CH714456A2

CH714456A2 - Verfahren und Ultraschallresonator-Anordnung zur Erzeugung von Resonanz in grossen und beliebig geformten Objekten.

Info

Publication number: CH714456A2
Application number: CH01540/17A
Authority: CH
Inventors: Prokic Livingstone Miodrag
Original assignee: Prokic Livingstone Miodrag
Priority date: 2017-12-17
Filing date: 2017-12-17
Publication date: 2019-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Ultraschallresonator-Anordnung zur Herstellung einer vollständig optimierten räumlichen und breitbandigen Frequenzresonanz mittels Resonatoren (17) in beliebig geformten Objekten aus Metall oder anderen harten Materialien, d.h. Glas, Keramik, Verbundstoffe, einschliesslich fester Objekte, die Flüssigkeiten enthalten oder damit in Kontakt stehen.

Description

Beschreibung [0001] Die traditionelle und dem Stand der Technik entsprechende Methode zur Ultraschallbewegung von festen Objekten besteht darin, dass angenommen wird, dass alle Abschnitte, Elemente oder Teile solcher Objekte die gleiche «Eigenresonanzfrequenz» haben. Dies ist jedoch nur für einfache geometrische Objekte möglich. Solche «resonanten Objekte mit wechselseitig abgestimmten Frequenzen» in der Ultraschalltechnik haben Namen wie: Ultraschallkonverter, Booster und Sonotroden.

[0002] Grosse und beliebig geformte feste Objekte (wie Reaktoren, Schiffe, Plattformen, Brücken, Schiffe und andere grosse Stahlkonstruktionen) haben normalerweise eine Anzahl von «Eigenresonanzfrequenzmodi», also ein gewünschter, einzelner, isolierter und klar definierter Resonanzfrequenzmodus ist normalerweise nicht verfügbar. Die beschriebene Methode erlaubt nun die vollständige und kohärente Vibration derartiger beliebig geformter Objekte.

[0003] In der heutigen Umgebung gibt es viele echte Fragen und damit verbundene Probleme mit grossen und beliebig geformten Objekten und Strukturen. Sie reichen von Korrosion oder Versagen von Metallstrukturen aufgrund von Eigenspannungen bis hin zu Oberflächenverschmutzungen und Feststoffablagerungen auf Prozess- und Transportausrüstung. Die Ermöglichung der «vollständigen Bewegung von grossen beliebigen Objekten» ermöglicht jetzt die relativ einfache Verwendung von Proprietären «MMM»-basierten Ultraschalltechnologie-Lösungen für Anwendungen wie:

- Spannungsentlastung in grossen Strukturen wie Brücken, Plattformen, Rohrleitungen und Wärmetauschern

- Verbesserung oder Minderung biologischer und chemischer Reaktionen in grossen Gefässen und Reaktoren

- Verarbeitung von Flüssigkeiten in grossen Prozessbehältern, Rohren, Behältern und Metall-/Glas-A/erbundflächen

- Entkalkung von grossen Rohren, Reaktoren, Wärmetauschern, Behältern

- Resonanz grosser Seeschiffe, Hafenanlagen, Offshore-Plattformen und Pipelines für die Verhinderung der Algenbildung

- Verhinderung von Verschmutzungen in mit Flüssigkeit gefüllten Rohrleitungen und zugehörigen Geräten [0004] Es gibt viele Branchen, die unter Problemen wie den oben genannten leiden. Die Bereiche Bauingenieurwesen, verarbeitende Industrie, Meerestechnik und Maschinenbau sind alle von «Restspannungen» und den Mitteln zum Entfernen solcher Spannungen betroffen, um Korrosion und frühzeitiges strukturelles Versagen zu mindern. «Ultrasonic Peening» ist jetzt möglich und traditionelle Methoden können durch die neue Methode ersetzt werden. Alle Bereiche der Lebensmittel-, Chemie-, Pharma-, Meerestechnik-, Energie- und Umweltbranche haben in hohem Masse Probleme in Bezug auf Entkalkung, Beschmutz und unerwünschte Materialien, die sich auf grossen Prozess- und Transportoberflächen ansammeln. Vollständige Ultraschallvibration von grossen und beliebigen Teilen und Strukturen ermöglicht jetzt die Abmilderung solcher Materialansammlungen. Die Lebensmittel-, Chemie-, Pharma- und Umweltbranchen suchen alle nach neuen und innovativen Methoden, um schnellere und effizientere Reaktionsprozesse zu fördern. Durch das neue Ultraschallverfahren kann die Effizienz des Reaktions- und Prozesssystems aufgrund des erhöhten Partikel/Molekülkontakts und der grösseren Reaktionskontaktflächen verbessert werden.

Abb. 1 = Seitenansicht, die einen grossen Reaktor mit aufgeklemmter «Resonator/Aktor» Aufstellung zeigt

Abb. 2 = Gegenüberliegende Seitenansicht eines grossen Reaktors mit aufgeklemmter «Resonator / Aktor» Aufstellung

Abb. 3 = 3D-Computersimulation der resultierenden vollständigen Ultraschallschwingungsverteilung auf einem grossen Reaktor

Abb. 4 = Eine Vielzahl von «speziellen metallbasierten Resonatoreinheiten», die kontinuierlich oder intermittierend und im manuellen oder automatischen Modus arbeiten

Claims

Patentansprüche

1. Die Schaffung einer vollständig optimierten Raum- und Breitbandfrequenzresonanz in beliebig geformten Gegenständen aus harten Materialien wie Glas, Keramik, Polymeren und Verbundstoffen.
2. Die Erstellung der Resonanz nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass: eine gekoppelte metallene «Resonator und Aktor» Vorrichtung in ihrem kombinierten und dominanten Eigenresonanzmodus (oder auf ihrer Trägerfrequenz) vibriert, um einzigartige und optimale Schwingungen in Form von torsionalen, axialen und radialen Vibrationsmodi zu erzeugen.
3. Die gekoppelte metallene Resonator- und Aktorvorrichtung gemäss Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die «Resonator- und Aktor»-Vorrichtung ihre Schwingungen mit dem beliebig geformten Objekt überträgt und teilt.
4. Die gekoppelte metallene Resonator- und Aktorvorrichtung gemäss Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das metallene Ultraschall-Resonatorteil der «Resonator und Aktor»-Vorrichtung kundenspezifisch gestaltet ist und in Einklang mit dem entsprechenden beliebig geformten Objekt, um starr fixiert und akustisch an das betrachtete Objekt gekoppelt zu werden.

CH 714 456 A2
5. Die kombinierte metallene Resonator- und Aktorvorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschall-Aktorteil der Vorrichtung Signale verwendet, die von speziellen und proprietären Ultraschall-Stromgeneratoren erzeugt werden (Multifrequenz, Multimode, modulierter Schall und Ultraschallgenerator; EP 1238 715 AI).
6. Die kombinierte metallene Resonator- und Aktorvorrichtung nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die metallene Ultraschall-»Resonator- und Aktor-Vorrichtung mechanisch mit dem beliebig geformten Objekt gekoppelt ist und Schwingungen durch das beliebige Objekt räumlich homogen übertragen werden.
7. Kundenspezifischer metallener Ultraschallresonator nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass das metallene Ultraschallresonatorteil der Vorrichtung ein kundenspezifisches Design hat, das mithilfe der Finite-Elemente-Analyse und anderen ähnlichen Arten von Modellierung und Befragung dieses beliebigen Objekts optimiert wird.
8. Die mechanische Kupplung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Resonator- und Aktorvorrichtung an das beliebig geformte Objekt mittels Schweissen, Schrauben, Klemmen oder eine massgeschneiderte Befestigungstechnik gekoppelt ist.
9. Die mechanische Kupplung nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere «spezielle metallbasierte Resonatoreinheiten» geben kann, die speziell miteinander verbunden sind und ihre Schwingungen auf ihre individuellen Wirkungen abgestimmt sind, was zu einer erheblichen Steigerung der Gesamtwirksamkeit der Agitation führt, insbesondere bei sehr grossen Objekten.
10. Die mehrfachen «speziellen metallbasierten Resonatoreinheiten» nach Anspruch 9 sind dadurch gekennzeichnet, dass sie als Mittel zum effektiven Rühren grosser oder extrem grosser Objekte sowohl im kontinuierlichen als auch im intermittierenden Betrieb verwendet werden können. Referenznummer: RSRM-PA-2017-10
11. Die mehrfachen «speziellen metallbasierten Resonatoreinheiten» nach Anspruch 9 sind dadurch gekennzeichnet, dass grosse oder extrem grosse Objekte im manuellen oder automatischen Modus agitiert werden können.
12. Die Resonator- und Aktorvorrichtung ist mittels Schweissen, Verschrauben, Klemmen oder eine massgeschneiderte Befestigungstechnik an das beliebig geformte Objekt gekoppelt.