反應系統中的環形超聲波發生器及其使用的製作方法
2023-05-08 12:07:56 4
專利名稱：反應系統中的環形超聲波發生器及其使用的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於通過超聲波在液體介質中處理材料的工藝設備的領域。
背景技術：
使用超聲波來驅動化學反應是眾所周知的。Suslick，K.S在「Science」中的247卷，1439頁(1990)以及Mason，T.J.在由Ellis Norwood出版社在英國West Sussex發行的「Practical Sonochemistry，A User’s Guide to Applications in Chemistry andChemical Engineering」(應用聲化學化學和化學工程應用用戶手冊)(1991)是描述超聲波的化學使用的出版物示例。在已經開發的各種聲波處理系統中，那些稱為「探針」-類系統的系統包括生成超聲波能量並將此能量傳送到超聲喇叭以便放大的超聲換能器。
由於需要功率來驅動超聲換能器生成振動和熱量，因此超聲波發生器通常具有有限的能量輸出。由於這些限制，超聲波在大型化學過程中的成功使用受到限制。一種以相對較大功率實現超聲波振動的手段是通過使用磁致伸縮-驅動的超聲換能器，但是通過磁致伸縮驅動器仍僅能獲得中等大小的頻率。磁致伸縮超聲換能器及其在化學反應中的使用的公開出現於Ruhman，A.A.等人的美國專利6,545,060 B1(2003年4月8日授權)及其PCT申請WO 98/22277(1998年5月28日公開)，以及Yamazaki，N.等人的美國專利5,486,733(1996年1月23日授權)、Kuhn，M.C.等人的美國專利4,556,467(1985年12月3日授權)、Blomqvist，P.等人的美國專利5,360,498(1994年11月1日授權)和Sawyer，H.T.的美國專利(1979年9月18日授權)中。Ruhman等人的專利公開了一種在連續-流動反應器中產生超聲波振動的磁致伸縮換能器，其中振動相對於流動方向徑向定向，並且頻率範圍被限制成最大值為30kHz。Yamazaki等人的專利公開了一種以相對較小功率工作的小型超聲喇叭，其中磁致伸縮連同壓電元件以及電致伸縮應變元件被列為可能的振動-發生源組之一。Kuhn等人的專利公開了一種包括多個超聲喇叭和提供小於100kHz的頻率的多個發生器的連續流處理器。Blomqvist等人的專利公開了一種使用磁致伸縮粉末複合物、在諧振頻率23.5kHz工作的超聲波發生器。Sawyer等人的專利公開了一種具有三組超聲換能器-每一組都包含四個換能器並輸送20到40kHz頻率的超聲波-的流通式反應管。這些系統並不適於其中要求高反應產率的高-產量反應。
發明內容
現在已發現可通過由卷繞有沿其施加了振蕩電壓的電動線圈的磁致伸縮材料環驅動的超聲波發生器來向反應系統提供高能量和高頻率的超聲波。振蕩電壓在環中產生超聲波振動，並且這些振動被傳送到伸入反應介質中的超聲喇叭，其中該喇叭直接與反應物接觸。環最好在形狀和尺寸上順應由通過線圈的電流產生的磁場。超聲波發生器最好安裝於連續流動反應器中，其中發生器在流經該反應器的液體反應介質中引起化學反應。因此，本發明涉及超聲波發生器、包含該發生器的連續流動反應器，並且涉及使用發生器來執行可通過超聲波增強的化學反應的方法。在本發明的特定實施例中，包括有感測元件和控制器以便使超聲波振動在振幅、頻率或兩者方面保持目標值。
本發明在可通過超聲波提高產率、反應速度或兩者的任何化學反應中是有益的，並且在原油和原油餾分的脫硫中尤其有益。揭示在處理這些材料時使用超聲波的工藝在共有的美國專利No.6,402,939(2002年6月11日授權)、美國專利No.6,500,219(2002年12月31日授權)、美國專利No.6,652,992(2003年11月25日授權)、美國公開專利申請No.US 2003-0051988 A1(2003年3月20日公開)、和美國公開專利申請No.US 2004-0079680 A1(2004年4月29日公開)中公開。為了能達到所有的合法目的，通常本說明書中所引用的所有這些專利、專利申請和出版物都通過引用全部結合於此。
圖1是具有安裝到反應器的、根據本發明的超聲波發生器的連續流動反應器的橫截面。
圖2是圖1超聲波發生器的俯視圖。
圖3是作為圖2超聲波發生器的一部分的超聲換能器和感測元件的端視圖。
圖4是圖3超聲換能器的側視圖。
圖5是圖3感測元件的側視圖。
具體實施例方式
根據本發明，超聲波振動通過環形換能器傳送到超聲喇叭，該換能器經由磁致伸縮將周期性變化的電壓轉換成超聲波範圍內的機械振動。因此，環形超聲換能器用作電磁鐵，並且由最好是軟磁合金的磁致伸縮材料製成。軟磁合金是有電場情況下變成有磁性、但在去除電場之後保留微量磁性或沒有磁性的合金。軟磁合金是眾所周知的，並且任意這種合金都適用於本發明中。示例為鐵-矽合金、鐵-矽-鋁合金、鎳-鐵合金和鐵-鈷合金，它們中的許多都包含諸如鉻、釩和鉬的其它摻雜元素。其下出售這些合金的商標的示例為HIPERCO27，HIPERCO35，2VPERMENDUR和SUPERMENDUR。目前優選的合金是HIPERCO合金50A(美國加州Sylmar的High Temp Metal有限公司)。磁致伸縮材料是一種由於磁場的施加而在尺寸或形狀上有物理變化的材料。在本領域中磁致伸縮材料也是眾所周知的，因為它是既為磁致伸縮材料又為軟磁合金材料的材料。在其中也採用了感測磁鐵的本發明實施例中，此感測磁鐵也類似地由磁致伸縮材料製成，並且也較佳地為軟磁合金。為了方便起見，可將相同的合金用於換能器和感測磁鐵。
環的大小可取決於實現轉換所需要的能量和試圖在化學反應中獲得的產率而變化。在大多數情況下，具有細長、即其長度大於其寬度的環將獲得最佳結果。較佳的環是長度範圍為約5cm到約50cm的那些環，或者更佳地從約9cm到約30cm。同樣較佳的細長環是由在端部聯結的兩個筆直、平行的縱向部分構成，並且在寬度範圍為約0.5cm到約5cm、且最好為從約1cm到3cm的縱向部分之間具有間隙。
在具體優選實施例中，環以聯結一堆磁致伸縮材料的薄型平板的方式構成，以便形成各對相鄰板之間包含介電材料層的層疊。介電層最好為塑性樹脂或陶瓷粘合劑。疊層中板的數量可變化，並且對除提供期望水平的功率和強度的超聲波振動之外並非關鍵。然而，在多數情況中，最佳結果將使用50到1,000塊板、或較佳地100到400塊板來獲得。儘管較佳地為薄板以便於減小渦流損耗，但是各個板的厚度也可變化。在優選實施例中，單個板的厚度範圍是從約4微米到約400微米，並且最佳地從約50微米到約250微米。在當前優選實施例中，使用400塊板，並且各塊板具有100微米的厚度、各對相鄰板之間具有25微米的介電層。當包括感測磁鐵時，該感測磁鐵較佳地也為環形，並且在具體優選實施例中，感測磁鐵的長度和寬度與換能器環的相同。感測磁鐵較佳地也是一堆薄型平板，最佳地具有與換能器環的板相同的尺寸。
在當前製造用於疊層板的板的優選方法中，從一塊未加工的磁性合金材料上切削下具有期望厚度的單塊板，並且各個板被切削成等於期望諧振頻率的波長的二分之一的長度。因此，例如對於17.5kHz的諧振頻率，各個板的較佳長度為5.0到5.5英寸(12.7到14.0cm)。類似地，對於35kHz的諧振頻率，較佳的板長度約為2.55到2.75英寸(6.5到7.0cm)。各個板的中心細長開口被切削成大到足以使電線穿過以便在該開口的每一側上形成線圈。一旦切削完成，可對板進行熱處理，以使它們作為超聲換能器元件的性能最大化。在當前優選處理方法中，以1,000degF/小時(556deg C/小時)的速率在惰性氣氛中將板加熱至900(482℃)，接著以400deg F/小時(222deg C/小時)加熱至1,625(885℃)，接著持續若干小時(較佳為3到4小時)在1,625(885℃)浸泡，然後以3.2deg F/小時(1.7deg C/小時)冷卻至600(316℃)，並且最後冷卻至室溫。然後使用介電粘合劑將期望數量的板接合在一起，以形成疊層。一旦接合完成，疊層板被聯結到超聲喇叭，或者其中安裝有喇叭的支承塊。在當前優選方法中，接合通過使用銀焊材料將換能器釺焊到喇叭或塊的表面。
換能器環是用電線圈卷繞的，並且當存在感測環時，該感測環也使用電線卷繞。圍繞換能器環設置繞組，並且當沿著該繞組施加變化電壓時，定向成在環中產生磁致伸縮振動。為了得到最大值結果，圍繞換能器環的繞組較佳地在一個方向上進行纏繞，從而圍繞環的一縱向截面的線圈在方向上與圍繞另一縱向截面的線圈相反。當在兩個繞組兩端施加電壓時，因結果電流產生的磁極性相反，並且磁致伸縮力在平行於環的縱向尺寸的方向上產生。當存在感測環時，圍繞感測環兩側的繞組最好是環繞一側並繼續環繞到另一側的單個繞組，從而圍繞兩側的繞組是串聯的。感測環的兩側較佳地都卷繞成具有相同磁極性，並且感測磁鐵作為整體將用在感測環中生成磁場振蕩的反向磁伸縮效應來對由驅動磁鐵產生的振動作出響應。這些磁場振蕩進而又在圍繞感測環的線圈中產生電壓振蕩。電壓振蕩被發送到控制器並與目標值進行比較。
超聲喇叭可具有本領域所公知的通常用於超聲喇叭的任意常規形狀和大小。喇叭可以是例如較佳地具有圓形截面的杆狀，並且取決於反應器大小，適合的長度的範圍可以為從約5cm到約100cm、且較佳地從約10cm到約50cm，並且具有從約3cm到約30cm、且較佳地從約5cm到約15cm的直徑。超聲換能器環被有效地聯結到喇叭，即通過將環的機械振動傳送到該喇叭的物理連接。可由超聲波技術領域中所公知的金屬製成喇叭。示例為鋼、不鏽鋼、鎳、鋁、鈦、銅和這些金屬的各種合金。鋁和鈦是較佳的。
換能器可由任意振蕩電壓來供電。振蕩可採用任意波形，例如從正弦波到矩形波形。使用「矩形波形」表示在固定正值與基線之間交變、並且其間具有階梯式電壓變化的直流電壓。在本發明實踐中較佳的矩形波形為其中基線是負電壓而非零電壓的那些波形，並且更佳地是其中交變正負電壓大小相同的那些波形。較佳的電壓大小是從約140伏到約300伏、以約220伏單相為最佳，並且較佳的瓦特數是從約12千瓦到約20千瓦。電壓振蕩的頻率將被選擇成實現期望的超聲波頻率。較佳的頻率在約10到約30千赫的範圍內，並且更佳地從約17到約20千赫。
根據本發明的超聲換能器當在使用期間進行冷卻時將更有效地起作用。換能器環和感測環(存在時)的冷卻可方便地通過將這些環裝入冷卻劑流經或循環的套筒或外殼中來實現。超聲波發生器較佳地安裝到反應容器，並且超聲喇叭伸入到容器內部，同時換能器、傳感器和冷卻套筒位於容器外部。水通常作為一種有效且方便的冷卻介質。
根據本發明的超聲波發生器可被用在分批處理反應器中以促進成批反應，或者用在用來以連續方式進行反應的連續-流動反應器中。連續-流動反應器是較佳的。
雖然本發明易於進行各種實現和配置，但是具體實施例的詳細研究將為讀者提供本發明概念以及如何應用它們的全面理解。附圖中示出了一種這樣的實施例。
圖1是根據本發明其中流動反應介質暴露於超聲波的連續-流動反應器11的軸向截面。該反應器包括反應室12，該反應室具有用於未經處理反應介質入口的入口13以及經處理介質通過其離開反應室、示為14、15的兩個出口。安裝到反應器的是其遠端17延伸到反應室12內部中的超聲喇叭16。喇叭的近端18被聯結到連接塊21，該連接塊進而又聯結到超聲換能器22。連接塊21用作從換能器22到喇叭16的振動發送器，並且用作波導和增強器以增加由換能器22所產生的超聲波振動的振幅。換能器22經由接線盒23聯結到包括電源、放大器和控制器的電源單元24。
在此示例中，超聲換能器22是細長環，並且具有筆直且平行、並分別通過連接部分33、34在頂部和底部聯結的兩個縱向側邊31、32。與該環相關聯的繞組環繞縱向截面，並且在圖3和4中示出，如下所述。感測環可包括在內，但並未在此視圖中示出，因為該感測環具有與換能器環22相同的剖面。換能器環22和塊21的上端封閉在處於反應器外部的外殼35中。冷卻劑連續地流過外殼，經由入口36進入並經由出口37離開。
進入反應器入口13的液體反應混合物在超聲喇叭的遠端17的表面上以連續、恆定的流量並且有少量死容積或無死容積地從中心向外流動。喇叭16是具有平面遠端17的圓柱形，並且儘管尺寸可在本發明的範圍內變化，但是遠端較佳地是直徑的範圍為從約3cm到約30cm、更好地從約5cm到約15cm的圓形。反應室的底板39與喇叭的遠端17之間的間隙38類似地也可變化，儘管在大多數應用中為得到最佳結果，間隙寬度小於3.0cm，較佳地小於2.0cm、而最佳地小於1.5cm。較佳地，最小間隙寬度為0.5cm，並且最佳地為1.0cm。喇叭17的遠端的表面積與反應室體積之比較佳地為0.5cm-1或之上，並且最佳地在從約0.5cm-1到約5cm-1的範圍內。在當前優選實施例中，遠端在直徑上約為3.0英寸(7.6cm)，並且間隙約為05.英寸(1.3cm)。反應室12、超聲喇叭16和連接塊21並不限於具體形狀，而是最方便且最經濟地形成為繞著公共軸40旋轉的主體。
圖2是超聲換能器22、感測磁鐵41和連接塊21的接觸面的上部視圖。感測磁鐵41的剖面與換能器22的相同，即儘管感測磁鐵厚度較小，但是都是高度和寬度相同的環。換能器和感測磁鐵都由使用介電粘合劑44接合在一起的磁致伸縮材料的薄鐵板42、43的疊層製成。換能器22的板通過間隙47隔開分成兩組45、46，以便於通過提供便於與循環冷卻劑接觸的附加表面積來冷卻。
圖3、4和5中呈現的側視圖中示出了繞組。圖3的視圖示出了板疊層的邊緣，而圖4和5中的視圖示出了板疊層的寬闊表面。
繞著換能器環的繞組在圖3和4中可見。如這些附圖所示，繞著環的一側的繞組與繞著環的另一側的繞組分隔開，同時每一側都具有環繞兩組疊層板45和46的單個繞組。因此，電線48的單個線圈環繞形成環的左側49的所有板(圖5)，並且由此跨越兩組板之間的間隙47，而另一個獨立的單個線圈50環繞形成右側51的所有板，並且也類似地跨越間隙47。兩個線圈48和50在相反的方向上卷繞，並且以通過環繞此側的繞組中的電流在環的一側中所生成的磁極性與另一側中所生成的磁極性相反，同時在通過箭頭52指示的方向上生成磁致伸縮力的方式來施加電壓。
繞著感測環41的繞組在圖3和5中可見。使用環繞環的一側，然後繼續環繞到另一側的連續繞組53。使用這種繞組，由驅動磁鐵所生成的變化磁場通過磁感應在繞組中產生電壓，並且基本上沒有磁致伸縮效應。
包括電源、放大器和控制器的電源元件是可從供應商處購買到的常規元件，並且容易適用於執行上述功能。在當前優選實施例中，使用諸如具有輸出DAC(數模轉換器)或微處理器驅動器的Agilent 33220A或Advantek 712的計算機控制的任意波形發生器、根據8038集成電路晶片設計的電壓控制波形發生器。任意波形發生器通過微控制器上的輸出DAC或LabVIEW(美國德州奧斯汀的NationalInstruments Corporation)計算機中的功能來自動調節，其中脈衝軟體控制任意波形發生器，以通過將脈衝頻率調節到換能器諧振頻率來使超聲波輸出最大化。正負脈衝分量也可調節成提供將使磁致伸縮效應最大化的總DC分量。微控制器或LabVIEW中所使用的其它安全裝置包括將檢測電源故障和電源電湧的溫度傳感器。
較佳的電源元件由以全橋功率配置的IGBT(絕緣柵雙極性電晶體)製成。該全橋功率配置使用以兩個半橋推挽式放大器配置形成的四個IGBT電晶體。各個半橋部分通過非對稱矩形脈衝鏈來驅動，該脈衝鏈的相位偏離180度。為了最大值超聲波輸出功率，可對驅動各個半橋部分的脈衝的對稱性(即正負脈衝分量的相對量)進行最優化。各個IGBT通過光-隔離激勵級電晶體來與信號源隔離。感測元件測量感測環中由振動生成的AC返回信號。二元非對稱輸出脈衝的頻率通過檢測感測環中的偏差、或檢測輸送到超聲換能器環的輸出功率來最優化。
上述內容主要是為了說明目的而提供的。對於本領域技術人員，本文所公開的仍落於本發明的範圍內的裝置和系統、它們的排列、所使用的材料、工作條件和其它特性的進一步改變將是顯而易見的。
權利要求
1.一種用於生成超聲波振動的裝置，所述裝置包括超聲喇叭，磁致伸縮材料的環形超聲換能器，它有效地聯結到所述超聲喇叭，以便生成機械振動並將此生成的振動傳送到所述超聲喇叭，卷繞有驅動線圈的所述超聲換能器被設置成響應於在所述驅動線圈兩端施加的電壓在所述超聲換能器中產生磁致伸縮力，以及電源，用於在所述驅動線圈兩端施加周期性變化電壓。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述超聲換能器的長度大於寬度，並包括在兩端部聯結的兩個平行的縱向部分。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述縱向部分通過從約0.5cm到約5cm的間隙來分隔開。
4.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述縱向部分通過從約1cm到約3cm的間隙來分隔開。
5.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述超聲換能器由多塊磁致伸縮材料板與介電材料層交替構成。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述超聲換能器由從50到1,000塊磁致伸縮材料板與介電樹脂層交替構成，各個板的厚度在從約4微米到約400微米的範圍內。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述超聲換能器由從100到400塊磁致伸縮材料板與介電樹脂層交替構成，各個板的厚度在從約50微米到約250微米的範圍內。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，各個所述板的長度是從約5cm到約50cm。
9.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，各個所述板的長度是從約9cm到約30cm。
10.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述驅動線圈包括圍繞一縱向部分卷繞的第一驅動線圈和圍繞另一縱向部分卷繞的第二驅動線圈，所述第一和第二驅動線圈在相反方向上進行卷繞。
11.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述超聲換能器通過用銀焊合金的硬釺焊聯結到所述超聲喇叭。
12.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述周期性變化電壓是頻率為從約10到約30千赫的脈衝電壓。
13.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述周期性變化電壓是頻率為從約10到約30千赫、並且瓦特數從約12到約20千瓦的脈衝電壓。
14.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括磁致伸縮材料的、卷繞有感測線圈的感測磁鐵，所述感測磁鐵被設置成將所述超聲換能器中的振動傳送到所述感測磁鐵，並在所述感測線圈中生成振蕩電壓。
15.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述感測磁鐵是環形的，並且所述超聲換能器和所述感測磁鐵兩者都因具有平行縱向部分而是細長的，所述感測磁鐵的縱向部分在長度上近似地等於所述超聲換能器的縱向部分。
16.一種用於使用超聲波連續處理液體材料的流通式反應器，所述流通式反應器包括反應容器，它具有入口和出口，超聲喇叭，它被安裝到所述反應容器並延伸到其內部中，磁致伸縮材料的環形超聲換能器，它有效地聯結到所述超聲喇叭，以便生成機械振動並將此生成的振動傳送到所述超聲喇叭，卷繞有驅動線圈的所述超聲換能器被設置成響應於在所述驅動線圈兩端施加的電壓而在所述超聲換能器中產生磁致伸縮力，以及電源，用於在所述驅動線圈兩端施加周期性變化電壓。
17.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述超聲換能器的長度大於寬度，並包括在兩個端部聯結的兩個平行縱向部分。
18.如權利要求17所述的流通式反應器，其特徵在於，所述縱向部分通過從約0.5cm到約5cm的間隙來分隔開。
19.如權利要求17所述的流通式反應器，其特徵在於，所述縱向部分通過從約1cm到約3cm的間隙來分隔開。
20.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述超聲換能器由多塊磁致伸縮材料板與介電材料層交替構成。
21.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述超聲換能器由從50到1,000塊的磁致伸縮材料板與介電樹脂層交替構成，各個板的厚度在從約4微米到約400微米的範圍內。
22.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述超聲換能器由從100到400塊的磁致伸縮材料板與介電樹脂層交替構成，各個板的厚度在從約50微米到約250微米的範圍內。
23.如權利要求21所述的流通式反應器，其特徵在於，各個所述板的長度是從約5cm到約50cm。
24.如權利要求21所述的流通式反應器，其特徵在於，各個所述板的長度是從約9cm到約30cm。
25.如權利要求17所述的流通式反應器，其特徵在於，所述驅動線圈包括圍繞一縱向部分卷繞的第一驅動線圈和圍繞另一縱向部分卷繞的第二驅動線圈，所述第一和第二驅動線圈在相反的方向上進行卷繞。
26.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述超聲換能器通過用銀焊合金的硬釺焊聯結到所述超聲喇叭。
27.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述周期性變化電壓是頻率為從約10到約30千赫的脈衝電壓。
28.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，所述周期性變化電壓是頻率為從約10到約30千赫、並且瓦特數從約12到約20千瓦的脈衝電壓。
29.如權利要求16所述的流通式反應器，其特徵在於，還包括磁致伸縮材料的、卷繞有感測線圈的感測磁鐵，所述感測磁鐵被設置成將所述超聲換能器中的振動傳送到所述感測磁鐵，並在所述感測線圈中生成振蕩電壓。
30.如權利要求29所述的流通式反應器，其特徵在於，所述感測磁鐵是環形的，並且所述超聲換能器和所述感測磁鐵兩者都因具有平行縱向部分而是細長的，所述感測磁鐵的縱向部分在長度上近似等於所述超聲換能器的縱向部分。
31.一種用於執行通過超聲波來增強化學反應的方法，所述方法包括使液體形式的要反應材料通過其中所述材料被暴露於由超聲換能器所生成的超聲波的超聲波室，所述超聲換能器包括磁致伸縮材料的、有效地聯結到所述超聲喇叭，以便生成機械振動並將所生成的振動傳送到所述超聲喇叭的環形超聲換能器，卷繞有驅動線圈的所述超聲換能器被設置成響應於在所述驅動線圈兩端施加的電壓在所述超聲換能器中產生磁致伸縮力，同時在所述驅動線圈兩端施加周期性變化電壓。
32.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，所述超聲換能器的長度大於寬度，並包括在兩端部聯結的兩個平行縱向部分。
33.如權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述縱向部分通過從約0.5cm到約5cm的間隙來分隔開。
34.如權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述縱向部分通過從約1cm到約3cm的間隙來分隔開。
35.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，所述超聲換能器由多塊磁致伸縮材料板與介電材料層交替構成。
36.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，所述超聲換能器由從50到1,000塊磁致伸縮材料板與介電樹脂層交替構成，各個板的厚度在從約4微米到約400微米的範圍內。
37.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，所述超聲換能器由從100到400塊磁致伸縮材料板與介電樹脂層交替構成，各個板的厚度在從約50微米到約250微米的範圍內。
38.如權利要求36所述的方法，其特徵在於，各個所述板的長度是從約5cm到約50cm。
39.如權利要求36所述的方法，其特徵在於，各個所述板的長度是從約9cm到約30cm。
40.如權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述驅動線圈包括圍繞一縱向部分卷繞的第一驅動線圈和圍繞另一縱向部分卷繞的第二驅動線圈，所述第一和第二驅動線圈在相反的方向上進行卷繞。
41.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，包括在從約10到約30千赫的頻率下周期性地改變脈衝形式的所述電壓。
42.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，包括在從約10到約30千赫的頻率下以及在從約12到約20千瓦的瓦特數下周期性地改變脈衝形式的所述電壓。
43.如權利要求31所述的方法，其特徵在於，還包括檢測具有卷繞有感測線圈的磁致伸縮材料的感測磁鐵的所述超聲換能器中的振動，由此在所述感測線圈中生成振蕩電壓，並且將所述振動電壓傳送到控制器。
全文摘要
用於化學反應中的超聲波通過由超聲換能器構成的電磁鐵來生成，該超聲換能器的中心部件是卷繞有線圈的磁致伸縮材料環，這些線圈定向成在施加了振蕩電壓時產生振蕩磁致伸縮力。換能器環中的振蕩被傳送到浸入反應介質中的超聲喇叭，在該介質中超聲波振動被直接傳送給反應混合物。
文檔編號B06B1/02GK101057137SQ200580038875
公開日2007年10月17日 申請日期2005年11月10日 優先權日2004年11月18日
發明者R·W·貢內曼, C·I·理查曼 申請人:塞爾富可股份有限公司