CN116669867A - 用可流动介质和振动金属导体建立电流闭路的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于产生闭路电流电路A的装置，在该闭路电流电路A中，电荷载流子至少通过金属导体、可流动介质和金属导体C移动，所述金属导体机械地连接到产生机械振动的元件，并且以共振方式机械振动。该装置的特征在于，产生前述共振式机械振动的电流电路B通过振动产生元件两侧的非导电耦合元件，从前述电流电路A解耦，并从在该振动产生元件与接触可流动介质的金属导体C之间传递机械振动的部件解耦。

Description

用可流动介质和振动金属导体建立电流闭路的装置
描述
本发明涉及用可流动介质和振动金属导体建立电流闭路的装置。
背景技术
电荷载流子是离子、电子或基本粒子。
电流(current)是电荷载流子在优选的方向上通过诸如电线、金属片或可流动介质这样的导体的移动。电流的方向总是平行于电场E的方向。
电极是一种导电部件(主要由金属制成)，该导电部件使两种介质之间能够进行电荷交换或产生电场。正电极称为阳极，负电极称为阴极。
共振振动是组件或组件复合体的机械振动，其工作频率为15至200kHz，优选15至60kHz(例如20kHz)，机械功率大于5W，优选25W至20000W(例如4000w)。在振动期间，组件或组件复合体的各点以有规律的方式围绕静止位置运动。
可流动介质(medium，media)是例如流体、气体、液体、熔体、等离子体、超临界气体、液态金属、分散体、乳剂、细胞悬浮液、糊剂、染料、聚合物、树脂、电解质、水、重水、中性、碱性或酸性溶液、碱性溶液或酸、废水、泥浆、矿石溶液和悬浮物以及纳米材料，或前述物质的混合物。可流动介质可以具有0cP至30000000000cP的不同粘度，优选0.1cP至1000000cP(例如200cP)，并且可以是触变性的或流凝性的、牛顿的或非牛顿的、剪切稀化的或剪切稠化的。
压电陶瓷或磁致伸缩激振器用于例如产生共振振动。线性激振器和平板或弯板共振器或者管状激振器是已知的。共振振动主要用于处置液体和其他可流动介质，例如食品、化妆品、染料、化学品和纳米材料。为此，通过振幅为0.05μm至350μm、优选为0.5μm至80μm(例如20μm)的共振器，共振振动被传递到可流动介质中，优选地传递到液体、电解质、碱性或酸性溶液或熔盐中，例如传递到电解质中。
λ(Lambda)是由共振振动的频率与声音在组件或组件复合体中或者在共振器中的传播速度得出的波长。
共振振动系统可以由一个或更多个λ/2元件组成。由多个λ/2元件组成的振动系统可以由相应长度的一块材料制成，或者例如通过螺纹连接由长度为n*λ/2(n∈N)的多个组件或组件复合体组装而成。λ/2元件可以具有各种材料横截面几何形状，例如，圆形、椭圆形或矩形横截面。该横截面几何形状和面积可以沿着λ/2元件的纵轴变化。该横截面面积可以在0.01cm2至300cm2之间，优选在10cm2至100cm2之间(例如50cm2)。
λ/2元件可以主要由金属或陶瓷材料制成，或者由玻璃制成，特别是由钛、钛合金、钢或钢合金、铝或铝合金制成(例如由5级钛制成)。λ/2元件可以由相应长度的一块材料制成，或者由相互连接的多块材料组成。
振动系统和由一块以上材料组成的λ/2元件可以以各种方式组合以形成复合体。复合体的典型形式是利用中心定位的夹紧元件进行压缩的振动系统。
压电陶瓷复合体振动系统由在纵向方向上连接的一个或更多个λ/2元件组成，至少一个λ/2元件以盘、环、盘节段或环节段的形式(例如，压电环)，具有一个或更多个振动激励元件，优选压电陶瓷或磁致伸缩元件(例如压电陶瓷元件)。一个这种λ/2元件被称作有源λ/2元件。没有振动激励元件的λ/2元件被称作无源λ/2元件。
没有振动激励元件的无源λ/2元件能够以如下方式被机械地连接到一个或更多个前述有源λ/2元件：机械振动完全或部分地、优选基本上完全地从有源λ/2元件传递到无源λ/2元件，而几乎没有功率损失(<10％)。
另外，没有振动激励元件的λ/2元件能够以如下方式被机械地连接到前述无源λ/2元件：使得机械振动完全或部分地、优选基本上完全地从一个无源λ/2元件传递到所连接的无源λ/2元件，而几乎没有功率损失(<10％)。
有源λ/2元件和无源λ/2元件彼此的连接通常在振动偏移(例如，在振动传播方向的纵向方向上)的最大值或接近最大值处通过螺纹连接进行。
尤其是压电陶瓷共振振动系统需要在两个λ/2元件之间的耦合点处的增大的表面压力。该表面压力可以在0.1N/mm2至1000N/mm2之间，优选在1N/mm2至10N/mm2之间(例如5N/mm2)。该表面压力对效率、最大可能机械传动功率和共振频率有相当大的影响。因此，在机械振动的传播期间，表面压力主要可以被选择为使得效率最大化和/或损失最小化。
有源λ/2元件与无源λ/2元件之间或两个λ/2元件之间的表面压力通常由至少一个夹紧元件产生，例如由中心定位的紧固螺钉(例如，钢螺钉或钛螺纹杆)产生。
在实验室或试验性规模以及工业生产中，将共振振动应用于电极是一种新颖的技术，其对于电解、电镀、电清洁、制氢和电凝、粒子合成或其他电化学反应中的许多不同工艺都具有优势。
电解是由于施加电流而通过去除或添加电子来进行原子和离子的交换。电解的产物可能具有不同于电解质的物理状态。在电解期间，诸如例如沉积物或固体层这样的固体可能出现在一个电极上。或者，电解可能产生气体，例如氢气、氯气或氧气。电极的共振振动可以从电极表面打碎固体沉积物，或者从溶解的气体或微泡中快速产生更大的气泡。后者导致气体产物从电解质中更快地分离。
在电解处理期间，产物积聚在电极附近或在电极表面上。共振振动，特别是在电极周围的可流动介质中产生空化的共振振动，是对于增大界面层处的质量传递非常有效的手段。该效果使新的电解质与电极表面接触。空化流动将诸如气体或固体这样的电解的产物从电极表面运走。结果防止了抑制电解过程的绝缘层的形成。
阳极、阴极或这两个电极的共振振动会影响分解电位或分解电压。已知的是，空化本身会破坏分子，产生自由基或臭氧。空化与电解的结合可能影响电解槽的阳极与阴极之间电解所需的最小电压，或者可能影响电解槽的阳极与阴极之间的电流流动。空化的机械和化学效应同样可以提高电解的能量效率。
在电解精炼期间，电解质中诸如例如铜这样的金属的固体沉积物能够被转化为固体微粒的悬浮物。在电解提取期间，金属从其矿石的电解沉积可以被转化为固体沉积物。常规的电解质金属是铅、铜、金、银、锌、铝、铬、钴、锰以及稀土和碱金属。在矿石浸出期间，由机械振动引起的空化也是有效手段。
诸如废水泥浆等水溶液这样的液体可以被认为是通过两个电极的电场进行清洗的。水溶液可以通过电解进行消毒或净化。当NaCl溶液与水一起被引导通过电极或在电极上时，产生Cl2或ClO2，其可以氧化污染物并对水或水溶液进行消毒。如果水中包含充足的天然氯化物，则无需添加。
电极的共振振动可以使电极与水之间的界面层尽可能薄。这可以将质量传递提高相当多的数量级。由于共振振动和由于这些振动引起的空化所导致的可能性，微观上的小气泡的形成由于极化而显著地减少。在电解过程中使用共振振动电极显著地改善了电解清洗过程。
电凝是废水处理方法，用于去除诸如乳化油、总石油烃、耐火有机物、悬浮固体和重金属这样的污染物。还可以去除放射性离子以净化水。在电凝(也称作声波电凝)期间使用共振振动电极对化学需氧量或除浊率有积极影响。这种结合的电凝处理方法在从工业废水中去除有害性物质期间表现出大幅改善的性能。自由基产生步骤(例如由于电极周围的可流动介质中的共振振动引起的空化)与电凝的结合在整个净化过程中显示出协同效应和改进。使用这种混合系统的目的在于提高总处理效率和克服传统处理方法的缺点。事实证明，混合电凝反应器灭活了水中的大肠杆菌。
许多化学过程(例如，多相反应或催化)受益于利用共振振动和由此产生的空化的搅动。空化的化学影响可以提高反应速率或提高转化率。
共振振动电子为化学反应添加新的强有力的工具。共振振动和空化的化学效应的优势在于能够与电解相结合。氢、氢氧离子、次氯酸盐和许多其他离子或中性材料可以在空化场中的电极上直接产生。空化辅助电解能够进行更经济和更节能的制氢。电解的产物能够被用作试剂或化学反应的反应伙伴。共振振动电极能够通过空化作用产生反应物或抽出(withdraw)化学反应的产物，以使化学反应的最终平衡迁移或改变化学反应路径。
脉冲电场(PEF)技术是一种例如用于保存食物的非热处理方法，在该方法中，例如使用短电流脉冲用于微生物灭活，而食品质量仅最低限度地降低。众所周知，PEF是一种用于食品微生物净化的非热处理方法。该方法包括借助于两个电极之间的短高压脉冲产生电场(5-50kV/cm)，这导致例如以比热处理方法的情况更低的温度对微生物进行灭活。用作电极的无源λ/2元件能够使PEF与高频振动或空化相结合，例如从而提高微生物灭活的有效性或通过振动引起或空化引起的流动来实现机械混合，以防止在PEF中形成通道。
通过共振振动移动的液体在现有技术中是已知的，其不位于非共振振动的电极之间。与直接共振电极振动相比，液体中振动波的阴影和传播模式导致了较差的结果。优选阳极或阴极的电极可以加载超声波振动。
在用作电极的无源λ/2元件与反应器容器之间可以实现耐压密封。因此，电解槽可以在不同于环境压力的压力下操作。如果在电解期间产生气体，当在较高温度下操作时或当使用高挥发性组分(例如使用具有低沸点的溶剂或液体)操作时，这可能是引人关注的。密闭的电化学反应器可以在高于或低于环境压力的压力下操作。用作电极的无源λ/2元件与反应器之间的密封可以以导电或绝缘的方式实现。后者使得可以将反应器壁用作第二电极。反应器可以具有入口和出口，优选在每个情况下都有一个入口和出口，例如以便用作用于连续或不连续过程的连续或不连续流通池反应器。
如果用作电极的无源λ/2元件位于第二非搅动电极附近或反应器壁附近，则超声波通过液体传播，并且超声波也作用在其他暴露表面上。用作电极并且例如同心地排列在管或反应器中的无源λ/2元件能够保持管或反应器内壁没有污染物或积聚的固体。
当使用作为电极的无源λ/2元件时，电解质温度可以在-273摄氏度与3000摄氏度之间，优选在-50摄氏度与300摄氏度之间，例如在5摄氏度与100摄氏度之间。
如果电解质的粘度抑制了质量传递，那么在电解过程中由于电极的共振振动而产生的混合可能是有利的，这是因为其改进了材料向电极和从电极的传递。
用作电极的λ/2元件中的脉冲电流导致与使用直流电(DC)时不同的产物。例如，脉冲电流可以提高臭氧与氧气的比率，氧气是在酸性水溶液(例如稀硫酸)的电解过程中在阳极产生的。乙醇的脉冲电流电解产生醛，而不是主要的酸性溶液。
发明内容
本发明公开了一种根据权利要求1的用于建立闭路电流电路A的装置。本发明的另一个优选实施例可以从从属权利要求和以下描述中得出。
根据本发明的闭路电流电路A的建立，在所述闭路电流电路A中，电荷载流子至少通过金属导体、可流动介质和共振式机械振动的金属导体C移动，所述共振式机械振动的金属导体C机械地连接到产生机械振动的元件，其特征在于，产生所述共振式机械振动的电流电路B通过振动产生元件两侧的非导电耦合元件，与所述电流电路A解耦，并且与在产生振动的元件与接触所述可流动介质的所述共振式机械振动的金属导体C之间传递振动的部件解耦。
所述电流电路A与所述电流电路B之间的电绝缘距离大于0mm，优选在0.01mm至50mm之间，例如2mm。例如，对于可流动介质的电解过程，通过与产生机械振动的元件机械地连接的至少一个共振式机械振动的金属导体C所施加的电压可以大于0伏特，例如在0.1伏特与3000伏特之间，例如20伏特。例如对于电解过程，从与产生机械振动的元件机械地连接的至少一个共振式机械振动的金属导体C向周围的可流动介质传输的电流强度可以大于0安培，优选在0.5与100安培之间，例如20安培。例如对于电解过程，从与产生机械振动的元件机械地连接的至少一个共振式机械振动的金属导体C向周围的可流动介质传输的具体电流强度，在振动金属导体C与周围的可流动介质之间的每平方厘米接触面积上可以大于0安培，优选在0.01至10安培之间，例如0.5安培。
与产生机械振动的元件机械地连接的所述共振式机械振动的金属导体C可以由导电性材料组成，优选由高级钢、钛、钛合金、钢、镍铬钼、铝或铌组成，例如由钛合金组成。
与产生机械振动的元件机械地连接的所述共振式机械振动的金属导体C可以接地，例如连接到插座的接地或保护接地点(例如剩余电流装置)。
电解过程中向机械地连接到产生机械振动的元件的所述共振式机械振动的金属导体C施加的电压可以是直流电压(DC)、脉冲形成直流电压或交流电压(AC)，优选直流电压(DC)或脉冲形成直流电压，例如直流电压(DC)。机械地连接到产生机械振动的元件的所述共振式机械振动的金属导体C可以作为阳极或阴极操作。
通过所述共振式机械振动的金属导体C的表面上的共振振动向周围的可流动介质、液体或电解质传输的具体功率可以为每平方厘米1瓦特与100瓦特之间，优选为每平方厘米3瓦特与30瓦特之间，例如每平方厘米15瓦特。
根据本发明，公开了一种用于建立闭路电流电路A的装置，在所述闭路电流电路A中，电荷载流子至少通过金属导体、可流动介质和共振式机械振动的金属导体C移动，所述金属导体C机械地连接到产生机械振动的元件，其中，所述电流电路A与产生前述共振式机械振动的电流电路B电绝缘。这是通过振动产生元件两侧的非导电耦合元件来实现的。
对于优选在电解过程中用作电极的共振式机械振动的金属导体C的电绝缘连接，在每种情况下的一个绝缘体(非导体、绝缘材料、电介质、非导电部件)，优选在每种情况下的由诸如陶瓷、玻璃、石英、金刚石或塑料这样的硬质材料制成(例如由陶瓷制成)的一个绝缘体在产生机械振动的元件两侧被机械地夹紧在待机械地耦接且电绝缘的部件之间。
用于夹紧的部件和夹紧元件例如通过绝缘套筒的方式被电绝缘，使得所述共振式机械振动的金属导体C与产生机械振动的所述元件的电阻大于10欧姆，优选大于1000欧姆，例如大于100000欧姆。
位于将被机械地耦接和电绝缘的部件之间的绝缘体的厚度在0mm至150mm之间，优选在0.01mm至50mm之间，例如2mm。
电流电路A的电压源可以用恒定的、可变的、脉冲的、或程序控制的电压来操作。恒电位仪可以测量电压和/或电流，并将其作为测量值输出。电流电路A的电流可以是恒定的、可变的、脉冲的或是程序控制的。恒电流仪可以在电流电路A中保持电流恒定，并且检测由此产生的施加于可流动介质的电压。所述恒电位仪可以保持施加于电极之间的可流动介质的电压恒定，并且检测由此产生的电流。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的本发明的装置。
图2示出了根据另一示例性实施例的本发明的装置。
图3示出了根据另一示例性实施例的本发明的装置。
图4示出了根据另一示例性实施例的本发明的装置。
图5示出了根据另一示例性实施例的本发明的装置。
图6示出了根据另一示例性实施例的本发明的装置。
具体实施方式
下面基于附图和示例性实施例更详细地解释本发明。
示例性实施例
图1示出了根据本发明的装置的结构。具有两个接点10和11的电压源可以是直流电压源(DC)、脉冲直流电压源(PDC)、交流电压源(AC)或脉冲交流电压源(PAC)，优选地是直流电压源(DC)或脉冲直流电压源(PDC)，例如直流电压源。电压源能够位于壳体200的内部或外部，例如，优选位于壳体200的外部。壳体200可以是电导通的或电绝缘的，例如电绝缘的。电压源的接点10经由电导体(例如经由电缆)连接到熔断器80(例如保险丝)。熔断器80能够位于壳体200的内部或外部，例如位于壳体200的内部。另一个电导体将该熔断器80连接到接触盘92。绝缘体95.1(例如陶瓷盘或玻璃盘)将接触盘92与接触盘93.1隔开。绝缘体95.2(陶瓷盘或玻璃盘)将组件91.2与另一个接触盘93.2隔开。接触盘93.1、93.2和94连接到发生器20(例如超声波发生器或高频发生器)和产生机械振动的元件96，以形成电流电路B。产生机械振动的元件96可以是例如压电陶瓷盘或压电陶瓷穿孔盘，优选压电陶瓷穿孔盘。
发生器20由电流源30提供直流电或交流电(例如50Hz或60Hz的交流电)以及例如115V+/-20％或230V+/-20％的电压。发生器20可以位于壳体200的内部或外部，例如位于壳体200的内部。
熔断器80可以具有浪涌保护器81，例如晶闸管或保护电路，浪涌保护器81继而连接到保护接地点13或接地接点。
夹紧元件98(例如紧固螺钉或螺纹螺栓，优选夹紧螺钉)将机械振动部件91.1和91.2与产生机械振动的元件96夹紧。安装用于将夹紧元件98与产生机械振动的元件96电绝缘的绝缘套筒97，该绝缘套筒97由非导电材料(例如塑料套筒)制成，并且围绕夹紧元件98。
另一个夹紧元件99将共振式机械振动的金属导体C 100连接到机械振动部件91.2。
共振式机械振动的金属导体C 100例如由钛制成并且与可流动介质115(例如，液体)接触，该可流动介质115位于容器110中。另一个电导体70(例如电极)连接到电压源的接点11。
共振式机械振动的金属导体C 100将机械振动传递到可流动介质115，例如以产生空化。
经由接触元件92传输到相邻部件91.1的电压经由夹紧元件98传输到部件91.2。其与共振式机械振动的金属导体C 100邻接，金属导体C 100另外借助于夹紧元件99而连接。夹紧元件98(例如夹紧螺钉或螺纹螺栓)是导电的。这同样适用于部件91.1和91.2以及共振式机械振动的金属导体C 100。
图2示出了根据本发明的结构。具有两个接点10和11的电压源可以是直流电压源(DC)、脉冲直流电压源(PDC)、交流电压源(AC)或脉冲交流电压源(PAC)，优选地是脉冲直流电压源(PDC)。电压源位于壳体200的外部。壳体200可以是导电的或绝缘的，例如导电的。电压源的接点10经由电导体(例如经由电缆)连接到熔断器80(例如保险丝)。熔断器80位于壳体200的内部。另一个电导体将熔断器80连接到接触盘92。陶瓷绝缘体95.2将接触盘92与接触盘93.2隔开。绝缘体95.1(例如陶瓷盘或玻璃盘)将部件91.1与另一个接触盘93.1隔开。接触盘93.1、93.2和94连接到超声波发生器和产生机械振动的元件96(例如压电陶瓷穿孔盘)以形成电流电路B。发生器20由电流源30提供直流电或交流电(例如50Hz或60Hz的交流电)以及例如115V+/-20％或230V+/-20％的电压。发生器20位于壳体200的外部。
浪涌保护器81(例如晶闸管或保护电路)将接触盘92连接到保护接地点13或接地接点。
夹紧元件98(例如夹紧螺钉或螺纹螺栓，优选螺纹螺栓)将机械振动部件91.1和91.2与产生机械振动的元件96夹紧。安装用于将夹紧元件98与产生机械振动的元件96电绝缘的绝缘套筒97，该绝缘套筒97由非导电材料(例如陶瓷套筒)制成，并且围绕夹紧元件98。
另一个夹紧元件99将共振式机械振动的金属导体C 100连接到机械振动部件91.2。
共振式机械振动的金属导体C 100例如由钛制成并且与可流动介质115(例如，流体)接触，该可流动介质115位于容器110中。另一个电导体70(例如电极)连接到电压源的接点11。
共振式机械振动的金属导体C 100将机械振动传递到可流动介质115，例如以产生空化。
部件91.2和共振式机械振动的金属导体C 100是导电的。
图3示出了根据本发明的结构。具有两个接点10和11的电压源位于壳体200的外部。壳体200可以是导电的或绝缘的，例如导电的。绝缘体210(例如由橡胶、塑料或陶瓷制成的部件)将导电的壳体200与电连接到电流电路A的部件91.2绝缘。电压源的接点10经由电导体(例如经由电缆)连接到连接器15。连接器可以安装在例如壳体200中。另一个电导体将连接器15连接到熔断器80(例如保险丝)。熔断器80位于壳体200的内部。再另一个电导体将熔断器80连接到接触盘92。陶瓷绝缘体95.2将部件80与接触盘93.2隔开。另一个陶瓷绝缘体95.1将部件91.1与接触盘93.1隔开。接触盘93.1、93.2和94连接到超声波发生器和产生机械振动的元件96(例如压电陶瓷穿孔盘)以形成电流电路B。发生器20由电流源30提供直流电或交流电(例如直流电)以及在0至3000V之间的电压，优选在6V至600V之间，例如24V。发生器20位于壳体的内部或外部，优选位于壳体200的外部。
浪涌保护器81(例如晶闸管)将接触盘92连接到保护接地点13或接地接点。
夹紧元件98(例如夹紧螺钉或螺纹螺栓，优选螺纹螺栓)将机械振动部件80、91.1和91.2以及共振式机械振动的金属导体C 100与产生机械振动的元件96夹紧。安装用于将夹紧元件98与产生机械振动的元件96电绝缘的绝缘套筒97，该绝缘套筒97由非导电材料(例如塑料管)制成，并且围绕夹紧元件98。
共振式机械振动的金属导体C 100例如由高级钢制成并且与可流动介质115(例如，电介质)接触，该可流动介质115位于容器110中。另一个电导体70(例如电极)连接到电压源的接点11。
共振式机械振动的金属导体C 100将机械振动传递到可流动介质115，例如以产生空化。
部件91.2和共振式机械振动的金属导体C 100是导电的。
图4示出了根据本发明的结构。电压源的接点10经由电导体(例如经由电缆)连接到熔断器80(例如保险丝)。另一个电导体将熔断器80连接到接触盘92。绝缘体95.1(例如陶瓷盘或玻璃盘)将接触盘92与接触盘93.1绝缘。绝缘体95.2(例如陶瓷盘或玻璃盘)将部件91.2与接触盘93.2绝缘。接触盘93.1、93.2和94连接到超声波发生器和产生机械振动的元件96以形成电流电路B。产生机械振动的元件96可以是例如压电陶瓷盘或压电陶瓷穿孔盘，优选压电陶瓷穿孔盘。夹紧螺钉98将机械振动部件91.1、91.2和共振式机械振动的金属导体C 100与产生机械振动的元件96夹紧。安装用于将夹紧元件98与产生机械振动的元件96电绝缘的绝缘套筒97，该绝缘套筒97由非导电材料(例如塑料套筒)制成，并且围绕夹紧元件98。共振式机械振动的金属导体C 100例如由5级钛制成并且与液体115接触，液体115位于容器110中。再另一个电导体70(例如电极)连接到电压源的接点11。安装部件60以接近由共振振动引起的垂直偏移的最小值的方式，连接到共振式机械振动的金属导体C 100。共振式机械振动的金属导体C 100将机械振动传递到可流动介质115，例如以产生声学流动。
经由接点元件92传输到相邻部件91.1的电压经由夹紧元件98传输到部件91.2。其与共振式机械振动的金属导体C 100邻接。夹紧元件98是导电的。这同样适用于部件91.1和91.2以及共振式机械振动的金属导体C 100。
图5示出了根据本发明的结构。电压源的接点10经由电缆连接到接触盘92。陶瓷绝缘体95.1将部件91.1与接触盘93.1隔开。陶瓷绝缘体95.2将共振式机械振动的金属导体C100与接触盘93.4隔开。接触盘93.1、93.2、93.3、93.4和94连接到超声波发生器和产生机械振动的元件96(例如压电陶瓷穿孔盘)以形成电流电路B。发生器20由电流源30供电。浪涌保护器81(例如晶闸管)将接触盘92连接到保护接地点13或接地接点。
夹紧元件98(例如夹紧螺钉或螺纹螺栓，优选螺纹螺栓)将机械振动组件91.1和91.2以及共振式机械振动的金属导体C 100与产生机械振动的元件96夹紧。安装用于将夹紧元件98与产生机械振动的元件96电绝缘的绝缘套筒97，该绝缘套筒97由非导电材料(例如塑料管)制成，并且围绕夹紧元件98。
共振式机械振动的金属导体C 100例如由钢制成并且与可流动介质115(例如，超临界气体)接触，该可流动介质115流动到耐压密闭的容器110中。开口112和111在这种情况下用作容器110的出口或入口。再另一个电导体70(例如电极)连接到电压源的接点11。
共振式机械振动的金属导体C 100将机械振动传递到可流动介质115，例如以产生空化。
经由接点元件92传输到相邻部件91.1的电压经由夹紧元件98传输到共振式机械振动的金属导体C 100。夹紧元件98是导电的。这同样适用于组件91.1以及共振式机械振动的金属导体C 100。
图6示出了根据本发明的结构。具有两个接点10和11的电压源可以是直流电压源(DC)、脉冲直流电压源(PDC)、交流电压源(AC)或脉冲交流电压源(PAC)，例如直流电压源。电压源可以位于壳体200的内部或外部，例如，优选位于壳体200的外部。壳体200可以是导电性的或绝缘的，例如电绝缘的。电压源的接点10经由电导体(例如经由电缆)连接到熔断器80(例如保险丝)。熔断器80可以位于壳体200的内部或外部，例如位于壳体200的内部。另一个电导体将熔断器80连接到共振式机械振动的导体C 100。绝缘体95.1(例如陶瓷穿孔盘或玻璃穿孔盘)将导电部件91.1与接触盘93.1隔开。绝缘体95.2(例如陶瓷穿孔盘或玻璃穿孔盘)将导电部件91.2与接触盘93.2隔开。接触盘93.1、93.2和94连接到发生器20(例如超声波发生器或高频发生器)和产生机械振动的元件96，以形成电流电路B。产生机械振动的元件96可以是例如压电陶瓷盘或压电陶瓷穿孔盘，优选压电陶瓷穿孔盘。
发生器20由电流源30提供直流电或交流电(例如50Hz的交流电)以及例如230V的电压。发生器20能够位于壳体200的内部或外部，例如位于壳体200的内部。
部件91.1可以连接到浪涌保护器81，例如晶闸管或保护电路，浪涌保护器81继而连接到保护接地点13或接地接点。
夹紧元件98(例如夹紧螺钉或螺纹螺栓，优选紧固螺钉)将机械振动部件91.1和91.2以及共振式机械振动的金属导体C 100与产生机械振动的元件96夹紧。围绕夹紧元件98的气隙97被设置为用于使夹紧元件98与产生机械振动的元件96电绝缘。
另一个夹紧元件99将共振式机械振动的金属导体C 100连接到机械振动部件91.2。
共振式机械振动的金属导体C 100例如由金属制成并且与可流动介质115(例如，液体)接触，该可流动介质115位于容器110中。另一个电导体70(例如电极)连接到电压源的接点11。
共振式机械振动的金属导体C 100传递例如机械振动，以对可流动介质115除气。

Claims (18)

1.一种用于建立闭路电流电路A的装置，在所述闭路电流电路A中，电荷载流子至少通过金属导体、可流动介质和共振式机械振动的金属导体C移动，所述共振式机械振动的金属导体C机械地连接到产生机械振动的元件，其特征在于，产生所述共振式机械振动的电流电路B通过振动产生元件两侧处的非导电耦合元件从所述电流电路A解耦，并且从在产生振动的元件与接触所述可流动介质的所述共振式机械振动的金属导体C之间传递机械振动的部件解耦。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C的工作频率在15kHz至200kHz的范围内。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述非导电耦合元件通过夹紧元件以如下表面压力与所述产生振动的元件夹紧：所述表面压力在0.1N/mm2至1000N/mm2之间，优选地，在1N/mm2至10N/mm2之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C通过夹紧元件以0.1N/mm2与1000N/mm2之间的、优选地1N/mm2至10N/mm2之间的表面压力，与所述部件以及所述产生振动的元件夹紧，所述部件在所述产生振动的元件与接触所述可流动介质的所述共振式机械振动的金属导体C之间传递机械振动。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，电流电路A中的所述可流动介质是电解质。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C由金属材料组成，优选由钛合金组成。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得：
所述电流电路A发起或支持所述可流动介质中的电解过程；或者
所述电流电路A发起或支持所述可流动介质中的脉冲电场(PEF)处理；或者
所述电流电路A发起或支持所述可流动介质中气体的电解生产；或者
所述电流电路A发起或支持所述可流动介质中的电解凝固；或者
所述电流电路A发起或支持所述可流动介质中的电化学沉淀反应；或者
与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C在所述可流动介质中产生空化。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C在电解过程中用作阳极或阴极。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C在脉冲电场(PEF)中用作电极。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，电绝缘的耐压密封存在于与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C与反应器容器之间。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得电解质温度在-50摄氏度至300摄氏度之间。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流电路A与所述电流电路B之间的电绝缘距离在0.01mm至50mm之间。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得：
在电流电路A中，接触所述可流动介质的所述共振式机械振动的金属导体C与接触所述可流动介质的另一个电导体之间的电压在0.1伏特至5000伏特之间；或者
在电流电路A中，接触所述可流动介质的所述共振式机械振动的金属导体C与接触所述可流动介质的另一个电导体之间的所述电压在这两个导体之间的每厘米距离上为1000伏特至70000伏特之间。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得：
经由与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C传输到所述可流动介质的电流强度在0.5安培至100安培之间；或者
经由与所述可流动介质接触的所述共振式机械振动的金属导体C传输到所述可流动介质的所述电流强度，在接触所述可流动介质的所述共振式机械振动的金属导体C与所述可流动介质之间的每平方厘米接触面积上为0.01安培至10安培之间。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得：
所述电流电路A具有熔断器，以限制所述电流电路中的最大电流强度；或者
所述电流电路A具有熔断器，以限制所述电流电路中的最大电压；或者
所述电流电路A具有熔断器，以限制所述电流电路中的最大功率；或者
所述电流电路A具有如下部件或电路：如果两个电流电路不再彼此电绝缘，则所述部件或所述电路使所述两个电流电路中的至少一者断开，所述部件或所述电路优选为晶闸管、保护电路或火花隙；或者
所述电流电路A具有与接地接点或保护接地点连接的部件或与接地接点或保护接地点连接的电路，如果两个电流电路不再彼此电绝缘，则所述部件或所述电路使所述两个电流电路中的至少一者断开，所述部件或所述电路优选为晶闸管或火花隙。
16.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得：
直流电压(DC)被施加到所述电流电路A；或者
脉冲直流电压(DC)被施加到所述电流电路A；或者
交流电压(AC)被施加到所述电流电路A。
17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置被配置为使得，经由所述共振式机械振动的金属导体C与所述可流动介质之间的接触区域，通过振动而机械地传输到周围的可流动介质的功率在每平方厘米的接触面积上为3w至30w之间。
18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述非导电耦合元件由陶瓷、玻璃、石英、金刚石或塑料制成，优选地由陶瓷或玻璃制成，例如由陶瓷制成。
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