[實(shí)用新型]超聲空化云控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420125926.9
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN203737655U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白立新;鄧京軍;李超;徐德龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;B01J19/10
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 陳霽

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及聲空化領(lǐng)域，具體涉及一種超聲空化云控制裝置。

背景技術(shù)

超聲波的空化效應(yīng)是指當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，在周期性的聲場壓力作用下，流體中出現(xiàn)大量微小的空泡隨著聲壓不斷進(jìn)行周期性的膨脹和潰滅運(yùn)動的現(xiàn)象。空泡膨脹-潰滅的過程時(shí)間極短（在數(shù)納秒至微秒之間），空泡潰滅時(shí)在空泡內(nèi)部會產(chǎn)生瞬時(shí)高溫、高壓，并使氣泡內(nèi)核液體界面的介質(zhì)裂解。超聲空化的這一特性為一些化學(xué)反應(yīng)提供了獨(dú)一無二的環(huán)境，使一些在常溫常壓下難以發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生，超聲空化的這種聲化學(xué)效應(yīng)在能源、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域具有許多潛在應(yīng)用。

眾所周知，空化效應(yīng)是通過一個(gè)個(gè)空泡潰滅產(chǎn)生的高溫高壓而發(fā)生作用的，但是這些空泡在空間的分布是不均勻的，它們會形成一定的空化結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)與聲場密切相關(guān)，但是很難通過改變聲場的方式對空化云進(jìn)行有效控制。

隨著對空化的研究和應(yīng)用的深入，在超聲清洗和聲化學(xué)領(lǐng)域都出現(xiàn)了對空化云進(jìn)行有效控制的需求。控制空化云的好處很多，比如避免換能器輻射面發(fā)生空蝕。由于換能器輻射面空蝕產(chǎn)生的碎屑可能污染被處理液體，由此限制了聲化學(xué)的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。此外，控制空化云可以實(shí)現(xiàn)空化云的定位清洗，將能量集中在最需要的地方。為此就需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)對空化云的形狀和位置進(jìn)行精確控制的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供了一種超聲空化云控制裝置，可以簡單方便地對空化云的形狀和位置進(jìn)行精確控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種超聲空化云控制裝置，包括：換能器、分流器、調(diào)節(jié)閥、支管和噴嘴；

所述分流器和所述調(diào)節(jié)閥相導(dǎo)通，所述調(diào)節(jié)閥和所述支管相導(dǎo)通，所述支管和所述噴嘴相導(dǎo)通；

所述換能器將電能轉(zhuǎn)換成超聲波，所述超聲波通過所述換能器的輻射面形成聲場，所述分流器將接收到的水流進(jìn)行分流并輸送給所述調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥對所述水流進(jìn)行流速調(diào)節(jié)后輸送給所述支管，所述支管將所述水流輸送給所述噴嘴，所述噴嘴向所述換能器的輻射面噴射所述水流，所述水流中的氣核在所述聲場的作用下形成空泡，所述空泡聚集形成空化云，所述噴嘴通過調(diào)節(jié)向所述輻射面噴射的所述水流的流速和方向從而控制所述空化云的形狀。

優(yōu)選地，所述噴嘴的數(shù)量為多個(gè)。

優(yōu)選地，所述輻射面的表面為光滑表面。

優(yōu)選地，所述裝置還包括水泵，與所述分流器相導(dǎo)通，用于將水流輸送入所述分流器。

優(yōu)選地，所述裝置還包括支架，所述噴嘴支撐在所述支架上。

優(yōu)選地，所述換能器的工作頻率為10kHz-100kHz。

優(yōu)選地，所述換能器的平均輻射聲強(qiáng)為2-6W/cm2。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對超聲空化云的精確控制。在換能器輻射面附近的超聲場中布置若干噴嘴，噴嘴噴射出的水流在換能器輻射面前端形成空化云。通過調(diào)整噴嘴的個(gè)數(shù)、位置、方向以及水流流速達(dá)到了精確控制空化云形狀和位置的目的，滿足了在超聲清洗和聲化學(xué)領(lǐng)域?qū)栈七M(jìn)行有效控制的需求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種超聲空化云控制裝置的示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種超聲空化云控制裝置的換能器和支架的側(cè)視圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用一種超聲空化云控制裝置形成的空化云字母I時(shí)噴嘴位置方向示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的應(yīng)用一種超聲空化云控制裝置形成的空化云字母示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

在超聲場中對空化云的位置和形態(tài)進(jìn)行有效控制一直是工業(yè)領(lǐng)域?qū)栈瘧?yīng)用的一個(gè)難以突破的瓶頸。我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)射流空化結(jié)構(gòu)（Jet-induced?bubble?structures，JBS）空化云具有很好的可控性。通過在對超聲頻率、功率、輻射區(qū)域、射流方向、流速、噴口直徑、水質(zhì)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，我們逐步建立了如本發(fā)明所述的一種控制空化云的新裝置，并且已經(jīng)能夠利用這種裝置形成空化云字母，顯示了這種裝置對空化云或者說對空泡空間分布具有較好的控制力。