专利名称：水过滤器和水过滤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种采用物理方法将海水等含有比水密度大的物质的溶液进行过滤的设备。
背景技术：
目前的水过滤装置，通常由若干个水过滤器串接而成，每个水过滤器，其结构包括水管，水管的顶盖中穿设有净水管，水管的下部开设有进水口，水管的上部开设有出水口，净水管的上部设置有净水出口，净水管的管壁由反渗透膜构成。使用时，海水不断地从水管下部的进水口流入，从水管上部的出水口流出，在此过程中，海水中的部分水相从反渗透膜渗入净水管中，并不断地从净水出口流出，并不断地有盐份附着在反渗透膜的外壁上， 通常情况下，使用5 10分钟，就需要关停海水，用收集到的净化水对反渗透膜进行反冲， 清除随着在其外壁上的盐份，而且，用于反冲的净化水，一开始只要用到，每次收集到的总量的30%左右，越到后，用量不断增加。这样，整个水过滤装置处于间歇工作模式，同时，反冲还要用掉大量收集到的净化水，整个水过滤装置的水处理效率较低。此外，反渗透膜更换的频度较高，增加了使用成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以提高水处理效率、降低使用成本的水过滤器。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为水过滤器，包括水管，水管的顶盖中穿设有净水管，水管的下部开设有进水口，水管的上部开设有出水口，净水管的上部设置有净水出口，所述净水管的管壁由渗透膜构成，净水管的顶盖上穿设有超声波振动棒，超声波振动棒的顶部设置有超声波换能器。所述的水管、净水管均为圆管，所述的超声波振动棒为圆棒，超声波振动棒位于净水管的中央，其直径与超声波振动棒的直径之差以该超声波在水中的波长为中心，正负偏差10%之内均可。所述的超声波换能器包括振源和振动体，所述的振动体包括器身以及位于器身两侧的器头和器尾，所述的振源包括两个间隔直线布置的压电陶瓷组即第一压电陶瓷组和第二压电陶瓷组，第一压电陶瓷组和第二压电陶瓷组含有相同片数的压电陶瓷环，并且片数为偶数，每个压电陶瓷组中，相邻压电陶瓷环的相同极性的端面贴靠在一起，所有压电陶瓷环的相同极性并接在一起，分别形成第一压电陶瓷组的正、负极和第二压电陶瓷组的正、负极，两个压电陶瓷组的相反极性相连，形成所述振源的正、负极。所述的器身、器头和器尾均为圆柱体，其直径以及压电陶瓷环的外径均 < 超声波波长的四分之一，第二压电陶瓷组与器身的组合体对应于二分之一波长，第一压电陶瓷组与其外侧部分的组合体对应于四分之一波长，器头对应于四分之一波长。所述器头由位于内侧较粗的连接部和位于外侧较细的发射部构成，发射部的横截面积与连接部的横截面积之比为I : I. 5 2。所述的全波换能器还包括有密封筒，所述的器身、器尾和两个压电陶瓷组套装在密封筒中，所述器头的外周壁上设置有与密封筒相配合的阶梯状的安装凸台，安装凸台与密封筒之间设置有密封圈。本发明所要解决的进一步的技术问题是提供一种可以进一步提高水处理效率的水过滤装置。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为水过滤装置，包括至少两个本发明所述的水过滤器，所有的水过滤器串接在一起，其具体设置方式为两两相邻的水过滤器，沿着水流方向，处于上游的水过滤器的出水口通过连接管与处于下游的水过滤器的进水口相连。本发明的有益效果是本发明采用了超声波振动对净水管的管壁进行清洗，避免了用过滤得到的净化水去反冲，省去了反冲工序，使得整个过滤过程连续，大大提高了过滤效率，过滤效率通常是原来的四倍左右；除此之外，由于不用反冲了，净水管的管壁只要用单向渗透的渗透膜就行了，降低了净水管的制作成本。另外，本发明所采用的超声波换能器，与传统的超声波换能器相比，其换能效率由原来的70%左右提高到95%以上；其次，换能器的器头的发射部的横截面积比连接部的横截面积小，增大了超声波的振幅，提高了超声波的振动效率。
图I是本发明的剖视结构示意图。图2是图I中超声波换能器去掉了密封筒的局部剖视结构示意图。图3是图2中两个压电陶瓷组的电连接结构示意图。图4是图I中超声波换能器的结构示意图。图5是图4的剖视结构示意图。图I至图5中的附图标记为1、器身，101、第一螺纹孔，102、第二螺纹孔，2、器尾，
3、器头，31、安装凸台，32、止转凸台，33、螺纹孔，4、第一压电陶瓷组，41、第一压电陶瓷环， 42、第二压电陶瓷环，43、第三压电陶瓷环，44、第四压电陶瓷环，5、第二压电陶瓷组，51、第五压电陶瓷环，52、第六压电陶瓷环，53、第七压电陶瓷环，54、第八压电陶瓷环，6、第一螺栓，7、第二螺栓，9、密封筒，11、第一正引出线，12、第一负引出线，13、第二正引出线，14、第二负引出线，15、端板,16、卡簧,17、内挡板,18、密封圈，19、外挡板,20、卡簧,61、水管,611、 进水口，612、出水口，62、净水管，621、净水出口，63、连接管，64、超声波换能器，65、超声波振动棒，66、净水出水管。
具体实施例方式如图I所示，本发明所述的过滤装置，包括两个串接在一起的过滤器，每个过滤器包括水管61,水管61的顶盖中穿设有由渗透膜构成的净水管62,水管61的下部开设有进水口 611，水管61的上部开设有出水口 612，净水管62的上部设置有净水出口 621，净水管62的顶盖上穿设有超声波振动棒65，超声波振动棒65的顶部设置有超声波换能器64 ； 所述的净水出口 621通过净水出水管66收集。在本实施例中，所述的水管61、净水管62均为圆管，所述的超声波振动棒65为圆棒,超声波振动棒65位于净水管62的中央,其直径与超声波振动棒65的直径之差以该超声波在水中的波长为中心，正负偏差10%之内均可；该超声波在水中的波长=该超声波在水中的传输速度+该超声波相对应的频率。本发明还通过将多个水过滤器串接，形成水过滤装置，其具体设置方式为沿着水流方向，处于上游的水过滤器的水管61的出水口 612通过连接管63与处于下游的水过滤器的水管61的进水口 611相连。如图2和图5所示，本发明采用的超声波换能器64，其结构包括器身I和位于器身I两侧的器头3和器尾2，器身I与器尾2之间设置有第一压电陶瓷组4，器身I与器头3 之间设置有第二压电陶瓷组5，器身I、第一压电陶瓷组4和器尾2通过带帽沿的第一螺栓6 以及开设在器身I相应端面上的第一螺纹孔101固定在一起，器身I、第二压电陶瓷组5和器头3通过第二螺栓7以及开设在器身I相应端面上的第二螺纹孔102和贯穿器头3的螺纹孔33固定在一起，第一压电陶瓷组4和第二压电陶瓷组5含有相同片数的压电陶瓷环， 并且片数为偶数，本实施例中，第一压电陶瓷组4和第二压电陶瓷组5均含有四片压电陶瓷环，即第一压电陶瓷组4含有第一压电陶瓷环41、第二压电陶瓷环42、第三压电陶瓷环43 和第四压电陶瓷环44，第二压电陶瓷组5含有第五压电陶瓷环51、第六压电陶瓷环52、第七压电陶瓷环53和第八压电陶瓷环54，如图3所示，每个压电陶瓷组中，相邻压电陶瓷环的相同极性的端面贴靠在一起，所有压电陶瓷环的相同极性并接在一起，形成压电陶瓷组的正、 负极，两两相邻的压电陶瓷组的相反极性相连，从而形成所述振源的正、负极，即在第一压电陶瓷组4中，第一压电陶瓷环41和第二压电陶瓷环42的正极端面贴靠在一起，第二压电陶瓷环42与第三压电陶瓷环43的负极端面贴靠在一起，第三压电陶瓷环43和第四压电陶瓷环44的正极端面贴靠在一起，并且将第一压电陶瓷环41、第二压电陶瓷环42、第三压电陶瓷环43和第四压电陶瓷环44的正极通过第一正引出线11并接在一起，将第一压电陶瓷环41、第二压电陶瓷环42、第三压电陶瓷环43和第四压电陶瓷环44的负极通过第一负引出线12并接在一起，在第二压电陶瓷组5中，第五压电陶瓷环51和第六压电陶瓷环52的正极端面贴靠在一起，第六压电陶瓷环52与第七压电陶瓷环53的负极端面贴靠在一起，第七压电陶瓷环53和第八压电陶瓷环54的正极端面贴靠在一起，并且，将第五压电陶瓷环51、 第六压电陶瓷环52、第七压电陶瓷环53和第八压电陶瓷环54的正极通过第二正引出线13 并接在一起，将第五压电陶瓷环51、第六压电陶瓷环52、第七压电陶瓷环53和第八压电陶瓷环54的负极通过第二负引出线14并接在一起，第一正引出线11与第二负引出线14相连，第一负引出线12与第二正引出线13相连；所述的器身I、器头3和器尾2均为圆柱体， 其直径以及压电陶瓷环的外径均<超声波波长的四分之一，第二压电陶瓷组5与器身I的组合体对应于二分之一波长，第一压电陶瓷组4与其外侧部分的组合体对应于四分之一波长，这里所述的第一压电陶瓷组4的外侧部分是指器尾2和第一螺栓6的帽沿部分，器头 3对应于四分之一波长；所述器头3由位于内侧较粗的连接部和位于外侧较细的发射部构成，发射部的横截面积与连接部的横截面积之比为I : I. 5 2。如图2所示，实际制作时，首先确定器身I、器头3、器尾2以及第一螺栓6和第二螺栓7的材质，假设，器身I的材质为招，、器头3、器尾2的材质为钛合金,第一螺栓6和第二螺栓7的材质为钢，其次，确定超声波的频率，假定超声波的频率为f，然后，选定压电陶瓷环的规格以及每个压电陶瓷组中压电陶瓷环的片数，这样，第一压电陶瓷组4和第二压电
5陶瓷组5的高度LI和L5就确定了，将频率为f的超声波在压电陶瓷中的传输速度vl + f， 得到相应于频率为f的超声波一个全波的波长λ的压电陶瓷材料的高度hl，由于LI =L5， 因此，Ll+hl就可知道，第一压电陶瓷组4和第二压电陶瓷组5相当于波长的比值gl，由于第二压电陶瓷组5与器身I的组合体相当于波长λ的比值为二分之一，这样，将二分之一减去第二压电陶瓷组5相当于波长的比值gl，得到器身I相应于波长的比值g2，将频率为 f的超声波在铝质材料中的传输速度v2 + f得到相应于频率为f的超声波一个全波的波长 λ的铝质材料的高度h2，h2Xg2就可得到器身I的高度LO ;器头3的高度L6的计算比较简单，将频率为f的超声波在钛合金材料中的传输速度v3 + f得到相应于频率为f的超声波一个全波的波长λ的钛合金材料的高度h3，h3的四分之一就是器头3的高度L6 ;器头 3的高度L2和L3之和的计算相对复杂一点，首先，将频率为f的超声波在钢质材料中的传输速度v3 + f得到相应于频率为f的超声波一个全波的波长λ的钢质材料的高度h4，用 L4 + h4得到第一螺栓6的帽沿相当于波长的比值g3，用四分之一减去gl和g3得到g4，L2 =g4Xh3, L3 ^ g3Xh3。实际应用时，通常将器身I、器尾2以及第一压电陶瓷组4和第二压电陶瓷组5套装在如图4和图5所示的密封筒9中，所述器头3的外周壁上设置有与密封筒9相配合的阶梯状的安装凸台31，密封筒9内壁在两端分别设置有安装孔，器头3的安装凸台31套在密封筒9相应一侧的安装孔中，并且，该安装孔中在安装凸台31的两侧分别设置有内、外挡板17和19，在安装凸台31与密封筒9之间设置有密封圈18，该安装孔在外挡板19的外侧开设有卡簧槽，卡簧槽中卡设有卡簧20，密封筒9另一侧的安装孔中设置有端板15，在端板 15的外侧开设有卡簧槽，卡簧槽中卡设有卡簧16，端板15中开设有安装两个接线柱的安装孔和固定螺纹孔，其中，一个接线柱用于连接第一正引出线11和第二负引出线14，另一个接线柱用于连接第一负引出线12和第二正引出线13。
权利要求
1.水过滤器，包括水管，水管的顶盖中穿设有净水管，水管的下部开设有进水口，水管的上部开设有出水口，净水管的上部设置有净水出口，其特征在于所述净水管的管壁由渗透膜构成，净水管的顶盖上穿设有超声波振动棒，超声波振动棒的顶部设置有超声波换能器。
2.如权利要求I所述的水过滤器，其特征在于所述的水管、净水管均为圆管，所述的超声波振动棒为圆棒，超声波振动棒位于净水管的中央，其直径与超声波振动棒的直径之差以该超声波在水中的波长为中心，正负偏差10 %之内均可。
3.如权利要求I所述的水过滤器，其特征在于所述的超声波换能器包括振源和振动体，所述的振动体包括器身以及位于器身两侧的器头和器尾，所述的振源包括两个间隔直线布置的压电陶瓷组即第一压电陶瓷组和第二压电陶瓷组，第一压电陶瓷组和第二压电陶瓷组含有相同片数的压电陶瓷环，并且片数为偶数，每个压电陶瓷组中，相邻压电陶瓷环的相同极性的端面贴靠在一起，所有压电陶瓷环的相同极性并接在一起，分别形成第一压电陶瓷组的正、负极和第二压电陶瓷组的正、负极，两个压电陶瓷组的相反极性相连，形成所述振源的正、负极。
4.如权利要求3所述的水过滤器，其特征在于所述的器身、器头和器尾均为圆柱体， 其直径以及压电陶瓷环的外径均 < 超声波波长的四分之一，第二压电陶瓷组与器身的组合体对应于二分之一波长，第一压电陶瓷组与其外侧部分的组合体对应于四分之一波长，器头对应于四分之一波长。
5.如权利要求3所述的水过滤器，其特征在于所述器头由位于内侧较粗的连接部和位于外侧较细的发射部构成，发射部的横截面积与连接部的横截面积之比为I : I. 5 2。
6.如权利要求I至5中任一项所述的水过滤器，其特征在于所述的全波换能器还包括有密封筒，所述的器身、器尾和两个压电陶瓷组套装在密封筒中，所述器头的外周壁上设置有与密封筒相配合的阶梯状的安装凸台，安装凸台与密封筒之间设置有密封圈。
7.水过滤装置，其特征在于包括至少两个权利要求I至5中任一项所述的水过滤器， 所有的水过滤器串接在一起，其具体设置方式为两两相邻的水过滤器，沿着水流方向，处于上游的水过滤器的出水口通过连接管与处于下游的水过滤器的进水口相连。
全文摘要
本发明公开了一种可以提高水处理效率、降低使用成本的水过滤器及将水过滤器串接而成的水过滤装置。所述水过滤器，包括水管，水管的顶盖中穿设有净水管，水管的下部开设有进水口，水管的上部开设有出水口，净水管的上部设置有净水出口，所述净水管的管壁由渗透膜构成，净水管的顶盖上穿设有超声波振动棒，超声波振动棒的顶部设置有超声波换能器。本发明采用了超声波振动对净水管的管壁进行清洗，避免了用过滤得到的净化水去反冲，省去了反冲工序，使得整个过滤过程连续，大大提高了过滤效率，过滤效率通常是原来的四倍左右；除此之外，由于不用反冲了，净水管的管壁只要用单向渗透的渗透膜就行了，降低了净水管的制作成本。
文档编号B01D65/02GK102600723SQ20121008540
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者丁国民, 丁景超 申请人:张家港睿能科技有限公司