CN109069966A - 通过声泳从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和纤维以及从液体材料中分离和/或清除固体颗粒和纤维的方法和装置 - Google Patents

通过声泳从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和纤维以及从液体材料中分离和/或清除固体颗粒和纤维的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种聚集设备，用于通过声泳从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和固体纤维以及从液体材料中分离和/或清除固体颗粒和固定纤维，所述聚集设备包括：I)用于在所述聚集设备中在至少一个输送方向上容纳和/或输送气溶胶和/或液体材料的选自下组的输送手段，所述组包括：输送带、液体材料的液压、液柱和液波、在输送方向上调制的声波、离心力、向心力、科里奥利力、重力、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管、马格努斯效应涡轮机、Berwian或Berliner风力设施、被动和主动对流、溢流和扩散，II)用于产生声学声波的至少一个激励器，所述声学声波设置用于对气溶胶和/或液体材料进行施加，以及III)用于从所述气溶胶和/或液体材料中分离出包含冷凝液体和/或聚集固体的第一材料部分的器件，以及将该聚集设备用于执行声泳方法的应用。

Description

通过声泳从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和纤维 以及从液体材料中分离和/或清除固体颗粒和纤维的方法和 装置
技术领域
本发明涉及一种用于使液体材料的固体颗粒和固体纤维聚集的方法、使用声泳来聚集液体材料的固体颗粒和固体纤维的应用、以及一种用于通过声泳来聚集液体材料的固体颗粒和固体纤维以及将其从液体材料中分离和/或清除的聚集设备。
此外，本发明涉及一种尤其借助使气溶胶组分聚集、聚结、压缩、隔开、浓度改变和/或分隔来分离和/或清除气溶胶的方法。本发明还涉及一种用于执行所述方法的装置以及将声泳用于分离和/或清除气溶胶的应用。
背景技术
本申请所引用的文献被援引作为申请组成部分。
在农业中，基于运输和清理厩肥而出现显著成本。为了降低该成本，目前大多情况下蒸发掉厩肥的液体成分。由此，厩肥重量被减轻，并且运输成本和清理成本因此降低。残余的固体成分接着可以被烧掉。备选地它也可以被用作肥料。
但是，液体成分的蒸发因为此时所需的高温(>80℃)而造成显著成本。另外，在此氨水、硫化氢和其他气体被同时蒸发且排出到环境中。为了不使氨水蒸发到环境中，在蒸发时给厩肥添加结合剂。但这只在室温时可能让人满意。
或者，氨水借助强酸(例如硫酸)被结合在厩肥中。此时生成的铵盐必须成本高昂地被清理。
有时也对氨水进行臭氧处理，在这里生成了毒性极大的肟。此外，被转化的氨水比例在臭氧处理中仅非常低。
为了将固体成分与液体成分分开，厩肥备选地被离心处理。但厩肥中的固体颗粒具有与液体相同或相似的密度。这样一来，此时的分开不完全地进行。因而即使在这种方法中，对残余液体成分的蒸发或高速离心处理也是必要的。
总之，目前无法以成本有利的方式清理厩肥。尤其是没有可以用以使厩肥的固体成分能成本有利地使用的方法。
用于借助超声驻波从液体材料中分离固体颗粒和固体纤维的声学方法和装置是本身已知的。
因此，Kapishnikov等人在统计力学期刊“理论和试验”(IOP出版，2006年)的文章“Continuous particle size separation and size sorting using ultrasound inmicrochannel”中描述了在微通道流中的颗粒和血细胞的连续分离和微粒筛选。
从美国专利US 4,759,775已知了借助两个超声波的差频从液体中分离或沉淀出颗粒。
从美国专利申请US 2008/0181828A1已知了一种以超声波工作的λ/4波分离腔，其尤其用于分离活细胞。
从美国专利US 7,674,620 B2已知了用于利用超声驻波分离液体中的颗粒的方法和装置。在这里，超声驻波在两个不同频率之间来回切换。由此可以将不同特性的颗粒相互分开。
从德国专利DE 696 28 389 T2(EP 0 773 055 B1)已知了一种用于借助超声波操纵液体中的微粒的装置，其中，超声波辐射的波长大于抽吸管路的直径，该抽吸管路基本垂直于流道内的悬浮液流地设置在该流道的壁面内。
从美国专利US 5,527,460同样已知了用于从弥散液中分离颗粒且尤其是活细胞的装置和方法。该装置直接连接至生物反应器。
但这些已知的装置和方法并不适于以工程或大型工程的工业规模实施。
在生产中例如在喷漆行业、造纸业和纺织业中出现了可能以不同方式形成的气溶胶。这样的气溶胶可以由气体中的颗粒、纤维、微粒、乳状液或液体构成。气溶胶须根据馏分被分离、分解、聚集、聚结和/或压合，和/或其组分的浓度须被改变以将其可再用的组分和/或废料组分相互分开。
迄今，这大多借助过滤器或空气漩涡如可被过滤的旋风进行。但是，过滤器的缺点是它们堵塞，从而形成扬尘、纤维聚集和/或粘结，这又导致了污染。另外，过滤器的效率或性能不是相同的，而是取决于过滤器的负荷状态及其性能。
因此必须定期更换过滤器。其效力此时无法保持不变。用其获得的清洁性因此是变化的。另外，过滤器作为附加废料积聚。
也采用了水幕、空气供应、风帘、硬纸板和其他收集装置来收集气溶胶。但这导致额外废料产生、过滤器堵塞和/或对能量不利的排气清洁。此外，它们的成本很高并且是劳动密集型的。另外，其使用有碍于设备、如喷漆线的连续运行。
可燃气体的制造、如有机物的燃烧和热解导致了微粒、水、沥青、油和/或蜡，它们须被过滤以使其不会进入环境中。为了清洁所产生的气体，采用碳过滤器和干燥线。
总之，目前并没有环保的且尽量造成存在于气溶胶内的组分的再利用以及保持不变的清洁品质的用于清除并分离气溶胶的成本有利的方法。
用于借助超声驻波从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和固体纤维的声学方法和装置是本身已知的。
从美国专利申请US 2015/0265961 A1已知了一种用于借助超声波聚结并分离气溶胶的装置，其中设有用于冷却超声波源的装置。
从德国专利DE 697 05 226 T2(EP 0 923 410 B1)与国际专利申请WO 92/09354相结合地已知了用于聚结气流中颗粒的方法和装置。该气流流过声学聚结腔，其中，人们在偏好较大颗粒的情况下在腔室出口处选择性地取出一部部分流体并回送到腔室的进口。该装置可以安装在尤其截留大颗粒的已知过滤器的入口处。
从德国专利申请公开号DE 195 13 603 A1同样已知了用于采用超声驻波从流体中分离固体微粒和/或小滴的方法和装置。被聚焦的固体微粒和/或小滴借助本身已知的分离器与流体分开。
从德国专利申请公开号DE 10 2009 036 948 A1已知了用于借助SCR催化剂还原含尘废气中的氮氧化物的方法和设备，其中在催化器上游设有用于借助超声波分离灰尘的装置。
但这些已知的装置和方法并不适于以工程或大型工程的工业规模实施。
发明目的
本发明的目的是提供利一种方法和一种装置，能够借此将液体材料例如液体废料、发酵残余、动物废料尤其是厩肥、屠宰边角料、粪肥、粪便、厨余废料、生物垃圾、液体中的有机和/或无机颗粒材料和纤维材料、沼气设施废料、表面涂覆剂、油漆残余、淤泥和/或工业废水持续、成本有利地且环保地清理，其中，固体成分可被利用。此外，所述方法和装置应该可以设置在过滤器尤其是HEPA过滤器的上游，以便过滤器不会堵塞或仅很轻微程度堵塞，从而其使用寿命可以显著延长。该方法应该能够以工程和大型工程的工业规模利用设计有相应尺寸的装置来执行。
此外，本发明的目的是提供一种方法，其避免上述缺点并且环保地、高品质不变地且成本有利地能实现气溶胶组分的分解、分离和/或清除，以及提供一种用于此的装置。此外，所述方法和装置应该可以设置在过滤器、尤其是HEPA过滤器的上游，以便过滤器不会堵塞或仅很轻微程度堵塞，从而其使用寿命可以显著延长。该方法也应能够以工程和大型工程的工业规模利用设计有相应尺寸的装置来执行。
尤其，所述方法和装置应该允许借助富能超声波来毁灭微生物且尤其是细菌细胞。
所述目的的解决方案
根据本发明，该目的借助根据独立权利要求1的方法、根据独立权利要求5的装置、根据独立权利要求14的应用以及根据权利要求15的喷漆装置来实现。由从属权利要求中可得到有利的实施方式。
发明详述
在根据本发明的方法中，所述方法用于在至少一个聚集设备中通过使气溶胶和/或固体颗粒和/或固体纤维的组分冷凝、聚集、聚结、压缩、分隔、分离和/或浓度改变而从气体中分离和/或清除所述气溶胶和固体颗粒和固体纤维以及从液体材料中分离和/或清除所述固体颗粒和固体纤维：
A)在至少一个聚集设备中借助选自下组的至少一个输送手段在至少一个输送方向上输送至少一种气溶胶和/或至少一种液体材料，该组包括：输送带、液体材料的液压、液柱和液波、在输送方向上调制的声波、离心力、向心力、科里奥利力、重力、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置(Dyson)、双路式涡轮机(Mantelturbine)、三角翼浓缩机、环形文丘里管、马格努斯效应涡轮机、Berwian或Berliner风电设施、被动和主动对流、溢流和扩散，
B)其中，在此期间对所述至少一种气溶胶和/或所述至少一种液体材料施加至少一个声学声波，使得所述气溶胶和固体颗粒和固体纤维从所述气体中和/或所述固体颗粒和固体纤维从所述液体材料中借助所述至少一个声波之力移向至少一个声压节或移向至少一个声压腹，并且其中
C)随后将至少一个含有冷凝液体和/或聚集固体的第一材料部分从所述至少一种气溶胶和/或所述至少一种液体材料中分离出。
本发明意义上的液体材料是有机液体材料和/或无机液体材料、尤其弥散液或悬浮液。
这样的液体材料例如是液体废料、沼气设施废料、表面涂覆剂、油漆残余、来自纺织业或造纸业的淤泥、发酵残余、动物废料、厩肥、屠宰边角料、粪肥、粪便、粪便废水、青贮饲料、二次废料、发酵废料或工业废水。液体材料中可以含有具有不同尺寸和/或密度的固体颗粒和固体纤维。固体颗粒和固体纤维的尺寸可以是纳米、微米、毫米、厘米和/或分米大小的。液体材料可以具有略液态黏度、低液态至黏稠的黏度或者高黏度。
在对液体材料施加声波时，声波穿透液体材料。在此，使液体材料置于自振。对液体材料施加所述至少一个声学声波造成：该固体颗粒和固体纤维被移向声压节或声压腹。由此，固体颗粒和固体纤维富集在声压节或声压腹周围的空间区域内。此时，固体颗粒和固体纤维根据例如其尺寸、密度、惯性矩和/或可压缩性移向声压节或声压腹。
优选对液体材料施加在空间相互间隔开的多个声学声波。由此，该空间区域大致同心地围绕连接声压节或声压腹的线延伸。在一个优选实施方式中，液体材料在其沿输送方向被输送期间被施加声学声波。在该实施方式中，固体颗粒和固体纤维在其沿输送方向被输送期间富集在该空间区域内。
所述声波优选构成为驻波。特别优选地采用超声驻波。
所述声波优选相对于输送方向以大于0°的角度传播。在一个优选实施方式中，该角度是直角。由此，设置用于产生驻波的对应的激励器可以相互对置地布置。连接声压节或声压腹的线于是在输送方向上延伸。
但原则上，传播方向为此也可以相对于该输送方向成其他角度地布置，其中，这些激励器于是同样相互成所述角度地布置。
为了将某些固体颗粒和固体纤维与其他的固体颗粒和固体纤维分开，该方法还可以轨道：对液体材料施加具有不同频率、波形和/或振幅的声波。在该实施方式中，声波优选也是空间相互间隔开的。原则上，声波的波形可以是任意的，例如是正弦形、锯齿形、矩形或三角形。
按照本发明，优选的是：动态地以数字形式关于不同波的相位控制该声波，从而在所述至少一个聚集设备中可以使声压节和声压腹受控地移向预选位置。各个声压节和声压腹的控制优选借助布尔逻辑门的组合进行。
为了将某些固体颗粒和固体纤维从其他的固体颗粒和固体纤维分开也优选的是：利用声波的高次谐波，所述高次谐波具有多个声压节和声压腹。由此一来，不同的固体颗粒和固体纤维在不同的声压节和声压腹处被聚集。不同的固体颗粒和固体纤维在此相互分开。
这样的由不同的固体颗粒和固体纤维构成的部分流还优选被聚焦，其方式为：所述部分流被施加具有少量声压节和声波腹的声波高次谐波或者频率、波形和/或振幅不同的具有较少声压节和声波腹的声波。由此，这些部分流被汇集。
还优选的是，采用如下声波，其频率和/或音强在人和动物听阈之外。附加地或替代地对此优选的是，采用隔声器件、尤其是减少噪声的或降噪的扬声器(主动降噪、被动降噪或抑制)。
在声波的波腹处，作用于固体颗粒和固体纤维的压力大。由此，固体颗粒和固体纤维被挤压开。一方面，所述固体颗粒和固体纤维由此富集在该空间区域内，并且该液体材料因此在该空间区域内被干燥和固化。另外，因此围绕该空间区域形成一个液膜，基于该液膜，液体材料即便在膏状稠度的情况下也可被输送经过具有相对小管径的容器。
为了还改善液体材料的输送，该液体材料还可在施加声波前被引入到输送流体(片层)中，输送流体优选完全包围该液体材料。输送流体形成层流界层或紊流界层。由此，可以避免液体材料附着于容器内壁和/或提高在容器内的液体材料的输送速度。此外，输送流体构成相界线，液体材料的能力在此被提高以实现相分离。由此，同时获得液体材料的预分离，改善从液体材料中分离出固体颗粒和固体纤维和/或产生分离萌芽。
为了使固体颗粒和固体纤维可被用作可回收原料、如肥料，含有聚集的固体颗粒和固体纤维的且富集在该空间区域内的第一材料部分随后与液体材料分开。第一材料部分优选在空间上与液体材料分隔。这样的分隔无需蒸发氨水、硫化氢或其他气体就可以实现。
优选地，一直重复该方法，直到第一材料部分含有小于限定极限值的液体。
因此，对液体材料施加声波不仅能实现所述固体颗粒和固体纤维聚集，而且利用这样的声波能够将某些固体颗粒和固体纤维有针对性地从液体材料或者液体材料所含的其他固体颗粒和固体纤维中分离出来。另外，对液体材料施加声波能实现沿输送方向输送液体材料。通过该方法，不仅可以利用材料流中的固体成分。也能实现实现纸、织物或其他纤维的干燥和/或固化。
此外，该目的利用一种将声泳用于聚集液体材料的固体颗粒和固体纤维的应用来实现。通过采用声泳，存在于液体材料中的固体颗粒和固体纤维可以被加以利用。这无需蒸发液体材料、无需蒸发第一材料部分且无需添加结合剂就可以低成本地实现。
该目的还通过一种聚集设备来实现，所述聚集设备用于通过对气溶胶和/或固体颗粒和/或固体纤维的组分进行冷凝、聚集、聚结、压缩、分隔、分离和/或浓度改变而从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和固体纤维以及从液体材料中分离和/或清除固体颗粒和固定纤维，该聚集设备包括：
I)选自下组的至少一个输送手段，其用于在该聚集设备中在至少一个输送方向上容纳和/或输送至少一种气溶胶和/或至少一种液体材料，该组包括：输送带、液体材料的液压、液柱和液波、在输送方向上调制的声波、离心力、向心力、科里奥利力、重力、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管、马格努斯效应涡轮机、Berwian或Berliner风电设施、被动和主动对流、溢流和扩散，尤其是喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管和马格努斯效应涡轮机，
II)用于产生至少一个声学声波的至少一个激励器，所述声学声波设置用于对所述至少一种气溶胶和/或所述至少一种液体材料进行施加，以及
III)用于从所述至少一种气溶胶和/或所述至少一种液体材料中分离出至少一个包含冷凝液体和/或聚集固体的第一材料部分的至少一个器件。
借助声波力，液体材料中所含的固体颗粒和固体纤维至少部分被移向声波的声压节或声压腹。它们由此集中在所述声压节或声压腹周围的空间区域中。
优选在用于容纳和/或输送液体材料的器件的延伸方向上设置多个相互间隔开的、尤其空间上相互位错的用于产生声学声波的激励器。由此，该空间区域同心地围绕连接声压节或声压腹的线延伸。优选的是，用该器件产生的声学声波横向于延伸方向传播，因此该线在该延伸方向上延伸。
该声波优选是超声驻波。为此，该聚集设备还优选分别具有两个构成为相互对应的用于产生声波的激励器。相互对应的器件优选是两个压电元件、扬声器或者一个压电元件和/或一个反射器。
作为用于产生声波的激励器优选采用扬声器，其借助压电元件产生声波。但也可以采用动圈、静磁(带式高音、膜式高音、喷射式高音)扬声器、静电扬声器、喇叭激励器、曲波变换器、等离子体扬声器、电磁扬声器、激振器或超声波换能器。
为了在不同的空间区域内富集具有不同成分的多种材料部分，还优选的是采用具有不同的频率、振幅和/或波形的声波。
所述一个或多个空间区域也优选有针对性地被偏转，例如通过改变声波振幅和/或通过改变用于产生声波的激励器的布置。
用于从液体材料中分离包含聚集的固体颗粒和固体纤维的第一材料部分的器件优选包括用于第一材料部分的第一出口或者用于液体材料的至少一个出口。但它也可以具有用于相应其他材料部分的第二出口。另外，当具有不同成分的多个材料部分在不同的空间区域内富集时，所述器件可以具有其他出口。
用于容纳和/或输送液体材料的器件优选包括容器尤其是管和/或储箱。该容器可以由金属、塑料或复合材料制造。原则上它可以具有任何形状。在该容器内，液体优选在输送方向上被输送。
在一个优选实施方式中，该容器包括至少两个相互平行布置的面状板，在所述面状板上分别彼此对置地布置至少两个激励器或者相应一个激励器和一个反射器。面状板优选是PCB板。
由至少两对相互对应的激励器发出的声波可以动态地以数字形式借助布尔逻辑门的组合关于不同波的相位被控制，从而在所述至少一个聚集设备中该声压节和声压腹能够受控地移向预选位置。
替代地或附加地，用于容纳和/或输送液体材料的器件为此优选包括输送手段。输送手段优选是液体放大器、戴森装置或者输送带。在该实施方式中，延伸方向优选是输送方向。
附加地或代替所述输送手段地，为了输送液体材料也可以采用液体材料的液压、液柱或液波、离心力、向心力、科里奥利力、重力、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管和马格努斯效应涡轮机。
在另一个优选实施方式中，用激励器产生的声波被用作用于输送液体材料的输送手段。为此，该声波在输送方向上被相继调制，从而该液体材料且尤其是固体颗粒和固体纤维在输送方向上被输送。还优选的是利用如下声学输送声波，其传播方向就是输送方向。
为了输入液体材料，优选在聚集设备的沿输送方向靠前的一端设有进口。所述进口特别优选布置在容器内。而用于从液体材料中分离第一材料部分的器件优选在输送方向上布置在进口之后、优选在聚集设备的后端上。
在一个特别优选的实施方式中，用于容纳和/或输送液体材料的器件构成为输送带。另外，在该实施方式中可以设有容器、尤其储箱。输送带于是可以同时形成用于分离第一材料部分的器件。根据液体材料的液态程度，在此优选的是，该输送带浸入液体材料中。液体材料于是可以在输送带的沿输送方向靠前的浸入端被所述输送带容纳。在沿输送方向靠后的一端，第一材料部分被分离出。在该实施方式中，用于产生声波的激励器在输送带的延伸方向上沿所述输送带布置。为此，它们优选定位在输送带之上或之中或者在输送带附近。
同样优选的是，用于产生声波的激励器布置在该聚集设备的延伸方向上、特别优选在所述容器、用于分离第一材料部分的器件和/或输送手段的延伸方向上。
以下，结合气溶胶来描述本发明的聚集设备和本发明的方法。
本发明意义上的气溶胶的清除包含气溶胶的聚集、聚结、压缩、分离、浓度变化和/或分隔。在此，气溶胶包含气体以及分散于气体中的液体和/或分散于气体中的固体。液体可以是纯液体、液体混合物、弥散液和/或乳状液。液体还可以是水、焦油、沥青、有机溶剂、无机溶剂和/或其混合物和乳状液。固体可以是有机和/或无机成分的微粒、颗粒和纤维或细菌、病毒和生物膜。固体还可以含有残余液体。本发明意义上的气溶胶例如出现在表面涂覆颜料、油漆和密封剂时、造纸和/或织物制造时以及其深加工时。气体可以是空气、氮气和/或其他气体。
作为第一材料部分，以下是指气溶胶的固态组分和/或液态组分，尤其在清除过程之中和/或之后(分隔、聚集、浓缩和聚结的阶段)。作为第二材料部分，以下是指清除掉第一材料部分的气溶胶。因此，以下同义地使用术语第二材料部分和气溶胶。
气溶胶可以含有尤其呈液滴状的液体和/或具有不同形状、尺寸和/或密度的固体、尤其是颗粒和/或纤维。该尺寸可以是纳米、微米、毫米、厘米和/或分米大小，其分布可以是均匀和不均匀的。气溶胶的液态和/或固态材料可具有不同的黏度和/或密度。
对气溶胶施加至少一个声学声波造成一个动力学力，液体和/或固体借此被移向声压节或声压腹。由此，气溶胶的液态组分和/或固态组分富集在声压节或声压腹周围的空间区域里。此时，所述液体和/或固体根据例如其尺寸、其密度、其惯性矩和/或其压缩性运动向声压节或声压腹。
优选对气溶胶施加在空间上相互间隔开的多个声学声波。由此，该空间区域大致同心地围绕连接声压节或声压腹的线延伸。在一个优选实施方式中，气溶胶在沿输送方向被输送期间被施加所述声学声波。在该实施方式中，所述液体和/或固体在沿输送方向被输送期间富集在该空间区域内。
该声波优选相对于输送方向以大于0°的角度传播。该角度尤其优选是直角。由此，连接所述声压节或声压腹的线在输送方向上延伸。
所述声波优选构成为驻波。特别优选采用超声驻波。
为了将气溶胶的某些液体和/或固体与气溶胶的其他的液体和/或固体分开，该方法还可以规定：对气溶胶施加具有不同的频率、波形和/或振幅的声波。在该实施方式中，声波也优选是空间相互间隔开的。原则上，声波的波形可以是任意的，例如是正弦形、矩形或三角形。
为了将气溶胶的某些液体和/或固体与气溶胶的其他的液体和/或固体分开也优选的是，利用声波的高次谐波，其具有多个声压节和声压腹。由此在不同的声压节和声压腹中根据其密度和/或惯性来聚集、集中、压合、聚结和/或融合不同液体和/或固体。因此，气溶胶中所含的液体和/或固体也可以被相互分离。
这样的由不同液体和/或固体组成的部分流还优选被聚焦，其方式为：对其施加频率、波形和/或振幅不同的声波，该声波具有较少的声压节和声压腹。这些部分流由此被汇集。
还优选的是采用如下声波，其频率和/或音强在人和动物听阈之外。附加地或替代地，为此优选的是采用隔声器件、尤其是主动降噪。
在声波的声压腹处，作用于液体和/或固体的压力大。而在声压节处，作用于液体和/或固体的压力小。由此，该液体和/或固体被驱向声压节。一方面，它们因此在该空间区域内被融合、干燥和固化。另一方面，因此围绕该空间区域地形成一个气膜，基于该气膜可以利用相对小的管径输送气溶胶。
此外，为了还改善气溶胶的输送，气溶胶可以在施加声波前被引入到输送流体尤其是气体、微粒流和/或纤维流(片层)中。输送流体优选完全包围气溶胶和/或第一材料部分。由此，可以避免气溶胶附着在容器内壁上，并且提高气溶胶在容器内的全速。此外，输送流体形成相界线，气溶胶的反应特性在相界线处提高。由此，同时获得气溶胶的预分离，改善了液体和/或固体的分离和/或产生分离萌芽。
该方法优选一直重复，直到第二材料部分包含少于第一材料部分的限定极限值。
因此，对气溶胶施加声波不仅能实现液体和/或固体聚集。而且利用这样的声波可以有针对性地将某些液体和/或固体与气溶胶或与气溶胶中所含的其他液体和/或固体分离。另外，对气溶胶施加声波允许沿输送方向输送气溶胶。
气溶胶优选是表面涂覆材料。通过采用声泳，存在于气溶胶内的液体和/或固体可以被回收和循环使用。这尤其适用于包含颜料、漆、密封剂和/或纤维材料例如织物、纸和/或其成分和/或组分、尤其是添加剂、填料、溶剂、结合剂、硬化剂和/或染料的气溶胶。
利用气溶胶的本发明方法借助前述的本发明聚集设备来执行。
借助声波力，气溶胶所含的液体和/或固体至少部分被移动向声波的声压节或声压腹。它们由此集中在所述声压节或声压腹周围的空间区域中。
优选在输送方向上设置多个相互间隔开的、尤其是空间相互位错的用于产生声波的激励器。由此，该空间区域同心地围绕连接声压节或声压腹的线延伸。优选的是，利用该器件产生的声学声波横向于输送方向传播。在该实施方式中，所述线在输送方向上延伸。
所述声波优选是超声驻波。为此，该聚集设备还优选具有至少两个分别构成为相互对应的用于产生声波的激励器。相互对应的器件优选是两个压电元件或扬声器或者一个压电元件和/或一个反射器。
作为用于产生声波的激励器优选采用扬声器，其借助压电元件产生声波。但也可采用动圈、静磁扬声器、喇叭激励器、曲波变换器、等离子体扬声器、电磁扬声器、激励器或超声波换能器。
为了在不同的空间区域内富集具有不同成分的多种液体和/或固体，还优选的是，采用具有不同的频率、振幅和/或波形的声波。
所述一个或多个空间区域同样优选被有针对性地偏转，例如通过改变声波振幅和/或通过改变用于产生声波的激励器的布置。
在一个优选实施方式中，动态地以数字形式借助布尔逻辑门的组合关于不同波的相位控制所述声波，从而声压节和声压腹可以在聚集设备内受控地移向预选位置。
用于容纳和/或输送气溶胶的器件可以采用前述输送手段。同样考虑前述的容器。该容器可以由金属、塑料和/或复合材料构成。原则上它可以具有任何形状。
除了在容器内的气溶胶的紊乱流动情况外，优选气溶胶层流，其形成分层的界层并且促成分离和聚集。
在另一个优选实施方式中，声波被用作用于输送气溶胶的输送手段。为此，这些声波在输送方向上被相继调制，使得气溶胶且尤其是液体和/或固体在输送方向上被输送。还优选的是利用如下声学输送声波，其传播方向就是输送方向。
为了输入气溶胶，优选在聚集设备的沿输送方向靠前的一端设有进口。该进口特别优选布置在前述容器内。而用于从气溶胶中分离第一材料部分的器件优选在输送方向上布置在进口之后，优选在聚集设备的后端上。
同样优选的是，用于产生声波的激励器布置在该聚集设备的延伸方向上，特别优选在用于容纳和/或输送气溶胶的器件、尤其是容器和/或输送手段和/或用于使第一材料部分与第二材料部分分离的器件的延伸方向上。
在一个特别优选的实施方式中，该聚集设备动态地活动布置，从而其可以例如在喷漆线中跟随喷射头。
在另一个优选实施方式中，该聚集设备包括用于容纳和/或输送气溶胶的多个容器。所述多个容器优选嵌套布置和/或相互套叠。它们优选由有相同或不同的直径的不同管构成。所述多个管优选被一根管包围。在该实施方式中，在所述管上优选分别布置有所述激励器。该实施方式的优点是在所述管内存在层流。
在另一个优选实施方式中，采用包含前述板、尤其是PCB板的配置。
在另一个也优选实施方式中，该聚集设备被嵌入到封闭的气流中所述气流例如是室内(例如屋内、空调设施内、医用呼吸装置内、封闭交通工具尤其是汽车、卡车、公共汽车、火车、船舶和飞机内)的循环空气。
在另一个也优选实施方式中，该聚集设备例如从内向外嵌入在过渡空间中。此时与热回收装置组合是有利的。
在一个特别优选的实施方式中，该聚集设备具有辐照器尤其是UV辐照器、IR辐照器或微波辐照器和/或布置在辐照器后且与之相对的反射器，其中，辐照器设置用于光化学激发和/或加热第一材料部分。这具有以下优点，由气溶胶的液体中形成较大、较黏稠和/或易收集的微粒。由此可以加速气溶胶的硬化。另外，由温度造成的聚结以化学方式被引发和加速。而且，细菌、生物膜和/或病毒可以利用辐照器的射线被杀死。辐照器被固定在壁内、壁上、容器内或容器外。为了实现气溶胶的辐照，容器或许具有用于辐照器的窗口。此时优选的是以免振方式紧固该辐照器。
在另一个特别优选的实施方式中，该聚集设备为了拦截从气溶胶中分离出的第一材料部分而具有如下表面，该表面尤其构成为自复原的、结构化的、光滑或粗糙的、杀菌的和/吸收性的。第一材料部分优选被引导到该表面上。它可以是超疏水的、超亲水的、亲水的、疏水的和/或带静电的或接地的。它可以是可运动的和/或被输送流体、优选水冲刷。优选的是，该表面结合和/或排斥第一材料部分，以避免回迁至气溶胶中或者出现其他污染。
这样的表面优选由带有用于分离第一材料部分的用于分离的器件或湿膜的输送带构成，其中，所分离的材料部分或与第一材料部分聚集的湿膜可以在材料容器或排出装置中被送走。
在另一个优选实施方式中，这样的表面由尤其可恢复的和/或润湿的金属箔膜、纤维膜和/或织物膜构成，其例如由纸、硬纸板或塑料膜构成。通过此形式，可以除去纤维膜和/或织物膜和/或金属箔。
取决于应用地还优选的是，该聚集设备包括用于冷却的装置或用于加热的装置。
尤其是，本发明的聚集设备适用于装备喷漆装置、尤其喷漆线。借助聚集设备，在喷漆线中出现的气溶胶可以无需复杂过滤器地被分离和除去。
通常，本发明的聚集设备出色地适于如前所述地设置在过滤器、尤其HEPA过滤器前面。
因此，本发明的聚集设备和本发明的方法出色地适合用于清理液体废料、发酵残余、动物废料、厩肥、屠宰边角料、粪肥、粪便、厨余废料、生物废料、液体中的有机颗粒和/或无机颗粒和纤维材料、沼气设施废料、表面涂覆剂、油漆残余、淤泥和/或工业废水和/或包含颜料、漆、密封剂和/或纤维材料的气溶胶，用于毁灭微生物、尤其是细菌，用于清洁室内、空调设施内、医用呼吸装置内、封闭的交通工具(尤其是汽车、卡车、公共汽车、火车、船舶和飞机)内的空气以及在细胞培养时。还有就是可以利用回收的固体成分。
附图说明
以下，参照附图并结合实施例来说明本发明，其中，本发明的其他优点变得清楚明白。在附图中：
图1在(a)中示出聚集设备的第一实施方式，在(b)中示出(a)的聚集设备的剖视图A-A，在(c)中示出聚集设备的另一个实施方式的剖视图，并且在(d)和(e)中分别示出(a)中的聚集设备的另一剖视图；
图2在(a)和(b)中分别示出聚集设备的其他实施方式的局部；
图3和图4分别示出聚集设备的另一个实施方式；
图5在(a)-(d)中分别示出用于产生声波的器件紧固在聚集设备的容器壁上；
图6示出聚集设备的另一个实施方式；以及
图7示出喷漆设备的横截面。
在图1至7中，附图标记具有以下含义：
1 聚集设备
10 喷漆线
101 前端
102 后端
11 用于容纳液体材料或气溶胶的容器、管、储箱
110 容器内腔
111 容器进口
112 容器出口
113 表面
114 内表面
115 壁
116 填充管接口
117 底部
118 保持板
119 凹槽
12 用于分离的器件
121 支管进口
122 支管出口
13 收集容器
14 用于液体和/或固体的收集容器
15 辐照器和反射器(UV、IR、微波)
16 工件
17 机械手、喷洒臂、涂漆
181 底部格栅
182 顶部格栅
19 输送带、传送带
2 液体材料、气溶胶
21 包含聚集液体和/或固体的第一材料部分
211 液体和/或固体
22 第二材料部分
23 滑动膜
24 输送流体、片层
3 用于产生声波的激励器
31，32 用于产生驻波的第一和第二激励器
4 液体材料的2或气溶胶2的输送方向
5 声学声波、驻波
51 声压节
52 声压腹
53 角度
54 传播方向
7 轴线、容器中心
71，72，73 第一、第二和第三空间方向
74 周向
77 线
8 输送手段、戴森装置、输送带
81 输送带面
82 倾斜度
83 输送侧
84 上环绕端部
85 下环绕端部
9 回流底部
91 紧固器件、螺栓、铆钉
92 螺母
a 间距
d1 输送空间直径
H 高度
附图详细说明
利用液体材料2的聚集设备1和方法
图1a示出了聚集设备1的第一实施方式。聚集设备1为了容纳和输送液体材料2而包括容器11(见图1(d)、(e))。容器11在延伸方向71上延伸。容器11在此具有圆形横截面且与轴线7同心地延伸。但也可采用具有其他横截面、如具有长方形或正方形横截面的容器11。容器11构成为空心柱形且具有内腔110(见图1(b)、(c))。
为了输入液体材料2，容器11具有进口111，其在输送方向4上设置在容器的前端102处。液体材料2借助附加的输送手段8在输送方向4上被输送经过容器11。作为输送手段8，在此示意性示出了戴森装置。
在沿输送方向4在后的一端101，聚集设备1具有用于从液体材料2中分离出第一材料部分21的器件12(见图1(d)、(e))。用于分离的器件12由管状容器支管构成。容器支管12具有用于第一材料部分21的支管出口122。
为了排出液体材料2，容器11具有容器出口112。容器出口112在这里仅为了说明而横向于延伸方向71取向。
在容器11上设有用于产生声学声波5的若干激励器3(见图1(b)-(e))。它们在延伸方向71上成行布置(未标示)并且总是相互间隔一个间距a。在相对于轴线7的周向74上，所述行均匀分布地布置。在此，相邻行的激励器3在延伸方向3上相互位错。
为了通过波干涉产生声驻波5、优选超声波，分别有两个相互对应的激励器3彼此对置地布置以便产生具有相同的频率、波形和振幅的声波5。相互对应的激励器3构成为扬声器并且具有用于产生声波5的压电元件(未示出)。替代性地优选的是，所述两个激励器3之一是扬声器，而另一个构成为反射器。
图1(b)示出了(a)中的聚集设备的剖视图A-A。能够看到容器11的横截面。激励器3布置在容器11的表面113上。它们分别产生具有相同的频率、波形和振幅的声波5。因为各有两个激励器3相互对应地构成且彼此对置地布置，因此通过干涉产生声驻波5。相应由两个相互对应的激励器3产生的声驻波5在此由虚线表示。其波形仅示例性地被选择为正弦形。
声驻波5在此在容器11的中心具有声压节51，并且相应地在容器11的内表面114具有声压腹52。因此，声波5以其基本频率振动。也可以产生以其基本频率振动的驻波5，其声压腹52布置在容器11的中心7，而其声压节51布置在内表面114上。原则上也可使用以谐振方式振动的声波5。
在液体材料2流过容器11的内腔110且同时被施加驻波5的情况下，在液体材料2中所包含的固体颗粒和固体纤维211(见图1(d)、(e))移动到声压节51或声压腹52中。在此示例性地示出了液体材料2，其固体颗粒和固体纤维211由此富集在声压节51周围的区域(未标示)内。通过固体颗粒和固体纤维211的富集，在液体材料2中所包含的液体(未标示)被向外挤压，即被压至容器内表面114。因此，沿着围绕轴线7同心延伸的区域出现了含有聚集的固体颗粒和固体纤维211的第一材料部分21。以下也称为第二材料部分22的残余的液体材料2相应包含较少的固体颗粒和固体纤维211。但在这里原则上也可以使用下述声波5，利用所述声波将液体材料2的液体向内压，从而固体颗粒和固体纤维211移向容器内表面114。
第一材料部分21沿其富集的区域大致围绕连接声压节51的线77同心地延伸。因为液体材料2在被施加声波5的同时在输送方向4上被输送，因此第一材料部分21在输送方向4上被输送。另外，声波5相对于输送方向4成直角53地传播。所述线77由此在输送方向4上延伸。
不同于图1(a)和(b)中的、激励器3沿周向74围绕容器11分布布置的聚集设备1，具有图1(c)的横截面的聚集设备1只具有两排相互对应的且用于产生声波5的彼此对置的激励器3。
图1(d)示出了(a)中的聚集设备1的剖视图，其中，示出了该聚集设备绕轴线7转动了成直角的转动角度。示意性示出了固体颗粒和固体纤维211在轴线7周围的区域内的富集。液体材料2在输送方向4上被输送经过容器11。固体颗粒和固体纤维211此时被施加驻波5。可以看到驻波5在横向于输送方向4的传播方向54上传播。
利用声波5的力，通过施加声波5使固体颗粒和固体纤维211移向声压节51并富集在那里。此时，在液体材料2中所包含的液体被向外挤压。在同心地围绕线77的区域内出现了具有富集的聚集的固体颗粒和固体纤维211的第一材料部分21。因为容器11具有圆形横截面并且激励器3与轴线7同心地布置，因此连接声压节51的线77沿轴线7延伸。
为了从液体材料2中分离出第一材料部分21，容器支管12伸入容器11内。容器支管与轴线7同心延伸。容器支管12具有支管进口121，其布置在容器11的中心。容器支管12的直径(未标示)被选择得足够大，从而第一材料部分21通过支管进口121被容器支管12容纳。
在容器支管12处也设有激励器3。这些激励器在此布置在界定容器支管12的壁115中。由此，固体颗粒和固体纤维211还被进一步压入声压节51，而液体被向外挤压。产生滑动膜23，第一材料部分21尽管它粘稠的稠度仍可借此被输送经过容器支管12，而不会堵塞它。
在图1(e)的聚集设备1的实施方式中，用布置在容器11的表面113上的激励器3产生声波5，声波的声压节51布置在容器11的内表面114上，以及其声压腹52布置在容器11中央。由此，在液体材料2中所包含的液体被压向中心7，而固体颗粒和固体纤维211被向外挤压至容器内表面114。
因此，在此利用容器支管12在容器11中心撇去液态的第二材料部分22。因此，在容器支管12之内或之处未设置其他的激励器3。
为了尽管其有膏状稠度仍能输送液体材料2经过容器11而不会堵塞，可能的是将其事先引入输送流体24中。根据液体材料2，例如水适合作为输送流体24。
图2(a)示意性示出了将液体材料2引入到输送流体24中。容器11在输送方向4上被输送流体24穿流。液体材料2通过填充管接口116被居中地引入到容器11中。由此，输送流体24包围液体材料2。
在图2(b)的实施方式中，作为用于分离的器件只设有支管出口122。激励器3定位成使得借此产生的声驻波5具有声压节51，该声压节在横向于输送方向4的空间方向72上布置在支管出口122下方。因此，第一材料部分21绕其富集的线77处于支管出口122之下。
图3示出了聚集设备1的另一个实施方式。作为用于容纳和/或输送液体材料2的器件，在此设有容器11、即储箱。储箱11在聚集设备1的前端101具有容器进口111并在聚集设备1的后端102具有容器出口112。容器进口111和容器出口112大致布置在储箱11的同一高度H上。
在储箱11的延伸方向71上相互间隔开地布置激励器3。激励器3在横向于延伸方向71的第二空间方向72上成行地布置在储箱11的下方和上方。在储箱11上方的激励器3安放成使得液体材料2的液位25在激励器3下方延伸。在储箱11上方的一个激励器3、31和在储箱11下方的一个激励器3、32分别构成为彼此相对应的且产生声驻波5。声波5在储箱11内传播并且具有沿线77延伸的声压腹52。线77在第二空间方向72上布置在容器进口111和容器出口112的高度H下方。
被输送入储箱11的液体材料22的固体颗粒和固体纤维211借助声波5的力移向声压节51。因为在第二空间方向72上布置在线77上方的激励器3的声压节51位于液体材料2外，因此固体颗粒和固体纤维211在此富集在储箱11底部117并且形成第一材料部分21。
作为用于分离的器件12，靠近地面布置支管出口122，第一材料部分21在输送方向4上经过支管出口被输送出储箱11。第二材料部分22通过布置在高度H的容器出口112流出。在聚集设备1的这个实施方式中，用液压来输送液体材料2。另外，可设有另一个输送手段8、例如液体放大器。
在图4的聚集设备中，作为用于容纳和/或输送液体材料2的容器11也设有储箱。但是，被施加声波5的液体材料2在此还借助输送带8被输送。输送带8为此以其下回行端85浸入储箱11和液体材料2中。它具有相对于水平面(未标示)具有倾斜度82的输送带面81。在输送带8的输送侧83上，输送带面81在输送方向4上被输送。
激励器3成行地布置在输送带面81的下方和上方。在输送带面81下方的一个激励器3、31以及在输送带面上方的一个激励器3、32分别彼此相对应地作用并产生声驻波5。
如此安放这些激励器3，使得在输送带面81上或下方形成声压节51。固体颗粒和固体纤维211被移向所述声压节51。第一材料部分21因此富集在输送带面81上。在声压节51布置在输送带面81下方时，固体颗粒和固体纤维211被压到输送带8上。它在输送带8的上方回行端84处掉入收集容器13中。因此，输送带8在此也被用作用于从液体材料2分离出第一材料部分21的器件12。
液体可以在输送带8的侧面或中心流出且部分也被蒸发。针对蒸发的液体材料2设有回流部9，蒸发的液体材料在所述回流部处冷凝。回流部9相对于水平面倾斜布置，从而蒸发的液体回流到储箱11中。但所述液体也可以被单独排出。
这样的带有激励器3的输送带8也可以单独用于固化和干燥固体颗粒和固体纤维211。根据液体材料的流动性，它可以形成用于容纳和/或用于输送液体材料的器件。附加地可以设有用于液体材料、第一材料部分和/或第二材料部分的容器。因此，它例如适于纸的干燥和固化、织物的干燥和缠结、淤泥和/或厨余垃圾的干燥和固化。
图5(a)-(d)示例性地且示意性地示出了将用于产生声波5的激励器3紧固在容器壁115上。在图5(a)和(b)中，容器壁具有凹槽119。
在图5(a)中，激励器3借助保持板118与凹槽119齐平地紧固在容器壁115的表面113上。它借助紧固器件91、例如铆钉或螺栓固定在容器壁115内。保持板118具有用于激励器3的容纳部(未标示)，其包围激励器。该容纳部弹性地构成以便在外侧密封该凹槽119。
在图5(b)中，激励器3布置在凹槽119内。为此设有多个保持板118，所述保持板布置在内表面114和容器壁115的表面113上。在这里，保持板118也弹性地构成以密封该容器11。为了紧固保持板118，在此作为紧固器件91设有带螺母92的螺栓。
在图5(c)中的激励器3的紧固对应于图5(a)中的紧固，但在这里没有在容器壁上设置凹槽。取而代之，该激励器以面状的方式布置在所述表面上。这有以下优点，即该激励器没有接触到液体材料2。
在图5(d)中，激励器3以面状的方式布置在容器壁115的内表面113上同样设有多个保持板118，其将激励器3保持在容器壁115上。在这里也设有铆钉91用于紧固。
但激励器3也可以被粘接、铆接或点焊到容器壁115上、尤其是其表面113。还可能的是激励器3吊挂到容器内腔110中。
图6示出了本发明聚集设备1的另一个实施方式。所述聚集设备1作为用于输送液体材料2的容器11具有内管。另外，所述聚集设备具有外管作为收集容器13。内管11具有多个出口作为支管出口122，所述支管出口设置用于排出液体。以下，术语容器11和内管、收集容器13和外管以及出口和支管出口122被同义使用。
液体材料2在前端101处引入到内管11中。
激励器3布置在内管11上。所述激励器对液体材料2施加声学声波5。由此，固体颗粒和固体纤维211借助声波5的力被移向声压节51或声压腹52。此时其周围的液体被排挤进入第二材料部分22。
在此如此提供声学声波5，使得固体颗粒和固体纤维211移入内管中心7。为此，在此采用各种高次谐波作为声学声波5。但高次谐波的声压节51和声压腹52的数量在输送方向4上减少。由此，固体颗粒和固体纤维211利用高次谐波聚焦到内管中心7。
包含聚集的固体颗粒和固体纤维211的第一材料部分21因此还被输送经过内管11。而尤其含有液体的第二材料部分22可以通过出口122被排入外管13。
内管11在输送方向4上渐缩。而外管13的外径(未标明)是恒定的。在此输送液体材料2的总横截面由此保持不变。但也优选使用具有保持不变的直径d1的内管11。
为了改善第一材料部分21和/或第二材料部分22的输送和/或提供相界线，还可以在内管11和/或外管13内使用输送流体24。
利用气溶胶2的聚集设备1和方法
图1a示出了聚集设备1的第一实施方式。聚集设备1为了容纳和输送气溶胶2而包括容器11(见图1(d)、(e))。容器11在延伸方向71上延伸。容器11在此具有圆形横截面且与轴线7同心地延伸。但也可采用具有其他横截面、如具有长方形或正方形横截面的容器11。容器11构成为空心柱形且具有内腔110(见图1(b)、(c))。
为了输入气溶胶2，容器11具有进口111，其在输送方向4上设置在容器的前端102。气溶胶2借助附加输送手段8在输送方向4上被输送经过容器11。作为输送手段8，在此示意性示出了戴森装置。
在沿输送方向4在后的一端101，聚集设备1具有用于从气溶胶2中分离出第一材料部分21的器件12(见图1(d)、(e))。用于分离的器件12由管状容器支管构成。容器支管12具有用于第一材料部分21的支管出口122。
为了排出气溶胶2，容器11具有容器出口112。容器出口112在这里仅为了说明而横向于延伸方向71取向。
在容器11上设有用于产生声学声波5的多个激励器3(见图1(b)-(e))。它们在延伸方向71上成行布置(未标示)并且总是相互间隔一个间隔a。在轴线7的周向74上，所述行均匀分布地布置。在此，相邻行的激励器3在延伸方向3上相互错开。
为了通过波干涉产生声驻波5、优选超声波，分别有两个相互对应的激励器3彼此对置地布置以便产生具有相同的频率、波形和振幅的声波5。相互对应的激励器3构成为扬声器并且具有用于产生声波5的压电元件(未示出)。替代性地优选的是，所述两个激励器3之一是扬声器，而另一个构成为反射器。
图1(b)示出了(a)中的聚集设备的剖视图A-A。能够看到容器11的横截面。激励器3布置在容器11的表面113上。它们分别产生具有相同的频率、波形和振幅的声波5。因为各有两个激励器3相互对应地构成且彼此对置地布置，因此通过干涉产生声驻波5。分别由两个相互对应的激励器3产生的声驻波5在此由虚线表示。其波形仅示例性地被选择为正弦形。
声驻波5在此在容器11的中心具有声压节51以及相应地在容器11的内表面114具有声压腹52。因此，声波5以其基本频率振动。也可以产生以其以基本频率振动的驻波5，其声压腹52布置在容器11的中心7，而其声压节51布置在内表面114上。原则上也可使用以谐振方式振动的声波5。
在气溶胶2流过容器11的内腔110且同时被施加驻波5的情况下，气溶胶2所包含的固体颗粒和固体纤维211(见图1(d)、(e))移动到声压节51或声压腹52中。在此示例性地示出了气溶胶2，其固体颗粒和固体纤维211由此富集在声压节51周围的区域(未标示)内。通过固体颗粒和固体纤维211的富集，气溶胶2所包含的液体(未标示)被向外挤压，即被压至容器内表面114。因此，沿着围绕轴线7同心延伸的区域出现了含有聚集的固体颗粒和固体纤维211的第一材料部分21。以下也称为第二材料部分22的残余的气溶胶2相应包含较少的固体颗粒和固体纤维211。但在这里原则上也可使用下述声波5，利用所述声波将气溶胶2的液体向内压，从而固体颗粒和固体纤维211移向容器内表面114。
第一材料部分21沿其富集的区域大致围绕连接声压节51的线77同心地延伸。因为气溶胶2在被施加声波5期间在输送方向4上被输送，因此第一材料部分21在输送方向4上被输送。另外，声波5相对于输送方向4成直角53地传播。所述线77由此在输送方向4上延伸。
不同于图1(a)和(b)的、激励器3沿周向74围绕容器11分布布置的聚集设备1，具有图1(c)的横截面的聚集设备1只具有彼此对置的两排带有相互对应的用于产生声波5的激励器3。
图1(d)示出了(a)中的聚集设备1的剖视图，其中，示出了该聚集设备绕轴线7转动了成直角的转动角度。示意性示出了固体颗粒和固体纤维211在轴线7周围的区域内的富集。气溶胶2在输送方向4上被输送经过容器11。固体颗粒和固体纤维211此时被施加驻波5。可以看到驻波5在横向于输送方向4的传播方向54上传播。
利用声波5的力，通过施加声波5使固体颗粒和固体纤维211移向声压节51并富集在那里。此时，气溶胶2中所包含的液体被向外挤压。在同心地围绕线77的区域内出现了具有浓缩聚集的固体颗粒和固体纤维211的第一材料部分21。因为容器11具有圆形横截面并且激励器3与轴线7同心地布置，因此连接声压节51的线77沿轴线7延伸。
为了从气溶胶2中分离出第一材料部分21，容器支管12伸入容器11内。它与轴线7同心延伸。容器支管12具有支管进口121，其布置在容器11的中心。容器支管12的直径(未标示)被选择得足够大，从而第一材料部分21通过支管进口121被容器支管12容纳。
在容器支管12处也设有激励器3。它们在此布置在界定容器支管12的壁115中。由此，固体颗粒和固体纤维211还被进一步压入声压节51，而液体被向外挤压。出现了滑动膜23，第一材料部分21尽管它粘稠的稠度仍可借此被输送经过容器支管12，而不会堵塞所述容器支管。
在图1(e)的聚集设备1的实施方式中，用布置在容器11的表面113上的激励器3产生声波5，声波的声压节51布置在容器11的内表面114上，以及其声压腹52布置在容器11中央。由此，气溶胶2中所包含的液体被压向中心7，而固体颗粒和固体纤维211被向外挤压至容器内表面114。
因此，在此利用容器支管12在容器11中心撇去液态的第二材料部分22。因此，在容器支管12之内或之处未设置其他的激励器3。
为了尽管其有膏状稠度仍能将气溶胶2输送经过容器11而不会堵塞，可能的是，将所述岂容件事先引入到输送流体24中。根据气溶胶2，例如水适合作为输送流体24。
图2(a)示意性示出了将气溶胶2引入到输送流体24中。容器11在输送方向4上被输送流体24穿流。气溶胶2通过填充管接口116被居中地送入容器11。由此该输送流体24包围气溶胶2。
在图2(b)的实施方式中，作为用于分离的器件只设有支管出口122。激励器3定位成使得借此产生的声驻波5具有声压节51，该声压节在横向于输送方向4的空间方向72上布置在支管出口122下方。因此，第一材料部分21绕其富集的线77处于支管出口122之下。
图3示出了聚集设备1的另一个实施方式。作为用于容纳和/或输送气溶胶2的器件，在此设有容器11、即储箱。储箱11在聚集设备1的前端101具有容器进口111并在聚集设备1的后端102具有容器出口112。容器进口111和容器出口112大致布置在储箱11的同一高度H上。
在储箱11的延伸方向71上布置相互间隔开的激励器3。激励器3在横向于延伸方向71的第二空间方向72上成行地布置在储箱11的下方和上方。在储箱11上方的激励器3安放成使得气溶胶2的液位25在激励器3下方经过。在储箱11上方的一个激励器3、31和在储箱11下方的一个激励器3、32分别构成为彼此相对应且产生声驻波5。声波5在储箱11内传播并且具有沿线77延伸的声压腹52。线77在第二空间方向72上布置在容器进口111和容器出口112的高度H下方。
被输送入储箱11的气溶胶22的固体颗粒和固体纤维211借助声波5的力移动向声压节51。因为在第二空间方向72上布置在线77上方的激励器3的声压节51位于气溶胶2外，因此固体颗粒和固体纤维211在此富集在储箱11底部117并且形成第一材料部分21。
作为用于分离的器件12，靠近地面布置支管出口122，第一材料部分21在输送方向4上经过支管出口被输送出储箱11。第二材料部分22通过布置在高度H的容器出口112流出。在聚集设备1的该实施方式中，用液压来输送气溶胶2。另外，可设有另一个输送手段8、例如液体放大器。
在图4的聚集设备中，作为用于容纳和/或输送气溶胶2的容器11同样设有储箱。但是，被施加声波5的气溶胶2在此还借助输送带8被输送。输送带8为此以其下回行端85浸入储箱11和气溶胶2中。它具有相对于水平面(未标示)具有倾斜度82的输送带面81。在输送带8的输送侧83上，输送带面81在输送方向4上被输送。
激励器3成行地布置在输送带面81的下方和上方。在输送带面81下方的一个激励器3、31以及在输送带面上的一个激励器3、32分别彼此相对应地作用并产生声驻波5。
如此安放这些激励器3，使得在输送带面81上或下方形成声压节51。固体颗粒和固体纤维211被移向所述声压节51。第一材料部分21因此富集在输送带面81上。在声压节51布置在输送带面81下方时，固体颗粒和固体纤维211被压到输送带8上。它在输送带8的上方回行端84上掉入收集容器13中。因此，输送带8在此也被用作用于从气溶胶2中分离出第一材料部分21的器件12。
液体可以在输送带8的侧面或中心流出且部分也被蒸发。针对蒸发的气溶胶2设有回流部9，蒸发的气溶胶在该回流部处冷凝。回流部9相对于水平面倾斜布置，使得蒸发的液体回流到储箱11中。但所述液体也可以被单独排出。
这样的带有激励器3的输送带8也可以单独用于固化和干燥固体颗粒和固体纤维211。根据气溶胶的流动性，它可以形成用于容纳和/或输送气溶胶的器件。附加地可以设有用于气溶胶、第一材料部分和/或第二材料部分的容器。因此，它例如适于纸的干燥和固化、织物的干燥和缠结、淤泥和/或厨余垃圾的干燥和固化。
图5(a)-(d)示例性地且示意性地示出了将用于产生声波5的激励器3紧固在容器壁115上。在图5(a)和(b)中，容器壁具有凹槽119。
在图5(a)中，激励器3借助保持板118与凹槽119齐平地被紧固在容器壁115的表面113上。它借助紧固器件91、例如铆钉或螺栓紧固在容器壁115内。保持板118具有用于激励器3的容纳部(未标示)，其包围激励器。该容纳部弹性地构成以便在外侧密封该凹槽119。
在图5(b)中，激励器3布置在凹槽119内。为此设有多个保持板118，保持板布置在内表面114和容器壁115的表面113上。在这里，保持板118也弹性地构成以密封该容器11。为了紧固保持板118，在此作为紧固器件91设有带螺母92的螺栓。
在图5(c)中的激励器3的紧固对应于图5(a)中的紧固，但在这里没有在容器壁上设置凹槽。取而代之，该激励器以面状的方式布置在所述表面上。这有以下优点，即该激励器没有接触到气溶胶2。
在图5(d)中，激励器3以面状的方式布置在容器壁115的内表面113上。也设有多个保持板118，其将激励器3保持在容器壁115上。在这里也设有铆钉91用于固定。
但激励器3也可以被粘接、铆接或点焊到容器壁115上、尤其是其表面113。还可能的是激励器3吊挂到容器内腔110中。
图6示出了本发明聚集设备1的另一个实施方式。所述聚集设备1作为用于输送气溶胶2的容器11而具有内管。另外，所述聚集设备具有外管作为收集容器13。内管11具有多个出口作为支管出口122，所述支管出口设置用于排出液体。以下，术语容器11和内管、收集容器13和外管以及出口和支管出口122被同义使用。
气溶胶2在前端101处被送入内管11。
激励器3布置在内管11上。激励器对气溶胶2施加声学声波5。由此，固体颗粒和固体纤维211借助声波5的力被移向声压节51或声压腹52。此时其周围的液体被排挤进入第二材料部分22。
在此如此提供声学声波5，使得固体颗粒和固体纤维211移入内管中心7。为此，在此采用各种高次谐波作为声学声波5。但高次谐波的声压节51和声压腹52的数量在输送方向4上减少。由此，固体颗粒和固体纤维211利用高次谐波聚焦到内管中心7。
包含聚集的固体颗粒和固体纤维211的第一材料部分21因此还被输送经过内管11。而尤其含有液体的第二材料部分22可以通过出口122被排入外管13。
内管11在输送方向4上渐缩。而外管13的外径(未标明)是恒定的。在此输送气溶胶2的总横截面由此保持不变。但也优选使用具有保持不变的直径d1的内管11。
为了改善第一材料部分21和/或第二材料部分22的输送和/或提供相界线，还可以在内管11和/或外管13内使用输送流体24。

Claims (15)

1.一种方法，其用于在至少一个聚集设备(1)中通过对气溶胶和/或固体颗粒和/或固体纤维的组分进行冷凝、聚集、聚结、压缩、分隔、分离和/或浓度改变而从气体中分离和/或清除所述气溶胶和固体颗粒和固体纤维以及从液体材料中分离和/或清除所述固体颗粒和固体纤维，其特征在于，
A)在至少一个聚集设备(1)中借助选自下组的至少一个输送手段(8)在至少一个输送方向(4)上输送至少一种气溶胶(2)和/或至少一种液体材料(2)，所述组包括：输送带、液体材料的液压、液柱和液波、在输送方向上调制的声波、离心力、向心力、科里奥利力、重力、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管、马格努斯效应涡轮机、Berwian或Berliner风电设施、被动和主动的对流、溢流和扩散，
B)其中，在此期间对所述至少一种气溶胶(2)和/或至少一种液体材料(2)施加至少一个声学声波(5)，使得所述气溶胶和固体颗粒和固体纤维从所述气体中被分离和/或所述固体颗粒和固体纤维从所述液体材料中被分离，所述气溶胶和/或固体颗粒和固体纤维(211)借助所述至少一个声波(5)的力移向至少一个声压节(51)或声压腹(52)，并且其中
C)随后将至少一个含有冷凝液体和/或聚集固体(211)的第一材料部分(21)从所述至少一种气溶胶(2)和/或所述至少一种液体材料(2)中分离出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输送手段(8)选自下组，所述组包括：输送带、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管和马格努斯效应涡轮机。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，动态地以数字形式关于不同波的相位来控制所述声波(5)，使得所述声压节(51)和所述声压腹(52)在所述至少一个聚集设备(1)中能够受控地移向预选位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对各个声压节(51)和声压腹(52)的控制借助布尔逻辑门的组合进行。
5.一种聚集设备(1)，其用于通过对气溶胶和/或固体颗粒和/或固体纤维的组分进行冷凝、聚集、聚结、压缩、分隔、分离和/或浓度改变而从气体中分离和/或清除气溶胶和固体颗粒和固体纤维以及从液体材料中分离和/或清除固体颗粒和固定纤维，所述聚集设备包括：
I)选自下组的至少一个输送手段(8)，其用于在所述聚集设备(1)中在至少一个输送方向(4)上容纳和/或输送至少一种气溶胶(2)和/或至少一种液体材料(2)，所述组包括：输送带、液体材料的液压、液柱和液波、在输送方向上调制的声波、离心力、向心力、科里奥利力、重力、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、戴森装置、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管、马格努斯效应涡轮机、Berwian或Berliner风电设施、被动和主动的对流、溢流和扩散，
II)用于产生至少一个声学声波(5)的至少一个激励器(3)，所述声学声波设置用于对所述至少一种气溶胶(2)和/或所述至少一种液体材料(2)进行施加，以及
III)用于从所述至少一种气溶胶(2)和/或所述至少一种液体材料(2)中分离出至少一个包含冷凝液体和/或聚集固体(211)的第一材料部分(21)的至少一个器件(12)。
6.根据权利要求5所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述至少一个输送手段(8)选自下组，所述组包括：输送带、喷射器、文丘里管、扩散器、液体放大器、气体放大器、双路式涡轮机、三角翼浓缩机、环形文丘里管和马格努斯效应涡轮机。
7.根据权利要求5或6所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述至少一个输送手段(8)还包括至少一个容器(11)。
8.根据权利要求7所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述至少一个容器(11)包括至少一个管、至少一个储箱和/或至少一个具有至少两个相互平行布置的面状板的容器，在所述面状板上分别彼此对置地布置有至少两个激励器(3)和/或至少一个激励器(3)和至少一个反射器。
9.根据权利要求8所述的聚集设备(1)，其特征在于，能够动态地以数字形式借助布尔逻辑门的组合关于不同波的相位控制由所述至少两对对应设置的激励器(3)发出的声波(5)，从而所述声压节(51)和声压腹(52)在所述至少一个聚集设备(1)内能够受控地移向预选位置。
10.根据权利要求8或9所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述面状板是PCB板。
11.根据权利要求5至10之一所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述聚集设备集成到至少一个闭合的气体循环中和/或布置在过渡空间中和/或与热量回收装置相组合和/或连接在空气过滤器的上游和/或下游。
12.根据权利要求11所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述空气过滤器是HEPA过滤器。
13.根据权利要求5至12之一所述的聚集设备(1)，其特征在于，所述聚集设备具有至少一个辐照器，用于照射所述至少一个包含冷凝液体和/或聚集固体(211)的第一材料部分(21)。
14.将根据权利要求5至13之一所述的聚集设备(1)和/或根据权利要求1至4之一所述的方法用于清理液体废料、发酵残余、动物废料、厩肥、屠宰边角料、粪肥、粪便、厨余废料、生物废料、液体中的有机颗粒和/或无机颗粒和纤维材料、沼气设施废料、表面涂覆剂、油漆残余、淤泥和/或工业废水和/或包含颜料、漆、密封剂和/或纤维材料的气溶胶的应用，用于毁灭微生物且尤其是细菌，用于清洁室内、空调设施内、医用呼吸装置内、在封闭的交通工具尤其是汽车、卡车、公共汽车、火车、船舶和飞机内的空气以及在细胞培养时。
15.一种喷漆装置(10)，具有至少一个根据权利要求5至13之一所述的聚集设备(1)以用于执行根据权利要求1至4之一所述的方法。
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