一种超声液体处理的换能方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波技术领域，具体地，涉及一种超声液体处理的换能方法和装置，可应用于:清洗、脱气、乳化、破乳、萃取、声化学等。
【背景技术】
[0002]随着超声技术在清洗、乳化、粉碎、萃取、焊接、声化学等方面的广泛应用，如何产生特定需要的超声波能量及方式，推动人们不断创新研发各种超声换能器。超声换能器的作用，就是通过将超声电源产生的高频电信号，通过匹配耦合，激励换能器产生高频机械振动能量，以各种不同的方式，发射到液体中，从而在液体中产生诸如高温、高压、空化、微射流等物理效应。目前，除采用多换能器组合的清洗槽式的液体处理方法和装置外，还常用单个换能器加变幅杆，将超声振动能量引入液体的方法。具体做法是，将换能器与变幅杆刚性相连，这样，在变幅杆的另一端平面，能获得较高强度会聚的超声能量。但事实上在某些领域，则需要较大面积分散的超声能量，以满足生产、科研对超声处理液体的需求。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供一种超声液体处理的换能方法，换能器的轴向振动通过变幅杆的端面反射耦合，产生整个变幅杆端面及侧面的纵径向复合振动，使超声能量沿变幅杆全部外表，向四周径向辐射分散的超声振动能量。
[0004]进一步地，换能器为纵向振动换能器，具有半波长整数倍的结构。
[0005]进一步地，变幅杆包括实心超声变幅杆和空心超声变幅杆。
[0006]进一步地，实心超声变幅杆的辐射端面为弧面型、圆台型或圆锥型任意一种；实心超声变幅杆的长度为换能器工作频率对应等效半波长的整数倍。
[0007]进一步地，空心超声变幅杆的长度为换能器的工作频率对应等效半波长的整数倍或零。
[0008]—种超声液体处理的换能装置，包括换能器和变幅杆，变幅杆包括实心超声变幅杆和空心超声变幅杆；换能器为纵向振动换能器，具有半波长整数倍的结构；实心超声变幅杆的一端与换能器连接，另一端为弧面型、圆台型或圆锥型的端面；实心超声变幅杆的长度为换能器工作频率对应等效半波长的整数倍；空心超声变幅杆的一端和实心超声变幅杆连接；空心超声变幅杆的长度，为换能器工作频率对应等效半波长的整数倍或零。
[0009]进一步地，实心超声变幅杆的连接端面的面积大于或等于换能器连接端的端面面积。
[0010]进一步地，实心超声变幅杆和所述空心超声变幅杆螺纹连接、焊接、铆接或一体成型任意一种。
[0011 ] 进一步地，空心超声变幅杆的另一端设置有密封装置。
[0012]进一步地，换能器，包括郎之万压电换能器，或者采用镍、铁氧体材料制磁致伸缩换能器，或者稀土材料制超磁致伸缩换能器任意一种。
[0013]有益效果:
[0014]本发明一种超声液体处理的换能方法和装置，采用纵向振动换能器，沿轴向辐射振动，通过实心超声变幅杆端面反射耦合，将振动能量反射耦合到实心超声变幅杆和空心超声变幅杆体，从而在实心超声变幅杆和空心超声变幅杆的体表四周，产生分散的超声能量。另外，本发明一种超声液体处理换能方法和装置，可将换能器和变幅杆有效设计成一体，设备结构简单，可根据需求，设计变幅杆的总长度和直径，并可将换能器隐藏封闭在变幅杆内部。
【附图说明】
[0015]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0016]图1为本发明第一例实施示意图
[0017]图2为本发明第二例实施示意图
[0018]图3为本发明第三例实施示意图
[0019]图4为本发明第四例实施示意图
[0020]图5为本发明第五例实施示意图
[0021]图6为本发明第六例实施示意图
[0022]图7为本发明第七例实施示意图
[0023]图8为本发明第八例实施示意图
[0024]图9为本发明第九例实施示意图
[0025]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:10_变幅杆；11_空心超声变幅杆；12-弧面型实心超声变幅杆；13_圆台型实心超声变幅杆；14_圆锥面实心超声变幅杆；20-换能器。
【具体实施方式】
[0026]下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0027]本实施例所述的一种超声液体处理的换能方法如下:
[0028]通过将变幅杆10的辐射端面，使得纵向振动换能器20的轴向振动，通过反射耦合，转换成整个变幅杆10端面及侧面的纵径向复合振动。同时，将超声振动能量沿着变幅杆10外表向四周按规律福射。其中，沿纵向振动换能器20轴向传播方向的超声变幅杆10，一般为实心金属材料，其长度为换能器20工作频率对应等效半波长的整数倍；沿纵向振动换能器20轴向传播方向相反的超声变幅杆10，为空心金属材料，其长度为换能器工作频率对应等效半波长的整数倍，空心超声变幅杆11与实心超声变幅杆空心超声变幅杆11与实心超声变幅杆杆螺纹连接、焊接、铆接，或为一体，或其他刚性相连。纵向振动换能器20与实心超声变幅杆刚性相连。使得实心超声变幅杆，或实心超声变幅杆加上空心超声变幅杆11，能将换能器产生的沿着变幅杆10的轴向振动，转换成沿着变幅杆10全部外表，产生径向及纵向复合振动，从而向变幅杆10体表外四周分散辐射超声能量。纵向振动换能器20，可以选择与工作频率对应的半波长整数倍的电致伸缩换能器和磁致伸缩换能器。包括压电类超声换能器，镍及铁氧体类磁致伸缩换能器，以及稀土类超磁致伸缩换能器等。
[0029]需要指出的是，空心超声变幅杆11的另一端设置有密封装置，根据实际具体情况选取密封手段；若整体不置入水中，则不需要安装密封装置。
[0030]具体的，根据空心超声变幅杆11的长度以及换能器20与实心超声变幅杆12的连接端面的面积大小进行进一步的确定一种超声液体处理换能装置:
[0031]实施例一
[0032]当空心超声变幅杆11的长度可以为换能器20工作频率对应半波长的整数倍，如图1所示，该液体超声处理装置，包括换能器20、弧面型实心超声变幅杆12和空心超声变幅杆11。换能器20为一种纵向振动换能器，它可以与弧面型实心超声变幅杆12设计成一体，也可以是一个长度为工作频率对应半波长整数倍的独立的纵向振动换能器，与弧面型实心超声变幅杆12刚性相连，其辐射的纵向振动，通过弧面型实心超声变幅杆12和空心超声变幅杆11的外表面，产生高频振动，从而向液体辐射分散的振动能量。
[0033]实施例二
[0034]当空心超声变幅杆11的长度可以为换能器20工作频率对应半波长的整数倍，如图2所示，该液体超声处理装置，包括换能器20、圆台型实心超声变幅13和空心超声变幅杆11。换能器20为一种纵向振动换能器，它可以与圆台型实心超声变幅杆13设计成一体，也可以是一个长度为工作频率对应半波长整数倍的独立的纵向振动换能器，与圆台型实心超声变幅杆13刚性相连，其辐射的纵向振动，通过圆