CN105901470A - 用于食品研究的水中冲击波汇聚装置、冲击波装置 - Google Patents
用于食品研究的水中冲击波汇聚装置、冲击波装置 Download PDFInfo
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Abstract
本公开涉及一种用于食品研究的水中冲击波汇聚装置及应用其的一种冲击波装置。所述冲击波汇聚装置的冲击波汇聚腔体呈半椭球型，使得椭球的一个焦点冲击波汇聚腔体，另一个焦点在汇聚波作用腔体；所述冲击波汇聚装置利用冲击波在冲击波汇聚腔体中的焦点产生，在汇聚波作用腔体中的焦点处完成对汇聚波对食品的作用。所述冲击波汇聚装置利用隔膜将冲击波汇聚腔体与汇聚波作用腔体隔开，以避免食品被污染。所述冲击波装置利用冲击波发生装置产生冲击波，再利用冲击波汇聚装置完成对食品的作用。本公开中的装置实用方便，操作简单，能够实现冲击波对食品作用效果的研究。
Description
技术领域
本公开涉及脉冲功率领域，具体地讲，涉及用于食品研究的水中冲击波汇聚装置、冲击波装置。
背景技术
食品加工与储存关乎民生，食品安全更是关系到社会发展与稳定。水中冲击波法是一种值得推广的食品非热加工新技术，采用水中脉冲放电的方法产生可控的重复频率强冲击波能够以力学作用形式改善食品的营养成分含量、提升货架期品质，达到或超过与热加工相同的微生物指标要求，提高食品的耐储藏性。另外，该技术可对果蔬类食品的形态进行加工，使其更加易于食用和吸收，具有显著的经济价值和社会价值。因此，研究水中冲击波对食品的作用效果具有非常大的意义。但目前缺乏合适的水中冲击波汇聚装置，以方便研究汇聚波对食品的改性效果。
发明内容
基于此，本公开提供了一种水中冲击波汇聚装置及应用水中冲击波汇聚装置的冲击波装置。
一种用于食品研究的水中冲击波汇聚装置：所述装置包括冲击波汇聚腔体，汇聚波作用腔体，隔膜；所述隔膜位于冲击波汇聚腔体与汇聚波作用腔体之间；所述冲击波汇聚腔体、隔膜、汇聚波作用腔体三者通过连接件连接；所述冲击波汇聚腔体呈半椭球型，半椭球的截面呈圆形；椭球的一个焦点位于汇聚波作用腔体内，是冲击波产生处；另一个焦点位于冲击波汇聚腔体内，是冲击波作用对象放置处；所述汇聚波作用腔体呈圆柱状，圆柱横截面与半椭球的横截面对接，且圆柱的中心轴与椭球的两个焦点在同一条直线上。
优选地，所述隔膜的材质为橡胶。
优选地，所述汇聚波作用腔体的外壳是一个直六面体，该直六面体的底面为矩形，侧棱与底面垂直；圆柱状腔体的开口在汇聚波作用腔体外壳的一个侧面上，与冲击波汇聚腔体的开口相对；在汇聚波作用腔体的上底面有一孔，用于将食品支架放入到汇聚波作用腔体；在所述孔的周围有第一螺纹通孔；所述第一螺纹通孔用于安装作用腔体盖板。
优选地，在作用腔体盖板上有通孔，用于固定食品支架；所述食品支架安装后，其悬挂的食品位于圆柱状腔体的中心轴上。
优选地，所述冲击波汇聚腔体有第一注水口，所述汇聚波作用腔体有第二注水口；使用时，所述第一注水口与第二注水口均密封。
优选地，所述冲击波汇聚腔体和汇聚波作用腔体的外壳均为不锈钢，且所述外壳的厚度不能小于3cm。
优选地，所述冲击波汇聚腔体的外壳是一个直六面体，该直六面体的底面为矩形，侧棱与底面垂直；半椭球型腔体的开口在冲击波汇聚腔体外壳的一个侧面上，与汇聚波作用腔体相对。
本公开冲击波汇聚装置利用冲击波在半椭球型腔体的冲击波汇聚腔体内产生，在椭球的另一个焦点处汇聚，即在汇聚波作用腔体内汇聚，为实现研究汇聚波对食品的作用效果提供支持。
一种应用上述水中冲击波汇聚装置的冲击波装置：所述冲击波装置还包括冲击波发生装置；所述冲击波发生装置的高压电极与地电极伸入到冲击波汇聚腔体中，并在高压电极与地电极之间固定有金属丝；所述金属丝位于冲击波汇聚腔体的焦点上；当冲击波发生装置接高压电源时，所述金属丝在高电压下加热液化气化，伴随电离，引起相爆，产生冲击波；所述冲击波在冲击波汇聚腔体的汇聚作用下，加载在汇聚作用腔体中的食品上。
优选地，所述冲击波发生装置的高压电极一端通过螺纹连接在冲击波汇聚腔体的上底面；所述冲击波发生装置的地电极一端通过螺纹连接在冲击波汇聚腔体的下底面。
优选地，所述高压电极与冲击波汇聚腔体有绝缘介质。
本公开冲击波装置将冲击波发生装置与冲击波汇聚装置结合，在冲击波发生装置的高压电极与低压电极之间固定的金属丝，将金属丝放置在半椭球型腔体的焦点处，利用冲击波发生装置产生的脉冲高压将金属丝通过欧姆加热液化气化，伴随电离，引起相爆，产生冲击波。产生的冲击波在汇聚波作用腔体汇聚，完成对食品的汇聚波作用。因此本公开冲击波装置为研究冲击波对食品的作用，提供了一种装置支持，有效支持研究。
附图说明
图1本公开冲击波装置示意图；
图2本公开汇聚波作用腔体示意图；
图3本公开冲击波汇聚腔体示意图；
图4本公开隔膜示意图；
图5本公开作用腔体盖板示意图。
具体实施方式
一种用于食品研究的水中冲击波汇聚装置：所述装置包括冲击波汇聚腔体，汇聚波作用腔体，隔膜；所述隔膜位于冲击波汇聚腔体与汇聚波作用腔体之间；所述冲击波汇聚腔体、隔膜、汇聚波作用腔体三者通过连接件连接；所述冲击波汇聚腔体呈半椭球型，半椭球的截面呈圆形；椭球的一个焦点位于汇聚波作用腔体内，是冲击波产生处；另一个焦点位于冲击波汇聚腔体内，是冲击波作用对象放置处；所述汇聚波作用腔体呈圆柱状，圆柱横截面与半椭球的横截面对接，且圆柱的中心轴与椭球的两个焦点在同一条直线上。
在这个实施例中，使用冲击波汇聚装置时，将冲击波作用对象放置在汇聚波作用腔体中的焦点处，并将冲击波汇聚腔体与汇聚波作用腔体中注满水，使冲击波在汇聚波作用腔体中的焦点处产生，利用冲击波在汇聚波作用腔体中的焦点汇聚，以实现冲击波对食品作用效果的研究。
为了避免冲击波产生时进行理化反应，污染水质，对食品的作用效果产生干扰影响，使用隔膜将冲击波汇聚腔体和汇聚波作用腔体进行隔开，以避免食品被污染。为避免隔膜对汇聚波的影响，优选地，所述隔膜的材质为橡胶。为方便加工，将汇聚波作用腔体设计为圆柱状，但也可以设计为其它形状。
在一个实施例中，将所述汇聚波作用腔体的外壳设计成直六面体，该直六面体的底面为矩形，侧棱与底面垂直；圆柱状腔体的开口在汇聚波作用腔体外壳的一个侧面上，与冲击波汇聚腔体的开口相对；在汇聚波作用腔体的上底面有一孔，用于将食品支架放入到汇聚波作用腔体；在所述孔的周围有第一螺纹通孔；所述第一螺纹通孔用于安装作用腔体盖板。
在这个实施例中对汇聚波作用腔体的外壳形状进行了设计，优选设计为直六面体，这样方便放置。在使用时，将食品用塑料膜包装以隔绝水，然后用兜网固定在食品支架上。为方便悬挂，优选地，所述食品支架为U形，U形的两个撑杆固定在作用腔体盖板上，因此在作用腔体盖板上有两个通孔用于安装食品支架，所述食品支架安装后，其悬挂的食品位于圆柱状腔体的中心轴上。当食品支架只有一个撑杆时，作用腔体盖板上留有一个通孔用于安装食品支架。并且，所述作用腔体盖板上与有第一螺纹通孔相对应的螺纹通孔，以便将作用腔体盖板和汇聚波作用腔体安装固定。
为了方便向冲击波汇聚腔体注满水，优选地，所述冲击波汇聚腔体有第一注水口，所述汇聚波作用腔体有第二注水口；使用时，所述第一注水口与第二注水口均密封。所述第一注水口位置优选在冲击波汇聚腔体的上方，所述第二注水口位置优选在作用腔体盖板上。两个注水口可以选择塑料胶布塞实注水口，也可以进一步使用盖子将注水口进行密封。
优选地，所述冲击波汇聚腔体和汇聚波作用腔体的外壳均为不锈钢，为使装置在产生冲击波时安全可靠，所述外壳的厚度不能小于3cm。所述不锈钢外壳可以帮助电流泄流到接地端。
为方便放置和保持平稳，优选地，所述冲击波汇聚腔体的外壳也是一个直六面体，该直六面体的底面为矩形，侧棱与底面垂直；半椭球型腔体的开口在冲击波汇聚腔体外壳的一个侧面上，与汇聚波作用腔体相对。
在这样的设计下，所述冲击波汇聚装置在使用时，冲击波汇聚腔体与汇聚波作用腔体水平放置，且半椭球型腔体的开口与圆柱型腔体开口相对，它们之间用隔膜隔开。
下面的实施例将上述水中冲击波汇聚装置应用于一种冲击波装置。
在一个实施例中，提供一种冲击波装置：所述冲击波装置包括冲击波发生装置和上述冲击波汇聚装置；所述冲击波发生装置的高压电极与地电极伸入到冲击波汇聚腔体中，并在高压电极与地电极之间固定有金属丝；所述金属丝位于冲击波汇聚腔体的焦点上；当冲击波发生装置接高压电源时，所述金属丝在高电压下加热液化气化，伴随电离，引起相爆，产生冲击波；所述冲击波在冲击波汇聚腔体的汇聚作用下，加载在汇聚作用腔体中的食品上。
应用所述冲击波装置进行实验时，将冲击波发生装置与高压电源接通，脉冲高电压加载到高压电极，此时金属丝两端位于高电压下，金属丝迅速通过欧姆加热液化气化，伴随电离，引起相爆，产生冲击波。此时，电流通过地电极、冲击波汇聚装置的不锈钢外壳迅速泄流到接地端，使放电结束后，整个装置不带电。而在冲击波汇聚装置内，冲击波经冲击波汇聚腔体的汇聚作用加载在汇聚波作用腔体中的食品上，完成汇聚波对食品的作用。
优选地，所述冲击波发生装置的高压电极一端通过螺纹连接在冲击波汇聚腔体的上底面；所述冲击波发生装置的地电极一端通过螺纹连接在冲击波汇聚腔体的下底面。
在一个实施例中，在冲击波汇聚腔体的上底面上有第三螺纹通孔，下底面有第四螺纹通孔。相应的，为了将冲击波发生装置安装在冲击波汇聚腔体上，将冲击波的高压电极通过绝缘介质嵌在一个不锈钢支座上，该绝缘介质外伸，将高压电极固定在冲击波汇聚腔体后，该绝缘介质将高压电极和冲击波汇聚腔体相隔，以防止高低压部分放电。所述支座的外表面有与第三螺纹相匹配的螺纹，以便将冲击波发生装置的高压电极伸入冲击波汇聚腔体，通过螺纹连接固定在冲击波汇聚腔体的上表面处。而地电极通过一个底座固定在冲击波汇聚腔体的下底面，该底座的外表面有与第四螺纹通孔相匹配的螺纹。为了牢固与方便拆卸或更换，所述地电极与底座通过螺纹连接。因此，可以不同的冲击波发生装置配不同的支座和底座，用以方便将冲击波发生装置的高压电极和地电极与冲击波汇聚腔体固定，而在冲击波汇聚腔体上的第三螺纹通孔和第四螺纹通孔优选螺纹孔截面均为圆形，圆形圆心在一条直线上，该直线垂直于腔体上下外表面，并且通过半椭球面的焦点。在支座和底座的选材上，为了方便电流迅速泄流，优选地，所述支座、底座均为电流流通的导体，比如选择不锈钢材质。
下面结合附图阐述本公开中的冲击波汇聚装置与冲击波装置。其中，冲击波装置的剖视图如图1所示，包括冲击波汇聚装置与冲击波发生装置。其中，冲击波汇聚装置包括冲击波汇聚腔体、汇聚波作用腔体、隔膜以及作用腔体盖板，其局部视图分别见图2、图3、图4、图5所示。
对于所述冲击波汇聚腔体、隔膜、汇聚波作用腔体三者的连接方式，可优选在相同部位具有螺纹通孔，通过与螺杆配合连接固定。结合图2、图3、图4看，冲击波汇聚腔体的半椭球腔体开口的周围有4个第二螺纹通孔，汇聚波作用腔体的圆柱状腔体开口的周围有对应的4个第二螺纹通孔，隔膜在相应的位置也有4个第二螺纹通孔，安装时将三者的第二螺纹通孔对齐，与螺杆配合固定。这里第二螺纹通孔的数目可以改变，比如增加第二螺纹通孔的数目。而三者的连接方式也可以不是螺纹通孔与螺杆配合的方式，还可以是其它连接方式，比如将隔膜嵌入固定在一个框架上，将框架与冲击波汇聚腔体、汇聚波作用腔体分别固定。
为了方便向冲击波汇聚腔体和汇聚波作用腔体注满水，冲击波汇聚腔体有第一注水口，如图2所示，作用腔体盖板有第二注水口，如图5所示。
如图3所示所述汇聚波作用腔体的孔周围有第一螺纹通孔，如图5所示所述作用腔体盖板有与之匹配的第一螺纹通孔，以方便将作用腔体盖板和汇聚波作用腔体安装。在使用时，所述食品支架固定在作用腔体盖板上，图5中所示的两个通孔即为用于安装食品支架。将食品挂在食品支架上，将食品支架伸入到汇聚波作用腔体中，将作用腔体盖板安装固定后，通过第二注水口向汇聚波作用腔体中注满水。
从图1、图3无法看出汇聚波作用腔体的形状，但为了方便加工，优选将其设计为圆柱状，圆柱腔体的一端底面开口和半椭球型腔体的开口相对。在圆柱腔体的侧面有孔，所述孔从汇聚波作用腔体的外壳看如图3所示，用于食品支架伸入汇聚波作用腔体内。
从图1可看出，所述冲击波汇聚腔体呈半椭球型，冲击波发生装置的地电极通过底座固定在冲击波汇聚腔体的外壳的下底面，高压电极通过支座固定在冲击波汇聚腔体的外壳的上底面，在支座和高压电极之间有高压电极绝缘子。所述高压电极和地电极均伸入到冲击波汇聚腔体内。结合图1和图2看，所述支座安装处有第三螺纹通孔固定，所述底座安装处有第四螺纹通孔。
在本实施例中的冲击波发生装置的结构可以从图1的剖视图中看出，该冲击波发生装置的主体通过金属桶为内部构件提供空间，在金属桶的上端和下端均有延长件作为金属桶的延长构件，其中上端的延长件与四氟绝缘子相连，下端的延长件和支座相连。金属桶内通过金属桶内绝缘子将高压引杆固定，高压引杆的下端与高压电极相连，高压引杆的上端与高压电缆连接，高压电缆在四氟绝缘子的导引下与高压电源连接。为方便测量冲击波发生装置的电路电压，在金属桶的侧面接有分压器输出接头，用于接测量装置。所述分压器输出接头使用分压器防水盖板保护。
以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。
Claims (10)
1.一种用于食品研究的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
所述装置包括冲击波汇聚腔体，汇聚波作用腔体，隔膜；
所述隔膜位于冲击波汇聚腔体与汇聚波作用腔体之间；
所述冲击波汇聚腔体、隔膜、汇聚波作用腔体三者通过连接件连接；
所述冲击波汇聚腔体呈半椭球型，半椭球的截面呈圆形；
椭球的一个焦点位于汇聚波作用腔体内，是冲击波产生处；另一个焦点位于冲击波汇聚腔体内，是冲击波作用对象放置处；
所述汇聚波作用腔体呈圆柱状，圆柱横截面与半椭球的横截面对接，且圆柱的中心轴与椭球的两个焦点在同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
优选的，所述隔膜的材质为橡胶。
3.根据权利要求1所述的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
所述汇聚波作用腔体的外壳是一个直六面体，该直六面体的底面为矩形，侧棱与底面垂直；
圆柱状腔体的开口在汇聚波作用腔体外壳的一个侧面上，与冲击波汇聚腔体的开口相对；
在汇聚波作用腔体的上底面有一孔，用于将食品支架放入到汇聚波作用腔体；
在所述孔的周围有第一螺纹通孔；
所述第一螺纹通孔用于安装作用腔体盖板。
4.根据权利要求1所述的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
在作用腔体盖板上有通孔，用于固定食品支架；所述食品支架安装后，其悬挂的食品位于圆柱状腔体的中心轴上。
5.根据权利要求1所述的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
所述冲击波汇聚腔体有第一注水口，所述汇聚波作用腔体有第二注水口；
使用时，所述第一注水口与第二注水口均密封。
6.根据权利要求1所述的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
所述冲击波汇聚腔体和汇聚波作用腔体的外壳均为不锈钢，且所述外壳的厚度不能小于3cm。
7.根据权利要求1所述的水中冲击波汇聚装置，其特征在于：
所述冲击波汇聚腔体的外壳是一个直六面体，该直六面体的底面为矩形，侧棱与底面垂直；
半椭球型腔体的开口在冲击波汇聚腔体外壳的一个侧面上，与汇聚波作用腔体相对。
8.一种应用权利要求1-7任一所述的水中冲击波汇聚装置的冲击波装置，其特征在于：
所述冲击波装置还包括冲击波发生装置；
所述冲击波发生装置的高压电极与地电极伸入到冲击波汇聚腔体中，并在高压电极与地电极之间固定有金属丝；
所述金属丝位于冲击波汇聚腔体的焦点上；
当冲击波发生装置接高压电源时，所述金属丝在高电压下加热液化气化，伴随电离，引起相爆，产生冲击波；
所述冲击波在冲击波汇聚腔体的汇聚作用下，加载在汇聚作用腔体中的食品上。
9.根据权利要求8所述的冲击波装置，其特征在于：
所述冲击波发生装置的高压电极一端通过螺纹连接在冲击波汇聚腔体的上底面；
所述冲击波发生装置的地电极一端通过螺纹连接在冲击波汇聚腔体的下底面。
10.根据权利要求9所述的冲击波装置，其特征在于：
所述高压电极与冲击波汇聚腔体有绝缘介质。
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