基于Lamb波的倾斜安装换能器管道除垢防垢装置的制作方法

本实用新型涉及超声波管道防垢、除垢领域，主要是一种基于Lamb波的倾斜安装换能器管道除垢防垢装置。

背景技术：

冷却器、空压机是火力发电厂、石油、化工等行业的重要装备，长期以来这些设备的防垢、除垢问题一直没有很好的解决办法，换热设备普遍在带垢0.2～10mm厚度之间的状态下运行。垢的导热系数(一般均在1W/m·K左右)仅为换热器金属管壁的几十分之一。据行业统计，垢质每年在换热设备和管道中的沉积厚度约为4mm，换热设备积垢每增加1mm，传热系数下降9％～9.6％，能耗和排放将增加10％以上，同时带来生产效率下降、垢下腐蚀缩短设备寿命、安全隐患等一系列问题。

超声波技术在管道除垢防垢领域已经得到了很好的应用，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，如果声波足够强，液体在波的膨胀阶段被推开形成气泡，而在波的压缩阶段，这些气泡瞬间爆裂，产生一种非常有效的冲击力，适用于管道的除垢、防垢。

目前超声波应用在处理管道内污垢上,通常采用的是垂直安装换能器,从而把超声波垂直地引入到管道内的流体中。这种垂直安装换能器的情况下,存在换能器安装要求精度高、安装数量大、单个换能器作用范围小等缺点,在处理长线管道时,就增加了设备安装的难度和工作量,同时也提高了设备的成本。

如果超声波满足一定发射条件,能够使管道在超声波的激励下与管道固有频率的高次谐波发生共振,即入射的超声波能够沿着管道轴向传播,同时向对面管道发射能量。当超声波的强度大于产生超声空化场的阈值时,流体内的超声空化场的范围就有所扩大,从而提高防止流体内污垢形成的效果,同时也提高管道内壁上污垢的清除的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于Lamb波的倾斜安装换能器管道除垢防垢装置。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种基于Lamb波的倾斜安装换能器管道除垢防垢装置，它包括换能器短节、换能器安装座和超声波换能器，换能器短节通过法兰与原有管道连接，所述超声波换能器通过倾斜的换能器安装座，利用法兰连接，斜插在换能器短节上，使管道在超声波的激励下发生共振，入射的超声波能够沿着管道轴向传播，同时向对面管道发射能量，使单位换能器在管道轴向上增加空化场长度。

所述超声波换能器斜插在换能器短节上，超声波换能器的一端延伸到换能器短节的内腔中，延伸的角度与管道轴线呈50-60度，延伸部分沿径向投影的长度为管道直径的1/4-1/5。

本实用新型的有益效果为：

(1)倾斜入射的方法使单位换能器可以在管道轴向上增加空化场的长度,从而提高防除垢的能力,这也是倾斜入射方法的最突出的优点。

(2)解决了常规垂直安装换能器的情况下,存在换能器安装要求精度高、安装数量大、单个换能器作用范围小等缺点。

(3)倾斜安装换能器，减小了管道内的液体对超声波换能器的剪切作用，延长了换能器的使用寿命。

附图说明

图1是基于Lamb波的倾斜安装换能器示意图；

图2是倾斜安装换能器管道内声波传播示意图；

图3是管道Lamb波声路模型。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：

如图所示，本实用新型所述的这种基于Lamb波的倾斜安装换能器管道除垢防垢装置，它包括换能器短节1、换能器安装座2和超声波换能器3，换能器短节1通过法兰与原有管道连接，所述超声波换能器3通过倾斜的换能器安装座2，利用法兰连接，斜插在换能器短节1上，使管道在超声波的激励下发生共振，入射的超声波能够沿着管道轴向传播，同时向对面管道发射能量，使单位换能器在管道轴向上增加空化场长度，从而提高除垢、防垢的能力。

所述超声波换能器3斜插在换能器短节1上，超声波换能器3的一端延伸到换能器短节1的内腔中，延伸的角度与管道轴线呈50-60度，延伸部分沿径向投影的长度为管道直径的1/4-1/5。所述超声波换能器倾斜安装，减小了管道内的液体对超声波换能器的剪切作用，延长了换能器的使用寿命。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。