[发明专利]用于在介质中产生压力波的具有可移动的控制杆的压力波发生器

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求在2011年2月25日提交的、名称为“用于在介质中产生压力波的具有可移动的控制杆的压力波发生器”（PRESSURE WAVE GENERATOR WITH MOVEABLE CONTROL ROD FOR GENERATING A PRESSURE WAVE IN A MEDIA）的美国临时专利申请No.61/446,965的优先权的权益，将该专利的全部以参引的方式纳入本文。

技术领域

本发明主要涉及用于在介质中产生压力波的压力波发生器。

背景技术

在低温或低压下难以进行的多种化学反应在较高的温度及压力下能够快速并且有效地发生。压力波发生器能够用于产生压力波，该压力波可用于压缩介质、将压力波的部分能量传递至该介质、由于压力波的能量集中而在介质中产生能量、和/或促使在介质中的化学反应或物理变化。介质可为固体、液体或气体。

发明内容

提供了多种压力波发生器和用于使用压力波发生器的方法的示例。在多种实施中，为了促使或增加在腔室中的介质中的化学反应或物理反应的效率，可使用用于产生、增大和/或利用导入至反应腔室内的高密度的压力波的方法和发生器。例如，方法和发生器的实施方式能够被用于增加介质的温度、压力、能量、和/或密度，从而使得在较低的温度、压力、能量、和/或密度下难于实现或不经济地实现的反应能够在此处所描述的方法和发生器的实施方式所提供的较高的温度、压力、能量、和/或密度下更快速和/或更有效地发生。

在一方面，具有活塞的压力波发生器提供有控制杆，该控制杆在活塞与耦接至介质的换能器撞击时向前移动进入活塞内。

在另一方面，压力波发生器包括能够在活塞的导向部内移动或滑动的控制杆。压力波发生器包括构造为独立于活塞使控制杆减速的阻尼器系统。

在另一方面，压力波发生器提供有活塞启动和驱动机构，该机构包括用于直接将高压气体注入到活塞后方以促使活塞移动的一系列的阀。当活塞沿压力波发生器壳体的内孔移动时，活塞揭开或打开在壳体内的气体端口，这将允许注入附加的高压气体用以向活塞施加附加的动力，从而加速活塞朝向耦接至介质的换能器运动。

在一方面，压力波发生器包括可移动的活塞，该活塞具有第一表面和第二表面以及在第一表面与第二表面之间的纵向轴线。活塞包括沿活塞的纵向轴线从第一表面至少部分地朝向第二表面延伸的导向部。压力波发生器还包括具有内孔、第一端以及第二端的壳体，活塞至少部分地设置在壳体的内孔内。活塞能够在壳体的内孔内沿平行于活塞的纵向轴线的方向从第一端朝向第二端可移动。压力波发生器还包括控制杆，该控制杆从第一端纵向延伸至第二端，从而使得控制杆的第二端构造为插入导向部内，并且在当活塞在内孔内移动时，该控制杆能够在导向部内移动而不会从导向部中移出。压力波发生器还可包括可滑动地容纳在壳体的第二端中的换能器。换能器可构造为耦接至介质并且适应于在活塞撞击换能器时，将活塞的部分动能转化成在介质中的压力波。压力波发生器还包括动力发生器，动力发生器构造为加速可移动的活塞朝向换能器运动，其中，当活塞和换能器撞击时，控制杆的第二端在导向部内朝向活塞的第二表面移动。

在另一方面，导向部从活塞的第一表面纵向延伸至与活塞的第二表面隔开的内端。导向部包括从活塞第一表面处的入口延伸至第二腔的第一腔。第二腔从导向部的第一腔开始延伸，其中，第一腔的横截面面积小于第二腔的横截面面积。导向部还包括在第一腔和第二腔之间的腰部，其中腰部的横截面面积大于第一腔的横截面面积但小于第二腔的横截面面积。

在一方面，压力波发生器还包括保持器，该保持器能够可移除地附接至控制杆的第二端。保持器可具有允许保持器插入导向部中的第一定向，当保持器设置在导向部内时保持器可运动至第二定向，其中当处于第二定向时，可阻止保持器从导向部中移出。保持器处于第一定向时具有第一横截面面积以及处于第二定向时具有第二横截面面积。导向部在活塞的第一表面处具有入口，该入口具有横截面入口面积。保持器的第一横截面面积可小于入口面积，而保持器的第二横截面面积可大于入口面积。压力波发生器还包括构造为将控制杆的第二端紧固至保持器的锁定件。锁定件可包括锁定销。