DE102014206823A1 - Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension - Google Patents

Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension mit einem Signalgenerator (2) zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung, einer Verstärkereinrichtung (3) zum Erzeugen eines elektrischen Steuersignals (8) aus der elektrischen Spannung und einer elektromechanischen Wandlereinrichtung (4) zum Erzeugen eines Ultraschallsignals in Abhängigkeit von dem elektrischen Steuersignals (8), wobei die elektromechanischen Wandlereinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, das Ultraschallsignal in die Emulsion und/oder die Suspension einzukoppeln, und wobei die Verstärkereinrichtung (3) als Schaltverstärker ausgebildet ist und die Vorrichtung (1) eine elektrische Filtereinrichtung (9) zum Filtern des elektrischen Steuersignals aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension mit einem Signalgenerator zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung, einer Verstärkereinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Steuersignals aus der elektrischen Spannung und einer elektromechanischen Wandlereinrichtung zum Erzeugen eines Ultraschallsignals in Abhängigkeit von dem elektrischen Steuersignal, wobei die elektromechanische Wandlereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Ultraschallsignal in die Emulsion oder Suspension einzukoppeln.
  • In vielen industriellen Prozessen, wie beispielsweise dem Bergbau, bei Brunnenbohrungen sowie der Öl- und Gasgewinnung entsteht üblicherweise sogenanntes Produktwasser. Dieses Produktwasser umfasst neben Wasser eine bestimmte Menge an gelösten Feststoffpartikeln. Beispielsweise können Öltropfen in dem Produktwasser vorhanden sein. Um das Wasser wieder verwenden zu können oder dieses der Umwelt wieder zuführen zu können, müssen diese Verschmutzungen aus dem Produktwasser entfernt werden. Zu diesem Zweck werden unterschiedliche physikalische Prozesse verwendet, um den Großteil der gelösten Partikel aus dem Produktwasser zu entfernen. Hierzu kann beispielsweise eine Vorrichtung zur Schwerkrafttrennung, Zentrifugen, Hydrozyklonen oder dergleichen verwendet werden.
  • Kleine Partikel in dem Produktwasser, wie beispielsweise Öltropfen, die einen Durchmesser kleiner als 20 μm aufweisen, bilden üblicherweise stabile Emulsionen bzw. Suspensionen aus, und können mit den üblicherweise verwendeten Verfahren nur schwer aus dem Produktwasser entfernt werden. Weitere bekannte Methoden, wie beispielsweise die Verwendung von entsprechenden Filtern, sind in der Regel teuer und benötigen große Mengen von Energie. Darüber hinaus können derartige Filter nicht kontinuierlich verwendet werden, da diese entsprechend gereinigt werden müssen.
  • Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, bei denen Ultraschall in die Suspension bzw. Emulsion eingekoppelt wird. Hierbei werden die Partikel, insbesondere Ölpartikel, aus der im Wesentlichen wässrigen Lösung bzw. Emulsion dadurch getrennt, dass diese in bestimmte Bereiche bewegt werden, an denen diese konzentriert vorliegen und zu größeren Partikeln agglomerieren und/oder koaleszieren. Diese größere Partikel, die beispielsweise als Tropfen oder Agglomerate ausgebildet sein können, können dann mit den bekannten Standardtechniken, wie beispielsweise Zentrifugen oder Vorrichtungen zur Schwerkrafttrennung, entfernt werden. Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird ein Ultraschallsignal derart in die Suspension bzw. Emulsion eingekoppelt, dass sich in der Suspension bzw. Emulsion eine stehende Welle ausbildet. Die Kräfte des Schallfelds bewirken einen Drift der entsprechenden Partikel zu den Knoten der stehenden Welle, wo die Partikel agglomerieren (feste Partikel) oder koaleszieren (Tropfen).
  • Um eine derartige Vorrichtung zum Trennen eines Gemisches mittels Ultraschall zu betreiben, wird ein elektromechanisches Wandlereinrichtung verwendet, das beispielsweise mit Frequenzen zwischen 0,5 und 2 MHz bei einer durchschnittlichen Leistung von einigen W/cm2 betrieben wird. Dadurch, dass die Resonanzfrequenz des Systems erreicht werden muss, um eine stehende Welle mit einer ausreichenden Intensität zu erzeugen, ist üblicherweise ein entsprechender Reflektor oder eine zweite Wandlereinrichtung, welche in Phase mit der ersten Wandlereinrichtung betrieben wird, nötig. Der Reflektor muss beispielsweise mit einer Genauigkeit von wenigen Prozent der akustischen Wellenlänge positioniert sein. Dadurch, dass sich die Temperatur und/oder die Zusammensetzung des Produktwassers im Laufe der Zeit ändern kann, ist es notwendig, die Frequenz des Steuersignals der Wandlereinrichtung und/oder die Position des Reflektors zu verändern.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Trennung einer Emulsion und/oder einer Suspension der eingangs genannten Art bereitzustellen, die energieeffizient betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension umfasst einen Signalgenerator zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung, eine Verstärkereinrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Steuersignals aus der elektrischen Spannung und eine elektromechanisches Wandlereinrichtung zum Erzeugen eines Ultraschallsignals in Abhängigkeit von dem elektrischen Steuersignal, wobei die elektromechanische Wandlereinrichtung dazu ausgebildet ist, das Ultraschallsignal in die Emulsion und/oder die Suspension einzukoppeln, und wobei die Verstärkereinrichtung als Schaltverstärker ausgebildet ist und die Vorrichtung eine elektrische Filtereinrichtung zum Filtern des elektrischen Steuersignals aufweist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Verwendung von elektrischen Verstärkereinrichtungen bzw. Verstärkern, die eine hohe Signalqualität aufweisen, für die Anwendung in einer Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension mittels eines Ultraschallsignals nicht erforderlich ist. In der Vorrichtung wird die elektromechanische Wandlereinrichtung üblicherweise mit einer hohen elektrischen Leistung betrieben. Hierbei ist es nicht notwendig, dass beispielsweise Klasse-A-Verstärker oder Klasse-A/B-Verstärker verwendet werden. Vorliegend ist die Verstärkereinrichtung als Schaltverstärker ausgebildet. Ein derartiger Verstärker kann auch als schaltender Verstärker bezeichnet werden. Bevorzugt kann die Verstärkereinrichtung als Klasse-D-Verstärker ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die Verstärkereinrichtung als Klasse-E-Verstärker oder als Klasse-F-Verstärker ausgebildet sein.
  • Durch die Verwendung eines Schaltverstärkers kann die in der Verstärkereinrichtung benötigte Leistung deutlich reduziert werden. Beispielsweise kann mit einem Schaltverstärker ein Wirkungsgrad von 95 % erreicht werden. Im Vergleich zu einem üblicherweise verwendeten Klasse-A-Verstärker, der beispielsweise einen Wirkungsgrad von 50 % aufweist, kann somit ein energieeffizienter Betrieb der Vorrichtung ermöglicht werden. Darüber hinaus kann die Verstärkereinrichtung kompakt und kostengünstiger ausgebildet werden. Zudem kann auf ein Kühlsystem verzichtet werden, das bei üblicherweise verwendeten Verstärkereinrichtungen verwendet wird. Alternativ dazu kann das Kühlsystem deutlich reduziert werden.
  • Die Vorrichtung umfasst zudem eine elektrische Filtereinrichtung. Die elektrische Filtereinrichtung kann eingangsseitig mit der elektrischen Verstärkereinrichtung und ausgangsseitig mit dem elektromechanische Wandler verbunden sein. Somit kann mit der Filtereinrichtung das von der Verstärkereinrichtung bereitgestellte Steuersignal entsprechend gefiltert bzw. angepasst werden. Somit kann der Betriebszustand der elektromechanischen Wandlereinrichtung, die beispielsweise ein piezoelektrisches Element umfasst, entsprechend angepasst werden.
  • Bevorzugt ist die Verstärkereinrichtung dazu ausgebildet, als das elektrische Steuersignal ein Rechtecksignal zu erzeugen. Zum Erzeugen eines entsprechenden Rechtecksignals kann die Verstärkereinrichtung entsprechende Schaltelemente, beispielsweise Transistoren oder dergleichen, aufweisen. Somit kann eine einfache und kostengünstige Verstärkereinrichtung bereitgestellt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Filtereinrichtung besonders platzsparend ausgebildet sein kann. Somit kann diese in unmittelbarer Nähe zu der elektromechanischen Wandlereinrichtung angeordnet werden. Beispielsweise kann die Verstärkereinrichtung zusammen mit der elektromechanischen Wandlereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet werden.
  • In einer Ausführungsform ist die elektrische Filtereinrichtung dazu ausgebildet, Oberwellen mit einer vorbestimmten Frequenz aus dem elektrischen Steuersignal zu filtern. Insbesondere wenn mit der Verstärkereinrichtung ein Rechtecksignal erzeugt wird, entstehen hierbei üblicherweise Oberwellen bzw. Harmonische. Diese Oberwellen können bewirken, dass die elektromechanische Wandlereinrichtung Ultraschallwellen mit den Frequenzen der Oberwellen erzeugt. Wenn diese Oberwellen aus dem Steuersignal gefiltert werden, kann ein energieeffizienter Betrieb der Wandlereinrichtung ermöglicht werden.
  • In einer Ausgestaltung umfasst die elektrische Filtereinrichtung einen Tiefpassfilter und/oder einen Bandpassfilter. Dabei können die Grenzfrequenz bzw. die Grenzfrequenzen der Filtereinrichtung derart gewählt werden, dass die Oberwellen in dem elektrischen Steuersignal unterdrückt werden. Die Filtereinrichtung kann beispielsweise als passives Filter ausgebildet sein. Insbesondere weist die Filtereinrichtung keine resistiven Komponenten auf. Somit kann eine Filtereinrichtung bereitgestellt werden, die einen geringen Energiebedarf aufweist.
  • Weiterhin hat es sich vorteilhaft gezeigt, wenn der Signalgenerator dazu ausgebildet ist, eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung bereitzustellen und die Vorrichtung eine Phasenregelschleife zum Einstellen einer Phase und/oder einer Frequenz der zeitlich veränderlichen Spannung umfasst. Mit einer Phasenregelschleife, die auch als Phase-Locked Loop (PLL) bezeichnet werden kann, kann die mit dem Signalgenerator bereitgestellte elektrische Spannung entsprechend angepasst werden, um die elektromechanische Wandlereinrichtung in der Resonanzfrequenz zu betreiben.
  • In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ein Hydrophon zum Erfassen des in die Emulsion und/oder die Suspension eingekoppelten Ultraschallsignals auf und die Phasenregelschleife ist dazu ausgebildet, die Phase und/oder die Frequenz der elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem erfassten Ultraschallsignal einzustellen. Mit einem Hydrophon bzw. einem Unterwassermikrofon kann die Ausbreitung des Ultraschallsignals in der Emulsion bzw. Suspension kontinuierlich überprüft werden. Die Phasenregelschleife kann die mit dem Signalgenerator bereitgestellte elektrische Spannung in Abhängigkeit von einem Signal des Hydrophon genau anpassen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen Richtkoppler zum Erfassen des elektrischen Steuersignals auf und die Phasenregelschleife ist dazu ausgebildet, die Phase und/oder die Frequenz der elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Steuersignal einzustellen. Mit einem Richtkoppler kann das elektrische Steuersignal, das von der Verstärkereinrichtung erzeugt wird, zuverlässig erfasst werden. In Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Steuersignal kann die Phase und/oder die Frequenz der zeitlich veränderten Spannung, die mit dem Signalgenerator bereitgestellt wird, zuverlässig nachgeregelt werden.
  • Bevorzugt sind der Richtkoppler und die elektrische Filtereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Mit anderen Worten weist der Richtkoppler ein integriertes elektrisches Filter auf. Auf diese Weise kann eine platzsparende Anordnung erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausführung sind die Verstärkereinrichtung und die elektromechanische Wandlereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Auf diese Weise kann eine Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder Suspension bereitgestellt werden, die besonders Bauraum sparend angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung sind der Signalgenerator, die Verstärkereinrichtung, die elektromechanische Wandlereinrichtung und die elektrische Filtereinrichtung auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. In gleicher Weise kann die Phasenregelschleife auf dieser Leiterplatte angeordnet sein. Bei der Verwendung eines Hydrophons kann auch dieses auf der Leiterplatte angeordnet sein. Die Leiterplatte ist insbesondere an die Form des Reaktors angepasst, wenn das Hydrophon auf der Leiterplatte integriert ist. Falls ein Richtkoppler verwendet wird, kann auch dieser auf der Leiterplatte angeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension bereitgestellt werden, die kompakt ausgebildet ist.
  • Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zumindest eine weitere elektromechanisches Wandlereinrichtung und zumindest eine weitere elektrische Verstärkereinrichtung zum Bereitstellen eines elektrischen Steuersignals für die zumindest eine weitere elektromechanische Wandlereinrichtung aufweist. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung eine Mehrzahl von Verstärkereinrichtungen aufweisen, wobei jede der Verstärkereinrichtungen dient, eine elektromechanisches Wandlereinrichtung anzusteuern.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder Suspension gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen einer Emulsion und/oder Suspension in einer schematischen Darstellung;
  • 3 eine elektrische Filtereinrichtung für die Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform;
  • 4 eine Filtereinrichtung für die Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform;
  • 5 eine Vorrichtung, die eine Phasenregelschleife und ein Hydrophon aufweist;
  • 6 eine Vorrichtung, die eine Phasenregelschleife und einen Richtkoppler aufweist; und
  • 7 eine Vorrichtung bei der eine elektromechanisches Wandlereinrichtung außerhalb einer Leiterplatte angeordnet ist.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension. Insbesondere kann die Vorrichtung 1 zum Trennen von Produktwasser in dessen Bestandteile verwendet werden. Produktwasser tritt beispielsweise im Bergbau, bei Bohrungen sowie der Öl- und Gasgewinnung auf. Das Produktwasser umfasst Wasser sowie Verschmutzungen, die als Partikel oder als Öltropfen vorliegen können. Die Vorrichtung 1 umfasst einen Signalgenerator 2, mit dem eine elektrische Spannung bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann mit dem Signalgenerator 2 eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung, wie beispielsweise eine hochfrequente Wechselspannung, bereitgestellt werden. Die mit dem Signalgenerator 2 bereitgestellte elektrische Spannung weist die Sollfrequenz fsoll auf.
  • Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 1 eine Verstärkereinrichtung 3, die elektrisch mit dem Signalgenerator 2 verbunden ist. Die Verstärkereinrichtung 3 ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Steuersignal aus der elektrischen Spannung bereitzustellen. Insbesondere kann die mit dem Steuergerät 2 bereitgestellte elektrische Spannung mit der Verstärkereinrichtung 3 verstärkt werden. Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 eine elektromechanische Wandlereinrichtung 4 auf, die dazu ausgebildet ist, das elektrische Steuersignal in ein Schallsignal im Ultraschallbereich zu wandeln. Die elektromechanische Wandlereinrichtung 4 kann beispielsweise ein piezoelektrisches Element oder einen entsprechenden Aktor umfassen. Die elektromechanische Wandlereinrichtung 4 ist innerhalb der Emulsion bzw. Suspension angeordnet, so dass die Ultraschallwellen in die Emulsion bzw. Suspension eingekoppelt werden können. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich die Verschmutzung innerhalb des Produktwassers in bestimmten Bereichen sammeln und dort agglomerieren bzw. koaleszieren. In Folge dessen bilden sich größere Partikel aus, die beispielsweise als Agglomerate oder Tropfen vorliegen können. Diese können durch Verfahren wie Schwerkraftabsetzung oder durch Zentrifugen aus dem Produktwasser entfernt werden. Überdies umfasst die Vorrichtung 1 einen Richtkoppler 5, mit dem das elektrische Steuersignal erfasst und in ein Oszilloskop 6 übertragen werden kann.
  • Bei einer Vorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik werden als die Verstärkereinrichtung 3 üblicherweise Leistungsverstärker verwendet, die als Klasse-A-Verstäker oder als Klasse-A/B-Verstärker ausgebildet sind. Wenn die Verstärkereinrichtung 3 derart ausgebildet ist bzw. in einem derartigen Betriebsmodus betrieben wird, weist diese üblicherweise einen Wirkungsgrad von 50 % (Klasse A) bzw. 64 % (Klasse B) auf. Dies bedeutet, dass ungefähr die Hälfte der elektrischen Leistung innerhalb der Verstärkereinrichtung 3 in Wärme umgewandelt wird, welche mittels entsprechender Kühleinrichtungen abgeführt werden muss.
  • Darüber hinaus werden bei Vorrichtungen 1 gemäß dem Stand der Technik zu elektrischen Verbindungen der einzelnen Komponenten üblicherweise Koaxialkabel 7 mit einem Wellenwiderstand von 50 Ohm verwendet.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Trennen einer Emulsion und/oder Suspension. In der vorliegenden Darstellung ist der Signalgenerator 2 nicht dargestellt. Hierbei ist die Verstärkereinrichtung 3 als Schaltverstärker ausgebildet. Beispielsweise kann die Verstärkereinrichtung 3 als Klasse-D-Verstärker, als Klasse-E-Verstärker oder als Klasse-F-Verstärker ausgebildet sein. Mit der Verstärkereinrichtung 3 kann als das elektrische Steuersignal 8 ein Rechtecksignal ausgegeben werden. Beim Erzeugen des Rechtecksignals entstehen üblicherweise Oberwellen, welche zu einer Anregung der elektromechanischen Wandlereinrichtung 4 führen können. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung eine elektrische Filtereinrichtung 9 zum Filtern des elektrischen Steuersignals 8 auf. Wie aus 2 ersichtlich ist, kann die Filtereinrichtung 9 derart ausgebildet sein, dass es ein gefiltertes elektrisches Steuersignal 10 bereitstellt, das keine Oberwellen aufweist und das sinusförmig ausgebildet ist.
  • Die elektrische Filtereinrichtung 9 kann beispielsweise als passives Filter ausgebildet sein. Ein erstes Ausführungsbeispiel für die elektrische Filtereinrichtung 9 ist in 3 dargestellt. Hierbei weist die Filtereinrichtung 9 eine in Serie angeordnete Spule L1 auf, durch welche der elektrische Strom zu der elektromechanischen Wandlereinrichtung 4 fließt. Darüber hinaus weist die elektrische Filtereinrichtung 9 einen zu der Spule L1 parallel geschalteten Kondensator C1 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Filtereinrichtung 9 als Tiefpass ausgebildet.
  • 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der elektrischen Filtereinrichtung 9. Hierbei ist die elektrische Filtereinrichtung 9 als Bandpassfilter ausgebildet. Die Filtereinrichtung 9 gemäß 3 ist nach Art eines passiven Pi- oder T-Filters ausgebildet und weist die Spule L2 und den Kondensator C2 sowie die Spule L4 und den Kondensator C4 auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Darüber hinaus weist die Filtereinrichtung 9 die Spule L3 und den Kondensator C3 auf, der parallel zur Spule L2, dem Kondensator C2 sowie der Spule L4 und dem Kondensator C4 geschaltet sind.
  • 3 zeigt eine Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. In dieser Darstellung ist die Filtereinrichtung 9 nicht dargestellt. Hierbei weist die Vorrichtung eine Phasenregelschleife 11 auf. Die Regelschleife 11 umfasst einen Phasendiskrimator 12, für den ein Offset für die Phase ΦOffset der elektrischen Spannung vorgegeben werden kann. Darüber hinaus weist die Phasenregelschleife 11 ein Verstärkerelement 13 auf. Zudem umfasst die Vorrichtung 1 ein Hydrophon 14, mit dem die in die Emulsion und/oder Suspension eingekoppelten Ultraschallwellen erfasst werden können. In Abhängigkeit von dem Signal des Hydrophons 14 kann mittels des Phasendiskrimators 12 ein Frequenzunterschied Δf ermittelt werden, der in einem Regelkreis von der Sollfrequenz fSoll abgezogen wird. Auf diese Weise kann die Frequenz und/oder Phase der mit dem Signalgenerator 2 bereitgestellte elektrischen Spannung genau angepasst werden. Der Signalgenerator 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als spannungsgesteuerter Oszillator (voltage-controlled oscillator, VCO) ausgebildet.
  • 6 zeigt die Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 gemäß 6 unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 gemäß 5 dadurch, dass anstelle des Hydrophons ein Richtkoppler 5 vorgesehen ist, mit dem das elektrische Steuersignal 8 bzw. das gefilterte elektrische Steuersignal 9 erfasst werden kann. In Abhängigkeit von dem erfassten Signal kann die Phase und/oder die Frequenz der mit dem Signalgenerator 2 bereitgestellten elektrischen Spannung angepasst werden.
  • Bei den Vorrichtungen gemäß 5 und 6 können alle gezeigten Bauelemente auf einer gemeinsamen Leiterplatte 15 bzw. Platine angeordnet sein. Dabei können alle gezeigten Komponenten auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Darüber hinaus ist es denkbar, dass Elemente, mit denen die Komponenten, insbesondere die Verstärkereinrichtung 3, mit Gleichspannung versorgt werden, ebenfalls auf dieser Leiterplatte 15 angeordnet sind. Somit kann eine besonders Bauraumsparende und kostengünstige Vorrichtung 1 bereitgestellt werden.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 1, die sich von der Vorrichtung 1 gemäß 6 dadurch unterscheidet, dass die elektromechanische Wandlereinrichtung 4 außerhalb der Leiterplatte 15 angeordnet ist. Eine derartige Anordnung kann beispielsweise verwendet werden, wenn mehrere elektromechanische Wandlereinrichtungen 4 betrieben werden sollen. In diesem Fall kann auf der jeweiligen Leiterplatte 15 die Steuerschaltung für die Vorrichtung 1 vorgesehen sein, die jeweils mit einer elektromechanischen Wandlereinrichtung 4 verbunden werden kann. Durch die oben beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Trennen einer Emulsion und/oder Suspension kann ein energieeffizienter Betrieb der Vorrichtung 1 bereitgestellt werden. Zudem kann eine Vorrichtung 1 bereitgestellt werden, die einen geringen Bauraum aufweist. Des Weiteren kann auch eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Verstärkereinrichtung 3 verzichtet werden.

Claims (11)

  1. Vorrichtung (1) zum Trennen einer Emulsion und/oder einer Suspension mit – einem Signalgenerator (2) zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung, – einer Verstärkereinrichtung (3) zum Erzeugen eines elektrischen Steuersignals (8) aus der elektrischen Spannung und – einer elektromechanischen Wandlereinrichtung (4) zum Erzeugen eines Ultraschallsignals in Abhängigkeit von dem elektrischen Steuersignals (8), wobei – die elektromechanischen Wandlereinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, das Ultraschallsignal in die Emulsion und/oder die Suspension einzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verstärkereinrichtung (3) als Schaltverstärker ausgebildet ist und – die Vorrichtung (1) eine elektrische Filtereinrichtung (9) zum Filtern des elektrischen Steuersignals aufweist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung (9) dazu ausgebildet ist, als das elektrische Steuersignal (8) ein Rechtecksignal zu erzeugen.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Filtereinrichtung (9) dazu ausgebildet ist, Oberwellen mit einer vorbestimmten Frequenz aus dem elektrischen Steuersignal (8) zu filtern.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Filtereinrichtung (9) einen Tiefpassfilter und/oder einen Bandpassfilter umfasst.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator (2) dazu ausgebildet ist, eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung bereitzustellen und die Vorrichtung (1) eine Phasenregelschleife (11) zum Einstellen einer Phase und/oder einer Frequenz der zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung umfasst.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Hydrophon (14) zum Erfassen des in die Emulsion und/oder der Suspension eingekoppelten Ultraschallsignals aufweist und die Phasenregelschleife (11) dazu ausgebildet ist, die Phase und/oder die Frequenz der elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem erfassten Ultraschallsignal einzustellen.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Richtkoppler (5) zum Erfassen des elektrischen Steuersignals (8) aufweist und die Phasenregelschleife (11) dazu ausgebildet ist, die Phase und/oder die Frequenz der elektrischen Spannung in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Steuersignals einzustellen.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtkoppler (5) und die elektrische Filtereinrichtung (9) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
  9. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung (3) und die elektromechanische Wandlereinrichtung (4) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgenerator (2), die Verstärkereinrichtung (3), die elektromechanische Wandlereinrichtung (4) und die elektrische Filtereinrichtung (9) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (15) angeordnet sind.
  11. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest eine weiteres elektromechanische Wandlereinrichtung und zumindest eine weitere elektrische Verstärkereinrichtung zum Bereitstellen eines elektrischen Steuersignals für die zumindest eine weitere elektromechanische Wandlereinrichtung aufweist.
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