DE102012011555A1 - Kavitationsgetriebene chemische Reaktionstechnik - Google Patents

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Abstract

Diese Erfindung betrifft ein chemisches Verfahren, welches sehr effizient Kavitation durch magnetische Partikel oder vertikal schwingende Objekte erzeugt, um dadurch chemische Reaktion zu beschleunigen. Hervorragende Anwendungsgebiete befinden sich auf dem Feld der Nanopartikelsynthese. Darüber hinaus werden durch diese Erfindung technische Anlagen beschrieben, um Kavitation sehr effizient zu erzeugen.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Das Gebiet der Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der chemischen Reaktionstechnik.
  • Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
  • Chemische Reaktionen werden überall verwendet um Stoffe umzuwandeln. Ein relativ neues Feld in der Chemie ist die Sonochemie. Dabei werden durch akustische Wellen innerhalb einer Flüssigkeit kleine Bläschen erzeugt, welche sofort wieder kollabieren. Durch den Kollaps entstehen hohe Drücke und Temperaturen, welche chemische Reaktionen beschleunigen können. Jedoch ist die Energieeffizienz dieser Anwendung recht gering. Ein Großteil der akustischen Energie verschwindet ungenutzt in der Flüssigkeit. Die Patentanmeldung 10 2009 048 348.9 beschreibt ein wesentlich effizienteres Verfahren. Dabei werden die Hohlräume durch eine vertikale Oszillation der Flüssigkeit im Vakuum erzeugt. Es entstehen bei dieser Methode sehr große Hohlräume welche extrem stark kollabieren. Leider benötigt diese Methode ein Unterdrucksystem. Ebenfalls wird die Kavitation verwendet um Geräte zu reinigen beispielsweise in Ultraschallgeräten. Anmeldung 10 2010 004 319.2 beschreibt eine technische Ausführung für das in 10 2009 048 348.9 beschriebene Verfahren zur Reinigung von Objekten.
  • Aufgabenstellung
  • Die Aufgabe bestand darin eine Möglichkeit zu finden die Energieeffizienz der Sonochemie noch weiter zu verbessern und die Kosten der technischen Ausstattung zu reduzieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung besteht im Wesentlichen aus folgendem technischen Verfahren. Innerhalb einer Flüssigkeit, welche sich bevorzugt in einem Gefäß mit Unterdruck befindet, werden Objekte bzw. Partikel zu einer vertikalen Schwingung angeregt. Durch diese vertikale Schwingung entstehen an den Objekten kleine Hohlräume welche sofort wieder kollabieren. Durch den Kollaps entstehen enorme Drücke und Temperaturen, welche chemische Reaktionen begünstigen. Drei verschiedene technische Möglichkeiten, werden innerhalb dieser Anmeldung nun beschrieben.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen.
  • Beispiel 1 besteht aus zwei Elektromagneten (1), der eine oberhalb der andere unterhalb eines Gefäßes (3) in welchem sich eine Flüssigkeit (4) mit Objekten (5) bzw. Partikeln (6), z. B. Eisen und magnetische Partikel, befindet. Die beiden Magnete sind wie folgt miteinander verschaltet sind. Ist der obere Elektromagnet an so ist der untere ausgeschaltet. Das gleiche gilt auch umgekehrt. Legt man nun eine Wechselspannung (2) mit einer bestimmten Frequenz an so werden die beiden Magnete immer wieder ein- und ausgeschaltet. Die mit Objekte (5) bzw. die Partikel werden nun abwechselnd nach oben oder unter beschleunigt. Dabei entstehen Hohlräume (7) welche schnell wieder kollabieren. Bevorzugt tritt dieser Effekt auf wenn sich die Flüssigkeit innerhalb eines evakuierten Vakuumgefäßes befindet Das Vakuum (8) wird erzeugt durch eine Vakuumpumpe (9).
  • Beispiel 2 besteht aus einer Vakuumkammer (19), in welcher sich ein Korb (17) befindet. Auf dem Boden des Korbes (11) befinden sich zu reinigenden Objekte (10). Der Korb selbst liegt auf Gummipuffern (12). Durch zwei gegenläufig geschaltete Elektroaußenvibratoren (13) wird der Korb in vertikale Schwingungen erregt. Am Deckel (16) der Vakuumkammer (19) befindet sich ein Vakuumanschluss (15). Durch eine Vakuumpumpe (14) wird ein Vakuum erzeugt (18). Da die Objekte am Korb befestigt sind erzeugen sie genauso wie im Beispiel 1 Kavitationsblasen.
  • Beispiel 3 besteht aus einem Vibrationstisch (24) mit Elektroaußenvibratoren (25). Der Vibrationstisch ist gekennzeichnet dadurch, dass er mehrere befestigte Böden (26) mit Löchern hat. Dass Gerät funktioniert wie folgt: Durch die Vakuumpumpe (21) wird ein Vakuum im Vibrationstisch (24) erzeugt. Die Elektroaußenvibratoren (25) erzeugen eine gerichtete vertikale Schwingung, des Tisches. Wenn die Beschleunigung die Erdbeschleunigung übersteigt entstehen innerhalb des Tisches an den Böden Hohlräume welche sich spontan wieder schließen (Kavitation). Dadurch, dass die Böden (26) Löcher haben ist es möglich, dass sich überall an den Böden Hohlräume ausbilden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektromagnet
    2
    Wechselspannung
    3
    Gefäß
    4
    Flüssigkeit
    5
    Objekte
    6
    Partikel
    7
    Hohlräume
    8
    Vakuum
    9
    Vakuumpumpe
    10
    Objekte
    11
    Korb
    12
    Gummipuffer
    13
    Elektroaußenvibratoren
    14
    Vakuumpumpe
    15
    Vakuumanschluss
    16
    Deckel
    17
    Korb
    18
    Vakuum
    19
    Vakuumkammer
    20
    Vakuumanschluss
    21
    Vakuumpumpe
    22
    Deckel
    23
    Schwingungsdämpfer
    24
    Vibrationstisch
    25
    Elektroaußenvibratoren
    26
    Böden

Claims (6)

  1. Chemisches Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine chemische Reaktion beschleunigt, aktiviert oder begünstigt wird, indem mit Hilfe von Magneten Partikel oder Objekte in eine vertikalen Schwingung versetzt werden, dass dadurch an diesen Objekten Kavitation entsteht.
  2. Anspruch nach 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in welcher die Kavitation entsteht sich in einem evakuierten Behältnis befindet.
  3. Technisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb einer Vakuumkammer zum Teil gefüllt mit einer Flüssigkeit, eine Einrichtung befindet, womit sich Gegenstände innerhalb der Flüssigkeit in eine vertikale Schwingung versetzen lassen.
  4. Anspruch nach 3 wobei es sich bei der Einrichtung um einen Korb handelt und die Schwingung mit Hilfe von gegenläufigen Elektroaußenvibratoren erzeugt wird.
  5. Ein Vibrationstisch welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er mehrer Böden mit Löchern für den Flüssigkeitsaustausch hat.
  6. Chemisches Verfahren welches einen nach Anspruch 5 beschriebenen Vibrationstisch benutzt.
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