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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von auf einer Oberfläche einer Einrichtung, welche Einrichtung ein wenigstens einen organischen Bestandteil enthaltendes Fluidgemisch führt, gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen.
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Einrichtungen, welche von entsprechenden organische Bestandteile enthaltenden Fluidgemischen durchströmt werden, werden in unterschiedlichen Bereichen der Technik eingesetzt. Lediglich beispielhaft wird einerseits auf Einrichtungen zur Abtrennung von organischen Bestandteilen aus einem organische Bestandteile enthaltenden Fluidgemisch, welches z. B. im Bergbau oder der Gewinnung von kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgern, wie z. B. Gas oder Öl, anfällt, und andererseits auf Anlagen, in welchen mithilfe intensiver stehender Ultraschallwellen die Agglomeration und Koaleszenz von emulsionsbildenden Öltropfen gefördert wird, wobei die entstehenden wesentlich größeren Tropfen anschließend mit bekannten Trennverfahren vom Wasser abgetrennt werden, verwiesen. Die Anlagerung kohlenwasserstoffhaltiger Stoffe, d. h. z. B. kohlenwasserstoffhaltiger Tröpfchen und/oder Partikel, an Oberflächen entsprechender Einrichtungen und die dadurch bedingte Ausbildung kohlenwasserstoffhaltiger Ablagerungen an diesen Oberflächen ist bekannt. Insbesondere ist bekannt, dass entsprechende Ablagerungen sich negativ auf den Betrieb und die Effizienz entsprechender Einrichtungen auswirken können.
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Die bisher bestehenden technischen Ansätze zur Entfernung kohlenwasserstoffhaltiger Ablagerungen von entsprechenden Oberflächen sind typischerweise prozesstechnisch aufwändig und/oder wenig effizient und sonach verbesserungswürdig.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von auf einer Oberfläche einer Einrichtung, welche Einrichtung ein wenigstens einen organischen Bestandteil enthaltendes Fluidgemisch führt, gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass die auf der Oberfläche der Einrichtung gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen mittels von wenigstens einer Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugter Schwingungen von der Oberfläche der Einrichtung entfernt werden.
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Das erfindungsgemäße Prinzip stellt einen besonderen technischen Ansatz zur Entfernung von kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen von einer oder mehreren Oberflächen einer Einrichtung, welche ein wenigstens einen organischen Bestandteil enthaltendes Fluidgemisch führt und somit von einem solchen Fluidgemisch durchströmt wird, dar.
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Bei einer entsprechende Oberflächen aufweisenden Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine Einrichtung zur Abtrennung von organischen Bestandteilen aus einem organische Bestandteile enthaltenden Fluidgemisch handeln. Mithin ist es gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass kohlenwasserstoffhaltige Ablagerungen von einer Oberfläche einer Einrichtung zur Abtrennung von organischen Bestandteilen aus einem organische Bestandteile enthaltenden Fluidgemisch entfernt werden.
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Bei einer Einrichtung zur Abtrennung von organischen Bestandteilen aus einem organische Bestandteile enthaltenden Fluidgemisch kann es sich konkret z. B. um eine Schallseparationseinrichtung handeln. Mithin ist es gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen von einer Oberfläche einer Schallseparationseinrichtung entfernt werden. Eine solche Schallseparationseinrichtung umfasst wenigstens eine Schallerzeugungseinrichtung zur Einbringung von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, in ein entsprechendes Fluidgemisch sowie gegebenenfalls wenigstens eine Schallreflexionseinrichtung zur Reflexion von Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, Die Schallseparationseinrichtung kann daneben weitere Bestandteile bzw. Funktionseinheiten, wie z. B. Hydrophone, umfassen.
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Bei derartigen wenigstens einen organischen Bestandteil enthaltenden Fluidgemischen, welche im Weiteren kurz als Fluidgemisch bezeichnet werden, handelt es sich insbesondere um wässrige Lösungen, in welchen feste und/oder flüssige organische Bestandteile suspendiert und/oder emulgiert sind. Bei den organischen Bestandteilen kann es sich konkret z. B. um einzelne oder, z. B. durch Agglomeration, miteinander verbundene Öltropfen handeln. Die konkrete chemische wie auch anteilsmäßige Zusammensetzung des Fluidgemischs hängt im Wesentlichen von der Art und dem Einsatzgebiet der das Fluidgemisch führenden Einrichtung ab.
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Bei kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen, welche im Weiteren kurz als Ablagerungen bezeichnet werden, handelt es sich insbesondere um feste und/oder flüssige organische Stoffe, welche einzeln oder, z. B. durch Agglomeration, aneinander gebunden bzw. miteinander verbunden sind. Bei den Ablagerungen kann es sich konkret z. B. um einzelne oder, z. B. durch Agglomeration, aneinander gebundene bzw. miteinander verbundene Öltropfen oder Ölpartikel handeln. In den Ablagerungen können weitere Bestandteile des Fluidgemischs, wie z. B. Wasser, enthalten bzw. eingeschlossen sein. Im Allgemeinen kann es sich bei solchen Ablagerungen um dünne Schichten bzw. Filme handeln.
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Unter Oberflächen der Einrichtung, an welchen sich entsprechende Ablagerungen bilden bzw. bilden können respektive von welchen entsprechende Ablagerungen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden bzw. entfernt werden können, sind sämtliche mit dem Fluidgemisch zumindest zeitweise in Kontakt stehende Oberflächen zu verstehen. Hierzu zählen insbesondere Oberflächen von Wandungen bzw. Wandungsabschnitten, welche einen von dem Fluidgemisch durchströmten Strömungskanal zumindest abschnittsweise begrenzen.
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Sofern die Einrichtung mehrere baulich eigenständige Bestandteile bzw.- Funktionseinheiten aufweist, können entsprechende Oberflächen an einzelnen oder mehreren, insbesondere sämtlichen, baulich eigenständigen Funktionseinheiten gegeben sein. Unter entsprechenden baulich eigenständigen Bestandteilen bzw. Funktionseinheiten sind mit Bezug auf die weiter oben genannte beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, gemäß welcher Ablagerungen von einer Oberfläche einer Schallseparationseinrichtung entfernt werden, z. B. ein Abtrennungsreaktor und/oder eine Schallerzeugungseinrichtung und/oder eine Schallreflexionseinrichtung und/oder entsprechende Wandungen bzw. Wandungsabschnitten, welche einen Zu- und/oder Abführkanal zu einem von dem Fluidgemisch durchströmten Strömungskanal zumindest abschnittsweise begrenzen, und/oder Wandungen bzw. Wandungsabschnitten, welche einen von dem Fluidgemisch durchströmten Strömungskanal zumindest abschnittsweise begrenzen, zu verstehen. Entsprechende Wandungen bzw. Wandungsabschnitte können als Rohre ausgebildet oder Teilen von Rohren zugehörig sein.
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Durch die Verwendung von gezielt zur Entfernung entsprechender Ablagerungen erzeugter Schwingungen ermöglicht es das erfindungsgemäße Prinzip, entsprechende Ablagerungen in-situ von entsprechenden Oberflächen zu entfernen. Die Ablagerungen werden durch die Schwingungen zumindest teilweise angeregt, von der Oberfläche gelöst, gegebenenfalls zerteilt, und so wieder in das Fluidgemisch eingebracht, aus welchem sie im Weiteren abgetrennt werden können. Es handelt sich um ein in prozesstechnischer Hinsicht sowohl zuverlässiges als auch effizientes und somit im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten technischen Ansätzen verbessertes Prinzip zur Entfernung entsprechender Ablagerungen von entsprechenden Oberflächen.
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Die zur Erzeugung der Schwingungen verwendete Schwingungserzeugungseinrichtung kann gleich- oder ungleichförmige bzw. regel- oder unregelmäßige Schwingungen in einem weiten Amplituden- und Frequenzbereich erzeugen. Die Schwingungserzeugungseinrichtung kann also beispielsweise eine oder mehrere dreieck-, rechteck-, sägezahn-, sinus- oder trapezförmige Schwingungen gleicher oder unterschiedlicher Amplitude und/oder Frequenz erzeugen. Selbstverständlich können die oder bestimmte von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugte Schwingungen einander überlagert werden.
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Die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen liegen typischerweise in einem Frequenzbereich zwischen 10 Hz und 20 kHz, bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 10 kHz, besonders bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 200 Hz und 2 kHz. Selbstverständlich sind in diesem Zusammenhang Ausnahmen nach oben und/oder unten denkbar. Der Frequenzbereich der Schwingungen ist insbesondere in Abhängigkeit der Bauweise der Einrichtung sowie den Resonanzfrequenzen entsprechender der Einrichtung zugehörigen baulich eigenständigen Bestandteile zu wählen.
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Grundsätzlich kann es sich bei den Schwingungen um akustische Schwingungen, d. h. typischerweise Schall, oder um mechanische Schwingungen, d. h. typischerweise Vibrationen bzw. Körperschall, handeln. Mithin werden von der Schwingungserzeugungseinrichtung typischerweise akustische und/oder mechanische Schwingungen erzeugt. Die Ausbreitungsrichtung der von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen zeigt im Hinblick auf die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen zu entfernen sind, vorzugsweise normale als auch tangentiale Ausbreitungskomponenten, so dass auf die zu entfernenden Ablagerungen unterschiedlich ausgerichtete Kräfte, d. h. insbesondere Scher- und Zugkräfte, ausgeübt werden können.
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Die Schwingungen können dauerhaft und somit kontinuierlich erzeugt werden. Denkbar ist es jedoch auch, die Schwingungen nicht dauerhaft und somit diskontinuierlich, d. h. für eine bestimmte Zeitdauer zu bestimmten, fest oder frei vorgegebenen oder vorgebbaren Zeitpunkten, zu erzeugen. Mithin kann die Schwingungserzeugungseinrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich bzw. bedarfsweise betrieben und Schwingungen entsprechend bedarfsweise erzeugt werden.
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Die Schwingungserzeugungseinrichtung umfasst typischerweise wenigstens ein, insbesondere elektrisches, Schwingungserzeugungsmittel und wenigstens ein diesem zugeordnetes Schwingungswandlermittel. Es kommt dabei grundsätzlich die Verwendung jedweder Art von Schwingungserzeugungsmitteln bzw. Schwingungswandlermitteln in Betracht. Lediglich beispielhaft ist auf elektrodynamische, magnetodynamische, piezoelektrische Schwingungserzeugungsmittel bzw. Schwingungswandlermittel zu verweisen. Die Schwingungserzeugungseinrichtung kann als Schwingungserzeugungsmittel auch Lautsprechereinrichtungen, Vibrationseinrichtungen etc. umfassen.
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Im Folgenden werden unterschiedliche Möglichkeiten der Einbringung und Übertragung der von der oder einer Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen in die Ablagerungen respektive in die von den Ablagerungen zu befreiende(n) Oberfläche(n) der Einrichtung beschrieben.
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Die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen können z. B. über das oder ein die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisendes Bauteil der Einrichtung in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragen werden.
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Die Übertragung der Schwingungen in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, erfolgt hier typischerweise mittels Körperschall, d. h. es erfolgt eine lokale Anregung der Eigenresonanz des Bauteils, von dessen Oberfläche die Ablagerungen entfernt werden sollen. Die Frequenz der von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen ist vorzugsweise an die Eigenresonanz des Bauteils anzupassen.
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Soll mehr als ein Bauteil mit Schwingungen einer einzelnen Schwingungserzeugungseinrichtung beaufschlagt werden, ist es zweckmäßig, nicht mit einzelnen Anregungsfrequenzen, sondern mit einem breiten, alle fraglichen Resonanzfrequenzen enthaltenden Schwingungsspektrum zu arbeiten. Zweckmäßig soll demnach ein breitbandiger Frequenzbereich, welcher insbesondere eine Bandbreite von ±10% bis ±20% der Resonanzfrequenz der von den Ablagerungen zu reinigenden Bauteile umfasst, verwendet werden.
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Selbst bei Beaufschlagung nur eines einzelnen Bauteils hat die Verwendung eines entsprechend breiten Frequenzspektrums Vorteile, da betriebsbedingte Schwankungen der Resonanzfrequenzen, z. B. durch Änderungen der Temperatur und/oder der Zusammensetzung des Fluids ohne die Implementierung aufwändiger Regelkreise mit erfasst werden können. Andernfalls ist der Frequenzbereich der von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen gegebenenfalls an entsprechend schwankende Resonanzfrequenzen anzupassen.
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Dabei ist es denkbar, dass die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung mit dem oder einem die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisenden Bauteil der Einrichtung unmittelbar oder mittelbar gekoppelt, d. h. insbesondere schwingungsgekoppelt, angeordnet wird. Die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen werden über das Bauteil in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragen.
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Die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung kann dabei an dem oder einem die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisenden Bauteil der Einrichtung angeordnet werden, so dass die Schwingungen unmittelbar über das Bauteil in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragen werden.
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Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung beabstandet bzw. benachbart zu dem oder einem die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisenden Bauteil der Einrichtung angeordnet wird, und die Schwingungen mittelbar unter Zwischenschaltung wenigstens einer Schwingungsübertragungsstruktur in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, übertragen werden.
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Bei einer solchen Schwingungsübertragungsstruktur kann es sich z. B. um ein mit der oder einer Schwingungserzeugungseinrichtung gekoppeltes, d. h. insbesondere schwingungsgekoppeltes, Bauteil handeln. Als Schwingungsübertragungsstruktur kann z. B. ein mechanisch hinreichend steifes, aus einem keramischen und/oder metallischen und/oder polymeren Material gebildetes Schwingungsübertragungsbauteil, welches die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen auf bzw. in ein anderes Bauteil überträgt, verwendet werden.
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Weiterhin ist es möglich, dass die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen über das Fluidgemisch in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragen werden.
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Die Übertragung der Schwingungen in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, erfolgt hier typischerweise mittels Schallübertragung durch das Fluidgemisch. Die Amplitude, Frequenz und Form der von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen sind zweckmäßig an die Schwingungsamplitude, -form und -frequenz beeinflussende Parameter des Fluidgemischs, d. h. insbesondere die Art der Strömung und/oder die Strömungsgeschwindigkeit, anzupassen. Auch hier gilt, dass, sofern mehr als ein Bauteil mit Schwingungen einer einzelnen Schwingungserzeugungseinrichtung beaufschlagt werden soll, es zweckmäßig ist, nicht mit einzelnen Anregungsfrequenzen, sondern mit einem breiten, alle fraglichen Resonanzfrequenzen enthaltenden Schwingungsspektrum zu arbeiten. Selbst bei Beaufschlagung nur eines einzelnen Bauteils hat die Verwendung eines entsprechend breiten Frequenzspektrums Vorteile, da betriebsbedingte Schwankungen der Resonanzfrequenzen, z. B. durch Änderungen der Temperatur und/oder der Zusammensetzung des Fluids, ohne die Implementierung aufwändiger Regelkreise mit erfasst werden können. Andernfalls ist der Frequenzbereich der von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen gegebenenfalls an entsprechend schwankende Resonanzfrequenzen anzupassen.
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Dabei ist es denkbar, dass die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung innerhalb des Fluidgemischs angeordnet wird und die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen über das Fluidgemisch in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragen werden.
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Denkbar ist es auch, dass die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung außerhalb des Fluidgemischs angeordnet wird und die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen auf wenigstens eine innerhalb des Fluidgemischs angeordnete Schwingungsübertragungsstruktur übertragen werden und von der Schwingungsübertragungsstruktur auf das Fluidgemisch übertragen werden. Über das Fluidgemisch werden die Schwingungen dann in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragen.
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Bei der Schwingungsübertragungsstruktur kann es sich auch hier z. B. um ein mit der Schwingungserzeugungseinrichtung gekoppeltes, d. h. insbesondere schwingungsgekoppeltes, Bauteil handeln. Als Schwingungsübertragungsstruktur kann auch hier z. B. ein mechanisch hinreichend steifes, aus einem keramischen und/oder metallischen und/oder polymeren Material gebildetes Schwingungsübertragungsbauteil, welches über die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen unmittelbar in Schwingung versetzt wird, verwendet werden. Als Schwingungsübertragungsstruktur kann beispielsweise auch ein zumindest abschnittsweise hohles und mit einem in Schwingung versetzbaren Fluid, wie z. B. Wasser, befülltes Schwingungsübertragungsbauteil, z. B. in Form eines Rohrs, verwendet werden. Die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen versetzen zunächst das Fluid innerhalb des Schwingungsübertragungsbauteils in Schwingung. Das Schwingungsübertragungsbauteil wird im Weiteren mittelbar über das in Schwingung versetzte Fluid in Schwingung versetzt und so fort.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Entfernung von auf einer Oberfläche einer Einrichtung, welche Einrichtung ein Fluidgemisch führt, gebildeten Ablagerungen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wenigstens eine Schwingungserzeugungseinrichtung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, Schwingungen derart zu erzeugen, dass die auf der Oberfläche der Einrichtung gebildeten Ablagerungen von der Oberfläche der Einrichtung entfernt werden.
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Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelten sämtliche Ausführungen hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens analog. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet bzw. eingerichtet.
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Die wenigstens eine Schwingungserzeugungseinrichtung ist typischerweise zur Erzeugung von akustischen und/oder mechanischen Schwingungen eingerichtet. Unter mechanischen Schwingungen sind insbesondere Körperschall bzw. Vibrationen zu verstehen.
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Die oder wenigstens eine Schwingungserzeugungseinrichtung kann mit dem oder einem die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisenden Bauteil der Einrichtung unmittelbar oder mittelbar gekoppelt, insbesondere schwingungsgekoppelt, angeordnet sein, so dass die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen über das Bauteil in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragbar sind. Eine Schwingungserzeugungseinrichtung kann sonach z. B. als Unterwasserlautsprecher oder entsprechend einem solchen ausgebildet sein. Eine Schwingungserzeugungseinrichtung kann gleichermaßen auch als Körperschallsender, vorzugsweise mit einem breiten Frequenzbereich der, vorzugsweise mit hoher Intensität, übertragbaren Schwingungen, ausgebildet sein.
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Die oder wenigstens eine Schwingungserzeugungseinrichtung kann unmittelbar an dem oder einem die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisenden Bauteil der Einrichtung angeordnet sein, so dass die Schwingungen über das Bauteil in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragbar sind. Alternativ oder ergänzend kann die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung beabstandet bzw. benachbart zu dem oder einem die Oberfläche, von welcher die Ablagerungen entfernt werden sollen, aufweisenden Bauteil der Einrichtung angeordnet sein, so dass die Schwingungen über das Bauteil in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragbar sind.
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Die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung kann auch innerhalb des Fluidgemischs angeordnet sein, so dass die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen über das Fluidgemisch in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragbar sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch wenigstens eine mit der Schwingungserzeugungseinrichtung gekoppelte, insbesondere schwingungsgekoppelte, innerhalb des Fluidgemischs angeordnete Schwingungsübertragungsstruktur umfassen. Dabei kann die oder eine Schwingungserzeugungseinrichtung außerhalb des Fluidgemischs angeordnet sein, so dass die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen auf die wenigstens eine innerhalb des Fluidgemischs angeordnete Schwingungsübertragungsstruktur übertragbar sind und von der Schwingungsübertragungsstruktur über das Fluidgemisch in die Ablagerungen respektive in die Oberfläche, von welcher diese entfernt werden sollen, übertragbar sind.
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Die Schwingungserzeugungseinrichtung ist typischerweise zur Erzeugung von Schwingungen in einem Frequenzbereich zwischen 10 Hz und 20 kHz, bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 10 kHz, besonders bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 200 Hz und 2 kHz, eingerichtet.
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Die Schwingungserzeugungseinrichtung ist ferner zweckmäßig zur Erzeugung von Schwingungen in einem Frequenzbereich, welcher insbesondere eine Bandbreite von ±10% bis ±20% der Resonanzfrequenz der von den Ablagerungen zu reinigenden Bauteile umfasst, eingerichtet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1–3 je eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 ist zur Entfernung von auf wenigstens einer Oberfläche 2 einer ein Fluidgemisch führenden Einrichtung 3 gebildeten kohlenwasserstoffhaltigen Ablagerungen A eingerichtet. Die Vorrichtung 1 ist der Einrichtung 3 sonach zugeordnet.
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Das Fluidgemisch, dessen Strömungsrichtung durch den Pfeil angedeutet ist, enthält wenigstens einen organischen Bestandteil. Bei dem Fluidgemisch kann es sich sonach z. B. um eine Öl-Tropfen und/oder Sand- oder andere Feststoffpartikel als jeweilige, insbesondere feste, organische Bestandteile enthaltende wässrige Emulsion bzw. Suspension handeln. Bei den Ablagerungen kann es sich demnach z. B. um zu öligen Filmen verbundene Öl-Tropfen bzw. Feststoff-Partikel handeln.
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Die Einrichtung 3 ist als eine Schallseparationseinrichtung ausgebildet. Die Einrichtung 3 ist sonach zur Durchführung eines Schallabtrennungsprozesses (engl. „sonic separation process“, kurz „sonsep-process“) zur Abtrennung der organischen Bestandteile aus dem Fluidgemisch eingerichtet. Die Einrichtung 3 umfasst als wesentliche Bestandteile eine Schallerzeugungseinrichtung 4, eine diese gegenüber liegend angeordnete Schallreflexionseinrichtung 5 sowie mehrere einen Strömungskanal 6 für das Fluidgemisch begrenzende Wandungen 7. Der von der Schallerzeugungseinrichtung 4 erzeugte Schall, d. h. typischerweise Ultraschall, wird von der Schallreflexionseinrichtung 5 reflektiert, so dass sich in dem Strömungskanal 6 eine stehende Schallwelle 8 ausbildet.
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Mithin sind vorstehend genannte, tatsächlich oder potentiell entsprechende Ablagerungen aufweisende Oberflächen 2 insbesondere im Bereich der mit dem Fluidgemisch in Kontakt stehenden Abschnitte der Schallerzeugungseinrichtung 4, der Schallreflexionseinrichtung 5 sowie der den Strömungskanal 6 begrenzenden Wandungen 7 gegeben.
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Die Vorrichtung 1 umfasst mehrere Schwingungserzeugungseinrichtungen 9. Eine entsprechende Schwingungserzeugungseinrichtung 9 ist zur Erzeugung von akustischen und/oder mechanischen Schwingungen bzw. Vibrationen eingerichtet. Eine entsprechende Schwingungserzeugungseinrichtung 9 umfasst hierzu typischerweise ein elektrisches Schwingungserzeugungsmittel 10, z. B. in Form eines elektrodynamischen Elements, und ein diesem zugeordnetes Schwingungswandlermittel 11, z. B. in Form einer Vibrationseinrichtung.
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Eine entsprechende Schwingungserzeugungseinrichtung 9 kann eine oder mehrere dreieck-, rechteck-, sägezahn-, sinus- oder trapezförmige Schwingungen gleicher oder unterschiedlicher Amplitude und/oder Frequenz erzeugen. Die von einer entsprechenden Schwingungserzeugungseinrichtung 9 erzeugten Schwingungen liegen bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 10 kHz, besonders bevorzugt in einem Frequenzbereich zwischen 200 Hz und 2 kHz. Vorteilhaft ist insbesondere die Erzeugung bzw. Verwendung breitbandiger Frequenzbänder, welche einen breiten Bereich darstellbarer Resonanzfrequenzen der mit Schwingungen zu beaufschlagenden und somit von entsprechenden Ablagerungen A zu reinigenden Bauteile abdecken können. Der breitbandige Frequenzbereich umfasst typischerweise eine Bandbreite von ±10% bis ±20% der Resonanzfrequenz der von den Ablagerungen A zu reinigenden Bauteile.
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Ersichtlich sind die Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 unmittelbar an den Außenflächen der unteren Wandungen 7 angeordnet. Es besteht eine unmittelbare Kopplung bzw. Schwingungskopplung zwischen den Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 und den Außenflächen der Wandungen 7. Die von den Schwingungserzeugungseinrichtung 9 erzeugten Schwingungen können sonach über das die Oberfläche 2, von welcher die Ablagerungen A entfernt werden sollen, aufweisende Bauteil der Einrichtung 3, hier also die Wandungen 7, in die Ablagerungen A respektive in die Oberfläche 2, von welcher die Ablagerungen A entfernt werden sollen, hier also die Oberflächen 2 der den Strömungskanal 6 begrenzenden Innenflächen der Wandungen 7, übertragen werden.
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Die Übertragung der Schwingungen in die Ablagerungen A respektive in die Oberfläche 2, von welcher die Ablagerungen A entfernt werden sollen, erfolgt hier über Körperschall, da die Wandungen 7 der Einrichtung 3 gezielt in Schwingung bzw. Vibration versetzt werden, was zu einem Ablösen der Ablagerungen von den Oberflächen 3 führt. Die Frequenz der von den Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 erzeugten Schwingungen ist dabei an die Eigenresonanz der Wandungen 7 angepasst.
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Über die beschriebene Konfiguration lässt sich ein zuverlässiges und effizientes Verfahren zur Entfernung entsprechender Ablagerungen A von entsprechenden Oberflächen 2 realisieren. Gemäß dem Verfahren werden die auf entsprechenden Oberflächen 2 der Einrichtung 3 gebildeten Ablagerungen A sonach mittels von einer oder mehreren kontinuierlich oder diskontinuierlich betriebenen Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 erzeugten Schwingungen von den Oberflächen 2 entfernt.
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Strichliert dargestellt sind weitere, d. h. alternative oder ergänzende, Anordnungsmöglichkeiten entsprechender Schwingungserzeugungseinrichtungen 9.
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Mithin können die oder weitere Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 auch an Außenflächen der in 1 gezeigten oberen Wandungen 7 sowie den Außenflächen der Schallerzeugungseinrichtung 4 bzw. der Schallreflexionseinrichtung 5 angeordnet sein. Denkbar ist es auch, eine Schwingungserzeugungseinrichtung mittelbar mit einem Bauteil der Einrichtung 3, von dessen Oberfläche 2 entsprechende Ablagerungen A entfernt werden sollen, zu koppeln. Wie exemplarisch für die rechte untere Wandung 7 gezeigt ist, ist eine mittelbare Kopplung über ein zwischen eine Schwingungserzeugungseinrichtung 9 und die Außenfläche der Wandung 7 geschaltete Schwingungsübertragungsstruktur 12 möglich. Bei einer solchen Schwingungsübertragungsstruktur 12 handelt es sich um ein mechanisch hinreichend steifes, aus einem keramischen und/oder metallischen und/oder polymeren Material gebildetes Schwingungsübertragungsbauteil, welches über die von der Schwingungserzeugungseinrichtung 9 erzeugten Schwingungen in Schwingung versetzt wird und diese weiter auf die Wandung 7 überträgt. Konkret kann es sich bei einer solchen Schwingungsübertragungsstruktur 12 z. B. um einen Teil einer Halterung der Einrichtung 3 respektive der einrichtungsseitigen Wandung 7 handeln.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schwingungserzeugungseinrichtungen 9, d. h. zumindest diesen zugehörige Schwingungswandlermittel 11, hier innerhalb des Fluidgemischs 7 angeordnet. Die von den Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 erzeugten Schwingungen werden sonach über das Fluidgemisch in die Ablagerungen A respektive in die Oberflächen 2, von welchen die Ablagerungen A entfernt werden sollen, übertragen.
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3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind hier nicht die Schwingungserzeugungseinrichtungen 9, sondern lediglich eine mit diesen gekoppelte Schwingungsübertragungsstruktur 12 innerhalb des Fluidgemischs angeordnet.
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Bei der Schwingungsübertragungsstruktur 12 handelt es sich um ein hinreichend steifes, aus einem keramischen und/oder metallischen und/oder polymeren Material gebildetes Schwingungsübertragungsbauteil, welches über die von der Schwingungserzeugungseinrichtung erzeugten Schwingungen unmittelbar in Schwingung versetzt wird.
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Bei der Schwingungsübertragungsstruktur kann 12 kann es sich auch um ein zumindest abschnittsweise hohles und mit einem in Schwingung versetzbaren bzw. mit einem Schwingungen übertragenden Fluid, wie z. B. Wasser, befülltes Schwingungsübertragungsbauteil, wie z. B. ein Rohr, handeln. Die von der Schwingungserzeugungseinrichtung 9 erzeugten Schwingungen versetzen zunächst das Fluid innerhalb des Schwingungsübertragungsbauteils in Schwingung versetzen. Das Schwingungsübertragungsbauteil wird im Weiteren über das in Schwingung versetzte Fluid in Schwingung versetzt. Derart werden Schwingungen in das Fluidgemisch und weiter in auf die Ablagerungen A respektive in die Oberfläche 2, von welcher die Ablagerungen A entfernt werden sollen, übertragen.
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Die in den Fig. gezeigten Merkmale, d. h. insbesondere die unterschiedlichen Anordnungsmöglichkeiten entsprechender Schwingungserzeugungseinrichtungen 9 respektive diesen zugehöriger Schwingungserzeugungsmittel 10 bzw. Schwingungswandermittel 11 bzw. mit diesen gekoppelter Schwingungsübertragungsstrukturen 12, lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
