CH294746A - Vorrichtung zur Beschallung strömender Flüssigkeiten. - Google Patents

Description

  



  Vorrichtung zur Beschallung strömender Fl ssigkeiten.



   Es ist bekannt, dass unter dem Einfluss von   Ultraschallschwinguilgen    fast alle   chemi-      schen    Prozesse beschleunigt ablaufen. Der Ultraschall ist jedoch eine kostspielige Energieform. Es kommt daher darauf an, mit einem Minimum an   Ultraschal. lenergie    die gestellte Aufgabe zu u losen. Bei den bisher   l) e-    kannten Anordnungen wurde jedoch der Strahlführung, das hei¯t den Mitteln der   Vorriehtung,    die für den schalloptischen Verlauf der   Ultrasehallenergie massgebend sind,    zu wenig Beachtung geschenkt. Uneinheitliche Beschallung in   Durchlaufgefässen    war bisher die Regel. Bei Verwendung gekr mmter BegrenzungsflÏchen, wie man sie z.

   B. bei zy  lindrischer    Ausbildung eines   Durchlauf-      beschallungsgeiasses erhält,    treten von nicht genau axial verlaufenden Schallstrahlen To  talreflexionen    an den Wänden auf, die zu Brennpunktbildungen f hren mit lokal starker Erhöhung der Ultraschalldichte. Da der Ablauf der chemischen Prozesse nicht nur Non der in die Flüssigkeit eingestrahlten Gesamtdosis abhängig ist, sondern in erster Linie von der spezifischen Ultraschalleistung, die auf die Volumeneinheit wirkt, sind die mit bekannten Anordnungen erhaltenen Ergebnisse in ihrer HomogenitÏt unbefriedigend.



   Erfindungsgemäss wird daher vorgeschlagen, sämtliche den Besehallungsraum begrenzenden Flächen zwecks Ausschliessung von   Fokalwirkungen    eben zu gestalten. Man erhÏlt dann bei Sehallstrahlen, die z.   B.    durch Schlieren in der Flüssigkeit   abgebeugt    sind, gemäss Fig. 1 saubere Reflexionen, nie aber   brennpunktähnliehe    oder   brennlinienähnliehe      Bündelungen.    Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausf hrungsbeispiel ist 1 das ausschliesslich von Ebenen begrenzte Durchlaufgefϯ, 2 die durchströmende Flüssigkeit, wobei das   Be-    schallungsgefϯ   1    von einem Luftraum oder einem Medium geeigneter geringer Dichte umgeben   ist.

   4    sei der an der untern   Gefäss-    öffnung angebraehte Ultrasehallsehwinger, 5 ein axial verlaufender   Ultrasehallstrahl,    6 ein durch Schlieren oder durch   Quarzanomalien      abgebeugter    Strahl, der an den ebenen Wan  dmngen      I    reflektiert wird. 7 sind   Haltevor-      riclltungen für    das Gefäss und den Schwinger, 8 ein äusserer   Sehutzmantel.    Eine abgeänderte Ausbildung des Gefässes gemäss Fig.   1    ermöglicht es nun, den   TTltraschall-    strahler schief einstrahlen zu lassen, um dadurch durch   Vielfachreflexionen    einen besonders langen Schallweg zu erlangen.

   Vorzugsweise wird man diese Verhältnisse benutzen, um Fl ssigkeiten geringer Sehallabsorption zu behandeln. In Fig. 2 ist 2 der schräg einstrahlende Schwinger, 3 ein diesen   verlassen-    der Schallstrahl.



   Bei der Ausbildung von Vorrichtungen   7ur      Flüssigkeitsbeschallung    im Durchstr¯mungsverfahren wird man zweckmässig die Strömungsrichtung so wählen, dass sie mit dem Verlauf der Schallwellen identiseh. ist, so dass der Schalldruck, der auf die Flüssigkeit ausgeübt wird, gleiehzeitig zum Transport benutzt wird. Es kann aber auch gleichzeitig erwünscht sein, besondere   Entgasungseffekte    wÏhrend des   Durehströmens    zu erzielen. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 lässt man n die Fl ssigkeit an dem dem   Ultrasehall-      sehwinger    gegenüberliegenden Ende des Be  sehallungsgefässes    eintreten.

   In Fig. 3 ist   1    der Ultraschallschwinger, 2 das   Beschallungs-    gefäss, 3 eine axial angedeutete Strahlrieh  tung,      4    der bezüglich des Ultraschallsehwingers am entgegengesetzten Ende des Besehallungsgefässes angebrachte Einlaufstutzen, 5 die Bewegungsrichtung der Fl ssigkeit, die bei 6   dureh    den Stutzen 7 austritt.



   Da bei dem Vorgang der Beschallung @ ständig Gasblasen frei werden, die infolge ihres Auftriebs nach oben steigen, wird man den   Ultrasehallsehwinger,    bei senkrechter Anordnung des Gefässes, zweckmässig unten anbringen, wobei eine Schräglage gemäss Fig. 2 besonders die Ablosung an dem Ultrasehallsehwinger selbst entstehender Gasblasen und deren Aufsteigen nach oben begünstigt, so dass der Schwinger stets die volle Leistung abstrahlen kann. Desgleichen kann in der   Nhe      @Ïhe des Einlaufstutzens    eine Vorrichtung zur Entlüftung angebracht werden, wie man sie z. B. auch in der Heizungstechnik vielfach anwendet.



   Bei Flüssigkeiten hohen Dampfdruckes, wie sie z. B. in der kosmetischen Industrie viel angewandt werden, mu¯ die Ultraschallleistung sehr schwach gehalten werden, da sonst   Kavitationseffekte auftreten.    Bei   sehwa-    cher Leistung können anderseits unter UmstÏnden die gewünschten chemischen Beschleunigungseffekte noch nicht eintreten- Es kann   daller    zweckmϯig sein, das Beschal  lungsmedium    im   Durchlauf gefäss    unter erh¯htem Druck zu halten.

   Gelegentlich kann bereits der hydrostatische Druek bei grosser Gefässhöhe und   senkreeht    angeordnetem   Ge-    fäss gen gen, um an der   Schwingeroberfläehe    den Druck der Flüssigkeitssäule derart zu erhöhen, dass Kavitationserscheinungen vermieden werden. Man kann beispielsweise die Besehallungsgefässe bei einer Ausbildung des Gefässes gemäss Fig. 1 mit kleinem Durchmesser und sehr lang herstellen, oder aber auch gemäss Fig. 2 verfahren und äussere Mittel zur Druckerh¯hung vorsehen. Die   au. s    der   Pmnpenteehnik    bekannten   Ileduzier-    ventile erweisen sieh hierzu als geeignet.

   Zur Unterstützung des hydrostatischen Druckes ist es auch m¯glich, zusÏtzlich hydraulischen oder pneumatischen Druck auf das Be  sehallungsgefäss    einwirken zu lassen. Anstatt die Innenwand des Gefässes aus dünnem Bleeh zu   maehen,    kann man auch so verfahren, dass man die Innenseite eines stabilen . Sehutzmantels mit einem porösen ultraschallundurchlässigen Stoff (z. B.   Schaumgummi)      auskleidet,    der an seiner dem   Besehallungs-    medium zugewandten Seite   flüssigkeits-    undurchlÏssig ist.



   Die Herstellung der   vorbeschriebenen Be-    schallungsgefϯe lϯt sich noch weiter gemäss Fig. 4 vereinfachen. Das Beschallungsgefϯ 1 wird aus einem Stoff blasiger oder geschich  teter    Struktur,   z.      B.    Schaumbeton, gegossen.



  Die mit   2    angedeuteten Luftblasen, die nur durch d nne Wandungen voneinander getrennt sind, bilden einen hervorragenden Reflektor für Ultraschallwellen. Zur Verbindung mit   demUltrasehalIsehwinger    3 bedient man sich zweckmϯig einer Facette 4 aus    Metall oder Kunststoff, die einen flüssig-      keitsdichter    Abschlu¯ konstrukdriv einfach erreichen lϯt. Man kann aber   aneth    für hohe hygienische oder geschmackliche Forderungen die Innenseite des   Gefässes l mit einer      lZetall-oder Kunststoffolie    oder einem Laek-   @-    anstrieh   5    versehen, der von dem zu   behan-    delnden Medium nicht angegriffen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zur Beschallung str¯mender Flüssigkeit in einem Durchlaufgefϯ mit schallreflektierenden Wänden, dadurch gekennzeichnet, dass sÏmtliche den Beschallungsraum begrenzenden Flächen zwecks Aus- schliessung von Fokalwirkungen ehen sind.

   UNTERANSPR¯CHE : 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, cladurch gekennzeichnet, dass der Schwingungs- erzeuger derart geneigt zu den Flächen der Gefässwandung angeordnet ist, dass die von ihm aasgehenden Schallstra, hlen beim Durchlaufen des Gefässes mehrfach an gegenüber- liegenden Flächen der Gefässwandung reflek- tiert werden.

   2. Vorrichtung naeh Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen fiir den Zulauf der zu beschallenden Flüssigkeit an dem dem Schallschwinger entgegengesetzten Gefässende und der Stutzen f r den Ablauf an dem dem Schwinger benach barten Ende angebracht ist und somit eine gegenläufige Bewegung von Besehallungs- medium und eintretenden Schallstrahlen erreicht wird.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um das Beschallungsmedium im Durehlaufgefäss unter erhöhtem Druck m halten.

   4. Vorrichtung naeh Patentansprueh, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite eines Schutzmantels ein poröser, ultrasehallisolierender Stoff angebracht ist, dessen InnenflÏche fl ssigkeitsdicht ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschallungsgefäss ein Schaumbetongefäss ¯ verwendet ist.