去除隧道排水管钙镁结晶的超声波除晶机及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及隧道工程、地下工程及岩土工程，具体来说，是去除隧道排水管钙镁结 晶的超声波除晶机及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 超声波振动棒也叫超声波震动棒，相较于传统的超声波振板，具有应用范围更广 泛，使用寿命更长的特点。工业应用方面利用超声波振动棒进行清洗、萃取、化学反应、防 垢、水处理等等，是一种非常成熟且有广泛应用的技术。
[0003] 超声波振动棒是利用超声波在传递过程中存在着的正负压强交变周期，在正相位 时，对介质分子产生挤压，增加介质原来的密度；负相位时，介质分子稀疏、离散，介质密度 减小。超声波振动棒可以在周围360°均匀的产生超声波，并且能量的输出不受液位，温差等 负载变化的影响。
[0004] 超声波振动棒一般包括大功率超声波换能器、变幅杆、工具头(发射头），用于产生 超声波振动，并将此振动能量向液体中发射。换能器将输入的电能转换成机械能，即超声 波。其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米。这样的振幅功率密 度不够，是不能直接使用的。变幅杆按设计需要放大振幅，隔离反应溶液和换能器，同时也 起到固定整个超声波振动系统的作用。工具头与变幅杆相连，变幅杆将超声波能量振动传 递给工具头，再由工具头将超声波能量发射到化学反应液体中。
[0005] 专利文献CN 104983479 A(申请日2015.07.13) -种超声牙科除垢装置，其包括手 柄和连接在手柄上的工作头;手柄内设有压电陶瓷换能器;工作头采用TC4钛合金材料制 成;工作头的连接部与压电陶瓷换能器的机械输出端相连接;主机内设有为压电陶瓷换能 器提供电能的恒定功率输出电路，恒定功率输出电路通过电能传输的尾线与手柄连接。
[0006] 本发明的有益效果是:采用TC4钛合金制备的工作头，连接到压电陶瓷式的手柄上 工作。由于工作头硬度低，振幅小，弹性好，临床效果大幅度提升，不会给治疗的患者带来疼 痛不适的感觉，大大提高患者治疗时的舒适度。
[0007]上述专利文献存在以下不足，隧道排水盲管的管道长时间后会在管道延伸到排水 池的外露端口位置出现白色结晶，这种白色结晶难溶解，易堵塞管道。超声牙科除垢装置虽 然通过振动实现除掉牙齿污垢，尤其是，本技术方案中的装置还能减轻患者带来疼痛，大大 提高患者治疗时的舒适度，但是却不能适用于隧道排水盲管的白色结晶。
[0008] 专利文献CN 101934280 B(申请日2010.07.12)公开了一种长管道高效超声波防 垢/除垢装置。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。
[0009] 依照本发明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，提尚流速。
[0010]上述专利文献存在以下不足，长管道上通过多个换能器虽然能实现长距离管道的 除垢。但是，隧道排水一般分为:第一，洞口及地表防排水;第二，洞内排水;第三，结构排水。 其中，结构排水又包括环向排水盲管、纵向排水管，横向盲管、边沟或中央排水沟，实际施工 中，纵向排水管和横向盲管多通过三通管连通，导致长管道高效超声波防垢/除垢装置在隧 道结构防排水中丢失了原有的功能，防垢/除垢受到严重的限制。
【发明内容】
[0011] 本发明目的是旨在提供了一种利用超声波破坏了正负离子与酸根的结合，破坏了 形成结晶条件的去除隧道排水管钙镁结晶的超声波除晶机。
[0012] 为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
[0013] 去除隧道排水管钙镁结晶的超声波除晶机，包括机架总成、位于机架总成下方的 载重底盘，位于机架总成上方的超声波发生器，位于机架总成上方的超声波能量转换器，用 于连接超声波发生器和超声波能量转换器的超声波信号传输电缆，异性伸缩式探针头结 构，所述异性伸缩式探针头结构包括探针固定部分，位于探针固定部分前端的探针折弯部 分，所述探针折弯部分包括第一探针折弯部，具有伸缩弹性的第二探针折弯部，位于第二探 针折弯部前端的振动探头，所述第一探针折弯部后端延伸进探针固定部分内壁，其前端连 接第二探针折弯部后端，所述振动探头包括固定卡环、振动凸台、振动软轴，所述振动凸台 通过固定卡环连接第二探针折弯部，所述振动凸台沿中心轴分布振动软轴。
[0014] 采用上述技术方案的发明，第一，Ca (HCO3) 2一CaC〇3+C〇2+H20，其中Ca2+离子，Mg2+离 子在灰岩内部由于压力大，溶于水从而不结晶，随着地下水排放到管口，压力降低，即会结 晶，造成管口形成结晶，堵塞管口，开启超声波发生器，利用超声波能量转换器产生超声波， 超声波幅射在结晶层和管口上及水中，由于对超声波频率响应不同，三者产生不同步的振 动，因此产生高速的相对运动。由于速度差形成结晶层与管口界面上的相对剪切力，从而导 致结晶层产生疲劳而松脱，这样达到管口除钙镁结晶。
[0015] 第二，利用控制开关控制振动软轴沿着排水管推进，开启超声波发生器，利用超声 波能量转换器将电能转换成超声能量，并按其自身规律传递给结晶体、水、盲管内壁，使之 获取很大的能量。超声波在传递过程中产生的震荡波使结晶体、水、盲管内壁产生共振，由 于结晶体、水、盲管内壁的震荡频率不同，盲管中的水分子发生激烈碰撞，产生强大的冲击 力，冲击结晶体层，使之松脆、剥离、脱落、粉碎，并随设备的排污一起排出，从而实现了超声 波对排水管内壁的彻底清洗。
[0016] 第三，采用具有伸缩弹性的第二探针折弯部，便于第二探针折弯部推进横向排水 盲管，清除盲管内壁。
[0017] 进一步限定，所述异性伸缩式探针头结构还包括用于控制第一探针折弯部在探针 固定部分内滑动的控制开关，所述控制开关包括旋转转轴和十字形旋钮片，所述旋转转轴 下端连接第一探针折弯部，其上端外套十字形旋钮片。
[0018] 采用十字形旋钮片，避免超声波振动造成十字形旋钮片脱落。
[0019] 进一步限定，所述第二探针折弯部长40-60cm。
[0020] 第二探针折弯部长根据隧道侧壁上依附的衬砌厚度设计。
[0021] 进一步限定，所述振动软轴包括梯形台状的第一振动软轴单元，梯形台状的第二 振动软轴单元，梯形台状的第三振动软轴单元，梯形台状的第四振动软轴单元，所述第一振 动软轴单元腰部直径大于第二振动软轴单元腰部直径，所述第二振动软轴单元腰部直径大 于第三振动软轴单元腰部直径，所述第三振动软轴单元腰部直径大于第四振动软轴单元腰 部直径。