專利名稱：變頻式超聲波除藻儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波除藻儀，尤其是涉及一種多方位變頻式輻射超聲波除藻儀。
背景技術(shù)：
目前，日趨嚴重的水體富營養(yǎng)化(藻類大量繁殖而使水體水質(zhì)惡化的一種現(xiàn)象) 已成為全球性的環(huán)境問題。藻類在大量死亡分解時不僅散發(fā)惡臭，還會大量消耗水中的氧 氣，引起水質(zhì)惡化，導(dǎo)致大量魚類死亡，被稱為“生態(tài)癌癥”，是水體污染治理中的世界級難 題。尤為嚴重的是某些藻類會產(chǎn)生藻毒素，威脅人民的身體健康。因此提高水處理工藝對 藻類的去除率已成為日益迫切的問題。治理藻類泛濫方法，大體可概括為物理法、化學(xué)法和生物法。使用化學(xué)藥劑除藻 法是需要向水中引入新的化學(xué)成分，對水體產(chǎn)生二次污染。使用生物法飼養(yǎng)一定的魚 類，放養(yǎng)大型菌類和水生植物等，但如果投放的菌種稍有不當，也就會引起其它生態(tài)污染。 物理方法除藻儀有很多種如機械撈藻法、換水法、活性炭吸附法等等都需要花費大量人力 物力，開支十分巨大。而超聲波除藻技術(shù)是近年來發(fā)展起來的治理環(huán)境的一種新型除藻技 術(shù)。超聲波滅除藻具有操作方便、高效、無污染或減少污染的特點。超聲波泛指頻率在16kHz 以上的聲波，是一種彈性機械波，能在水中產(chǎn)生一系列接近于極端的條件，如超過重力加速 度幾萬倍的質(zhì)點加速度，空化泡破裂產(chǎn)生的瞬間高溫和高壓(4000K、500大氣壓)、急劇的 放電，以及強烈的沖擊波和射流等。由此衍生的二次波、輻射壓、聲捕捉、自由基、氧化劑等 也可能較大程度地改變介質(zhì)性質(zhì)。超聲波抑藻殺藻機理有破壞細胞壁、破壞氣胞、破壞活性酶。高強度的超聲波能 破壞生物細胞壁，使細胞內(nèi)物質(zhì)流出。藻類細胞的特殊構(gòu)造是一個占細胞體積50%的氣胞， 氣胞控制藻類細胞的升降運動。超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓等可以破壞氣胞。水是 聲波的良導(dǎo)體，這種高頻波在水中傳布，衰減很少，可以穿得很遠。藻類細胞在超聲波特定 頻率作用下，產(chǎn)生共振，使細胞膜振裂，藻類即自行衰退滅亡，先上浮后下沉。同時，空化產(chǎn) 生的高溫高壓和大量自由基，可破壞藻細胞內(nèi)活性酶和活性物質(zhì)，從而影響細胞的生理生 化活性。此外，超聲波引發(fā)的化學(xué)效應(yīng)也能分解藻毒素等藻細胞分泌物和代謝產(chǎn)物。目前，對于超聲波除藻技術(shù)的應(yīng)用主要是在實驗室和小型景觀池中使用，可針對 性的去除部分藻類，但其超聲波的輻射頻率的單一或者輻射方向單一，所以作用范圍較小， 很難對大型水域的不同藻類及時去除，對于大型水域藻類泛濫無法得到及時控制。與傳統(tǒng)常規(guī)的水處理裝置與技術(shù)相比，超聲波除藻儀設(shè)備簡單，使用方便，效果持 久，能耗低。修復(fù)環(huán)境所需時間短；修復(fù)技術(shù)資金需要最??；不產(chǎn)生二次污染；原位修復(fù)可 使污染物在原地被清除，操作簡便；運行成本很低，只要傳統(tǒng)治污方法的8%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問題，提供一種可在大型水域中去除和控制多種藻類的裝置，尤其是也能分解藻毒素等藻細胞分泌物和代謝產(chǎn)物的超聲波除藻儀。本發(fā)明的另一目的是提供一種可在室內(nèi)室外等多種場合使用的超聲波除藻儀。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種變頻式超聲波除藻儀，包括超聲波發(fā)生器，用于輸出高頻信號；超聲波換能器，用于將所述高頻信號轉(zhuǎn)化為超聲波信號發(fā)射；其中，所述超聲波發(fā)生器包括
外部電源，向超聲波發(fā)生器提供能量；穩(wěn)壓電源，將外部電源的電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電壓；時鐘控制器，由穩(wěn)壓電源供電，控制變頻信號的周期；變頻信號源，由穩(wěn)壓電源供電，由時鐘控制器控制產(chǎn)生變頻信號；功率放大器，放大變頻信號源提供的變頻信號；高頻輸出變壓器，將收功率放大器提供的變頻信號轉(zhuǎn)化為交變的高頻信號傳遞給 超聲波換能器，使超聲波換能器在諧振點產(chǎn)生不同的振蕩頻率的超聲波。進一步地，所述穩(wěn)壓電源能夠由多種外部電源供電。進一步地，所述多種外部電源可選的為220伏交流市電、或110伏交流市電、或蓄 電池、或太陽能電池中的至少兩種。進一步地，所述超聲波換能器包括超聲頭，所述超聲頭為中空的不銹鋼圓管，具有底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜，穿過所述超聲頭的頂壁進入中空部分，一端連接所述超聲波發(fā)生器以 輸送高頻信號，另一端分為正負兩極，分別連接第一電極片和第二電極片；壓電陶瓷片，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號驅(qū)動產(chǎn)生超聲波；超聲波反射塊；緊固螺栓，用于將壓電陶瓷片和超聲波反射塊壓緊在超聲頭的底壁；所述超聲頭跟隨壓電陶瓷片的超聲波信號，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻 的超聲波。進一步地，所述超聲頭的側(cè)壁和壓電陶瓷片之間設(shè)置有高溫絕緣薄膜。進一步地，所述超聲頭的頂壁具有開口，開口中設(shè)有硅膠錐形密封塞，開口通過螺 紋結(jié)構(gòu)配接有用于壓緊硅膠錐形密封塞的緊固密封螺帽，所述連接線纜穿過硅膠錐形密封 塞和緊固密封螺帽進入超聲頭中空部分。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在根據(jù)藻類的生長期、爆發(fā)期來改變超聲波頻率，進 而適用于不同時期藻類的清除和控制。另外該超聲波除藻儀還可適應(yīng)多種電源供電，滿足 室內(nèi)和室外使用。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方案作進一步說明圖1為本發(fā)明的具體實施方式
的超聲波發(fā)生器的電路圖。圖2為本發(fā)明的具體實施方式
的超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖。1 超聲頭6 高溫絕緣薄膜
2壓電陶瓷片7硅膠錐形密封塞3電極片8緊固密封螺帽4 超聲波反射塊9連接線纜5緊固螺栓10超聲波換能器
具體實施例方式有關(guān)本發(fā)明之前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳具體實施方式
的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到此處的參考了 附圖的具體描述僅僅用于示例目的，本發(fā)明并不局限于此。通常，超聲波除藻儀包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器兩個部分。超聲波發(fā)生器 連接外部電源，產(chǎn)生高頻信號；超聲波換能器將高頻的電信號轉(zhuǎn)化為超聲波發(fā)射出去。目前 市場上所用超聲波除藻儀的發(fā)射聲波模式為縱向振動發(fā)射，存在使用范圍的局限性。在本 發(fā)明的一種具體實施方式
中，其超聲換能器設(shè)計成圓管形復(fù)合超聲換能器，其可以在徑向 全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的聲輻射，達到有效地對大型水域的各種藻類進行快速處理和控制。 具體的，超聲波換能器的超聲頭用不銹鋼體加工成特定尺寸的圓管形體。由于聲波在金屬 材料中的聲速較高，金屬(不銹鋼)材料發(fā)射聲波時幅度大和信號強，該超聲頭能徑向全向 范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的聲輻射，具有功率密度大、輻射效率高的特點；并且，由于不銹鋼在惡劣 的水域中不易老化，壽命長，在本發(fā)明的一種具體實施方式
中，超聲頭既是多種超聲波諧振 頻率的發(fā)射源，又是作為密封和保護超聲波壓電陶瓷片，電極等的外殼。市場上所用超聲波除藻儀的外部電源為市電，在本發(fā)明的一種具體實施方式
中， 超聲波除藻儀的外部電源同時也能用太陽能或蓄電池，這樣可節(jié)約能源，而且更適合在大 型水體中心和無電源供應(yīng)的水體中使用。參照圖1，超聲波發(fā)生器是為超聲波換能器提供變頻信號的信號源，使超聲波換 能器在諧振點產(chǎn)生不同的震蕩頻率，不同頻率的高頻波向水中傳布從而對不同藻類產(chǎn)生共 振，裂解，和衰退死亡。該超聲波發(fā)生器連接外部電源，由24V/3A的穩(wěn)壓電源、時鐘控制器、 變頻信號源、功率放大器和高頻輸出變壓器等組成，其設(shè)計能滿足220V電壓或IlOV電壓 供電或室外的蓄電池供電和太陽能供電等。在圖1中，連接好超聲波換能器后連接外部電 源，(可選擇供電電源220V/AC或24V/DC電源)，經(jīng)穩(wěn)壓電源給時鐘控制器、變頻信號源供 電，時鐘控制器控制變頻信號的周期，變頻信號源為功率放大器提供變頻信號，經(jīng)高頻輸出 變壓器隔離輸出給超聲波換能器，交變的高頻信號，使換能器發(fā)出多頻超聲波。參照圖2，超聲波換能器10包括超聲頭1，該超聲頭1為中空的不銹鋼圓管，具有 底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜9，穿過所述超聲頭1的頂壁進入中空部分，一端連接所述超聲 波發(fā)生器以輸送高頻信號，另一端分為正負兩極，分別連接一個電極片3，即第一電極片和 第二電極片；壓電陶瓷片2，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號驅(qū)動產(chǎn)生超聲波， 在本實施方案中壓電陶瓷片2為兩片；超聲波反射塊4;緊固螺栓5，用于將壓電陶瓷片2和 超聲波反射塊4壓緊在超聲頭1的底壁；超聲頭1跟隨壓電陶瓷片2的超聲波信號，在超聲 頭1的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的超聲波。所述超聲頭1的側(cè)壁和壓電陶瓷片2之間設(shè)置有高溫絕緣薄膜6。所述超聲頭1的頂壁具有開口，開口中設(shè)有硅膠錐形密封塞7，開口通過螺紋結(jié)構(gòu)配接有用于壓緊硅膠錐形密封塞的緊固密封螺帽8，所述連接線纜9穿過硅膠錐形密封塞7和緊固密封螺帽8進入超聲頭1的中空部分。本發(fā)明的超聲波除藻儀器可以根據(jù)藻類的生長期、爆發(fā)期來改變超聲波頻率(若 干個波段)，進而適用于不同時期藻類的清除和控制。例如，在藻類的爆發(fā)期使用高頻，生 長期使用低頻。這樣可以達到節(jié)省能源的效果。又或者在本發(fā)明超聲波除藻儀器開始啟動 后，使用超低頻自動驅(qū)趕生物，例如魚，然后再開始進行除藻。盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員將意識到，在不脫離由所附的權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種改 進、增加以及取代是可能的。
權(quán)利要求
一種變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，包括超聲波發(fā)生器，用于輸出高頻信號；超聲波換能器，用于將所述高頻信號轉(zhuǎn)化為超聲波信號發(fā)射；其中，所述超聲波發(fā)生器包括外部電源，向超聲波發(fā)生器提供能量；穩(wěn)壓電源，將外部電源的電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定電壓；時鐘控制器，由穩(wěn)壓電源供電，控制變頻信號的周期；變頻信號源，由穩(wěn)壓電源供電，由時鐘控制器控制產(chǎn)生變頻信號；功率放大器，放大變頻信號源提供的變頻信號；高頻輸出變壓器，將收功率放大器提供的變頻信號轉(zhuǎn)化為交變的高頻信號傳遞給超聲波換能器，使超聲波換能器在諧振點產(chǎn)生不同的振蕩頻率的超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源能夠由多 種外部電源供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述多種外部電源可選 的為220伏交流市電、或110伏交流市電、或蓄電池、或太陽能電池中的至少兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲波換能器包括 超聲頭，所述超聲頭為中空的不銹鋼圓管，具有底壁，側(cè)壁和頂壁；連接線纜，穿過所述超聲頭的頂壁進入中空部分，一端連接所述超聲波發(fā)生器以輸送 高頻信號，另一端分為正負兩極，分別連接第一電極片和第二電極片；壓電陶瓷片，被所述第一電極片和第二電極片的高頻信號驅(qū)動產(chǎn)生超聲波； 超聲波反射塊；緊固螺栓，用于將壓電陶瓷片和超聲波反射塊壓緊在超聲頭的底壁； 所述超聲頭跟隨壓電陶瓷片的超聲波信號，在超聲頭的徑向全向范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的超聲波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲頭的側(cè)壁和壓 電陶瓷片之間設(shè)置有高溫絕緣薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變頻式超聲波除藻儀，其特征在于，所述超聲頭的頂壁具有 開口，開口中設(shè)有硅膠錐形密封塞，開口通過螺紋結(jié)構(gòu)配接有用于壓緊硅膠錐形密封塞的 緊固密封螺帽，所述連接線纜穿過硅膠錐形密封塞和緊固密封螺帽進入超聲頭中空部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種變頻式超聲波除藻儀，包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器，所述超聲波發(fā)生器包括外部電源、穩(wěn)壓電源、時鐘控制器、變頻信號源、功率放大器和高頻輸出變壓器。本發(fā)明的有益效果是超聲波除藻儀可向多個方向發(fā)出變頻的超聲波信號。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在根據(jù)藻類的生長期、爆發(fā)期來改變超聲波頻率，進而適用于不同時期藻類的清除和控制。另外該超聲波除藻儀還可適應(yīng)多種電源供電，滿足室內(nèi)和室外使用。
文檔編號C02F1/36GK101817571SQ20101015149
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者蘭昌文, 徐家發(fā), 趙春生, 邱占成, 錢德初 申請人:蘇州市華興天和科技有限公司