一种具有多自由度的双频超声空化实验装置

1.本发明涉及双频超声空化实验技术，具体是一种具有多自由度的双频超声空化实验装置。


背景技术：

2.双频超声空化实验是研究超声空化效应的重要手段。目前，为了进行双频超声空化实验，实验人员通常将超声工具头安装于铁架台上。但在实际应用中，铁架台由于自身结构所限，存在如下问题：其一，由于铁架台只有一个自由度，导致安装于铁架台上的超声工具头只能进行高度位置调节，而无法进行水平位置调节和角度位置调节，由此导致超声工具头的调节灵活性差。其二，在对安装于铁架台上的超声工具头进行高度位置调节时，只能以手动方式进行调节，由此导致超声工具头的调节精准度低。基于此，有必要发明一种具有多自由度的双频超声空化实验装置，以解决现有双频超声空化实验技术导致超声工具头的调节灵活性差、调节精准度低的问题。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有双频超声空化实验技术导致超声工具头的调节灵活性差、调节精准度低的问题，提供了一种具有多自由度的双频超声空化实验装置。
4.本发明是采用如下技术方案实现的：一种具有多自由度的双频超声空化实验装置，包括水平底板、两对导向立柱、两个弧条形下约束块、两个弧条形上约束块、两个弧条形滑动座块、两根传动丝杠、两个步进电机、两个u形支架、两个连接座块、两个抱箍夹具、两个超声工具头、加热称重台、烧杯、两根导气管、支撑立柱a、支撑臂、导料筒、支撑立柱b、测温仪；两对导向立柱分别固定于水平底板的上表面左部和上表面右部；每个弧条形下约束块的上表面和下表面之间均贯通开设有一对装配孔a和一个支撑孔a，且该支撑孔a位于一对装配孔a之间；两个弧条形下约束块分别通过两对装配孔a固定装配于两对导向立柱的侧面下部；每个弧条形上约束块的上表面和下表面之间均贯通开设有一对装配孔b和一个支撑孔b，且该支撑孔b位于一对装配孔b之间；两个弧条形上约束块分别通过两对装配孔b固定装配于两对导向立柱的侧面上端；每个弧条形滑动座块的上表面和下表面之间均贯通开设有一对导向孔a和一个螺孔，且该螺孔位于一对导向孔a之间；每个弧条形滑动座块的内侧面和外侧面之间均贯通开设有一对导向孔b，且该对导向孔b分别位于螺孔的两侧；两个弧条形滑动座块分别通过两对导向孔a滑动装配于两对导向立柱的侧面；两根传动丝杠分别贯穿两个螺孔；两根传动丝杠的下端分别转动支撑于两个支撑孔a内；两根传动丝杠的上端分别转动支撑于两个支撑孔b内；两个步进电机分别固定于水平底板的上表面左部和上表面右部，且两个步进电机的输出轴均朝上；两个步进电机的输出轴上端分别与两根传动丝杠的下端连接；两个u形支架的两对侧边分别滑动贯穿两对导向孔b，且两个u形支架的内底面分
别与两个弧条形滑动座块的内侧面可分离地接触；每个u形支架的首部均贯通开设有一对相互正对的耳孔；每个连接座块的尾部均延伸设置有一对相互对称的凸柱；两个连接座块分别通过两对凸柱转动支撑于两对耳孔内；两个抱箍夹具分别固定于两个连接座块的首端面；两个超声工具头分别固定穿设于两个抱箍夹具内；加热称重台固定于水平底板的上表面中部；烧杯放置于加热称重台的台面上；两根导气管均密封贯穿烧杯的侧壁下部；支撑立柱a固定于水平底板的上表面左部；支撑臂的尾端面延伸设置有套环a，且套环a转动装配于支撑立柱a的侧面上部；支撑臂的首端面延伸设置有套环b；导料筒固定穿设于套环b内；支撑立柱b固定于水平底板的上表面右部；测温仪固定于支撑立柱b的上端面。
5.使用时，两个步进电机均与外部计算机连接，两根导气管均与外部气源连通，烧杯内盛放有液体，两个超声工具头均伸入液体中，液体中的气核在超声波的作用下生长、膨胀、溃灭，由此进行双频超声空化实验。在实验过程中，若要对超声工具头进行高度位置调节，则通过外部计算机控制步进电机进行转动，步进电机带动传动丝杠进行转动。在传动丝杠的带动下，弧条形滑动座块进行滑动，并带动u形支架、连接座块、抱箍夹具、超声工具头一起进行移动，由此实现超声工具头的高度位置调节。若要对超声工具头进行水平位置调节，则手动控制u形支架进行滑动，u形支架带动连接座块、抱箍夹具、超声工具头一起进行移动，由此实现超声工具头的水平位置调节。若要对超声工具头进行角度位置调节，则手动控制连接座块进行转动，连接座块带动抱箍夹具、超声工具头一起进行移动，由此实现超声工具头的角度位置调节。若要研究液体温度对超声空化的影响，则通过加热称重台对液体进行加热。在加热过程中，测温仪实时测量并显示液体温度。当液体温度达到指定值时，停止加热，由此实现液体温度的精确控制。若要研究微磨粒对超声空化的影响，则手动控制支撑臂进行转动，支撑臂带动导料筒到达烧杯的上方，然后通过导料筒向液体中添加微磨粒。在添加过程中，加热称重台实时测量并显示液体和微磨粒的总重量。当液体和微磨粒的总重量达到指定值时，停止添加微磨粒，由此实现微磨粒的定量添加。若要增加液体中的气核数量，则打开外部气源，外部气源通过两根导气管向液体中通气。
6.基于上述过程，与现有双频超声空化实验技术相比，本发明所述的一种具有多自由度的双频超声空化实验装置通过采用全新结构，具备了如下优点：其一，本发明具有多个自由度，其不仅能够对超声工具头进行高度位置调节，而且能够对超声工具头进行水平位置调节和角度位置调节，由此有效增强了超声工具头的调节灵活性。其二，在对超声工具头进行高度位置调节时，本发明不再以手动方式进行调节，而是以电动方式进行调节，由此有效提高了超声工具头的调节精准度。
7.进一步地，每根导向立柱的侧面均沿长度方向设置有刻度线a；每个u形支架的外侧面均沿长度方向设置有刻度线b；每个耳孔的外端孔口边缘均设置有角度刻度线。在对超声工具头进行高度位置调节时，通过刻度线a能够精确读取超声工具头的高度位置。在对超声工具头进行水平位置调节时，通过刻度线b能够精确读取超声工具头的水平位置。在对超声工具头进行角度位置调节时，通过角度刻度线能够精确读取超声工具头的角度位置。
8.本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有双频超声空化实验技术导致超声工具头的调节灵活性差、调节精准度低的问题，适用于双频超声空化实验。
附图说明
9.图1是本发明的结构示意图。
10.图2是图1中a处的局部放大图。
11.图中：1-水平底板，2-导向立柱，3-弧条形下约束块，4-弧条形上约束块，5-弧条形滑动座块，6-传动丝杠，7-步进电机，8-u形支架，9-连接座块，10-抱箍夹具，11-超声工具头，12-加热称重台，13-烧杯，14-导气管，15-支撑立柱a，16-支撑臂，17-导料筒，18-支撑立柱b，19-测温仪，20-刻度线a，21-刻度线b，22-角度刻度线，23-加固垫块，24-连接杆，25-辅助抱箍。
具体实施方式
12.一种具有多自由度的双频超声空化实验装置，包括水平底板1、两对导向立柱2、两个弧条形下约束块3、两个弧条形上约束块4、两个弧条形滑动座块5、两根传动丝杠6、两个步进电机7、两个u形支架8、两个连接座块9、两个抱箍夹具10、两个超声工具头11、加热称重台12、烧杯13、两根导气管14、支撑立柱a15、支撑臂16、导料筒17、支撑立柱b18、测温仪19；两对导向立柱2分别固定于水平底板1的上表面左部和上表面右部；每个弧条形下约束块3的上表面和下表面之间均贯通开设有一对装配孔a和一个支撑孔a，且该支撑孔a位于一对装配孔a之间；两个弧条形下约束块3分别通过两对装配孔a固定装配于两对导向立柱2的侧面下部；每个弧条形上约束块4的上表面和下表面之间均贯通开设有一对装配孔b和一个支撑孔b，且该支撑孔b位于一对装配孔b之间；两个弧条形上约束块4分别通过两对装配孔b固定装配于两对导向立柱2的侧面上端；每个弧条形滑动座块5的上表面和下表面之间均贯通开设有一对导向孔a和一个螺孔，且该螺孔位于一对导向孔a之间；每个弧条形滑动座块5的内侧面和外侧面之间均贯通开设有一对导向孔b，且该对导向孔b分别位于螺孔的两侧；两个弧条形滑动座块5分别通过两对导向孔a滑动装配于两对导向立柱2的侧面；两根传动丝杠6分别贯穿两个螺孔；两根传动丝杠6的下端分别转动支撑于两个支撑孔a内；两根传动丝杠6的上端分别转动支撑于两个支撑孔b内；两个步进电机7分别固定于水平底板1的上表面左部和上表面右部，且两个步进电机7的输出轴均朝上；两个步进电机7的输出轴上端分别与两根传动丝杠6的下端连接；两个u形支架8的两对侧边分别滑动贯穿两对导向孔b，且两个u形支架8的内底面分别与两个弧条形滑动座块5的内侧面可分离地接触；每个u形支架8的首部均贯通开设有一对相互正对的耳孔；每个连接座块9的尾部均延伸设置有一对相互对称的凸柱；两个连接座块9分别通过两对凸柱转动支撑于两对耳孔内；两个抱箍夹具10分别固定于两个连接座块9的首端面；两个超声工具头11分别固定穿设于两个抱箍夹具10内；加热称重台12固定于水平底板1的上表面中部；烧杯13放置于加热称重台12的台面上；两根导气管14均密封贯穿烧杯13的侧壁下部；支撑立柱a15固定于水平底板1的上表面左部；支撑臂16的尾端面延伸设置有套环a，且套环a转动装配于支撑立柱a15的侧面上部；支撑臂16的首端面延伸设置有套环b；导料筒17固定穿设于套环b内；支撑立柱b18固定于水平底板1的上表面右部；测温仪19固定于支撑立柱b18的上端面。
13.每根导向立柱2的侧面均沿长度方向设置有刻度线a20；每个u形支架8的外侧面均
沿长度方向设置有刻度线b21；每个耳孔的外端孔口边缘均设置有角度刻度线22。
14.还包括两对加固垫块23；两对加固垫块23分别固定于水平底板1的上表面左部和上表面右部，且两对加固垫块23分别垫设于两个弧条形下约束块3的下方。
15.还包括两个轴承a、两个轴承b；两根传动丝杠6的下端分别通过两个轴承a转动支撑于两个支撑孔a内；两根传动丝杠6的上端分别通过两个轴承b转动支撑于两个支撑孔b内。
16.每个连接座块9的上表面和下表面之间均贯通开设有一个减重孔。
17.还包括两根连接杆24、两个辅助抱箍25；两根连接杆24分别垂直固定于两个抱箍夹具10的上表面；两个辅助抱箍25分别固定于两根连接杆24的侧面上部，且两个辅助抱箍25分别箍设于两个超声工具头11的侧面。
18.所述加热称重台12包括电子秤、电加热片；电子秤固定于水平底板1的上表面中部；电加热片固定于电子秤的秤面上；电加热片的上表面作为加热称重台12的台面。
19.所述测温仪19为非接触式测温仪。
20.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。