，F(xiàn)有的大功率超聲波換能組件一般為環(huán)形的壓電陶瓷，壓電陶瓷的內(nèi)外兩個(gè)表面 鍍有電極?，F(xiàn)有的大功率超聲波換能器一般為圓柱形筒體，內(nèi)部設(shè)置有大功率超聲波換能組件，筒體內(nèi)壁與換能組件外表面直接接觸，超聲波換能組件浸潤(rùn)在硅油中并加以一定的壓力，以平衡筒體內(nèi)外壓力。這種大功率超聲波換能器主要存在以下幾方面的缺陷一是電極直接鍍?cè)趬弘娞沾傻膬?nèi)外兩個(gè)表面，超聲波換能器在工作時(shí)產(chǎn)生劇烈的機(jī)械振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電極從壓電陶瓷的表面脫落，從而影響換能效率；二是壓電陶瓷浸潤(rùn)在油液中，液體的不穩(wěn)定性容易導(dǎo)致工作時(shí)壓電陶瓷發(fā)生變形，使轉(zhuǎn)換效能大大降低；三是壓電陶瓷產(chǎn)生的超聲通過(guò)硅油傳導(dǎo)到超聲波換能器的外殼，使得其外殼發(fā)出超聲波，此方式電聲轉(zhuǎn)換效率較低，同時(shí)超聲波徑向發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)幅度較大，會(huì)導(dǎo)致壓電陶瓷碎裂，故而影響工作效率。。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能避免電極脫落、壓電陶瓷變形破裂的大功率超聲波換能組件，并提供一種能在徑向360°方位發(fā)射出均勻超聲波且換能效率較高的大功率超聲波換能器。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為
一種大功率超聲波換能組件，包括支撐塊，在支撐塊的側(cè)邊設(shè)置有至少兩組壓電陶瓷片組，所述的壓電陶瓷片組至少由兩片壓電陶瓷晶片組成，所述的壓電陶瓷晶片的端面上設(shè)置有電極，所述的壓電陶瓷片組通過(guò)壓緊塊與支撐塊壓緊固定。所述的支撐塊的徑向截面為“I”型，所述的支撐塊的兩邊對(duì)稱設(shè)置有兩組壓電陶瓷片組，所述的支撐塊的外輪廓與壓緊塊的外輪廓組成一個(gè)圓筒。所述的支撐塊的徑向截面為正多邊形，所述的壓電陶瓷片組的數(shù)量與所述正多邊形的邊數(shù)相等，所述的多組壓電陶瓷片組設(shè)置在支撐塊的各個(gè)側(cè)邊。所述的壓緊塊的外輪廓組成一個(gè)圓筒。所述的壓電陶瓷片組中壓電陶瓷晶片的數(shù)量為雙數(shù)。 所述的電極為鍍青銅的電極片。
所述的支撐塊和壓緊塊均為金屬材料。一種大功率超聲波換能器，包括外殼為不銹鋼的圓柱形筒體，筒體內(nèi)腔中沿軸線安裝排有多個(gè)超聲波換能組件，所述的超聲波換能組件，包括支撐塊，在支撐塊的側(cè)邊設(shè)置有至少兩組壓電陶瓷片組，所述的壓電陶瓷片組至少由兩片壓電陶瓷晶片組成，所述的壓電陶瓷晶片的端面上設(shè)置有電極，所述的壓電陶瓷片組通過(guò)壓緊塊與支撐塊壓緊固定，所述的超聲波換能組件與所述的圓柱形筒體內(nèi)壁緊配合。所述的相鄰的超聲波換能組件以支撐塊的平面軸線繞圓筒體中心軸線錯(cuò)開(kāi)的方式排列在所述的圓柱形筒體內(nèi)腔中。所述的相鄰的超聲波換能組件以支撐塊的平面軸線繞圓筒體中心軸線朝一個(gè)方向錯(cuò)開(kāi)均勻角度的方式排列在所述的圓柱形筒體內(nèi)腔中。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 (I)電極設(shè)置在壓電陶瓷晶片的端面上，壓電陶瓷晶片串聯(lián)在一起組成了壓電陶瓷片組，避免了電極直接裸露在外面，從而使得電極在超聲波換能器工作時(shí)不易發(fā)生脫落，提高了超聲波換能器的工作效率。(2)壓電陶瓷片組對(duì)稱設(shè)置在支撐塊的側(cè)邊，無(wú)須浸在油液中以保證壓力的平衡，從而使得超聲波換能器的換能效率得到有效的提聞。(3)壓電陶瓷片組設(shè)置在支撐塊與壓緊塊之間，避免了壓電陶瓷片組直接與筒體內(nèi)壁接觸，在超聲波換能器工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振子破裂的情況，保證了超聲波換能器的換能效率。(4)相鄰的超聲波換能組件以支撐塊的平面軸線繞圓筒體中心軸線朝一個(gè)方向錯(cuò)開(kāi)均勻角度的方式排列在所述的圓柱形筒體內(nèi)腔中，保證了該大功率超聲波換能器在360°徑向發(fā)射超聲波，提高了工作效率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意 圖2為壓緊塊的立體 圖3為壓緊塊的剖視 圖4為絕緣套的剖視 圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的支撐塊的立體 圖6為本發(fā)明實(shí)施例一的支撐塊的剖視 圖7為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
實(shí)施例一如圖I所不，一種大功率超聲波換能組件，包括支撐塊5,在支撐塊5的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有兩組壓電陶瓷片組，壓電陶瓷片組至少由兩片壓電陶瓷晶片3組成，壓電陶瓷晶片3的端面上設(shè)置有電極片4，壓電陶瓷片組通過(guò)壓緊塊2與支撐塊5壓緊固定，支撐塊
5、壓電陶瓷晶片3和電極片4中心帶孔，串在絕緣套6上，圓柱頭內(nèi)六角螺釘I依次穿過(guò)一個(gè)壓緊塊2和絕緣套6，在另一個(gè)壓緊塊2處用螺母固定。支撐塊5和壓緊塊2上設(shè)置有凹槽，兩組壓電陶瓷片組可部分嵌入在凹槽內(nèi)。電極片4正負(fù)間隔放置，并與導(dǎo)線連接。電極片4為圓形薄片，也可為正方形、長(zhǎng)方形或六邊形薄片。支撐塊5的徑向截面為“I”型，其外輪廓延伸圓弧與壓緊塊2的外輪廓組成一個(gè)圓筒。一種大功率超聲波換能器，包括外殼為不銹鋼的圓柱形筒體，在筒體的內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)本實(shí)施例中所述的大功率超聲波換能組件，該大功率超聲波換能組件的外壁與大功率超聲波換能器的圓柱形筒體緊配合。相鄰的大功率超聲波換能組件以支撐塊5的平面軸線繞圓筒體中心軸線朝一個(gè) 方向錯(cuò)開(kāi)均勻角度的方式排列在大功率超聲波換能器的圓柱形筒體內(nèi)腔中，以使該超聲波換能器能在徑向360°方位發(fā)射出均勻的超聲波。該大功率超聲波換能組件與該大功率超聲波換能器的緊配合放置的方式可以有兩種一種是通過(guò)輕輕敲擊的方式，將大功率超聲波換能組件依次放置在大功率超聲波換能器的內(nèi)腔中，二是通過(guò)適當(dāng)?shù)募訜岱绞绞勾蠊β食暡〒Q能器的筒體膨脹，然后將大功率超聲波換能組件依次置于內(nèi)腔中，冷卻筒體，實(shí)現(xiàn)緊配合。實(shí)施例二 其他部分與實(shí)施例一相同，其不同之處在于支撐塊5的外輪廓與壓緊塊2的外輪廓組成一個(gè)圓筒，如圖7所示，與大功率超聲波換能器的圓柱形筒體緊配合。實(shí)施例三如圖8所示，其他部分與實(shí)施例一相同，其不同之處在于支撐塊5的徑向截面為正方形，支撐塊5的四個(gè)側(cè)邊對(duì)稱設(shè)置有四組壓電陶瓷片組，壓電陶瓷晶片3的端面上設(shè)置有電極片4，四組壓電陶瓷片組通過(guò)四個(gè)壓緊塊2與支撐塊5壓緊固定，壓電陶瓷晶片3和電極片4中心帶孔，串在絕緣套6上，螺釘7依次穿過(guò)壓緊塊2和絕緣套6，與支撐塊5螺接。除上述實(shí)施例所示結(jié)構(gòu)外，支撐塊5的徑向截面還可以為正多邊形，如正五邊形、正六邊形等。
權(quán)利要求
1.一種大功率超聲波換能組件，包括支撐塊，在支撐塊的側(cè)邊設(shè)置有至少兩組壓電陶瓷片組，其特征是所述的壓電陶瓷片組至少由兩片壓電陶瓷晶片組成，所述的壓電陶瓷晶片的端面上設(shè)置有電極，所述的壓電陶瓷片組通過(guò)壓緊塊與支撐塊壓緊固定。
2.如權(quán)利要求I所述的一種大功率超聲波換能組件，其特征是所述的支撐塊的徑向截面為“ I ”型，所述的支撐塊的兩邊對(duì)稱設(shè)置有兩組壓電陶瓷片組，所述的支撐塊的外輪廓與壓緊塊的外輪廓組成一個(gè)圓筒。
3.如權(quán)利要求I所述的一種大功率超聲波換能組件，其特征是所述的支撐塊的徑向截面為正多邊形，所述的壓電陶瓷片組的數(shù)量與所述正多邊形的邊數(shù)相等，所述的多組壓電陶瓷片組設(shè)置在支撐塊的各個(gè)側(cè)邊。
4.如權(quán)利要求I或3所述的一種大功率超聲波換能組件，其特征是所述的壓緊塊的外輪廓組成一個(gè)圓筒。
5.如權(quán)利要求I所述的一種大功率超聲波換能組件，其特征是所述的壓電陶瓷片組中壓電陶瓷晶片的數(shù)量為雙數(shù)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種大功率超聲波換能組件，其特征是所述的電極為鍍青銅的電極片。
7.如權(quán)利要求I所述的一種大功率超聲波換能組件，其特征是所述的支撐塊和壓緊塊均為金屬材料。
8.一種大功率超聲波換能器，包括外殼為不銹鋼的圓柱形筒體，筒體內(nèi)腔中沿軸線安裝排有多個(gè)超聲波換能組件，其特征是所述的超聲波換能組件，包括支撐塊，在支撐塊的側(cè)邊設(shè)置有至少兩組壓電陶瓷片組，所述的壓電陶瓷片組至少由兩片壓電陶瓷晶片組成，所述的壓電陶瓷晶片的端面上設(shè)置有電極，所述的壓電陶瓷片組通過(guò)壓緊塊與支撐塊壓緊固定，所述的超聲波換能組件與所述的圓柱形筒體內(nèi)壁緊配合。
9.如權(quán)利要求8所述的一種大功率超聲波換能器，其特征是所述的相鄰的超聲波換能組件以支撐塊的平面軸線繞圓筒體中心軸線錯(cuò)開(kāi)的方式排列在所述的圓柱形筒體內(nèi)腔中。
10.如權(quán)利要求8所述的一種大功率超聲波換能器，其特征是所述的相鄰的超聲波換能組件以支撐塊的平面軸線繞圓筒體中心軸線朝一個(gè)方向錯(cuò)開(kāi)均勻角度的方式排列在所述的圓柱形筒體內(nèi)腔中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大功率超聲波換能組件及換能器，包括外殼為不銹鋼的圓柱形筒體，筒體內(nèi)腔中沿軸線安裝排有多個(gè)超聲波換能組件，特點(diǎn)是該大功率超聲波換能組件包括支撐塊，在支撐塊的側(cè)邊設(shè)置有至少兩組壓電陶瓷片組，壓電陶瓷片組至少由兩片壓電陶瓷晶片組成，壓電陶瓷晶片的端面上設(shè)置有電極，壓電陶瓷片組通過(guò)壓緊塊與支撐板壓緊固定，該超聲波換能組件與圓柱形筒體內(nèi)壁緊配合。其優(yōu)點(diǎn)是提供了一種能避免電極脫落、壓電陶瓷變形破裂的超聲波換能組件，并提供了一種能在徑向360°方位發(fā)射出均勻超聲波且換能效率較高的大功率超聲波換能器。
文檔編號(hào)B06B1/06GK102824999SQ20121031390
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者肖長(zhǎng)錦 申請(qǐng)人:寧波新芝生物科技股份有限公司