用于促进化学反应的超声波，由一对被线圈缠绕的磁致伸缩支架形成的电磁铁和磁致伸缩材料的感应电磁铁一起产生，支架上线圈的缠绕方向确定为当施加振荡电压时产生振荡的磁致伸缩力，感应电磁铁被排列成接收由激励电磁铁产生的振动，产生由于逆磁致伸缩效应引起的内部磁场变化。这些磁场变化产生代表振荡磁致伸缩力的幅度的电压。所产生的电压与控制电路中的目标值相比较，而控制电路相应地调节所施加的振荡电压。电磁铁支架中的振荡也被传送到超声波导板，导板浸在反应介质中以提供与反应混和物的直接接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用超声波在液体介质进行材料处理的处理设备的领域。
技术介绍
使用超声波促进化学反应是众所周知的。描述超声波的化学应用的出版物的例子有Suslick，K.S科学第247卷第1439页(1990).和英国(1991年)西苏塞克斯Ellis Norwood出版社出版的由Mason，T.J.编著的实用声化学，在化学和化学工程中的应用的使用者指南。在各种已经开发的声处理系统中，作为“探头”类型系统的那些已知系统，包括产生超声波能量和将该能量传送到用于放大的超声波导板的超声波换能器。由于需要激励振动的功率和由超声波换能器产生的热量，通常超声波发生器输出的能量是有限的。因为这些限制，超声波对大规模化学处理的使用获得有限的成功。一种实现在较高的功率下的超声振动的手段是通过使用磁致伸缩激励式超声波换能器，但通过磁致伸缩激励获得的频率在幅度上仍仅仅处于中等。磁致伸缩式超声波换能器及其在化学反应中的使用的揭示见Ruhman，A.A.等人的US 6,545,060专利(2003年4月8日公布)和它的PCT申请WO98/22277(1998年5月28日出版)，以及Yamazaki，N.等人的US 5,486.733专利(1996年1月23日公布)，Kuhn，M.C.等人的US4,556,467专利(1985年12月3日公布)，Blomqvist，P.等人的US 5,360,498专利(1994年11月1日公布)，和Sawyer，H.T.的US 4,168,295专利(1979年9月18日公布)。Ruhman等人的专利公开了一种在连续流动的反应器中产生超声振动的磁致伸缩式换能器，在反应器中振动的方向相对于流动的方向为径向并且频率范围被限于最大为30kHz。Yamazaki，N.等人的专利公开了一种以较低的频率运行的小规模超声波导板，在该超声波导板中，磁致伸缩与压电元件和电致伸缩应变元件一起被列为一组可能的振动产生源的中的一个。Kuhn等人的专利公开了一种包括许多超声波导板和提供小于100kHz频率的发生器的连续流动处理器。Blomqvist等人的专利公开了一种工作在23.5kHz谐振频率的利用磁致伸缩粉末混合物的超声波发生器。Sawyer等人的专利公开了一种带有三组超声波换能器的无逆流反应管道，每组包含四个换能器且输送频率在20到40kHz的超声波。这些系统不适合于要求高反应生产率的高流量反应。
技术实现思路
已经发现可以用由磁致伸缩超声波换能器激励的超声波发生器以高能量和高频提供超声波到反应系统，超声波换能器包括由一对被线圈缠绕的磁致伸缩支架形成的激励电磁铁，线圈的排列方向确定为当施加振荡电压时，在支架中产生引起超声振动的振荡磁致伸缩力。激励磁铁的振动，通过现有技术中称为Villari效应的逆磁致伸缩效应，在感应磁铁中产生磁场变化，而这些磁场变化在缠绕在感应磁铁上的线圈中产生电压。电压是激励磁铁中振荡磁致伸缩力的幅度的代表，被与在对施加到激励磁铁的振荡电压作适当的调节的控制电路中的目标值相似。激励磁铁中的支架的超声振动也被传送到浸在液体反应介质中的超声波导板，以提供与反应物的直接接触。激励磁铁的支架为足够长以承受高达300V的电压和正好进入兆赫兹范围的频率。发生器可以配置成在将提供高流量的反应系统的连续流动的反应器中使用，单一的此类发生器最好作为唯一的超声波能量源提供给反应器。也已经发现的是，在施加的电压是矩形波形的脉冲电压时可获得电能到超声能量的高效率转换，脉冲电压由用周期性的负电压而不是零电压基线隔开的周期性的正电压组成。因此本专利技术涉及超声波发生器以及包括超声振动发生器的连续流动的反应器，本专利技术也涉及一种通过使液体形式的反应介质流过包括超声振动发生器的连续流动的反应器，在超声波的协助下执行化学反应的方法。本专利技术可用于其生产率和/或反应率能够通过超声波得到提高的任何化学反应。特别是在原油脱硫和原油分馏特别有用，在共同拥有的第6,402,939号美国专利(2002年6月11日公布)，第6,500,219号美国专利(2002年12月31日公布)，美国出版的第US 2003-0051988 A1号专利申请(2003年3月20日出版)，序列号10/279,218美国专利申请(2002年10月23日提出申请)，和序列号10/326,325美国专利申请(2002年12月20日提出申请)公开的方法中也很有用。通常在本说明书中引用的所有的专利，专利申请，和出版物其整体内容通过引用包括在此，用于能够在此服务的所有合法的目的。附图说明图1是连续流动反应器的侧视图，在反应器上安装了依据本专利技术的超声波发生器。图2是图1的超声波发生器的截面图。图3是图2的超声波发生器的部件的电磁铁支架的端面图。图4是图3的支架的侧视图。图5是图3的激励支架相对于图3的视图旋转90°的进一步的侧视图。图6是图3的感应支架相对于图3的视图旋转90°的进一步的侧视图。具体实施例方式依据本专利技术，超声振动由换能器传送到超声波导板，换能器通过磁致伸缩在超声波范围内将周期地变化的电压转换为机械振动。换能器中的激励支架从而作为电磁铁工作，激励支架最好由软磁合金以及磁致伸缩材料组成。软磁合金是一种在电场中具有磁性但是在去除电场后只有微弱或没有磁性的材料。软磁合金是众所周知的，任何此类合金适合在本专利技术中使用。实例如铁—硅合金，铁—硅—铝合金，镍—铁合金，和铁—钴合金，许多的此类合金包含附加合金成份，诸如铬，钒和钼。销售的具有商品番号的此类合金的例子有注册商标为HIPERCO27，注册商标为HIPERCO35，注册商标为2V PERMENDUR和SUPER-MENDUR。目前较佳的合金是注册商标为HIPERCO合金50A(美国加利福尼亚州，Sylmar市高温金属有限责任公司)。磁致伸缩材料是一种在磁场的作用下经受尺寸和形状的物理变化的材料。磁致伸缩材料作为同时为磁致伸缩的合金和软磁的合金的材料，同样地在现有技术中众所周知。感应磁铁由与激励支架相同类型的材料制成，二者都由相同的合金制成。取决于实现转换需要的能量和化学反应寻求的生产率，每个激励支架的尺寸可以不同。在大多数情况下，合适的激励支架长度为从大约5cm到50cm，且最好为从大约10cm到25cm，合适的每个支架的体积为从大约100cm3到大约1000cm3，且最好为从大约250cm3到大约500cm3。感应磁铁最好有一对感应支架制成，感应支架的尺寸也可以不同，且在大多数情况下，合适的感应支架将具有与激励支架相同的长度范围，而感应支架合适的体积最常用的范围是从大约10cm3到大约300cm3，且最好是从大约30cm3到大约100cm3。由于市场上可获得的软磁合金的特性的限制，以及由于要求在这些合金中具有恰当和均匀排列的磁矩，支架最好是由叠层在一起的薄片制成。例如，片的厚度范围可以从大约0.1cm到大约1.0cm，或最好是从大约0.25cm到大约0.6cm，且可以使用足以经受住局部高温和振动产生的机械应力的任何普通粘剂连接以拥有足够的强度。陶瓷粘剂在这方面特别有效。为了便于制造，每队支架最好由横杆连接以形成外形类似马蹄磁铁的U型整体件，即，激励支架最好形成U型激励磁铁及感应支架最好形成U型感应磁铁。环绕支架的绕本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种产生超声波振动的设备，所述设备包括：超声波导板；可操作地连接到所述超声波导板的超声波换能器，用以产生机械振动及传送此产生的振动到所述探头，所述超声波换能器包括：由激励线圈缠绕的磁致伸缩材料的第一和第二激励支架，所述激励线圈排列成在所述激励支架中响应施加在所述激励线圈两端的电压而产生磁致伸缩力；以及由感应线圈缠绕的磁致伸缩材料的感应磁铁，所述感应磁铁排列成由于所述磁致伸缩力在所述激励支架中产生的振动被传送到所述感应磁铁并且在所述感应线圈中产生振荡电压；在所述激励线圈的两端供应周期性变化的电压的电源，以及用于检测在所述感应线圈中产生的最大电压的控制装置，将所述最大电压与目标值相比较，和根据需要调节施加在所述激励线圈两端的所述电压以获得所述目标值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：RW贡内曼，CI里奇曼，
申请(专利权)人：塞尔富可股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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