申请/专利权人：清华大学

申请日：2019-08-01

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN110292898B

主分类号：B01J19/08

分类号：B01J19/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.17#授权;2019.11.01#实质审查的生效;2019.10.01#公开

摘要：本发明的实施例提供了一种电磁空化装置，电磁空化装置包括第一电磁铁、第二电磁铁以及控制器，第一电磁铁与第二电磁铁转动连接，第一电磁铁以及第二电磁铁均与控制器电连接，控制器用于控制第一电磁铁和第二电磁铁的工作状态，以使第一电磁铁和第二电磁铁相对转动而实现吸附或者分离。该装置能够在不影响全域流场的前提下，在局部产生空化泡，采用电磁铁吸力引起第一电磁铁和第二电磁铁的闭合过程中高速射流会引起空化泡，可操作性高、结构简单、成本低以及效率高。

主权项：1.一种电磁空化装置，其特征在于，所述电磁空化装置包括：第一电磁铁、第二电磁铁以及控制器，所述第一电磁铁与所述第二电磁铁转动连接，所述第一电磁铁以及所述第二电磁铁均与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第一电磁铁和所述第二电磁铁的工作状态，以使所述第一电磁铁和所述第二电磁铁相对转动实现吸附或者分离；所述电磁空化装置还包括转轴，所述第一电磁铁以及所述第二电磁铁均与所述转轴转动连接；所述电磁空化装置还包括电源，所述电源与所述控制器电连接。

全文数据：电磁空化装置技术领域本发明涉及空化技术领域，具体而言，涉及一种电磁空化装置。背景技术空化是指当液体中的局部压力低于液体的汽化压力时，在液体内部出现空化泡的过程。空泡内部的压力低于周围液体压力时，空泡溃灭，伴随产生振动、噪声和气蚀等现象。空化效应会引起物理、机械、化学、生物等效应，其中空化效应在生物降解、废水处理、壁面清洁、化学反应促进等方面有重要的应用。目前产生空化的方式主要有超声波空化、剪切空化、旋流空化和激光空化等。研究发现，上述空化产生方式不能产生定点和高效的断续空化。发明内容本发明的目的包括，例如，提供了一种电磁空化装置，其能够产生定点和高效的断续空化。本发明的实施例可以这样实现：第一方面，本发明实施例提供一种电磁空化装置，电磁空化装置包括：第一电磁铁、第二电磁铁以及控制器，第一电磁铁与第二电磁铁转动连接，第一电磁铁以及第二电磁铁均与控制器电连接，控制器用于控制第一电磁铁和第二电磁铁的工作状态，以使第一电磁铁和第二电磁铁相对转动实现吸附或者分离。在可选的实施方式中，电磁空化装置还包括转轴，第一电磁铁以及第二电磁铁均与转轴转动连接。在可选的实施方式中，第一电磁铁设置于第一悬臂内，第一悬臂具有朝向第二电磁铁的第一平面；第二电磁铁设置于第二悬臂内，第二悬臂具有朝向第一电磁铁的第二平面，控制器用于控制第一电磁铁和第二电磁铁的工作状态，以实现第一平面与第二平面吸附或者分离。在可选的实施方式中，第一平面为长方形，第一平面的长度为第一平面的宽度的2-5倍，和或第二平面为长方形，第二平面的长度为第二平面的宽度的2-5倍。在可选的实施方式中，第一平面的宽度为1mm-50mm和或第二平面的宽度为1mm-50mm。在可选的实施方式中，电磁空化装置还包括基座以及第一限位件，第一限位件与基座固定连接，第一电磁铁以及第二电磁铁均与基座转动连接，第一限位件位于第一电磁铁远离第二电磁铁的一侧，用于限制第一电磁铁相对于第二电磁铁转动的角度。在可选的实施方式中，电磁空化装置还包括第二限位件，第二限位件与基座固定连接，第二限位件位于第二电磁铁远离第一电磁铁的一侧，用于限制第二电磁铁相对于第一电磁铁转动的角度。在可选的实施方式中，第一限位件为与控制器电连接的电磁铁和或第二限位件为与控制器电连接的电磁铁。在可选的实施方式中，第一限位件与第二限位件具有夹角，且夹角的范围为20°-90°。在可选的实施方式中，电磁空化装置还包括电源，电源与控制器电连接。本发明实施例的有益效果包括，例如：综上，本实施例提供的电磁空化装置，通过控制器来控制第一电磁铁和第二电磁铁的工作状态，进而实现第一电磁铁和第二电磁铁产生吸附力而相互吸附，或者产生排斥力相互远离，吸附和远离过程中第一电磁铁和第二电磁铁均会相对转动。需要产生空化泡时，将第一电磁铁和第二电磁铁置于液体中，操作控制器使二者位于张开一定角度的位置，也即第一电磁铁和第二电磁铁产生相互排斥的磁力，然后，通过控制器改变第一电磁铁和或者第二电磁铁的磁性，使二者产生相互吸引的磁力，第一电磁铁和第二电磁铁由于吸引力由张开向闭合转动，进而在第一电磁铁和第二电磁铁的末端形成高速射流，高速射流诱发产生空化泡。空化泡的产生基于第一电磁铁和第二电磁铁由张开向闭合转动，即实现了空化泡定点、断续的产生，便于空化泡的控制。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本实施例提供的电磁空化装置的结构示意图初始状态；图2为本实施例提供的电磁空化装置的结构示意图闭合状态。图标：001-电磁空化装置；100-第一电磁铁；200-第二电磁铁；300-转轴；400-基座；500-第一限位件；600-第二限位件；700-控制器；800-第一悬臂；810-第一平面；900-第二悬臂；910-第二平面。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。请参考图1-图2，本实施例提供了一种电磁空化装置001，能够在不影响全域流场的前提下，定点、断续的产生空化泡，便于控制。本实施例中，电磁空化装置001包括第一电磁铁100、第二电磁铁200以及控制器700，第一电磁铁100与第二电磁铁200转动连接，第一电磁铁100以及第二电磁铁200均与控制器700电连接，控制器700用于控制第一电磁铁100和第二电磁铁200的工作状态，以使第一电磁铁100和第二电磁铁200相对转动而实现吸附或者分离。本实施例提供的电磁空化装置001，通过控制器700来控制第一电磁铁100和第二电磁铁200的工作状态，进而实现第一电磁铁100和第二电磁铁200产生吸附力而相互吸附，或者产生排斥力相互远离，吸附和远离过程中第一电磁铁100和第二电磁铁200均会相对转动。需要产生空化泡时，将第一电磁铁100和第二电磁铁200置于液体中，操作控制器700使二者位于张开一定角度的位置，也即第一电磁铁100和第二电磁铁200产生相互排斥的磁力，然后，通过控制器700改变第一电磁铁100和或者第二电磁铁200的磁性，使二者产生相互吸引的磁力，第一电磁铁100和第二电磁铁200由于吸引力由张开向闭合转动，进而在第一电磁铁100和第二电磁铁200的末端形成高速射流，高速射流诱发产生空化泡。空化泡的产生基于第一电磁铁100和第二电磁铁200由张开向闭合转动，即实现了空化泡定点、断续的产生，便于空化泡的控制。本实施例中，第一电磁铁100和第二电磁铁200通过转轴300转动连接。第一电磁铁100的一侧与转轴300转动连接，第二电磁铁200的一侧与转轴300转动连接。可选的，第一电磁铁100和第二电磁铁200相对，以及第一电磁铁100和第二电磁铁200沿垂直于转轴300的方向没有错开，第一电磁铁100和第二电磁铁200组成的结构体积更加紧凑，节省空间。应当理解，第一电磁铁100和第二电磁铁200可以通过轴承与转轴300连接，减小摩擦力，转动更加灵活。需要说明的是，第一电磁铁100和第二电磁铁200的磁性通过控制器700分别控制，例如，第一电磁铁100和第二电磁铁200的磁性相同时，第一电磁铁100和第二电磁铁200产生相互排斥的力后，二者张开至一定角度，需要使二者相互吸附时，可以调节第一电磁铁100的磁性与第二电磁铁200的磁性相反，或者调节第二电磁铁200的磁性与第一电磁铁100相反，操作灵活。同理，当二者由吸附状态改变为张开状态时，可以调节第一电磁铁100的磁性，或者调节第二电磁铁200的磁性，操作灵活。本实施例中，可选的，电磁空化装置001还包括基座400、第一悬臂800、第二悬臂900、第一限位件500和第二限位件600。转轴300与基座400固定连接，第一电磁铁100设置于第一悬臂800内，第二电磁铁200设置于第二悬臂900内，第一悬臂800和第二悬臂900均与转轴300转动连接，也即第一电磁铁100和第二电磁铁200与基座400转动连接。第一限位件500与基座400固定连接，第二限位件600与基座400固定连接，第一限位件500和第二限位件600具有夹角，且夹角的范围为20°-90°，例如，夹角为20°、55°或者90°，按需设置即可，在此不进行一一列举。第一电磁铁100和第二电磁铁200位于第一限位件500和第二限位件600之间，第一限位件500用于限制第一电磁铁100远离第二电磁铁200的转动角度，且第一电磁铁100能够转动至与第一限位件500贴合。第二限位件600用于限制第二电磁铁200远离第一电磁铁100的转动角度，且第二电磁铁200能够转动至与第二限位件600贴合。可选的，第一悬臂800大致呈长方体形板，第一悬臂800的一侧与转轴300转动连接。第一悬臂800具有第一平面810，第一平面810为矩形平面。第一平面810的长度设置为第一平面810的宽度的2-5倍，其中，第一平面810的长度垂直于转轴300，第一平面810的宽度平行于转轴300。进一步的，第一平面810的宽度设置为1mm-50mm，例如，第一平面810的宽度可以设置为1mm、25mm或者50mm等，按需选择，在此不进行一一列举。第二悬臂900具有第二平面910，第二平面910为矩形平面。第一悬臂800和第二悬臂900转动连接后，第一平面810和第二平面910相对，第一悬臂800和第二悬臂900通电且相互吸引时，第一平面810和第二平面910可以吸附贴合。第二平面910的长度设置为第二平面910的宽度的2-5倍，其中，第二平面910的长度垂直于转轴300，第二平面910的宽度平行于转轴300。进一步的，第二平面910的宽度设置为1mm-50mm，例如，第二平面910的宽度可以设置为1mm、25mm或者50mm等，按需选择，在此不进行一一列举。可选的，第一限位件500为与控制器700电连接的电磁铁和或第二限位件600设置为与控制器700电连接的电磁铁，控制器700用于控制第一限位件500和或第二限位件600的磁性以及磁力大小。本实施例中，第一限位件500与第二限位件600均为电磁铁，第一限位件500和第二限位件600均与控制器700电连接。控制器700可以分别控制第一电磁铁100、第二电磁铁200、第一限位件500和第二限位件600的磁性以及磁力大小，以改变第一电磁铁100和第二电磁铁200的位置。需要说明的是，可以在第一限位件500外包裹保护层，还可以在第二限位件600外包裹保护层，降低第一限位件500和第二限位件600被损坏的概率。可选的，电磁空化装置001还包括电源图中未示出，电源与控制器700电连接。电源可以是可充电电池。本实施例提供的电磁空化装置001，第一限位件500和第二限位件600均固定在基座400上，转轴300固定在基座400上，第一电磁铁100和第二电磁铁200均与转轴300转动连接，第一电磁铁100和第二电磁铁200位于第一限位件500和第二限位件600之间，第一电磁铁100、第二电磁铁200、第一限位件500和第二限位件600均通过导线与控制器700电连接，控制器700通过导线与电源电连接。实际作业过程如下：请参考图1，初始状态时，控制器700控制第一电磁铁100和第二电磁铁200的磁性相同，以及第一限位件500和第二限位件600的磁性相同，并且第一电磁铁100的磁性与第一限位件500的磁性相异，第二电磁铁200与第二限位件600的磁性相异。在初始状态下，第一电磁铁100和第二电磁铁200相互排斥，第一电磁铁100与第一限位件500相互吸引，第二电磁铁200与第二限位件600相互吸引，第一电磁铁100和第二电磁铁200张开，且达到最大的张角位置。请参考图2，开始产生空化泡，控制器700控制第一电磁铁100和第二限位件600的磁性改变而保持第二电磁铁200和第一限位件500的磁性不变，或控制器700控制第二电磁铁200和第一限位件500的磁性改变而保持第一电磁铁100和第二限位件600的磁性不变，第一电磁铁100和第二电磁铁200相互吸引，同时第一电磁铁100与第一限位件500相互排斥、第二电磁铁200与第二限位件600相互排斥，第一电磁铁100和第二电磁铁200加速闭合，第一电磁铁100和第二电磁铁200之间的液体被快速向远离转轴300的一侧挤出，形成高速局部射流。当第一电磁铁100和第二电磁铁200闭合时，在二者的末端形成局部射流诱发的空化泡。恢复初始状态，待空化泡形成之后，控制器700控制第一电磁铁100和第二限位件600的磁性改变而保持第二电磁铁200和第一限位件500的磁性不变，或控制器700控制第二电磁铁200和第一限位件500的磁性改变而保持第一电磁铁100和第二限位件600的磁性不变，使四者的关系恢复至初始状态，第一电磁铁100和第二电磁铁200相互排斥，同时第一电磁铁100与第一限位件500相互吸引和第二电磁铁200与第二限位件600相互吸引，第一电磁铁100和第二电磁铁200分离，恢复至初始张角状态。本实施例提供的电磁空化装置001，可在不影响全域流场的前提下，在局部产生空化泡，采用电磁铁吸力引起第一电磁铁100和第二电磁铁200的闭合过程中高速射流会引起空化泡，可操作性高、结构简单、成本低以及效率高。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

权利要求：1.一种电磁空化装置，其特征在于，所述电磁空化装置包括：第一电磁铁、第二电磁铁以及控制器，所述第一电磁铁与所述第二电磁铁转动连接，所述第一电磁铁以及所述第二电磁铁均与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述第一电磁铁和所述第二电磁铁的工作状态，以使所述第一电磁铁和所述第二电磁铁相对转动实现吸附或者分离。2.根据权利要求1所述的电磁空化装置，其特征在于：所述电磁空化装置还包括转轴，所述第一电磁铁以及所述第二电磁铁均与所述转轴转动连接。3.根据权利要求1所述的电磁空化装置，其特征在于：所述第一电磁铁设置于第一悬臂内，所述第一悬臂具有朝向所述第二电磁铁的第一平面；所述第二电磁铁设置于第二悬臂内，所述第二悬臂具有朝向所述第一电磁铁的第二平面，所述控制器用于控制所述第一电磁铁和所述第二电磁铁的工作状态，以实现所述第一平面与所述第二平面吸附或者分离。4.根据权利要求3所述的电磁空化装置，其特征在于：所述第一平面为长方形，所述第一平面的长度为所述第一平面的宽度的2-5倍，和或所述第二平面为长方形，所述第二平面的长度为所述第二平面的宽度的2-5倍。5.根据权利要求4所述的电磁空化装置，其特征在于：所述第一平面的宽度为1mm-50mm和或所述第二平面的宽度为1mm-50mm。6.根据权利要求1-5中任一项所述的电磁空化装置，其特征在于：所述电磁空化装置还包括基座以及第一限位件，所述第一限位件与所述基座固定连接，所述第一电磁铁以及所述第二电磁铁均与所述基座转动连接，所述第一限位件位于所述第一电磁铁远离所述第二电磁铁的一侧，用于限制所述第一电磁铁相对于所述第二电磁铁转动的角度。7.根据权利要求6所述的电磁空化装置，其特征在于：所述电磁空化装置还包括第二限位件，所述第二限位件与所述基座固定连接，所述第二限位件位于所述第二电磁铁远离所述第一电磁铁的一侧，用于限制所述第二电磁铁相对于所述第一电磁铁转动的角度。8.根据权利要求7所述的电磁空化装置，其特征在于：所述第一限位件为与所述控制器电连接的电磁铁和或所述第二限位件为与所述控制器电连接的电磁铁。9.根据权利要求7所述的电磁空化装置，其特征在于：所述第一限位件与所述第二限位件具有夹角，且所述夹角的范围为20°-90°。10.根据权利要求1所述的电磁空化装置，其特征在于：所述电磁空化装置还包括电源，所述电源与所述控制器电连接。

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