DE102016002599A1

DE102016002599A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs

Info

Publication number: DE102016002599A1
Application number: DE102016002599.9A
Authority: DE
Inventors: Gregor Luthe; Ludger Gausling; Niels ten Thije
Original assignee: Windplussonne GmbH
Current assignee: Windplussonne GmbH
Priority date: 2016-03-06
Filing date: 2016-03-06
Publication date: 2017-09-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs, bei dem a) der Flüssigwerkstoff in eine Förderrichtung gefördert wird, b) wobei er währenddessen mit einer akustischen Schallwelle, die sich in einem Winkel > 0° zur Förderrichtung ausbreitet, so beaufschlagt wird, dass die Feststoffpartikel und -fasern mittels einer Kraft der Schallwelle zu einem Druckknoten oder zu einem Druckbauch hin bewegt werden, und c) wobei der Flüssigwerkstoff dann in einen aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltenden ersten Flüssigwerkstoffteil und einen zweiten Flüssigwerkstoffteil aufgeteilt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs, sowie eine Aggregiervorrichtung zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs, die ein Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs, einen Erreger zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle, der zum Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit der Schallwelle vorgesehen ist, und ein Mittel zum Separieren eines ersten, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltenden Werkstoffteils vom Flüssigwerkstoff umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs, die Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs, sowie eine Aggregiervorrichtung zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs.
In der Landwirtschaft entstehen aufgrund des Transportes und der Entsorgung von Gülle erhebliche Kosten. Um diese zu verringern, wird der Flüssigkeitsanteil der Gülle heute zumeist verdampft. Dadurch wird das Gewicht der Gülle verringert und die Transport- und Entsorgungskosten somit reduziert. Der verbleibende Feststoffanteil kann dann verbrannt werden. Alternativ ist er auch als Dünger verwendbar.
Das Verdampfen des Flüssigkeitsanteils verursacht jedoch aufgrund der dabei erforderlichen hohen Temperaturen (> 80°C) erhebliche Kosten. Zudem werden dabei Ammoniak, Schwefelwasserstoff und weitere Gase mit verdampft und treten in die Umgebung aus.
Um das Ammoniak nicht in die Umgebung zu verdampfen, werden der Gülle beim Verdampfen Bindemittel zugefügt. Dies ist aber nur bei Raumtemperatur zufriedenstellend möglich.
Alternativ wird das Ammoniak mittels starken Säuren wie beispielsweise Schwefelsäure in der Gülle gebunden. Die dabei entstehenden Ammoniumsalze müssen kostenaufwändig entsorgt werden.
Teilweise wird das Ammoniak auch ozonisiert, wobei hoch giftige Oxime entstehen. Der umgesetzte Anteil Ammoniak ist beim Ozonisieren zudem nur sehr gering.
Um den Feststoffanteil vom Flüssigkeitsanteil zu trennen, wird die Gülle alternativ zentrifugiert. Die Feststoffpartikel in der Gülle weisen aber eine der Flüssigkeit gleiche oder ähnliche Dichte auf. Dadurch erfolgt die Trennung dabei unvollständig. Daher ist auch bei diesem Verfahren ein Verdampfen des verbleibenden Flüssigkeitsanteils oder ein hochtouriges Zentrifugieren unerlässlich.
Insgesamt gibt es derzeit keine kostengünstige Möglichkeit, die Gülle zu entsorgen. Insbesondere gibt es kein Verfahren, mit dem der Feststoffanteil der Gülle kostengünstig verwertbar gemacht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Flüssigwerkstoffe wie beispielsweise Flüssigabfälle, Gärreste, tierische Abfälle, insbesondere Gülle, Schlachtabfälle, Jauche, Exkremente, Küchenabfall, Bioabfall, organischer und/oder anorganischer Partikel- und Faserwerkstoff in einer Flüssigkeit, Biogasanlagenabfall, Oberflächenbeschichtungsmittel, Lackreste, Klärschlamm und/oder Effluent, nachhaltig, kostengünstig und umweltfreundlich entsorgt werden können, wobei der Feststoffanteil verwertbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, einer Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs nach dem unabhängigen Patentanspruch 5 und einer Aggregiervorrichtung zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs nach dem unabhängigen Patentanspruch 6. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Dafür wird ein Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs geschaffen. Das Verfahren sieht vor, dass

a) der Flüssigwerkstoff in eine Förderrichtung gefördert wird,
b) wobei er mit zumindest einer akustischen Schallwelle so beaufschlagt wird, dass die Feststoffpartikel und -fasern mittels einer Kraft der Schallwelle zu einem Druckknoten oder zu einem Druckbauch hin bewegt werden, und
c) wobei ein erster, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltender Werkstoffteil nach dem Beaufschlagen mit der Schallwelle vom Flüssigwerkstoff separiert wird.

Ein Flüssigwerkstoff im Sinne der Erfindung ist ein organischer und/oder anorganischer Flüssigwerkstoff, insbesondere eine Dispersion oder eine Suspension. Solche Flüssigwerkstoffe sind beispielsweise Flüssigabfälle, Biogasanlagenabfall, Oberflächenbeschichtungsmittel, Lackreste, Schlämme aus der Textil- oder der Papierindustrie, Gärreste, tierische Abfälle, Gülle, Schlachtabfälle, Jauche, Exkremente, Fäkalabwässer, Silagen, Kompostabfälle, Gärabfälle oder Effluent. Im Flüssigwerkstoff können Feststoffpartikel und -fasern unterschiedlicher Größe und/oder Dichte enthalten sein. Die Größe der Feststoffpartikel und -fasern kann Nanometer, Mikrometer, Millimeter, Zentimeter und/oder Dezimeter groß sein. Der Flüssigwerkstoff kann eine leicht flüssige, niedrige bis pastöse, oder hohe Viskosität aufweisen.
Beim Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit der Schallwelle durchdringt diese den Flüssigwerkstoff. Dabei wird der Flüssigwerkstoff in Eigenschwingung versetzt. Das Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit der zumindest einen akustischen Schallwelle bewirkt, dass die Feststoffpartikel und -fasern zum Druckknoten oder zum Druckbauch hin bewegt werden. Dadurch reichern sich die Feststoffpartikel und -fasern in einen Raumbereich um den Druckknoten oder den Druckbauch herum an. Dabei bewegen sich die Feststoffpartikel und -fasern in Abhängigkeit von beispielsweise ihrer Größe, ihrer Dichtigkeit, ihrem Trägheitsmoment und/oder ihrer Kompressibilität zum Druckknoten oder zum Druckbauch hin.
Bevorzugt wird der Flüssigwerkstoff mit einer Vielzahl akustischer Schallwellen beaufschlagt, die räumlich voneinander beabstandet sind. Dadurch erstreckt sich der Raumbereich etwa konzentrisch um eine die Druckknoten oder die Druckbäuche verbindende Linie. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Flüssigwerkstoff mit den akustischen Schallwellen beaufschlagt, während er in Förderrichtung gefördert wird. In dieser Ausführungsform werden die Feststoffpartikel und -fasern in dem Raumbereich angereichert, während sie in Förderrichtung gefördert werden.
Die Schallwellen sind bevorzugt als stehende Wellen ausgebildet. Besonders bevorzugt werden stehende Ultraschallwellen genutzt.
Die Schallwellen breiten sich bevorzugt in einem Winkel > 0° zur Förderrichtung aus. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel ein rechter Winkel. Dadurch können korrespondierende Erreger, die zum Erzeugen der stehenden Wellen vorgesehen sind, einander gegenüber liegend angeordnet werden. Die Linie, die Druckknoten oder Druckbäuche verbindet, erstreckt sich dann in Förderrichtung. Prinzipiell kann die Ausbreitungsrichtung dafür aber auch in einem anderen Winkel zur Förderrichtung angeordnet werden, wobei die Erreger dann ebenfalls in dem Winkel zueinander angeordnet sind.
Um bestimmte Feststoffpartikel und -fasern von anderen Feststoffpartikel und -fasern zu trennen, kann das Verfahren außerdem vorsehen, den Flüssigwerkstoff mit Schallwellen unterschiedlicher Frequenz, Form und/oder Amplitude zu beaufschlagen. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Schallwellen bevorzugt räumlich voneinander beabstandet. Prinzipiell kann die Form der Schallwellen beliebig sein, beispielsweise sinusförmig, sägezahnförmig, rechteckförmig oder dreieckförmig.
Um bestimmte Feststoffpartikel und -fasern von anderen Feststoffpartikel und -fasern zu trennen, ist es auch bevorzugt, Oberwellen der Schallwellen zu nutzten, die mehrere Druckknoten und Druckbäuche aufweisen. Dadurch werden verschiedene Feststoffpartikel und -fasern in den verschiedenen Druckknoten und Druckbäuchen aggregiert. Die verschiedenen Feststoffpartikel und -fasern werden dabei voneinander getrennt.
Solche Teilströme aus verschiedenen Feststoffpartikeln und -fasern werden weiterhin bevorzugt fokussiert, indem sie mit einer weniger Druckknoten und Druckbäuche aufweisenden Oberwelle der Schallwelle, oder einer Schallwelle anderer Frequenz, Form und/oder Amplitude, die weniger Druckknoten und Druckbäuche aufweist, beaufschlagt werden. Dadurch werden die Teilströme zusammen geführt.
Es ist weiterhin bevorzugt, Schallwellen zu verwenden, deren Frequenz und/oder Lautstärke außerhalb des Hörbereiches von Menschen und Tieren liegt. Zusätzlich oder alternativ ist dafür es bevorzugt, schallisolierende Mittel, insbesondere geräuschmindernde oder geräuschreduzierende Lautsprecher (active noise cancelling, passive noise cancelling oder surpression), einzusetzen.
Im Wellenbauch der Schallwelle ist der auf die Feststoffpartikel und -fasern wirkende Druck groß. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern weggedrückt. Zum Einen werden die Feststoffpartikel und -fasern dadurch in dem Raumbereich angereichert und der Flüssigwerkstoff im Raumbereich daher getrocknet und verfestigt. Zudem bildet sich um den Raumbereich daher ein Flüssigkeitsfilm, aufgrund dessen der Flüssigwerkstoff auch bei pastöser Konsistenz durch Behälter mit verhältnismäßig kleinem Rohrdurchmesser transportierbar ist.
Um das Fördern des Flüssigwerkstoffs noch zu verbessern, kann der Flüssigwerkstoff zudem vor dem Beaufschlagen mit der Schallwelle in ein Förderfluid (sheet layer) eingeleitet werden, welches den Flüssigwerkstoff bevorzugt vollumfänglich umgibt. Das Förderfluid bildet eine laminare oder turbulente Grenzschicht. Dadurch kann ein Anhaften des Flüssigkeitswerkstoffs an einer Behälterinnenwand vermieden und/oder eine Fördergeschwindigkeit des Flüssigwerkstoffs im Behälter erhöht. Das Förderfluid bildet zudem eine Phasentrennlinie, an der eine Fähigkeit des Flüssigwerkstoffs zur Phasentrennung erhöht ist. Dadurch wird gleichzeitig eine Vortrennung des Flüssigwerkstoffs erreicht, ein Separieren der Feststoffpartikel und -fasern aus dem Flüssigwerkstoff verbessert und/oder ein Separationskeim erzeugt.
Um die Feststoffpartikel und -fasern als Wertstoff, beispielsweise Dünger, nutzbar zu machen, wird der aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltende erste, im Raumbereich angereicherte, Werkstoffteil anschließend von dem Flüssigwerkstoff separiert. Vorzugsweise wird der erste Werkstoffteil räumlich vom Flüssigwerkstoff getrennt. Eine solche Trennung ist ohne ein Verdampfen von Ammoniak, Schwefelwasserstoff oder anderen Gasen möglich.
Das Verfahren wird bevorzugt solange wiederholt, bis der erste Werkstoffteil weniger als einen definierten Grenzwert Flüssigkeit enthält.
Das Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit den Schallwellen ermöglicht daher nicht nur, die Feststoffpartikel und -fasern zu aggregieren, sondern mit solchen Schallwellen ist ein gezieltes Trennen bestimmter Feststoffpartikel und -fasern vom Flüssigwerkstoff oder anderen im Flüssigwerkstoff enthaltenen Feststoffpartikeln und -fasern möglich. Zudem ermöglicht das Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit den Schallwellen das Fördern des Flüssigwerkstoffs in Förderrichtung. Mit dem Verfahren kann nicht nur der Feststoffanteil von Werkstoffströmen nutzbar gemacht werden. Es ermöglicht auch ein Trocknen und/oder Verfestigen von Papier, Textilien oder anderen Fasern.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit der Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs. Durch die Verwendung von Akustophorese können die im Flüssigwerkstoff vorhandenen Feststoffpartikel und -fasern nutzbar gemacht werden. Dies ist ohne ein Verdampfen des Flüssigwerkstoffs, ohne ein Verdampfen des ersten Werkstoffteils, und ohne ein Zufügen von Bindemitteln kostengünstig möglich.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Aggregiervorrichtung zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs, die umfasst:

– Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs,
– einen Erreger zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle, der zum Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit der Schallwelle vorgesehen ist, und
– ein Mittel zum Separieren eines ersten, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltenden Werkstoffteils vom Flüssigwerkstoff.

Mittels einer Kraft der Schallwelle werden die im Flüssigwerkstoff enthaltenen Feststoffpartikel und -fasern zumindest teilweise zu einem Druckknoten oder zu einem Druckbauch der Schallwelle hin bewegt. Dadurch konzentrieren sie sich in einem Raumbereich um den Druckknoten oder den Druckbauch herum.
Vorzugsweise sind in einer Erstreckungsrichtung des Mittels zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs eine Vielzahl voneinander beabstandeter, insbesondere räumlich zueinander versetzter, Erreger zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle vorgesehen. Dadurch erstreckt sich der Raumbereich konzentrisch um eine die Druckknoten oder die Druckbäuche verbindende Linie. Es ist bevorzugt, dass sich die mit den Mitteln erzeugten akustischen Schallwellen quer zur Erstreckungsrichtung ausbreiten, so dass sich die Linie in Erstreckungsrichtung erstreckt.
Die Schallwelle ist bevorzugt eine stehende Ultraschallwelle. Dafür weist die Aggregiervorrichtung weiterhin bevorzugt jeweils zwei zueinander korrespondierend ausgebildete Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle auf. Die zueinander korrespondierenden Mittel sind vorzugsweise zwei piezoelektrische Elemente, Lautsprecher oder ein piezoelektrisches Element und/oder ein Reflektor.
Vorzugsweise werden als Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle Lautsprecher verwendet, die die Schallwelle mittels der piezoelektrischen Elemente erzeugen. Verwendbar sind aber auch Tauchspulen, magnetostatische (Bändchen-, Folien-, Jet-Hochtöner) Lautsprecher, elektrostatische Lautsprecher, Horntreiber, Biegewellenwandler, Plasmalautsprecher, elektromagnetische Lautsprecher, Exciter oder Ultraschallwandler.
Um mehrere Werkstoffteile verschiedener Zusammensetzung in verschiedenen Raumbereichen anzureichen, ist es bevorzugt, Schallwellen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und/oder Form zu verwenden.
Weiterhin bevorzugt wird der Raumbereich oder werden die Raumbereiche gezielt gelenkt, beispielsweise durch Veränderung der Amplitude der Schallwelle und/oder durch Veränderung der Anordnung der Erreger zum Erzeugen der Schallwelle.
Das Mittel zum Separieren des aggregierten Feststoffpartikel und -fasern enthaltenden ersten Werkstoffteils vom Flüssigwerkstoff umfasst bevorzugt zumindest einen ersten Ablauf für den ersten Werkstoffteil, oder zumindest einen Ablauf für den Flüssigwerkstoff. Es kann aber auch einen zweiten Ablauf für den jeweils anderen Werkstoffteil aufweisen. Zudem kann es weitere Abläufe aufweisen, wenn mehrere Werkstoffteile verschiedener Zusammensetzung in verschiedenen Raumbereichen angereichert sind.
Bevorzugt umfasst das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs einen Behälter, insbesondere ein Rohr und/oder einen Tank. Der Behälter kann aus einem Metall, einem Kunststoff oder einem Komposit hergestellt sein. Prinzipiell kann er eine beliebige Form aufweisen. In dem Behälter wird die Flüssigkeit bevorzugt in eine Förderrichtung gefördert.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs dafür bevorzugt ein Fördermittel. Das Fördermittel ist bevorzugt eine Pumpe oder ein Förderband. In dieser Ausführungsform ist die Erstreckungsrichtung bevorzugt die Förderrichtung.
Zusätzlich oder anstelle des Fördermittels kann zum Fördern des Flüssigwerkstoffs auch ein Flüssigkeitsdruck, eine Flüssigkeitssäule oder eine Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, eine Zentrifugalkraft, eine Zentripedalkraft, eine Corioliskraft, Gravitation, ein Injektor, ein Venturi, ein Diffusor, ein Liquidmultiplier, eine Mantelturbine, ein Deltaflügelkonzentrator, ein Ringventuri und eine Magnuseffektturbine genutzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die mit den Erregern erzeugten Schallwellen als Fördermittel zum Fördern des Flüssigwerkstoffs genutzt. Dafür werden die Schallwellen in Förderrichtung nacheinander moduliert, so dass der Flüssigwerkstoff, insbesondere die Feststoffpartikel und -fasern, in Förderrichtung gefördert werden. Weiterhin bevorzugt wird eine akustische Förderschallwelle genutzt, deren Ausbreitungsrichtung die Förderrichtung ist.
Zum Einlassen des Flüssigwerkstoffs ist bevorzugt am in Förderrichtung vorderen Ende der Aggregiervorrichtung ein Zulauf vorgesehen. Dieser ist besonders bevorzugt im Behälter angeordnet. Das Mittel zum Separieren des ersten Werkstoffteils vom Flüssigwerkstoff ist hingegen bevorzugt in Förderrichtung hinter dem Zulauf angeordnet, vorzugsweise am hinteren Ende der Aggregiervorrichtung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs als Förderband ausgebildet. In dieser Ausführungsform kann zudem ein Behälter, insbesondere ein Tank, vorgesehen sein. Das Förderband kann dann gleichzeitig das Mittel zum Separieren des ersten Werkstoffteils bilden. In Abhängigkeit davon, wie flüssig der Flüssigwerkstoff ist, ist es dabei bevorzugt, dass das Förderband in den Flüssigwerkstoff eintaucht. Der Flüssigwerkstoff wird dann an einem in Förderrichtung vorderen, eintauchenden Ende des Förderbandes von diesem aufgenommen. An einem in Förderrichtung hinteren Ende wird der erste Werkstoffteil separiert. Bei dieser Ausführungsform sind die Erreger zum Erzeugen der Schallwelle in einer Erstreckungsrichtung des Förderbandes entlang diesem angeordnet. Dafür sind sie bevorzugt an oder in dem Förderband oder in der Nähe des Förderbandes positioniert.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Erreger zum Erzeugen der Schallwelle in einer Erstreckungsrichtung der Aggregiervorrichtung, besonders bevorzugt in einer Erstreckungsrichtung des Behälters, des Mittels zum Separieren des ersten Werkstoffteils und/oder des Fördermittels, angeordnet sind.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden. Es zeigen:
1 in (a) eine erste Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung, in (b) ein Schnittbild A-A der Aggregiervorrichtung aus (a), in (c) ein Schnittbild einer weiteren Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung, und in (d) und (e) jeweils ein weiteres Schnittbild durch die Aggregiervorrichtung aus (a);
2 in (a) und (b) jeweils einen Ausschnitt aus weiteren Ausführungsformen einer Aggregiervorrichtung;
3 und 4 jeweils eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung;
5 in (a)–(d) jeweils eine Befestigung eines Mittels zum Erzeugen einer Schallwelle an einer Behälterwand einer Aggregiervorrichtung; und
6 eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung.
Die 1a zeigt eine erste Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung 1. Die Aggregiervorrichtung 1 umfasst zur Aufnahme und zum Fördern eines Flüssigwerkstoffs 2 einen Behälter 11 (s. 1(d), (e)). Der Behälter 11 erstreckt sich in eine Erstreckungsrichtung 71. Der Behälter 11 weist hier einen runden Querschnitt auf und erstreckt sich konzentrisch zu einer Achse 7. Es sind aber auch Behälter 11 mit einem anderen Querschnitt, beispielsweise mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, verwendbar. Der Behälter 11 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Innenraum 110 (s. 1(b), (c)) auf.
Zum Einlassen des Flüssigwerkstoffs 2 weist der Behälter 11 einen Zulauf 111 auf, der in einer Förderrichtung 4 an einem vorderen Ende 102 des Behälters vorgesehen ist. Der Flüssigwerkstoff 2 wird mittels eines zusätzlichen Fördermittels 8 in Förderrichtung 4 durch den Behälter 11 gefördert. Als Fördermittel 8 ist hier schematisch eine Pumpe gezeigt.
An einem in Förderrichtung 4 hinteren Ende 101 weist die Aggregiervorrichtung 1 ein Mittel zum Separieren 12 eines ersten Werkstoffteils 21 (s. 1(d), (e)) vom Flüssigwerkstoff 2 auf. Das Mittel zum Separieren 12 ist durch einen rohrförmigen Behälterabzweig gebildet. Der Behälterabzweig 12 weist einen Abzweigablauf 122 für den ersten Werkstoffteil 21 auf.
Zum Auslassen des Flüssigwerkstoffs 2 weist der Behälter 11 einen Behälterablauf 112 auf. Der Behälterablauf 112 ist sich hier lediglich zur Verdeutlichung quer zur Erstreckungsrichtung 71 ausgerichtet.
Am Behälter 11 sind eine Vielzahl Erreger 3 zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle 5 (s. 1(b)–(e)) vorgesehen. Diese sind in Erstreckungsrichtung 71 in Reihen (nicht bezeichnet) angeordnet und jeweils um einen Abstand a voneinander beabstandet. In einer Umfangsrichtung 74 zur Achse 7 sind die Reihen gleichmäßig verteilt angeordnet. Dabei sind die Erreger 3 benachbarter Reihen in Erstreckungsrichtung 3 zueinander versetzt.
Um eine stehende Schallwelle 5, vorzugsweise eine Ultraschallwelle, durch Welleninterferenz zu erzeugen, sind jeweils zwei zueinander korrespondierende Erreger 3 zum Erzeugen einer Schallwelle 5 gleicher Frequenz, Form und Amplitude einander gegenüberliegend angeordnet. Die zueinander korrespondierenden Erreger 3 sind als Lautsprecher ausgebildet und weisen ein piezoelektrisches Element (nicht dargestellt) zum Erzeugen der Schallwelle 5 auf. Alternativ ist es bevorzugt, dass einer der beiden Erreger 3 ein Lautsprecher, und der andere als ein Reflektor ausgebildet sind.
Die 1(b) zeigt ein Schnittbild A-A der Aggregiervorrichtung aus (a). Sichtbar ist der Querschnitt des Behälters 11. Die Erreger 3 sind an einer Oberfläche 113 des Behälters 11 angeordnet. Sie erzeugen jeweils die Schallwelle 5 gleicher Frequenz, Form und Amplitude. Da jeweils zwei Erreger 3 korrespondierend zueinander ausgebildet und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wird die stehende Schallwelle 5 durch Interferenz erzeugt. Die jeweils von zwei einander korrespondierenden Erregern 3 erzeugten stehenden Schallwellen 5 sind hier durch gestrichelte Linien dargestellt. Ihre Form ist nur beispielhaft sinusförmig gewählt.
Die stehenden Schallwellen 5 weisen hier einen Druckknoten 51 mittig des Behälters 11 auf, sowie jeweils an einer Innenfläche 114 des Behälters 11 einen Druckbauch 52. Die Schallwellen 5 schwingen daher in ihrer Grundfrequenz. Es sind auch stehende Wellen 5, die in ihrer Grundfrequenz schwingen, erzeugbar, deren Druckbauch 52 in der Mitte 7 des Behälters 11 angeordnet ist, und deren Druckknoten 51 an der Innenfläche 114 angeordnet sind. Prinzipiell sind auch in Oberschwingungen schwingende Schallwellen 5 nutzbar.
Bei einem Flüssigwerkstoff 2, der den Innenraum 110 des Behälters 11 durchströmt, und dabei mit den stehenden Wellen 5 beaufschlagt wird, werden Feststoffpartikel und -fasern 211 (s. 1(d), (e)), die im Flüssigwerkstoff 2 enthalten sind, in den Druckknoten 51 oder in den Druckbauch 52 bewegt. Dargestellt ist hier beispielhaft ein Flüssigwerkstoff 2, dessen Feststoffpartikel und -fasern 211 sich dadurch in einem Bereich (nicht bezeichnet) um den Druckknoten 51 herum anreichern. Durch das Anreichern der Feststoffpartikel und -fasern 211 wird eine im Flüssigwerkstoff 2 enthaltene Flüssigkeit (nicht bezeichnet) nach außen, also zur Behälterinnenfläche 114 hin gedrückt. Entlang des sich konzentrisch um die Achse 7 erstreckenden Bereiches entsteht daher ein erster Werkstoffteil 21 mit aggregierten Feststoffpartikeln und -fasern 211. Der verbleibende Flüssigwerkstoff 2, im Folgenden auch zweiter Werkstoffteil 22 genannt, enthält entsprechend weniger Feststoffpartikel und -fasern 211. Es sind hier prinzipiell aber auch Schallwellen 5 verwendbar, mit denen die Flüssigkeit des Flüssigwerkstoffs 2 nach innen gedrückt wird, so dass sich die Feststoffpartikel und -fasern 211 zur Behälterinnenfläche 114 hin bewegen.
Der Bereich, entlang dem sich der erste Werkstoffteil 21 anreichert, erstreckt sich etwa konzentrisch um eine die Druckknoten 51 verbindende Linie 77. Da der Flüssigwerkstoff 2 in Förderrichtung 4 gefördert wird, während er mit der Schallwelle 5 beaufschlagt wird, wird der erste Werkstoffteil 21 in Förderrichtung 4 gefördert. Zudem breiten sich die Schallwellen 5 im rechten Winkel 53 zur Förderrichtung 4 aus. Dadurch erstreckt sich die Linie 77 in Förderrichtung 4.
Im Gegensatz zur Aggregiervorrichtung 1 aus 1(a) und (b), bei der Erreger 3 in Umfangsrichtung 74 verteilt um den Behälter 11 angeordnet sind, weist die Aggregiervorrichtung 1 mit dem Querschnitt der 1(c) nur zwei einander gegenüberliegende Reihen mit zueinander korrespondierenden Erregern 3 zum Erzeugen der Schallwellen 5 auf.
1(d) zeigt ein Schnittbild der Aggregiervorrichtung 1 aus (a), wobei diese um einen rechten Drehwinkel um die Achse 7 gedreht dargestellt ist. Schematisch ist das Anreichern der Feststoffpartikel und -fasern 211 in dem Bereich um die Achse 7 dargestellt. Der Flüssigwerkstoff 2 wird in die Förderrichtung 4 durch den Behälter 11 gefördert. Die Feststoffpartikel und -fasern 211 werden dabei mit den stehenden Wellen 5 beaufschlagt. Sichtbar ist, dass sich die stehenden Wellen 5 in einer Ausbreitungsrichtung 54 quer zur Förderrichtung 4 ausbreiten.
Mit der Kraft der Schallwellen 5 werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 durch das Beaufschlagen mit den Schallwellen 5 zum Druckknoten 51 bewegt und reichern sich dort an. Dabei wird die im Flüssigwerkstoff 2 enthaltene Flüssigkeit nach außen gedrückt. In dem Bereich konzentrisch um die Linie 77 entsteht der erste Werkstoffteil 21 mit den angereicherten, aggregierten Feststoffpartikeln und -fasern 211. Da der Behälter 11 einen kreisrunden Querschnitt aufweist und die Erreger 3 konzentrisch um die Achse 7 angeordnet sind, erstreckt sich die die Druckknoten 51 verbindende Linie 77 entlang der Achse 7.
Zum Separieren des ersten Werkstoffteils 21 vom Flüssigwerkstoff 2 reicht der Behälterabzweig 12 in den Behälter 11 hinein. Er erstreckt sich konzentrisch zur Achse 7. Der Behälterabzweig 12 weist einen Abzweigzulauf 121 auf, der mittig des Behälters 11 angeordnet ist. Ein Durchmesser (nicht bezeichnet) des Behälterabzweigs 12 ist ausreichend groß gewählt, so dass der erste Werkstoffteil 21 durch den Abzweigzulauf 121 vom Behälterabzweig 12 aufgenommen wird.
Auch am Behälterabzweig 12 sind Erreger 3 vorgesehen. Diese sind hier in der den Behälterabzweig 12 begrenzenden Wand 115 angeordnet. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 noch weiter in den Druckknoten 51 hinein und Flüssigkeit nach außen gedrückt. Es entsteht ein Gleitfilm 23, durch den der erste Werkstoffteil 21 trotz seiner zähflüssigen Konsistenz durch den Behälterabzweig 12 gefördert werden kann, ohne dass dieser verstopft.
Bei der Ausführungsform der Aggregiervorrichtung 1 der 1(e) werden mit den an der Oberfläche 113 des Behälters 11 angeordneten Erregern 3 Schallwellen 5 erzeugt, deren Druckknoten 51 an der Innenfläche 114 des Behälters 11, und deren Druckbauch 52 mittig des Behälters 11 angeordnet sind. Dadurch wird die im Flüssigwerkstoff 2 enthaltene Flüssigkeit in die Mitte 7 und die Feststoffpartikel und -fasern 211 nach außen zur Behälterinnenfläche 114 hin gedrückt.
Mit dem Behälterabzweig 12 wird hier daher mittig des Behälters 11 der zweite, flüssige Werkstoffteil 22 abgeschöpft. Daher sind im oder am Behälterabzweig 12 keine weiteren Erreger 3 vorgesehen.
Um den Flüssigwerkstoff 2 trotz seiner pastösen Konsistenz ohne ein Verstopfen durch den Behälter 11 fördern zu können, ist es möglich, ihn vorab in ein Förderfluid 24 einzuleiten. Als Förderfluid 24 eignet sich je nach Flüssigwerkstoff 2 beispielsweise Wasser.
Ein Einleiten des Flüssigwerkstoffs 2 in das Förderfluid 24 zeigt 2(a) schematisch. Der Behälter 11 wird in Förderrichtung 4 vom Förderfluid 24 durchströmt. Der Flüssigwerkstoff 2 wird durch einen Einfüllstutzen 116 mittig in den Behälter 11 eingeleitet. Dadurch umgibt das Förderfluid 24 den Flüssigwerkstoff 2.
Bei der Ausführungsform der 2(b) ist als Mittel zum Separieren lediglich der Abzweigablauf 122 vorgesehen. Die Erreger 3 sind so positioniert, dass die mit ihnen erzeugten stehenden Schallwellen 5 einen Druckknoten 51 aufweisen, der in einer Raumrichtung 72 quer zur Förderrichtung 4 unterhalb des Abzweigablaufs 122 angeordnet sind. Die Linie 77, um die herum sich der erste Werkstoffteil 21 anreichert, liegt daher unterhalb des Abzweigablaufs 122.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung 1. Als Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs 2 ist hier ein Behälter 11, nämlich ein Tank, vorgesehen. Der Tank 11 weist einen Behälterzulauf 111 am vorderen Ende 101 der Aggregiervorrichtung 1 und einen Behälterablauf 112 am hinteren Ende 102 der Aggregiervorrichtung 1 auf. Der Behälterzulauf 111 und der Behälterablauf 112 sind etwa auf derselben Höhe H des Tankes 11 angeordnet.
In einer Erstreckungsrichtung 71 des Tankes 11 sind voneinander beabstandet Erreger 3 angeordnet. Die Erreger 3 sind reihenweise in einer zweiten Raumrichtung 72 quer zur Erstreckungsrichtung 71 unterhalb und oberhalb des Tankes 11 angeordnet. Die Erreger 3 oberhalb des Tankes 11 sind so platziert, dass ein Flüssigkeitspegel 25 des Flüssigwerkstoffs 2 unterhalb der Erreger 3 verläuft. Jeweils ein Erreger 3, 31 oberhalb des Tankes 11 und ein Erreger 3, 32 unterhalb des Tankes 11 sind zueinander korrespondierend ausgebildet und erzeugen eine stehende Schallwelle 5. Die Schallwellen 5 breiten sich im Tank 11 aus und weisen einen Druckbauch 52 auf, der sich entlang der Linie 77 erstreckt. Die Linie 77 ist in der zweiten Raumrichtung 72 unterhalb der Höhe H des Behälterzulaufs 111 und des Behälterablaufs 112 angeordnet.
Die Feststoffpartikel und -fasern 211 des in den Tank 11 geförderten Flüssigwerkstoffs 22 werden mittels der Kraft der Schallwellen 5 zu den Druckknoten 51 bewegt. Da die Druckknoten 51 der in der zweiten Raumrichtung 72 oberhalb der Linie 77 angeordneten Erreger 3 außerhalb des Flüssigwerkstoffs 2 positioniert sind, reichern sich die Feststoffpartikel und -fasern 211 hier am Boden 117 des Tankes 11 an und bilden den ersten Werkstoffteil 21.
Als Mittel zum Separieren 12 ist ein Abzweigablauf 122 bodennah angeordnet, durch den der erste Werkstoffteil 21 in Förderrichtung 4 aus dem Tank 11 gefördert wird. der zweite Werkstoffteil 22 fließt durch den in der Höhe H angeordneten Behälterablauf 112 ab. Bei dieser Ausführungsform der Aggregiervorrichtung 1 wird der Flüssigkeitsdruck zum Fördern des Flüssigwerkstoffs 2 genutzt. Es kann zudem ein weiteres Fördermittel 8, beispielsweise eine Pumpe, vorgesehen sein.
Bei der Aggregiervorrichtung der 4 ist als Behälter 11 zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs 2 ebenfalls ein Tank vorgesehen. Jedoch wird der mit der Schallwelle 5 beaufschlagte Flüssigwerkstoff 2 hier zudem mittels eines Förderbandes 8 gefördert. Das Förderband 8 taucht dafür mit einem unteren Rücklaufende 85 in den Tank 11 und den Flüssigwerkstoff 2 ein. Es weist eine Förderbandfläche 81 auf, die eine Neigung 82 zur Horizontalen (nicht bezeichnet) aufweist. An einer Förderseite 83 des Förderbandes 8 wird die Förderbandfläche 81 in eine Förderrichtung 4 transportiert.
Die Erreger 3 sind reihenweise unterhalb und oberhalb der Förderbandfläche 81 angeordnet. Jeweils ein Erreger 3, 31 unterhalb und ein Erreger 3, 32 oberhalb der Förderbandfläche 81 wirken korrespondierend zueinander und erzeugen eine stehende Schallwelle 5.
Die Erreger 3 sind so platziert, dass sich ein Druckknoten 51 an der oder unterhalb der Förderbandfläche 81 bildet. Zu diesem Druckknoten 51 werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 bewegt. Der erste Werkstoffteil 21 reichert sich daher an der Förderbandfläche 81 an. Bei unterhalb der Förderbandfläche 81 angeordneten Druckknoten 51 werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 auf das Förderband 8 gedrückt. Er wird an einem oberen Rücklaufende 84 des Förderbandes 8 in einen Auffangbehälter 13 fallen gelassen. Das Förderband 8 wird hier daher auch als Mittel 12 zum Separieren des ersten Werkstoffteils 21 vom Flüssigwerkstoff 2 genutzt.
Flüssigkeit kann seitlich oder mittig des Förderbandes 8 abfließen und teilweise auch verdampft werden. Für den verdampfenden Flüssigwerkstoff 2 ist ein Rücklauf 9 vorgesehen, an dem dieser kondensiert. Der Rücklauf 9 ist schräg zur Horizontalen angeordnet, so dass die verdampfte Flüssigkeit in den Tank 11 zurück geleitet wird. Sie kann aber auch separat abgeleitet werden.
Ein solches Förderband 8 mit den Erregern 3 kann auch separat zum Verfestigen und Trocknen von Feststoffpartikeln und -fasern 211 genutzt werden. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsgrad des Flüssigwerkstoffs kann es das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs bilden. Zusätzlich können Behälter für den Flüssigwerkstoff, den ersten und/oder den zweiten Werkstoffteil vorgesehen sein. Es eignet sich daher beispielsweise zum Trocknen und Verfestigen von Papier, Trocknen und Verfilzen von Textilien, Trocknen und Verfestigen von Klärschlamm und/oder von Küchenabfällen.
Die 5(a)–(d) zeigen beispielhaft und schematisch die Befestigung von Erregern 3 zum Erzeugen einer Schallwelle 5 an einer Behälterwand 115. In den 5(a) und (b) weisen die Behälterwände eine Ausnehmung 119 auf.
In 5(a) ist der Erreger 3 an der Oberfläche 113 der Behälterwand 115 fluchtend zur Ausnehmung 119 mittels einer Halteplatte 118 befestigt. Diese ist mit Befestigungsmitteln 91 wie beispielsweise Nieten oder Schrauben in der Behälterwand 115 festgelegt. Die Halteplatte 118 weist eine Aufnahme (nicht bezeichnet) für den Erreger 3 auf, die diesen umgibt. Sie ist elastisch ausgebildet, um die Ausnehmung 119 außenseitig abzudichten.
In 5(b) ist der Erreger 3 in der Ausnehmung 119 angeordnet. Dafür sind mehrere Halteplatten 118 vorgesehen, die an der Innenfläche 114 und an der Oberfläche 113 der Behälterwand 115 angeordnet sind. Auch hier sind die Halteplatten 118 elastisch ausgebildet, um den Behälter 11 abzudichten. Zur Befestigung der Halteplatten 118 sind hier als Befestigungsmittel 91 Schrauben mit Muttern 92 vorgesehen.
Die Befestigung des Erregers 3 in 5(c) entspricht der in 5(a), wobei jedoch keine Ausnehmung in der Behälterwand vorgesehen ist. Stattdessen ist der Erreger flächig an der Oberfläche angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass er nicht mit dem Flüssigwerkstoff 2 in Berührung kommt.
In 5(d) ist der Erreger 3 an der Innenfläche 113 der Behälterwand 115 flächig angeordnet. Es sind ebenfalls Halteplatten 118 vorgesehen, die den Erreger 3 an der Behälterwand 115 halten. Auch hier sind zur Befestigung Nieten 91 vorgesehen.
Die Erreger 3 können aber auch an die Behälterwand 115, insbesondere an ihre Oberfläche 113, geklebt, genietet oder geheftet werden. Es ist weiterhin möglich, die Erreger 3 in den Behälterinnenraum 110 einzuhängen.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aggregiervorrichtung 1. Diese Aggregiervorrichtung 1 weist als Behälter 11 zum Transportieren des Flüssigwerkstoffs 2 ein Innenrohr auf. Zudem weist sie ein Außenrohr als Auffangbehälter 13 auf. Das Innenrohr 11 weist eine Vielzahl Austrittsöffnungen als Abzweigablauf 122 auf, die zum Ableiten der Flüssigkeit vorgesehen sind. Im Folgenden werden die Begriffe Behälter 11 und Innenrohr, Auffangbehälter 13 und Außenrohr, sowie Austrittsöffnung und Abzweigablauf 122 synonym verwendet.
Der Flüssigwerkstoff 2 wird am vorderen Ende 101 in das Innenrohr 11 eingeleitet.
Die Erreger 3 sind am Innenrohr 11 angeordnet. Sie beaufschlagen den Flüssigwerkstoff 2 mit den akustischen Schallwellen 5. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 mittels der Kraft der Schallwellen 5 zu den Druckknoten 51 oder den Druckbäuchen 52 hin bewegt. Dabei wird die sie umgebende Flüssigkeit in den zweiten Werkstoffteil 22 hinein verdrängt.
Die akustischen Schallwellen 5 sind hier so vorgesehen, dass sich die Feststoffpartikel und -fasern 211 in die Innenrohrmitte 7 hinein bewegen. Dafür werden hier als akustische Schallwellen 5 verschiedene Oberwellen genutzt. Die Anzahl der Druckknoten 51 und Druckbäuche 52 der Oberwellen verringert sich aber in Förderrichtung 4. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 mit den Oberwellen in die Innenrohrmitte 7 hinein fokussiert.
Der erste, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern 211 enthaltende Werkstoffteil 21 wird daher weiterhin durch das Innenrohr 11 gefördert. Der zweite, vornehmlich die Flüssigkeit enthaltende, Werkstoffteil 22 kann hingegen durch die Austrittsöffnungen 122 in das Außenrohr 13 abgeleitet werden.
Das Innenrohr 11 verjüngt sich in Förderrichtung 4. Ein Außendurchmesser (nicht bezeichnet) des Außenrohres 13 ist hingegen konstant. Dadurch bleibt der Gesamtquerschnitt, in dem der Flüssigwerkstoff 2 transportiert wird, erhalten. Es ist aber auch die Verwendung eines Innenrohrs 11 mit gleichbleibendem Durchmesser d1 bevorzugt.
Um den Transport des ersten Werkstoffteils 21 und/oder des zweiten Werkstoffteils 22 zu verbessern und/oder eine Phasentrennlinie zu schaffen, kann zudem im Innenrohr 11 und/oder im Außenrohr 13 ein Förderfluid 24 verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Aggregiervorrichtung
101: Vorderes Ende
102: Hinteres Ende
11: Behälter zur Aufnahme des Flüssigwerkstoffs, Rohr, Tank
110: Behälterinnenraum
111: Behälterzulauf
112: Behälterablauf
113: Oberfläche
114: Innenfläche
115: Wand
116: Einfüllstutzen
117: Boden
118: Halteplatte
119: Ausnehmung
12: Mittel zum Separieren
121: Abzweigzulauf
122: Abzweigablauf
13: Auffangbehälter
2: Flüssigwerkstoff
21: Erster, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltender Werkstoffteil
211: Feststoffpartikel und -fasern
22: Zweiter Werkstoffteil
23: Gleitfilm
24: Förderfluid, Sheet layer
25: Flüssigkeitspegel
3: Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle
31, 32: Erstes, zweites Erreger zum Erzeugen einer stehenden Welle
4: Förderrichtung des Flüssigwerkstoffs
5: Akustische Schallwelle, stehende Welle
51: Druckknoten
52: Druckbauch
53: Winkel
54: Ausbreitungsrichtung
6: Elastisches Mittel
7: Achse, Behältermitte
71, 72, 73: Erste – dritte Raumrichtung
74: Umfangsrichtung
77: Linie
8: Fördermittel, Pumpe, Förderband
81: Förderbandfläche
82: Neigung
83: Förderseite
84: Oberes Umlaufende
85: Unteres Umlaufende
9: Rücklaufboden
91: Befestigungsmittel, Schraube, Niet
92: Mutter
a: Abstand
d1: Durchmesser des Förderraums
H: Höhe

Claims

Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern (211) eines Flüssigwerkstoffs (2), bei dem a) der Flüssigwerkstoff (2) in eine Förderrichtung (4) gefördert wird, b) wobei er, insbesondere währenddessen, mit einer akustischen Schallwelle (5) so beaufschlagt wird, dass die Feststoffpartikel und -fasern (211) mittels einer Kraft der Schallwelle (5) zu einem Druckknoten (51) oder zu einem Druckbauch (52) hin bewegt werden, und c) wobei ein erster, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern (211) enthaltender Werkstoffteil (21) anschließend vom Flüssigwerkstoff (2) separiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schallwelle (5) quer zu einer Förderrichtung (4) des Flüssigwerkstoffs (2) ausbreitet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigwerkstoff (2) mit einer Vielzahl räumlich voneinander beabstandeter und/oder zueinander versetzter Schallwellen (5), insbesondere unterschiedlicher Frequenz, Form und/oder Amplitude, beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigwerkstoff (2) vor dem Beaufschlagen mit der Schallwelle (5) in ein Förderfluid (24) eingeleitet wird.
Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern (211) eines Flüssigwerkstoffs (2).
Aggregiervorrichtung (1) zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern (211) eines Flüssigwerkstoffs (2), die umfasst: – Ein Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern (11, 8) des Flüssigwerkstoffs (2), – einen Erreger (3) zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle (5), der zum Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs (2) mit der Schallwelle (5) vorgesehen ist, und – ein Mittel (12) zum Separieren eines ersten, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern (211) enthaltenden Werkstoffteils (21) vom Flüssigwerkstoff (2).
Aggregiervorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwelle (5) eine stehende Ultraschallwelle ist.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern (11, 8) des Flüssigwerkstoffs (2) ein Fördermittel (8), insbesondere eine Pumpe oder ein Förderband, und/oder einen Behälter (11), insbesondere ein Rohr oder einen Tank, umfasst.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausbreitungsrichtung (54) der Schallwelle (5) in einem Winkel > 0° (53) zur Förderrichtung (4) des Flüssigkeitswerkstoffs (2) vorgesehen ist, insbesondere in einem rechten Winkel.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Zulauf (111) umfasst, der an einem in Förderrichtung (4) vorderen Ende (102) der Aggregiervorrichtung (1) angeordnet ist.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zum Separieren des ersten Werkstoffteils (21) vom Flüssigwerkstoff (2) in Förderrichtung (4) hinter dem Zulauf (111), insbesondere an einem in Förderrichtung (4) hinteren Ende (102) der Aggregiervorrichtung (1), angeordnet ist.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zum Separieren des ersten Werkstoffteils (21) vom Flüssigwerkstoff (2) zumindest einen Abzweigablauf (122) umfasst.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vielzahl Erreger (3) zum Erzeugen einer Schallwelle (5) umfasst, die voneinander beabstandet und/oder räumlich zueinander versetzt angeordnet sind.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erreger (3) zum Erzeugen der Schallwelle (5) in einer Erstreckungsrichtung (71) der Aggregiervorrichtung, insbesondere am, im oder nahe dem Behälter (11), dem Fördermittel (8) und/oder dem Mittel (12) zum Separieren, verteilt angeordnet sind.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6–14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen einer stehenden Schallwelle (5) jeweils zwei zueinander korrespondierend ausgebildete Erreger (3) zum Erzeugen der Schallwelle (5) vorgesehen sind.