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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallpumpe, wobei mittels der Ultraschallpumpe eine Ultraschallschwingung auf ein flüssiges Medium übertragen wird, wodurch das flüssige Medium in eine Förderrichtung gepumpt wird, wobei die Ultraschallschwingung eine Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Frequenzbereich aufweist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Gefriertrocknen eines Trocknungsguts, eine Ultraschallpumpe, einen Gefriertrockner und die Verwendung einer Ultraschallpumpe zur Gefriertrocknung.
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Mit dem Prozess der Gefriertrocknung wird Trocknungsgütern auf schonende Weise Feuchtigkeit entzogen. Dies ist beispielsweise bei der Trocknung von Lebensmitteln von Vorteil, da die Haltbarkeit der Lebensmittel durch die Trocknung erhöht wird und gleichzeitig die Qualität der Lebensmittel während der Trocknung erhalten bleibt.
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Die Gefriertrocknung beruht auf dem Prinzip der Sublimation, also dem direkten Übergang eines Stoffes von der festen in die gasförmige Phase. Um die Sublimation der Flüssigkeit im Trocknungsgut herbeizuführen, wird dieses zunächst abgekühlt, so dass die Flüssigkeit im Trocknungsgut möglichst vollständig gefriert. Anschließend wird das Trocknungsgut einem Unterdruck ausgesetzt, so dass die gefrorene Flüssigkeit sublimiert und im gasförmigen Zustand aus dem Trocknungsgut austritt.
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Es ist bekannt, dass durch das Einbringen einer Ultraschallschwingung in das Trocknungsgut die Sublimation beim Gefriertrocknen beschleunigt und die Qualität der Trocknungsgüter besser erhalten wird. Eine derartige Vorrichtung zum Gefriertrocknen, bei der die Sublimation mittels Ultraschall unterstützt wird, ist in
DE 10 2016 003 859 A1 gezeigt.
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WO 92/20420 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle der Verfestigung von Flüssigkeiten, bei denen die Flüssigkeit einer physikalischen Beeinträchtigung, wie zum Beispiel einer Schwingung, ausgesetzt wird.
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In
US 2017/0036923 A1 ist ein Verfahren gezeigt, bei dem mittels Schockwellen Wasser von Unreinheiten gesäubert wird.
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CN 104 677 066 A zeigt eine Vorrichtung zur Gefriertrocknung mittels Ultraschall.
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WO 2010/081192 A1 offenbart eine Methode zur Verbesserung von Wärmetransfer in einen Festkörper mittels Ultraschall.
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Ultraschall kann auch zum Pumpen eines für die Gefriertrocknung genutzten flüssigen Kühlmediums genutzt werden, indem der Ultraschall gerichtet auf das flüssige Kühlmedium übertragen wird. Eine solche Ultraschallpumpe ist zudem in anderen Anwendungsgebieten anwendbar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallpumpe, ein Verfahren zum Gefriertrocknen eines Trocknungsguts, eine Ultraschallpumpe und einen Gefriertrockner anzugeben, durch die die Gefriertrocknung von Trocknungsgütern verbessert wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallpumpe, wobei mittels der Ultraschallpumpe eine Ultraschallschwingung auf ein flüssiges Medium übertragen wird, wodurch das flüssige Medium in eine Förderrichtung gepumpt wird, wobei die Ultraschallschwingung eine Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Frequenzbereich aufweist, das dadurch weitergebildet ist, dass die Ultraschallschwingung als gepulste Schwingung auf das flüssige Medium übertragen wird, wobei eine Pulsfrequenz der gepulsten Schwingung im Infraschall-Frequenzbereich liegt.
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Die Pulsfrequenz ist die Frequenz, mit der einzelne Schwingungspulse auf das flüssige Medium übertragen werden und ist somit die inverse Pulsperiode, also der zeitliche Abstand der einzelnen Schwingungspulse. Die Schwingungsfrequenz bezeichnet hingegen die Frequenz der Ultraschallschwingung, so dass die zur Schwingungsfrequenz inverse Schwingungsperiode den zeitlichen Abstand der einzelnen Schwingungen in jedem Schwingungspuls bezeichnet.
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Vorteilhaft wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Ultraschallpumpe eine gepulste Schwingung erzeugt, mit der ein Gefriertrocknungsvorgang eines Trocknungsguts, auf das die Ultraschallschwingung mittels des flüssigen Mediums übertragen wird, beschleunigt wird. Zudem bleibt eine hohe Qualität der gefriergetrockneten Trocknungsgüter erhalten.
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Bevorzugt beträgt die Schwingungsfrequenz der gepulsten Schwingung 20 kHz bis 50 kHz, insbesondere 20 kHz bis 40 kHz, insbesondere 22 kHz bis 26 kHz, insbesondere 23 kHz bis 25 kHz, die Pulsfrequenz der gepulsten Schwingung liegt im Bereich von 0,25 Hz bis 10 Hz, insbesondere im Bereich von 1 Hz bis 5 Hz, eine Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung beträgt 100 W bis 200 W pro Liter des mittels der Ultraschallpumpe gepumpten flüssigen Mediums und eine Pulslänge der gepulsten Schwingung liegt im Bereich von einem Viertel bis zu einer Hälfte, insbesondere im Bereich eines Drittels, der Pulsperiode, also der inversen Pulsfrequenz.
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Vorteilhaft wird mit diesen Wertebereichen der Schwingungsfrequenz, der Pulsfrequenz, der Schwingungsamplitude und der Pulslänge der Gefriertrocknungsvorgang weiter beschleunigt und die Qualität des gefriergetrockneten Trocknungsguts optimiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Wirbelströmung im flüssigen Medium erzeugt, insbesondere indem ein mechanisches Element in Form einer Helix um eine Sonotrode der Ultraschallpumpe angeordnet wird, wobei insbesondere eine Längsachse der Helix im Wesentlichen parallel zur Förderrichtung der Ultraschallpumpe verläuft. Durch die Erzeugung einer derartigen Wirbelströmung wird der Gefriertrocknungsvorgang weiter verbessert und unter anderem die Pumpleistung der Ultraschallpumpe erhöht.
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Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Gefriertrocknen eines Trocknungsguts mit den folgenden Verfahrensschritten:
- - Kühlen des Trocknungsguts in einer Vakuumkammer auf eine Temperatur, bei der die im Trocknungsgut enthaltene Flüssigkeit gefriert,
- - Erzeugen eines Unterdrucks in der Vakuumkammer, so dass die im Trocknungsgut enthaltene gefrorene Flüssigkeit sublimiert,
wobei das Trocknungsgut während des Verfahrens mit einer Ultraschallschwingung beaufschlagt wird, die eine Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Frequenzbereich aufweist und über ein flüssiges Kühlmedium auf eine Auflagefläche übertragen wird, auf der das Trocknungsgut angeordnet ist, wobei das Verfahren dadurch weitergebildet ist, dass die Ultraschallschwingung als gepulste Schwingung auf das flüssige Kühlmedium übertragen wird, wobei eine Pulsfrequenz der gepulsten Schwingung im Infraschall-Frequenzbereich liegt.
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Bevorzugt wird die gepulste Schwingung mittels einer Ultraschallpumpe auf das flüssige Kühlmedium übertragen, die insbesondere mittels dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallpumpe betrieben wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Gefriertrocknen eines Trocknungsguts wird die Ultraschallschwingung über das flüssige Kühlmedium auf die Auflagefläche und das auf der Auflagefläche angeordnete Trocknungsgut übertragen, wodurch die Sublimation der im Trocknungsgut enthaltenen gefrorenen Flüssigkeit beschleunigt wird. Vorteilhaft wird durch die Ultraschallschwingung sowohl das flüssige Kühlmedium gepumpt als auch der Gefriertrocknungsvorgang unterstützt.
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Zur Kühlung des flüssigen Kühlmediums wird vorteilhaft ein Wärmetauscher verwendet, der die Temperatur des flüssigen Kühlmediums während des Kühlvorgangs bei etwa -40°C bis -60°C hält. Als flüssiges Kühlmedium wird beispielsweise Silikonöl verwendet.
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Vorteilhaft wird das Trocknungsgut während oder nach der Sublimation aufgewärmt.
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Weiterhin bevorzugt wird die Schwingung der Auflagefläche gemessen, wobei die Schwingungsfrequenz auf eine erste Anregungsfrequenz und/oder die Pulsfrequenz auf eine zweite Anregungsfrequenz reguliert werden, bei denen eine maximale Schwingungsamplitude der Auflagefläche auftritt, wobei insbesondere die Schwingungsfrequenz auf eine erste Anregungsfrequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz, insbesondere zwischen 20 kHz und 40 kHz, insbesondere zwischen 22 kHz bis 26 kHz, insbesondere zwischen 23 kHz bis 25 kHz, und/oder die Pulsfrequenz auf eine zweite Anregungsfrequenz zwischen 0,25 Hz und 10 Hz, insbesondere zwischen 1 Hz bis 5 Hz, reguliert werden.
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Nach Einstellen der Schwingungsfrequenz auf die erste Anregungsfrequenz und/oder der Pulsfrequenz auf die zweite Anregungsfrequenz wird vorteilhaft eine Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung reduziert. Vorzugsweise wird die Schwingungsleistung auf etwa ein Siebtel der ursprünglichen Schwingungsleistung verringert, also beispielsweise von 100 W auf 14 W pro Liter des flüssigen Mediums. Auf diese Weise wird die während der Gefriertrocknung für die Erzeugung der Ultraschallschwingung benötigte Energie reduziert.
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Zudem verkörpert das Verfahren zum Gefriertrocknen eines Trocknungsguts die gleichen Vorteile, Merkmale und Eigenschaften wie das zuvor beschriebene Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallpumpe.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Ultraschallpumpe für ein flüssiges Medium, umfassend einen Pumpkanal, einen Ultraschall-Generator und eine Sonotrode, wobei der Ultraschall-Generator dazu eingerichtet ist, mittels der Sonotrode eine Ultraschallschwingung auf ein flüssiges Medium im Pumpkanal zu übertragen, wobei die Ultraschallschwingung eine Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Frequenzbereich aufweist, wobei die Ultraschallpumpe dadurch weitergebildet ist, dass die Ultraschallschwingung als gepulste Schwingung auf das flüssige Medium übertragen wird, wobei eine Pulsfrequenz der gepulsten Schwingung im Infraschall-Frequenzbereich liegt.
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Durch den Ultraschall-Generator wird die Ultraschallschwingung erzeugt und durch die Sonotrode auf das flüssige Medium übertragen. Vorzugsweise hat die Sonotrode eine längserstreckte Form, beispielsweise die Form eines Dorns, um die Ultraschallschwingung gerichtet auf das flüssige Medium zu übertragen und dieses zu pumpen.
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Die Sonotrode ist bevorzugt so angeordnet, dass sie im Betrieb der Ultraschallpumpe im direkten Kontakt mit dem flüssigen Medium ist. Dazu ist die Sonotrode vorteilhaft zumindest teilweise im Pumpkanal angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Ultraschallpumpe dazu eingerichtet, die gepulste Schwingung mit einer Schwingungsfrequenz von 20 kHz bis 50 kHz, insbesondere 20 kHz bis 40 kHz, insbesondere 22 kHz bis 26 kHz, insbesondere 23 kHz bis 25 kHz, und mit einer Pulsfrequenz im Bereich von 0,25 Hz bis 10 Hz, insbesondere im Bereich von 1 Hz bis 5 Hz, auf das flüssige Medium zu übertragen. Dabei ist die Ultraschallpumpe bevorzugt dazu eingerichtet, mit einer Schwingungsleistung der Ultraschallschwingung von 100 W bis 200 W pro Liter des flüssigen Mediums betrieben zu werden und die gepulste Schwingung mit einer Pulslänge im Bereich von einem Viertel bis zu einer Hälfte, insbesondere im Bereich eines Drittels, der Pulsperiode, also der inversen Pulsfrequenz, auf das flüssige Medium zu übertragen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein mechanisches Element umfasst, das in Form einer Helix um die Sonotrode angeordnet ist, wobei eine Längsachse der Helix im Wesentlichen parallel zu einer Förderrichtung der Ultraschallpumpe verläuft.
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Zudem wird die Aufgabe gelöst durch einen Gefriertrockner, umfassend eine Vakuumkammer mit einer Auflagefläche, eine Vakuumpumpe, die dazu eingerichtet ist, in der Vakuumkammer einen Unterdruck zu erzeugen, eine unterhalb der Auflagefläche angeordnete Kühlleitung und die zuvor beschriebenen Ultraschallpumpe, die an die Kühlleitung angeschlossen ist.
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Unter einer Vakuumpumpe wird im Rahmen dieser Patentanmeldung eine Pumpe verstanden, mit der ein Unterdruck in einer Kammer erzeugbar ist, beispielsweise eine Sperrschieberpumpe. Der in der Vakuumkammer erzeugte Unterdruck während der Sublimation liegt vorzugsweise bei etwa 0,05 bis 0,2 mbar.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gefriertrockners ist ein Förderband auf der Auflagefläche angeordnet, auf dem das Trocknungsgut platziert wird. Während des Gefriertrocknungsvorgangs kann das Trocknungsgut mittels des Förderbands bewegt werden.
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Bevorzugt ist wenigstens ein Schwingungssensor im Gefriertrockner angeordnet und eine Steuereinheit im Gefriertrockner vorgesehen oder mit dem Gefriertrockner verbunden, wobei der Schwingungssensor dazu eingerichtet ist, eine Schwingung der Auflagefläche der Vakuumkammer zu messen und die gemessene Schwingung der Auflagefläche als Messsignal an die Steuereinheit zu übertragen, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Schwingungsfrequenz, die Pulsfrequenz und/oder eine Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung zu regulieren.
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Bei der Steuereinheit handelt es sich beispielsweise um einen Computer, der das Messsignal auswertet und die Ultraschallpumpe ansteuert, um die Schwingungsfrequenz, die Pulsfrequenz und/oder die Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung zu regulieren. Vorteilhaft werden die Schwingungsfrequenz und/oder die Pulsfrequenz so eingestellt, dass eine maximale Schwingungsamplitude der Auflagefläche gemessen wird. Anschließend wird die Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung reduziert um Energie zu sparen.
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Alternativ wird das Messsignal einem Nutzer des Gefriertrockners angezeigt, der die Schwingungsfrequenz, die Pulsfrequenz und/oder die Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung manuell regulieren kann.
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Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Ultraschallpumpe zur Gefriertrocknung, wobei die Ultraschallpumpe eine Ultraschallschwingung mit einer Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Frequenzbereich in einem flüssigen Kühlmedium erzeugt, wobei mittels dem flüssigen Kühlmedium ein auf einer Auflagefläche einer Vakuumkammer angeordnetes Trocknungsgut gekühlt und die Ultraschallschwingung auf die Auflagefläche und das Trocknungsgut übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallschwingung als gepulste Schwingung auf das flüssige Kühlmedium übertragen wird, wobei eine Pulsfrequenz der gepulsten Schwingung im Infraschall-Frequenzbereich liegt.
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Die Ultraschallpumpe, der Gefriertrockner und die Verwendung einer Ultraschallpumpe zur Gefriertrocknung verkörpern die gleichen Vorteile, Merkmale und Eigenschaften wie die zuvor beschriebenen Verfahren.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ultraschallpumpe,
- 2 eine schematische Darstellung einer Sonotrode mit einem mechanischen Element in Form einer Helix,
- 3 eine schematische Darstellung eines Gefriertrockners mit einer Ultraschallpumpe,
- 4a eine schematische Darstellung einer Ultraschallschwingung mit einer Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Frequenzbereich,
- 4b eine schematische Darstellung mehrerer Schwingungspulse einer gepulsten Schwingung mit einer Pulsfrequenz im Infraschall-Frequenzbereich.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ultraschallpumpe 10. Die Ultraschallpumpe 10 umfasst einen Ultraschall-Generator 11, eine Sonotrode 12 und einen Pumpkanal 13. Der Pumpkanal 13 ist mit einem flüssigen Medium 15 gefüllt, dass von der Ultraschallpumpe in Förderrichtung 14 gepumpt wird. Dazu wird von dem Ultraschall-Generator 11 eine Ultraschallschwingung mit einer Schwingungsfrequenz im Ultraschallbereich erzeugt, die mittels der Sonotrode 12 auf das mit der Sonotrode 12 in Kontakt stehende flüssige Medium 15 übertragen wird. Die Enden des Pumpkanals 13 können mit einem Eingang bzw. Ausgang einer Leitung für das flüssige Medium 15 verbunden werden.
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In einer weiteren in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Ultraschallpumpe 10 ein mechanisches Element 17, dass um die Sonotrode angeordnet ist. Das mechanische Element 17 weist die Form einer Helix auf, dessen Längsachse 18 parallel zur Förderrichtung 14 ist. Der Radius der Helix kann dabei entweder konstant bleiben oder sich entlang der Längsachse 18 verändern, wie in 2 gezeigt.
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Indem das flüssige Medium 15 das mechanische Element 17 umströmt, wird eine Wirbelströmung im flüssigen Medium 15 erzeugt.
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In 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gefriertrockners 20 gezeigt. Der Gefriertrockner 20 umfasst eine Vakuumkammer 21, in der mittels einer Vakuumpumpe 22 ein Unterdruck erzeugbar ist. In die Vakuumkammer 21 kann durch die verschließbare Klappe 28 ein Trocknungsgut 60 eingeführt und auf einer Auflagefläche 23 platziert werden. Bei dem Trocknungsgut 60 kann es sich wie in 3 gezeigt um ein einzelnes Trocknungsgut 60 handeln, für gewöhnlich werden jedoch eine Vielzahl von Trocknungsgütern 60 gleichzeitig in der Vakuumkammer 21 getrocknet.
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Unterhalb der Auflagefläche 23 ist eine Kühlleitung 24 angeordnet, die die Auflagefläche 23 kontaktiert. 3 zeigt die Kühlleitung 24 stark vereinfacht, für gewöhnlich ist die Kühlleitung 24 so angeordnet, dass sie eine möglichst große Kontaktfläche mit der Auflagefläche 23 aufweist. Weiterhin ist ein in 3 nicht gezeigter Wärmetauscher vorgesehen, mit dem die Temperatur eines flüssigen Kühlmediums 25 in der Kühlleitung 24 regulierbar ist. Bei dem flüssigen Kühlmedium 25 handelt es sich beispielsweise um Silikonöl.
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Ein Eingang und ein Ausgang der Kühlleitung 24 sind mit einer Ultraschallpumpe 10 verbunden, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist. Die Ultraschallpumpe 10 pumpt das flüssiges Kühlmedium 25 durch die Kühlleitung 24. Die in der Kühlleitung 24 dargestellten Pfeile zeigen schematisch die Förderrichtung, die gestrichelte Linie stellt die Zuleitung und Rückleitung der Kühlleitung 24 dar.
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Ein Schwingungssensor 27 ist in dem Gefriertrockner 20 angeordnet, mit dem die Schwingungsamplitude der Auflagefläche 23 gemessen werden kann. Die Messdaten des Schwingungssensors 27 werden an eine Steuereinheit 26 weitergegeben, bei der es sich beispielsweise um eine Computeranlage handelt. Mit der Steuereinheit 26 lässt sich beispielsweise eine Schwingungsfrequenz, eine Pulsfrequenz und/oder eine Schwingungsleistung einer von der Ultraschallpumpe 10 erzeugten gepulsten Ultraschallschwingung regulieren.
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Statt der Steuereinheit 26 kann auch eine Ausgabeeinheit und Steuermittel vorgesehen sein, die es einem Nutzer des Gefriertrockners ermöglichen, die Schwingungsfrequenz, die Pulsfrequenz und/oder die Schwingungsleistung der gepulsten Ultraschallschwingung zu regulieren.
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Bei dem Verfahren zum Gefriertrocknen wird zunächst das Trocknungsgut 60 auf der Auflagefläche 23 positioniert und die Klappe 28 geschlossen. Anschließend wird mittels des flüssigen Kühlmediums 25 in der Kühlleitung 24 das Trocknungsgut 60 so abgekühlt, dass die im Trocknungsgut 60 enthaltene Flüssigkeit im Wesentlichen vollständig gefriert. Anschließend wird mittels der Vakuumpumpe 22 ein Unterdruck in der Vakuumkammer erzeugt, so dass die im Trocknungsgut 60 enthaltene gefrorene Flüssigkeit sublimiert.
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Während des Verfahrens wird durch die Ultraschallpumpe 10 eine gepulste Ultraschallschwingung mit einer Schwingungsfrequenz im Ultraschall-Bereich und einer Pulsfrequenz im Infraschall-Bereich in das flüssige Kühlmedium 25 übertragen. Über das Kühlmedium 25 wird die gepulste Ultraschallschwingung auf die Auflagefläche 23 und das Trocknungsgut 60 übermittelt, wodurch die Sublimation im Trocknungsgut 60 verstärkt wird. Indem die Ultraschallschwingung als gepulste Schwingung übertragen wird, wird der Sublimationsvorgang weiter beschleunigt, so dass die Trocknungszeit auf etwa zwei Stunden reduziert wird.
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Der Schwingungssensor 27 misst die Schwingungsamplitude der Auflagefläche 23 und sendet die Messdaten an die Steuereinheit 26. Für geeignete Trocknungsgüter 60 ist auch eine direkte Messung der Schwingungsamplitude des Trocknungsguts 60 möglich. Die Steuereinheit 26 reguliert die Schwingungsfrequenz und/oder die Pulsfrequenz der gepulsten Ultraschallschwingung derart, dass eine maximale Schwingungsamplitude der Auflagefläche 23 gemessen wird. Dazu wird die Schwingungsfrequenz auf eine erste Anregungsfrequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz, insbesondere zwischen 20 kHz und 40 kHz, insbesondere zwischen 22 kHz und 26 kHz, insbesondere zwischen 23 kHz und 25 kHz, und/oder die Pulsfrequenz auf eine zweite Anregungsfrequenz zwischen 0,25 Hz und 10 Hz, insbesondere zwischen 1 Hz und 5 Hz, reguliert.
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Nach dem Einstellen der ersten Anregungsfrequenz und/oder der zweiten Anregungsfrequenz reduziert die Steuereinheit 26 die Schwingungsleistung der gepulsten Schwingung. Auf diese Weise wird während des Gefriertrocknens Energie gespart.
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4a zeigt schematisch einen beispielhaften einzelnen Schwingungspuls 31 der Ultraschallschwingung 30. Die Schwingungsfrequenz der Ultraschallschwingung 30 liegt im Ultraschall-Frequenzbereich und entspricht der inversen Schwingungsperiode 33.
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In 4b sind schematisch drei Schwingungspulse 31 der Ultraschallschwingung 30 gezeigt. Mit der Abszisse ist in 4b die Zeit 40 und mit der Ordinate die Schwingungsamplitude 50 aufgetragen. Die Pulsfrequenz, die der inversen Pulsperiode 35 entspricht, liegt bei der gepulsten Schwingung im Infraschall-Frequenzbereich. Die Pulslänge 36, also die zeitliche Dauer eines Schwingungspulses 31, wird so gewählt, dass die Pulsperiode 35 etwa dreimal so lang ist wie die Pulslänge 36.
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In 4a und 4b ist aus Gründen der Übersichtlichkeit eine stark vergrößerte Schwingungsperiode 33 gezeigt, die Darstellungen sind somit nicht maßstabsgetreu.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ultraschallpumpe
- 11
- Ultraschall-Generator
- 12
- Sonotrode
- 13
- Pumpkanal
- 14
- Förderrichtung
- 15
- flüssiges Medium
- 17
- mechanisches Element
- 18
- Längsachse
- 20
- Gefriertrockner
- 21
- Vakuumkammer
- 22
- Vakuumpumpe
- 23
- Auflagefläche
- 24
- Kühlleitung
- 25
- flüssiges Kühlmedium
- 26
- Steuereinheit
- 27
- Schwingungssensor
- 28
- Klappe
- 30
- Ultraschallschwingung
- 31
- Schwingungspuls
- 33
- Schwingungsperiode
- 35
- Pulsperiode
- 36
- Pulslänge
- 40
- Zeit
- 50
- Schwingungsamplitude
- 60
- Trocknungsgut
