Sieb, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung des Siebes
Die Erfindung betrifft ein Sieb, das insbesondere geeignet ist für das Aussieben feiner Partikeln aus Flüssigkeiten oder Gasen, beispielsweise zum Gewinnen von Plankton aus Meerwasser. Die Erfindung bezweckt insbesondere ein Sieb solcher Art, das sich nicht verstopft und das eine grosse Siebleistung hat. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Siebe und eine Verwendung der selben.
Gemäss der Erfindung besitzt das Sieb eine grosse Anzahl gerader, einander paralleler, dicht nebeneinanderliegender, an beiden Enden offener Kapillaren mit einander parallelen Wandungen, deren Öffnung am einen Ende in einer glatten Fläche liegen, in die die Wandungen Ider Kapillaren konvergieren. Vorzugsweise sind die Wandungen benachbarter Ka- pillaren nur an dem erwähnten Ende miteinander verbunden. Das Sieb kann aus zahlreichen gleichartigen Elementen miteinander parallelen Flächen bestehen, die mit ihren parallelen Flächen zueinander parallel zu einem Bündel aneinandergelegt sind und solche Form besitzen, dass sie Kapillaren bilden.
Die Kapillaren des Siebes können beispielsweise gebildet werden aus miteinander mindestens an ihrem einen Ende fest verbundenen Röhrchen, deren Wan dung an diesem Ende derart t vendickt ist, dass sie da- durch verengt sind. Sie können aber auch gebildet sein aus nebeneinanderliegenden, gewellten, mhein- ander mindestens an ihrem einen Ende fest verbundenen Bändern oder auch aus nebeneinanderliegenden parallelen Bändern und dazwischen tein- gelegten schmalen Abstandshaltern, die miteinander mindestens in ihrem einen Ende fest verbunden sind.
Vorzugsweise sind die Wandungen der Kapillaren an dem genannten Ende derart verdickt, dass dadurch die Öffnung der einzelnen Kapillaren verengt wird, und die benachbarten Kapillaren rundum licht miteinander verbunden werden.
Die Erfindung ist besonders geeignet für Siebe, bei denen die Weite der Kapillaren einige Hundertstelbis Zehntelmillimeter beträgt und die Dicke des Siebes einige Zehnteimillimeter bis einige Millimeter beträgt.
Eine besonders günstige Anordnung für ein solches Sieb besteht darin, dass es mit einem Schaber verbunden ist, der mit seiner Kante über die glatte Oberfläche des Siebes gleitet.
Die Verengung der Enden der Kapillaren kann auf verschiedene Weise erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Siebes, welches Idadurch gekennzeichnet ist, dass man ein Bündel einer grossen Zahl der die Kapillaren bildenden Bauelemente, wie z. B. Röhrchen oder Bänder, in einer Länge des Vielfachen der Siebdicke bildet, die Oberfläche des Bündels, in die die Kapillaren münden, einer Behandlung unterzieht, dadurch die die in der Oberfläche liegenden Enden der Kapillaren verengt werden, und dann diese Oberflächenschicht in einer solchen Stärke von dem Bündel abtrennt, dass die Kapillaren eine Länge besitzen, die grösser ist als ihr verengter Bereich, und dass man dann diese Behandlung des Bündels mehrfach wiederholt.
Dabei können die e Bauelemente aus einem durch Wärme íerweichenden Material bestehen und die Behandlung zur Verengung der Kapillaren und Verbindung der Bauelemente in einem Stauchen vorzugsweise nach Erwärmung der Oberfläche des Bündels bestehen.
Man kann die Verengung der Kapillaren aber auch auf andere Weise, z. B. durch Auftragen einer an den Bauelementen fest anhaftenden Substanz bewirken, beispielsweise durch elektrolytisches Aufbringen von Metall.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Verwendung des erfindungsgemässen Siebes zum Gewinnen von Plankton aus dem Meer.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Sieb gemäss der Erfindung,
Fig. 2 zeigt einen Teil dieses Siebes in vergrö ssertem Massstab.
Fig. 3 zeigt ein Bündel von Röhrchen als Aus gangswerkstoff zur Herstellung von Sieben gemäss der Erfindung.
Fig. 4 zeigt einen Teil der Fig. 3 in Vergrösserung.
Fig. 5 zeigt ähnlich wie Fig. 4 einige Röhrchen nach der Wärmebehandlung gemäss der Erfindung.
Fig. 6, 7, 8 zeigen ebenfalls in grösserem Massstab andere Ausführungsformen eines Siebes gemäss der Erfindung.
Fig. 9-11 zeigen eine andere Vorrichtung zur Herstellung eines Siebes gemäss der Erfindung.
Fig. 12 zeigt ein damit hergestelltes Vorstück eines Siebes.
Fig. 13 zeigt das fertiggestellte Sieb.
Fig. 14 zeigt ein Sieb gemäss der Erfindung mit einer Haltevorrichtung dazu.
Fig. 15 zeigt einen Schnitt nach Linie XV-XV der Fig. 14, und zwar zwei solcher Anordnungen übereinander.
Fig. 16 zeigt in kleinerem Massstab eine Vorrichtung zum Halten einer grösseren Anzahl von Haltevorrichtungen nach Fig. 14 und 15.
Fig. 17 zeigt eine Anwendung des Siebes.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Sieb besteht aus einem Siebkörper 1 aus einem festen Stoff, der mit zahlreichen zueinander parallelen Bohrungen 2 vom Durchmesser D versehen ist. An einem En,de sind diese Bohrungen derart verengt, dass ihre Öffnung 3 einen kleineren Durchmesser d besitzt. Diese Öffnungen liegen in der glatten Oberfläche 0 des Siebes.
Die Verengung der Bohrung 2 ist derart, dass die Wandungen der Bohrungen zueinander konvergieren und in die Oberfläche 0 mit leinem spitzen Winkel zu einer scharfen Kante 4 auslaufen. Der Konvergenz-Winkel beträgt vorzugsweise 30 bis 600.
Der Durchmesser d ist mindestens um 10 % kleiner als der Durchmesser D. Der Durchmesser D beträgt beispielsweise einige Hundertstel-bas einige Zehntelmillimeter. Siebe mit so kleinen Sieböffnungen sind besonders geeignet zur Absiebung von Schwebeteilchen, beispielsweise zur Gewinnung von Plankton aus dem Meer.
Das Sieb gemäss Fig. 1 und 2 wird in der Weise benutzt, dass das zu behandelnde Medium in Richtung des Pfeiles P auf die glatte Oberfläche 0 aufgebracht wird, so dass die Flüssigkeit von (dort aus durch die Öffnungen 2 hindurchfliesst, und auf der Oberfläche sich das auszusiebende Material absetzt. Dieses Material kann dann von der Oberfläche 0 unschwer mittels eines Schabers oder leiner Bürste abgenommen werden oder auch durch einen Flüssigkeitsstr, ahl oder dergleichen abgespült werden. Die scharfen Kanten 4 begünstigen ein sauberes Abtrennen des Belages auszusiebender Teilchen, die sich auf der Oberfläche O angesammelt haben.
In den Öffnungen 3 dann noch etwa verbleibende Reste von abzusiebenden Teilchen werden bei der nächsten Benutzung des Siebes Idurch das aufgebrachte Medium in den weiteren Teil der Bohrung 2 gebracht, so dass die Öffnungen sofort wieder für die nächste Siebtätigkeit frei werden. Die Kante des Schabers wirkt zusammen mit der scharfen Kante der Kapillarenwandungen wie eine Schere.
Für den Fall, dass sdas Abreinigen des Siebes nur in einer Richtung erfolgt, genügt es, unter Umständen scharfe Kanten 4 nur auf der einen Seite der Kapillaren-Öffnungen vorzusehen.
Siebe entsprechend Fig. 1 und 2 können auf ver schiedene Weise hergestellt werden.
Bei den in Fig. 3-5 veranschaulichten Herstellungsverfahren wird eine grosse Anzahl von Röhrchen 5 aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise aus Polyäthylen-Azetatharz oder Zellulose Azetobutyrat einander parallel zu einem rechteckigen Bündel zusammengepackt, wie es in verkleinertem Massstab Fig. 3 und in stark vergrössertem Massstab Fig. 4 zeigt. Die Röhrchen haben beispielsweise einen Innendurchmesser D von einigen Hunjdertstel-bis zu einigen Zehntelmillimetern und eine Länge von 1 Meter, so zdass das in Fig. 3 dargestellte Bündel eine Höhe H von 1 Meter, eine Länge L von 40 con und eine Breite B von 10 cm hat.
Infolge des dichten Zusammenpackens in Bündel berühren die Röhrchen einander in einigen Stellen ihres Umfanges, an anderen Stellen haben sie einen mehr oder weniger grossen Abstand voreinander; in Fig. 4 ist das angedeutet. Die Anordnung der Röhrchen ist so getroffen, dass das eine Ende aller Röhrchen in einer Ebene liegt. Das kann dadurch erreicht werden, dass alle Röhrchen in einer solchen Ebene abgeschnitten werden.
In Fig. 3 und 4 liegen die Enden der Röhrchen in einer zur Achsrichtung der Röhrchen rechtwinkligen Richtung. Wenn gleich dies für viele Fälle zweckmässig ist, so kann die Ebene jedoch auch schräg zur Achsrichtung der Röhrchen liegen; statt in einer Ebene können die Enden der Röhrchen auch in einer anderen Fläche, z. B. in einer Zylinderfläche liegen.
Zur Herstellung der Siebe werden Idie in der genannten Ebene liegenden Enden der Röhrchen so weit erhitzt, Idass sie plastisch werden und dabei oder im Anschluss daran etwas zusammengestaucht.
Infolgedessen verdickt sich der Rand der Röhrchen nach innen und aussen, wie dies Fig. 5 zeigt. Auf ihren Aussenseiten werden die Röhrchen dadurch aneinandergeschweisst; nach innen hin wird ihr Durchmesser D auf den kleineren Durchmesser d verringert. Diese Verengung des Innenraumes der Röhrchen kann dabei so erfolgen, dass die Röhrehenwan- dung in einem spitzen Winkel in die Oberfläche O ausläuft, also eine scharfe Kante bildet. Falls die gewünschte Schärfe der Kante durch blosses Erhitzen der Oberfläche oder durch Erhitzen und Stauchen nicht erzielt wird, kann es z. B. Idurch Nachschleifen der Oberfläche erreicht werden. Man kann die gewünschte Verformung der Enden der Kapillaren auch auf andere Weise, z. B. durch Kaltstauchen, Umbördeln oder einseitiges Verdrücken der Kapillarenwandungen erzielen.
Um eine sehr glatte Oberfläche 0 zu erzielen, kann man auf die Oberfläche der noch nicht erhitzten Röhrchen eine dünne Folie aus einem genügend hitzebeständigen Stoff, z. B.
Metall oder einem geeigneten Kunststoff, z. B. Terephthalsäureester oder Zellulose auflegen und dann die Folie kurzzeitig mit einer ausreichend erwärmten Platte belasten oder mittels eines Bügeleisens unter ausreichendem Druck überfahren. Nach Abziehen der Folie ergibt sich eine spiegelglatte Oberfläche, in die die Röhrchen mit zusammengestauchten Enden geringen Innenquerschnittes enden. Dann wird von dem erkalteten Bündel eine Schicht von einer solchen Dicke abgetrennt, z. B. durch ein Mikrotom derart abgeschnitten, dass der Schnitt durch eine Stelle der Röhrchen geht, an der deren Wandung durch das Anstauchen der Enden nicht deformiert worden ist.
In Fig. 5 ist die Schnittlinie mit S bezeichnet. Nachdem diese Schicht, die das fertige Sieb darstellt, abgeschnitten worden ist, wird das restliche Bündel erneut in gleicher Weise behandelt. Auf diese Weise können aus einem Bündel von 1 m langen Röhrchen von 0,1 mm Durchmesser und einer Wandstärke von 0,01 mm oder weniger mehrere Tausend Siebe gleicher Art hergestellt werden.
Man kann auch Idie Röhrchen (des Bündels zunächst auf ihrer ganzen Länge aneinanderkleben. Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung sind Glasröhrchen 6 in eine Kunststoffmasse 7, z. B. Polymethacrylat eingegossen. Dann ist der Kunststoff 7 in einer geringen Tiefe, beispielsweise durch Behand- lung mit einem chlorierten Kohlenwasserstoff, gelöst und entfernt worden, dann ist über die vorstehenden Enden der Röhrchen 6 eine hochglänzende Flatin- folie gelegt und sodann darauf ein glühende Bügeleisen kurzzeitig aufgedrückt worden.
Dadurch sind die Enden 6a der Glasröhrchenwände verbreitert, ihre Oberfläche geglättet, der lichte Durchmesser der Glasröhrchenenden verringert und die Enden mit scharfen Kanten 8 versehen worden.
Das Sieb gemäss Fig. 7 ist aus gewellten Bändern 9 aufgebaut, die parallel zueinander, dicht nebeneinander derart liegen, Idass sich ihre Wellen berühren.
Zwei Bänder 9 schliessen daher zwischen zwei Berührungsstellen Längskanäle 10 ein. Der Querschnitt dieser Längskanäle 10 ist am einen Ende - ähnlich wie bei den runden Kanälen 2 der Fig. 1 und den Röhrchen 5 der Fig. 5 - derart eingeengt, dass die Kanalwandungen in scharfen Kanten 11 in rdie Oberfläche 0 auslaufen.
Die zu einem Bündel vereinigten Bänder 9 können beispielsweise eine Länge von 50 cm, eine Breite von 1 m, einen mittleren Abstand von 0,1 mm, eine Wellenlänge von 0,3 mm und eine Dicke von 0,01 mm haben. Solche Bänder können beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass auf einer Walze aus geeignetem Material, z. B. aus Chromnickelstahl, die mit entsprechenden kleinen Wellungen der Oberfläche versehen ist, ein elektrolytischer Niederschlag eines geeigneten Metalls, z. B. Nickel, während des langsamen Drehens der Walze auf einem grossen Teil des Umfanges Ender Walze erfolgt, während gleichzeitig der erzeugte elektrolytische Niederschlag an einer Stelle der Walze kontinuierlich in Form des Bandes abgezogen wird.
Nach Fig. 8 besteht das Sieb aus einander parallelen ebenen Bändern 12 und schmalen Streifen 13, die gleiche Abstände zwischen den Bändern 12 sichern und einen solchen Abstand voneinander haben, (dass zwischen den Bändern 12 und den Streifen 13 schmale Kanäle 14 gebildet werden. Der Querschnitt der Kanäle 14 ist am einen Ende derart eingeengt, dass die Wandungen der Kanäle mit schar fen Kanten 15 in die Oberfläche O O übergehen.
Die Herstellung auch der Siebe nach Fig. 7 und 8 kann nach den Verfahren erfolgen, die unter Bezugnahme lauf die Fig. 3 bis 5 beschrieben worden sind.
Die vorerwähnte Erwärmung der Oberfläche des Bündels kann auch dadurch erfolgen, dass leine Platte von einer Temperatur, die erheblich über der Erweichungstemperatur des Materials der Bauelemente des Siebes liegt, nur für den Bruchteil einer Sekunde auf die Oberfläche gebracht wird; dadurch wind sichergestellt, dass adie Temperatureinwirkung, die zur Erweichung und Deformierung der Bauelemente dient, nicht unnötig weit reicht. Das empfiehlt sich um so mehr, je kleiner die Kapillaren sind und je kleiner das Schmelzintervall ihres Materials ist.
Ein anderes Verfahren, Siebe herzustellen, besteht darin, dass man zunächst eine Form gemäss Fig. 9 herstellt. Das kann in der Weise geschehen, dass eine grosse Anzahl runder Metall-Nadeln 16 - die Fig. 9 bis 13 zeigen nur Teile der Form bzw. wider damit hergestellten Gegenstände - die einen dünnen Mantel 17 aus einem leicht wegätzbaren Metall besitzen, parallel zueinander und dicht nebeneinander ange- ordnet und durch Vergiessen mit einem leicht wegätzbaren Metall 18 miteinander verlötet sind (Fig. 10), und dass dann Idie Metalle 17 und 18 bis zu leiner ge wissen Tiefe, nämlich ungefähr Ider Dicke des s her- zustellenden Siebes, weggeätzt werden.
Die so erzeugte Form (Fig. 9) wird mit einem Kunststoff 19 bis zur Höhe der Nadeln 16 gefüllt (Fig. 11). Nach Erhärten wird die Kunststoffschicht 19 abgenommen (Fig. 12) und dann die einen Enden der den Nadeln 16 entsprechenden Kanäle 20 verengt, beispielsweise durch kurzzeitiges Erhitzen. Man kann auch den Nadeln 16 der Form (Fig. 9) insbesondere wenn man sie als Pressform benutzt, eine solche Gestalt geben, dass die dadurch in der Kunststoffschicht 19 erzeugten Kanäle 20 an ihren Enden bereits die erwünschten spitzwinkligen Kanten erhalten.
Die Einengung der Kanalenden kann bei Sieben der vorbeschriebenen Arten auch dadurch erfolgen, dass auf die Oberfläche, in ! die die Kanäle münden, eine Substanz aufgebracht wird, die sich an den Rändern der Kanalöffnungen ansetzt. Beispielsweise kann ein in einem leicht flüchtigen Lösungsmittel gelöster Kunstharz aufgesprüht werden, das eine glatte lackartige Oberfläche erzeugt, ferner so weit in Idie Kanäle eindringt, dass sie deren Enden verengt und schliesslich die Kanalwandungen, wenn sie von getrennten Bauelementen gebildet werden, miteinander verklebt. Man kann auch - insbesondere wenn die Elemente, aus denen das Sieb aufgebraucht ist, aus Metall bestehen - Metall elektrolytisch auf die Oberfläche derart niederschlagen, dass es an die Kanalenden verengt.
Die Oberfläche kann dann beispielsweise durch Schleifen geglättet werden.
Um solche Siebe bei der Benutzung zu stützen und eine grosse Anzahl von Sieben gleichzeitig anwenden zu können, können Halter verwendet werden, wie sie in Fig. 14-16 dargestellt sind. Der in Fig. 14 dargestellte Halter besteht aus zwei gleichartigen Teilen 21, 21', die die Form einer Platte mit einander parallelen Rippen 21a bzw. 21a' besitzen, die an ihrem einen Ende durch eine Wand 21b bzw. 21b' abgeschlossen ist. Die beiden Teile 21, 21' können aus Kunststoff bestehen und sind miteinander fest derart verbunden, dass die Rippen 21a, 21a' in entgegengesetzten Richtungen ragen und einander parallel liegen und dass die Wände 21b, 21b' auf entgegengesetzten Seiten der Breite des Trägers liegen.
Auf die oberen Enden der Rippen 21a ist ein grobmaschiges Metallgewebe 22, darauf ein feinmaschiges Metallgewebe 23 und darauf das Sieb 24 gemäss der Erfindung gelegt. Auf das Sieb 24 ist ein Halter gemäss Fig. 14 aufgelegt, wie dies Fig. 15 zeigt. Zwischen das Sieb 24 und den aufzulegenden Halter ist eine Gummidichtung 25 gelegt, die vorzugsweise unten an dem Teil 21' angeklebt ist. Der Abstand der Rippen 21a voneinander ist vorzugsweise etwa 1/io bis Ioo der Länge dieser Rippen.
Diese Vorrichtung wird in Richtung des Pfeiles P durch zdie auszusiebende Flüssigkeit bewegt. Infolgedessen dringt die Flüssigkeit in Richtung des mit I bezeichneten Pfeiles in den Teil 21' ein, strömt dann nach unten hin durch das Sieb 24 in die Hohlräume des darunterliegenden Teiles 21 und von ídort in Richtung des mit 0 bezeichneten Pfeiles in die Flüssigkeit zurück. Infolge der verhältnismässig dicht stehenden Rippen 21a, 21d sowie der Drahtgewebe 22, 23 bleibt das Sieb auch bei verhältnismässig schneller Strömung der Flüssigkeit in glatter Lage, so dass sich eine gleichmässige Siebwirkung und verhältnismässig geringe Beanspruchung des Sieb es ergibt. Mittels eines Schabers kann dann die auf dem Sieb abgesetzte Masse abgenommen werden.
In Fig. 15 ist ein Schaber 26 dargestellt, der nach Beendigung des Siebprozesses eingeführt wird, sich an den Wänden des Teiles 21' abstützt, und durch ein Rohr 27 geführt ist, durch das das abgeschabte Material, soweit es vor dem Kopf Ides Schabers 26 liegt, abfliessen kann, wenn der Schaber in Richtung des Pfeiles Q bewegt wird.
Anordnungen gemäss Fig. 14 und 15 sind gemäss
Fig. 16 stapelweise in einem Gehäuse 28 angeordnet.
Das Gehäuse wird Iderart durch die Flüssigkeit, bei spielsweise zum Gewinnen von Plankton durch das
Meer, bewegt, dass Idie Flüssigkeit in Richtung feder mit I bezeichneten Pfeile eindringt und in Richtung der mit 0 bezeichneten Pfeile wieder aus der Vor richtung ausläuft.
In einem solchen Gehäuse 28 können bis zu mehreren hundert Anordnungen gemäss Fig. 14 und
15 übereinander angeordnet sein, wobei Idie Länge der Rippen 21 a, 21 a' mehrere Meter, beispielsweise
10 m sein kann, und so viel Anordnungen gemäss
Fig. 14 und 15 nebeneinander angeordnet sein, dass die Länge des Gehäuses 28 viele Meter, beispiels weise 20 bis 50 m, betragen kann. Es ergibt sich dann eine Gesamtsiebfiäche in der Grössenordnung von beispielsweise einigen zehntausend Quadrat metern.
Fig. 17 zeigt schematisch, wie eine solche Sieb anordnung A von einem Schiff B durch zdas Meer ge zogen wird. Dabei liegt diese Anordnung A natürlich so, dass die Flüssigkeit in Richtung g des Pfeiles I ein- strömt und in Richtung der Pfeile 0 ausströmt. Das
Schiff B besitzt in seinem Schiffsrumpf eine Aus sparung C, in die die Anordnung A hineingezogen wird. Dabei wird sie vorher um ihre senkechte Achse gedreht, so dass die grösste Längenausdehnung sich in
Richtung der Schiffs achse befindet; das ist bei A' dargestellt. Dann wird Idie Anordnung um ihre waag rechte Längsachse um 900 gedreht, so dass die Ein strömöffnungen der Anordnung nach oben weisen, wie dies in Fig. 17 bei A" dargestellt ist.
Die Anord nung wird dabei so hoch gezogen, dass die Einström öffnungen etwas unterhalb oder etwas oberhalb der
Wasseroberfläche liegen. In die Öffnungen werden dann Vorrichtungen D, z. B. Saugrohre, Schaber,
Bürsten oder dergleichen, eingeführt, die das Plank ton, das sich auf den Sieben abgesetzt hat, abnehmen.
Während dieses Abnehmens wird die Anordnung A aus der in A" dargestellten Lage allmählich weiter hochgehoben, bis sie am Ende ganz aus dem Wasser herausgehoben ist.
Siebe der beschriebenen Art eignen sich sowohl dazu, aus s Flüssigkeiten oder Gasen Idarin fein ver- teilte Stoffe zu gewinnen, als auch dazu, Flüssigkeiten oder Gase von feinverteilten Stoffen zu reinigen. Die
Form, das Material und die Anwendungsweise der
Siebe kann entsprechend den verschiedenen Verhält nissen und Aufgaben abgewandelt werden. Insbeson dere kann die Querschnittsgrösse, Länge und Form der Kanäle in weiten Grenzen variiert werden. Als
Material kommen zahlreiche feste Stoffe in Betracht, beispielsweise Metalle, Glas, keramisches Material,
Kunststoffe, (Plastics). Die Siebe können mit anderen
Vorrichtungen zum Sieben, Reinigen, Zerkleinern kombiniert werden.
In manchen Fällen kann tdie
Ausbeute dadurch erhöht werden, dass parallel zur Oberfläche des Siebes ein elektrisch leitender Körper, beispielsweise ein Drahtnetz, angeordnet wird und an das Sieb und diesen Körper verschiedenes elektrisches Potential angelegt wird.
Sieve, process for its manufacture and use of the sieve
The invention relates to a sieve which is particularly suitable for sieving out fine particles from liquids or gases, for example for extracting plankton from sea water. In particular, the invention aims at a sieve of this type that does not clog and that has a high sieving capacity. The invention also relates to a method for producing such screens and a use of the same.
According to the invention, the sieve has a large number of straight, parallel, closely adjacent, capillaries open at both ends with parallel walls, the opening of which at one end lies in a smooth surface into which the walls and capillaries converge. The walls of adjacent capillaries are preferably only connected to one another at the end mentioned. The sieve can consist of numerous similar elements which are parallel to one another and which are placed against one another with their parallel surfaces parallel to one another to form a bundle and have such a shape that they form capillaries.
The capillaries of the sieve can be formed, for example, from small tubes firmly connected to one another at least at one end, the walls of which are thickened at this end in such a way that they are narrowed as a result. They can, however, also be formed from juxtaposed, corrugated, mingled strips firmly connected at least at one end or from juxtaposed parallel strips and narrow spacers placed in between, which are firmly connected to each other at least at one end.
The walls of the capillaries are preferably thickened at said end in such a way that the opening of the individual capillaries is narrowed and the adjacent capillaries are connected to one another in a light manner.
The invention is particularly suitable for sieves in which the width of the capillaries is a few hundredths to tenths of a millimeter and the thickness of the sieve is a few tenths of a millimeter to a few millimeters.
A particularly favorable arrangement for such a sieve is that it is connected to a scraper, the edge of which slides over the smooth surface of the sieve.
The narrowing of the ends of the capillaries can be done in various ways.
The invention also relates to a method for producing the sieve according to the invention, which is characterized in that a bundle of a large number of the components forming the capillaries, such as, for. B. tubes or ribbons, in a length of the multiple of the sieve thickness, the surface of the bundle into which the capillaries open, subjecting a treatment, thereby narrowing the ends of the capillaries lying in the surface, and then this surface layer in such Strength separates from the bundle so that the capillaries have a length which is greater than their narrowed area, and that this treatment of the bundle is then repeated several times.
The construction elements can consist of a material softening by heat and the treatment for constricting the capillaries and connecting the construction elements can consist of upsetting, preferably after the surface of the bundle has been heated.
You can narrow the capillaries in other ways, for. B. by applying a firmly adhering substance to the components, for example by electrolytic application of metal.
The invention also relates to a use of the sieve according to the invention for the extraction of plankton from the sea.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing:
Fig. 1 shows a perspective view of a sieve according to the invention,
Fig. 2 shows part of this screen on an enlarged scale.
Fig. 3 shows a bundle of tubes as starting material from the production of sieves according to the invention.
FIG. 4 shows part of FIG. 3 on an enlarged scale.
Like FIG. 4, FIG. 5 shows some tubes after the heat treatment according to the invention.
6, 7, 8 also show, on a larger scale, other embodiments of a screen according to the invention.
9-11 show another device for manufacturing a screen according to the invention.
Fig. 12 shows a pre-part of a screen produced therewith.
Fig. 13 shows the completed screen.
14 shows a sieve according to the invention with a holding device for it.
FIG. 15 shows a section along the line XV-XV of FIG. 14, namely two such arrangements one above the other.
16 shows, on a smaller scale, a device for holding a larger number of holding devices according to FIGS. 14 and 15.
Fig. 17 shows an application of the screen.
The sieve shown in Fig. 1 and 2 consists of a sieve body 1 made of a solid material, which is provided with numerous parallel holes 2 of diameter D. At one end, these bores are narrowed in such a way that their opening 3 has a smaller diameter d. These openings lie in the smooth surface 0 of the screen.
The narrowing of the borehole 2 is such that the walls of the boreholes converge to one another and run into the surface 0 at a slight acute angle to a sharp edge 4. The angle of convergence is preferably 30 to 600.
The diameter d is at least 10% smaller than the diameter D. The diameter D is, for example, a few hundredths of a millimeter to a few tenths of a millimeter. Sieves with such small sieve openings are particularly suitable for sieving off suspended particles, for example for extracting plankton from the sea.
The sieve according to FIGS. 1 and 2 is used in such a way that the medium to be treated is applied in the direction of the arrow P to the smooth surface 0, so that the liquid flows from there through the openings 2 and onto the surface This material can then easily be removed from the surface O by means of a scraper or a brush, or it can also be rinsed off with a stream of liquid or the like. The sharp edges 4 facilitate a clean separation of the covering of particles to be screened out have accumulated on the surface O.
Any residues of particles to be screened off in the openings 3 are brought into the further part of the bore 2 by the applied medium when the screen I is next used, so that the openings are immediately free again for the next screening operation. The edge of the scraper works together with the sharp edge of the capillary walls like scissors.
In the event that the sieve is only cleaned in one direction, it is sufficient, under certain circumstances, to provide sharp edges 4 only on one side of the capillary openings.
Sieves according to FIGS. 1 and 2 can be made in different ways.
In the manufacturing process illustrated in FIGS. 3-5, a large number of small tubes 5 made of a suitable plastic, for example made of polyethylene acetate resin or cellulose acetobutyrate, are packed together parallel to one another to form a rectangular bundle, as shown on a reduced scale in FIG. 3 and on a greatly enlarged scale Scale Fig. 4 shows. The tubes have, for example, an inside diameter D of a few hundredths to a few tenths of a millimeter and a length of 1 meter, so that the bundle shown in FIG. 3 has a height H of 1 meter, a length L of 40 con and a width B of 10 cm has.
As a result of being tightly packed together in bundles, the tubes touch one another in some places of their circumference, in other places they are more or less distant from one another; this is indicated in FIG. 4. The tubes are arranged in such a way that one end of all tubes lies in one plane. This can be achieved by cutting off all tubes in such a plane.
In Figs. 3 and 4, the ends of the tubes lie in a direction perpendicular to the axial direction of the tubes. Although this is useful for many cases, the plane can also be inclined to the axial direction of the tube; instead of in one plane, the ends of the tubes can also be in another surface, e.g. B. lie in a cylinder surface.
To produce the sieves, the ends of the tubes lying in the above-mentioned plane are heated to such an extent that they become plastic and are compressed somewhat during or afterwards.
As a result, the edge of the tube thickens inwards and outwards, as FIG. 5 shows. The tubes are thus welded to one another on their outside; towards the inside, its diameter D is reduced to the smaller diameter d. This narrowing of the inner space of the tube can take place in such a way that the wall of the tube runs out into the surface O at an acute angle, that is to say forms a sharp edge. If the desired sharpness of the edge is not achieved by simply heating the surface or by heating and upsetting, it can, for. B. I can be achieved by regrinding the surface. The desired deformation of the ends of the capillaries can also be achieved in other ways, e.g. B. achieve by cold upsetting, flanging or one-sided compression of the capillary walls.
In order to achieve a very smooth surface 0, you can put a thin film of a sufficiently heat-resistant material on the surface of the not yet heated tube, e.g. B.
Metal or a suitable plastic, e.g. B. apply terephthalic acid ester or cellulose and then briefly load the film with a sufficiently heated plate or run over it with an iron under sufficient pressure. After peeling off the film, a mirror-smooth surface results, in which the tubes end with compressed ends of small internal cross-section. Then a layer of such a thickness is separated from the cooled bundle, e.g. B. cut off by a microtome in such a way that the cut goes through a point on the tube at which the wall has not been deformed by the upsetting of the ends.
In Fig. 5, the section line is denoted by S. After this layer, which represents the finished screen, has been cut off, the remaining bundle is treated again in the same way. In this way, several thousand sieves of the same type can be produced from a bundle of 1 m long tubes 0.1 mm in diameter and a wall thickness of 0.01 mm or less.
The small tubes of the bundle can also be glued together over their entire length. In the arrangement shown in FIG. 6, glass tubes 6 are cast in a plastic compound 7, e.g. polymethacrylate. Then the plastic 7 is shallow, for example through Treatment with a chlorinated hydrocarbon, dissolved and removed, then a high-gloss flatin sheet was placed over the protruding ends of the tubes 6 and a glowing iron was then briefly pressed on.
As a result, the ends 6a of the glass tube walls are widened, their surface smoothed, the clear diameter of the glass tube ends reduced and the ends provided with sharp edges 8.
The sieve according to FIG. 7 is made up of corrugated strips 9 which are parallel to one another, close to one another in such a way that their waves touch one another.
Two bands 9 therefore enclose longitudinal channels 10 between two points of contact. The cross-section of these longitudinal channels 10 is narrowed at one end - similar to the round channels 2 in FIG. 1 and the tubes 5 in FIG. 5 - in such a way that the channel walls run out in sharp edges 11 into surface 0.
The bands 9 combined to form a bundle can, for example, have a length of 50 cm, a width of 1 m, an average distance of 0.1 mm, a wavelength of 0.3 mm and a thickness of 0.01 mm. Such bands can be produced, for example, that on a roller made of a suitable material, for. B. made of chrome-nickel steel, which is provided with corresponding small corrugations of the surface, an electrolytic deposit of a suitable metal, for. B. nickel, occurs during the slow rotation of the roller on a large part of the circumference of the Ender roller, while at the same time the generated electrolytic precipitate is continuously withdrawn at one point on the roller in the form of the strip.
According to Fig. 8, the screen consists of parallel flat belts 12 and narrow strips 13, which ensure the same spacing between the belts 12 and have such a spacing from one another (that narrow channels 14 are formed between the belts 12 and the strips 13 The cross section of the channels 14 is narrowed at one end such that the walls of the channels merge with sharp edges 15 into the surface OO.
The production of the screens according to FIGS. 7 and 8 can also be carried out according to the methods which have been described with reference to FIGS. 3 to 5.
The above-mentioned heating of the surface of the bundle can also take place in that a plate of a temperature which is considerably above the softening temperature of the material of the structural elements of the screen is brought onto the surface for only a fraction of a second; This ensures that the temperature effect, which serves to soften and deform the components, does not reach unnecessarily far. This is all the more recommended, the smaller the capillaries and the smaller the melting range of their material.
Another method of producing screens is to first produce a shape according to FIG. 9. This can be done in such a way that a large number of round metal needles 16 - FIGS. 9 to 13 only show parts of the mold or objects made with it - which have a thin jacket 17 made of an easily etched metal, parallel to one another and arranged close to one another and soldered to one another by casting with an easily etchable metal 18 (FIG. 10), and that the metals 17 and 18 are then etched away to a certain depth, namely approximately the thickness of the screen to be produced will.
The shape produced in this way (FIG. 9) is filled with a plastic 19 up to the level of the needles 16 (FIG. 11). After hardening, the plastic layer 19 is removed (FIG. 12) and then one end of the channels 20 corresponding to the needles 16 is narrowed, for example by brief heating. The needles 16 of the mold (FIG. 9), especially if they are used as a press mold, can also be given a shape such that the channels 20 thus created in the plastic layer 19 already have the desired acute-angled edges at their ends.
The narrowing of the channel ends can also be done with sieving of the types described above, that on the surface, in! which open the channels, a substance is applied that attaches to the edges of the channel openings. For example, a synthetic resin dissolved in a volatile solvent can be sprayed on, which creates a smooth lacquer-like surface, further penetrates the ducts so far that it narrows their ends and finally glues the duct walls together if they are formed by separate components. It is also possible - especially if the elements that make up the screen are made of metal - to deposit metal electrolytically onto the surface in such a way that it narrows at the channel ends.
The surface can then be smoothed, for example by grinding.
In order to support such sieves in use and to be able to use a large number of sieves at the same time, holders can be used as shown in FIGS. 14-16. The holder shown in Fig. 14 consists of two similar parts 21, 21 'which have the shape of a plate with mutually parallel ribs 21a and 21a', which is closed at one end by a wall 21b and 21b '. The two parts 21, 21 'can be made of plastic and are firmly connected to each other in such a way that the ribs 21a, 21a' protrude in opposite directions and are parallel to each other and that the walls 21b, 21b 'are on opposite sides of the width of the carrier.
A coarse-meshed metal fabric 22 is placed on the upper ends of the ribs 21a, a fine-meshed metal fabric 23 on top and the sieve 24 according to the invention on top. A holder according to FIG. 14 is placed on the sieve 24, as shown in FIG. A rubber seal 25 is placed between the sieve 24 and the holder to be placed, which is preferably glued to the bottom of the part 21 '. The spacing of the ribs 21a from one another is preferably about 1/10 to 100 of the length of these ribs.
This device is moved in the direction of arrow P through the liquid to be sieved out. As a result, the liquid penetrates in the direction of the arrow marked I into the part 21 ', then flows downwards through the sieve 24 into the cavities of the underlying part 21 and from there back into the liquid in the direction of the arrow marked 0. As a result of the relatively dense ribs 21a, 21d and the wire mesh 22, 23, the sieve remains in a smooth position even with a relatively fast flow of the liquid, so that a uniform sieve effect and relatively low strain on the sieve result. The mass deposited on the sieve can then be removed using a scraper.
In Fig. 15 a scraper 26 is shown, which is introduced after completion of the screening process, is supported on the walls of the part 21 ', and is guided through a tube 27, through which the scraped material, as far as it is in front of the head of the scraper 26 is, can flow off when the scraper is moved in the direction of arrow Q.
Arrangements according to FIGS. 14 and 15 are according to
16 arranged in stacks in a housing 28.
The housing is Iderart through the liquid, for example for the extraction of plankton through the
Sea, moved, that the liquid penetrates in the direction of the spring with arrows marked I and in the direction of the arrows marked with 0 runs out of the device again.
In such a housing 28 up to several hundred arrangements according to FIGS. 14 and
15 be arranged one above the other, the length of the ribs 21 a, 21 a 'being several meters, for example
10 m can be, and as much according to the instructions
14 and 15 can be arranged next to one another so that the length of the housing 28 can be many meters, for example 20 to 50 m. This then results in a total screen area in the order of magnitude of a few tens of thousands of square meters, for example.
Fig. 17 shows schematically how such a sieve arrangement A is pulled by a ship B through the sea. This arrangement A is of course such that the liquid flows in in the direction g of the arrow I and flows out in the direction of the arrows 0. The
Ship B has a recess C in its hull, into which the arrangement A is drawn. It is rotated about its vertical axis beforehand so that the greatest length expansion is in
Direction of the ship's axis; this is shown at A '. The arrangement is then rotated by 900 about its horizontal, right-hand longitudinal axis, so that the flow openings of the arrangement point upwards, as is shown in FIG. 17 at A ″.
The arrangement is pulled up so that the inflow openings are slightly below or slightly above the
Lying on the water surface. Devices D, for. B. suction pipes, scrapers,
Brushes or the like, introduced that remove the plank tone that has settled on the sieves.
During this removal, the arrangement A is gradually raised further from the position shown in A ″ until it is completely lifted out of the water at the end.
Sieves of the type described are suitable both for extracting finely divided substances from liquids or gases and also for cleaning liquids or gases from finely divided substances. The
Form, material and application of the
Sieves can be modified according to the various conditions and tasks. In particular, the cross-sectional size, length and shape of the channels can be varied within wide limits. When
Material, numerous solid substances come into consideration, for example metals, glass, ceramic material,
Plastics, (Plastics). The sieves can with others
Devices for sieving, cleaning, crushing are combined.
In some cases, the
Yield can be increased in that an electrically conductive body, for example a wire mesh, is arranged parallel to the surface of the screen and a different electrical potential is applied to the screen and this body.