长管道高效超声波防垢／除垢装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种长管道高效超声波防垢／除垢装置，用于去除／预防运输管道中的污垢，其包括功率脉冲信号控制机构以及连接在管道内的多个执行机构，所述功率信号控制机构通过线缆与所述些执行机构电性连接；所述执行机构进一步包括多个换能器，该些换能器均匀环状阵列式，插设在一变幅管上，所述些换能器内部由一内衬管与管内工质隔绝与管内工质隔绝，同时具有和原管道同样的强度，外部由预紧力法兰组合固定，所述些换能器通过线缆与功率信号控制机构电性连接。依照本发明专利技术的所述的长管道高效超声波防垢／除垢装置，不仅可以实现长距离管道的明显的除垢效果，还可以预防污垢的形成，还可以防止水中溶氧对金属的腐蚀，同时减少阻力，提高流速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波管道防垢/除垢领域，具体涉及一种长管道高效超声波防垢/ 除垢装置。
技术介绍
在管道运输领域中，主要采用管道将需要运送的物质运送到指定的地点，但是通 常会存在以下的问题，例如在输油管道中，由于输油过程中温度的变化，油中的腊逐步析 出沉积在管壁上，从而造成阻力增加，严重时影响输油；在发电厂的除灰水回水管道中，冲 灰水二次利用，产生的结垢问题非常严重，甚至影响安全生产；在煤气输送管道中，则容易 发生冰堵，因而造成严重安全事故。因此，怎样解决因管道太长，结垢(结腊)严重问题，是 长期困扰世界性的难题。为此功率超声波脉冲技术在除垢防垢领域已经得到了很好的应用，这种方法是众 多的物理在线防垢除垢
中性能最优越的一种方法，其原理是以管道为媒体传播超 声能量，从而产生一种压缩和膨胀交替的波，如果声能足够强，液体在波的膨胀阶段被推 开，由此产生气泡，而在波的压缩阶段，这些气泡就在液体中瞬间爆裂或内爆，产生一种非 常有效的冲击力，特别适用于清洗，这个过程称之为空化作用。超声波在金属中的传播方式有好几种，例如是纵波、横波、表面波等，这与管道的 形状、尺寸、材料性质以及超声波的激励模式有关。超声波在气体及液体介质中传播时，只 能从纵波形式向前传送，但超声波在固体介质中，除了有纵波传播外，有时还会发生横波。 在同一固体介质中，超声波横波声速小于其纵波声速(约为后者的48% 55%)。纵波在 固体媒质中传播时，常使固体的体积有交替的压缩和膨胀，因此纵波又叫膨胀波。横波在 固体中传播时不引起体积变化。另外，超声波在普通钢中的传播纵波速度是5850(m/s)，横 波速度只是3230 (m/s)，由此可见，有效的利用纵波的传播特点是提高长管道系统防垢除垢 (除腊)的关键和有效途径。现有的技术大都是以横波的形式在金属中传播，这种方法在小型的管道和换热其 中起到了很好的作用。例如，图1所示，专利号为ZL00214308.9的中国技术专利公开 了一种超声波管道除垢器，其技术是将换能器设置在管道的外壁上，从而产生超声波以横 波的形式以管道壁为媒介进行传播。但是这种技术只能应用在短距离除垢，而长距离除垢 则效率较低。还有一种是把换能器放置在管道内部，对管道内的液体介质实施超声作用，但是 超声波在液体中的传播速度只有1400m/s左右，远远低于在金属中的速度。因此，现有技术主要存在以下的缺陷第一，以横波的形式以管道壁为媒介，但是横波的传播速度较差，不利于长距离传 播；第二，以液体为媒介，以纵波的形式传播，同样存在传播速度低，效率低下的问题。第三，现有技术的换能器，多采用压电陶瓷作为换能器的材料，需要较高的驱动电压，且易老化，使用寿命短。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种长管道高效超声波防垢/除垢装置，以 解决现有技术除垢效率低，寿命短且能耗较大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案一种长管道高效超声波防垢/除垢装置，用于去除/预防运输管道中的污垢，其包 括功率脉冲信号控制机构以及连接在管道内的多个执行机构，所述功率信号控制机构通过 线缆与所述些执行机构电性连接；所述执行机构进一步多个换能器，该些换能器呈均勻环 状阵列式，插设在一变幅管上，所述些换能器内部由一内衬管与管内工质隔绝，外部由预紧 力法兰组合固定，所述些换能器通过线缆与功率信号控制机构电性连接。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述功率信号 控制机构进一步包括一中央控制器，其通过一开关电源连接外部电源，并由该开关电源控 制其关断和打开；一偏磁模块，其由一励磁电源控制其关断和打开；以及一功率脉冲发生 模块；其中，所述功率脉冲发生模块以及偏磁模块连接至执行机构中的换能器，并在所述中 央控制器的控制下，调节产生脉冲的功率、频率以及宽度。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述变幅管上 设置有多个通风管，将换能器产生的热量排出。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述执行机构 还包括一保护罩，该保护罩覆盖在所述预紧力法兰组合外部，且设置有用于冷却执行机构 热量的冷却风道以及用于穿设所述线缆的穿线管。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述预紧力法 兰组合进一步包括预紧力法兰、预紧力法兰肋板以及预紧力螺栓。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述换能器是 超磁致伸缩材料制成的换能器。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述换能器的 长度相同。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述换能器在 所述功率信号控制机构下产生超声波，所述超声波在管道内以纵波的形式传播。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，还包括设置在 管道上的多个传感器，用以测量管道不同位置的振动信号，并传输至所述功率信号控制机 构。依照本专利技术较佳实施例所述的长管道高效超声波防垢/除垢装置，所述换能器是 通过焊接与变幅管连接的。由于采用了以上的技术方案，使得本专利技术相比于现有技术，具有以下的优点和积 极效果第一，本专利技术将换能器串接在管道壁上，因此一金属管道侧壁为媒介将超声波以 纵波的形式传播，从而管壁以每秒1万次以上的速度发生弹性振动，使得管道的污垢逐步 震动瓦解，并且传输速度快，距离长；第二，本专利技术的功率信号控制机构，可以根据监测到的信号实时判断管道的振动 信号，进而调节功率信号的输出幅度、频率等等，达到最佳的效果；第三，本专利技术将超磁致伸缩制成的换能器，取代传统的压电陶瓷制成的换能器，因 此机电转换效率更高，伸缩性能大，且能耗小，性能稳定，没有疲劳失效问题。附图说明图1为现有技术的一种超声波防垢/除垢装置的示意图；图2A为本专利技术的系统结构图；图2B为本专利技术的第二实施例的系统结构图；图3为本专利技术的功率脉冲信号控制机构的框图。图4A为本专利技术的执行机构的结构图；图4B为图4A的A向视图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些 实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为 了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而 对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。另外，为了避免对本 专利技术的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路寸。本专利技术的核心思想在于，将超磁致伸缩制成的换能器串接在管道壁上，超声波通 过管道壁以纵波的形式传播，并且通过传感器实时监测管道不同位置的震动信号，在控制 机构的控制下调节功率脉冲信号的频率、幅度等等，解决超声波应用频率、功率密度、除垢 效应三者之间的关系，实现了超声波能量传递最好、最远。请参考图2A，本专利技术的长管道高效超声波防垢/除垢装置主要用来去除/预防运 输管道中的污垢，其包括功率信号控制机构1以及连接在管道2内的多个执行机构3，功 率信号控制机构1通过线缆与执行机构2电性连接。功率信号控制机构1作为系统的控制 中心，控制脉冲产生的频率、宽度、脉冲束的宽度等等，可同时控制多个串联在管道上的执 行机构3，而执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长管道高效超声波防垢／除垢装置，用于去除／预防运输管道中的污垢，其特征在于，包括功率信号控制机构以及连接在管道内的多个执行机构，所述功率信号控制机构通过线缆与所述些执行机构电性连接；所述执行机构进一步多个换能器，该些换能器呈均匀环状阵列式，插设在一变幅管上，所述些换能器内部由一内衬管与管内工质隔绝，外部由预紧力法兰组合固定，所述些换能器通过线缆与功率信号控制机构电性连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：褚兴全，
申请(专利权)人：褚兴全，时洪齐，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]