[實用新型]一種超聲空化裝置

有效

• 申請號: 201420469905.9
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN204051659U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 白立新;鄧京軍;李超;徐德龍;林偉軍;白麗榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: B01J19/10
• 分類號: B01J19/10
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本實用新型涉及超聲空化領域，尤其涉及一種超聲空化裝置。

背景技術

空化是指當液體的壓強下降到足夠低時液體中空泡的生成及其后續的動力學行為，其主要表現形式是在周期性的聲場壓力作用下，液體中出現大量的不斷漲縮的微小氣泡，這些氣泡按照超聲波的周期瞬間產生又瞬間潰滅(在數微秒至數十微秒之間)，形成氣泡的云霧。這些氣泡潰滅的時候會在氣泡內部產生高溫高壓，在周圍的液體中產生沖擊波，在貼近壁面的時候會朝壁面運動并形成打向壁面的微射流。目前對空化的應用比如超聲清洗和聲化學都是在較大水體中進行，這樣一方面造成水資源的浪費，同時也因為聲能分散而造成空化效率降低。我們研究發現在液體薄層中出現了新的空化形式，這種空化需水很少，具有很高的空化云體積百分比和能量利用率，還有較低的輸入功率和較高的空化強度，在超聲清洗、表面處理、聲化學和超聲醫療等領域都有潛在的應用價值。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術超聲空化裝置效率低下的問題，提供一種高效的超聲空化裝置。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種超聲空化裝置，該裝置包括：振體和反射體，其中，振體一端具有輻射面，輻射面與反射體之間構成一個液體薄層；振體生成超聲波，通過輻射面進入到液體薄層中，并在液體薄層中形成聲場；

反射體反射輻射面輻射的超聲波，經過反射體和輻射面對超聲波的多次反射和疊加，使液體薄層內的聲場得到強化，從而形成沿液體薄層橫向鋪展的大面積的空化云。

優選地，液體薄層的厚度小于10毫米。

優選地，輻射面和反射體是兩個相對布置的直板或彎曲板。

優選地，超聲空化裝置還包括：固定和調節組件，固定和調節組件用于將振體固定在支架上，通過支架的可調節支腿來調節液體薄層厚度。

優選地，超聲空化裝置還包括：防空載組件，用于當液體薄層中的液體少于預設液體量時斷開振體電源。

優選地，超聲空化裝置中的振體是換能器。

本實用新型提供的超聲空化裝置，通過在換能器輻射面對側安置一個反射面，使得在較小的輸入功率下，在液體薄層內的聲場強化形成大面積橫向鋪展的空化云，該空化云具有極高的空間體積比和很高的空化強度，可用于教學、科研、工業分析中處理少量液體的動植物組織、細胞、細菌、芽胞菌種的破碎，也可用于平整表面的定位清洗，以及平整表面的表面硬化、去除氧化膜等表面處理。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的一種超聲空化裝置結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的另一種超聲空化裝置結構示意圖；

圖3a為本實用新型實施例中液體薄層超聲空化的高速攝影照片；

圖3b為本實用新型實施例中液體薄層厚度為2.02mm時的高速攝影照片；

圖4為本實用新型實施例中液體薄層不同厚度的高速攝影照片；

圖5為本實用新型實施例中液體薄層超聲空化中空化云所占的體積百分比隨液體薄層厚度的變化示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的超聲空化裝置結構示意圖；

圖7為本實用新型實施例提供的超聲空化裝置應用場景一示意圖；

圖8為本實用新型實施例提供的超聲空化裝置應用場景二示意圖。

具體實施方式

通過以下結合附圖以舉例方式對本實用新型的實施方式進行詳細描述后，本實用新型的其他特征、特點和優點將會更加明顯。

圖1為本實用新型實施例提供的一種超聲空化裝置結構示意圖。如圖1所示，該超聲空化裝置包括：振體1和反射體4，其中振體1一端具有輻射面2，輻射面2與反射體4之間構成一個液體薄層3。振體1用于將電能轉換為超聲波，超聲波通過輻射面2進入到液體薄層3中，并在液體薄層3中形成聲場。

反射體4反射輻射面2輻射的超聲波，經過反射體4和輻射面2對超聲波的多次反射和疊加，使液體薄層3內的聲場得到強化，從而形成沿液體薄層3橫向鋪展的大面積的空化云。

優選地，振體1選用換能器，液體薄層3的厚度小于10毫米，振體1的輻射面2和反射體4相對布置，可以是兩個平行直板相互平等、也可以是兩個曲率相同或相近的彎曲板構成的一個彎曲的液體薄層。或者輻射面2和反射體4保持一個斜度，如圖4所示，此時的空化云也是薄的地方和厚的地方不同，只要最厚的地方不超過薄層的上限就可以。圖4中的液體薄層3厚度下部比上部小。