DE102019001804B3 - Gas separator with centrifugation under the influence of ultrasound - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung verwendet die Kombination der Verfahren basierend auf zentrifugale Trennung und Beschleunigung dieser Trennung durch Ultraschalleinwirkung, wobei das Gasgemisch in zwei parallel verlaufenden Spiralläufen rotiert. Diese Spiralläufe sind an einem Ende miteinander verbunden, so dass das Gas die beiden in entgegengesetzter Richtung durchläuft. Dies bringt den großen Vorteil, daß die Gasanschlüsse auf einer Seite des Gasseparators ist und über kurze Leitungen mit anderen Gasseparatoren gekoppelt werden kann, um die gewünschten Separationsergebnisse zu erzielen.Die Spiralläufe umschließen den zylindrischen Ultraschallerzeuger, wobei der Ultraschall auf der gesamten Innenfläche der Spiralläufe innerhalb eines elastischen Membran erzeugt wird. Dabei kommt das elektrodynamische Prinzip der Lautsprecher zur Anwendung. Es werden halbringförmige Magnete und entsprechende Eisenbleche und -Joche benutzt, wobei an dem Membran befestigte Spulen von Strom mit hoher Frequenz durchflossen werden, während sie im starken magnetischen Feld von Eisenblechen sich befinden und so zusammen mit dem jeweiligen Membranteil befindlich genau unter den Lücken zwischen den radialen Wänden der Spiralläufen schwingen und so den Ultraschall erzeugen und in die Zentrifugationsrichtung schicken.The present invention uses the combination of methods based on centrifugal separation and acceleration of this separation by the action of ultrasound, the gas mixture rotating in two parallel spiral runs. These spiral runs are connected at one end so that the gas passes through the two in the opposite direction. This has the great advantage that the gas connections are on one side of the gas separator and can be coupled to other gas separators via short lines in order to achieve the desired separation results. The spiral runs surround the cylindrical ultrasound generator, with the ultrasound on the entire inner surface of the spiral runs inside an elastic membrane is generated. The electrodynamic principle of the loudspeakers is used here. Semi-ring-shaped magnets and corresponding iron sheets and yokes are used, with coils attached to the membrane being traversed by current at a high frequency while they are in the strong magnetic field of iron sheets and thus together with the respective membrane part are located exactly under the gaps between the vibrate radial walls of the spiral barrels and thus generate the ultrasound and send it in the direction of centrifugation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Separator von Komponenten aus einem Gasgemisch mittels Zentrifugation unter UltraschalleinwirkungThe invention relates to a separator of components from a gas mixture by means of centrifugation under the action of ultrasound

Zentrifugen zur Separation von Fluiden sind seit langem bekannt. So verwendet DE 10 2011 110 556 A1 eine Zentrifugation der Gaskomponenten in Stufen. Dabei wird in jeder Stufe die Separation des jeweiligen Gasgemisches bis zur Ausschöpfung des zentrifugalen Trennpotentials benutzt. Die Separation geht jedoch relativ langsam von statten, denn die innere Reibung der Moleküle setzt dem Verfahren eine zeitliche Begrenzung.
Die DE 10 2014 002 591 verwendet die Kombination der Verfahren basierend auf zentrifugale Trennung und Beschleunigung dieser durch Ultraschall, jedoch wird das Gas nicht in einem Rotor gehalten und rotiert, sondern das Gasgemisch rotiert durch die Beförderung in einem spiralförmigen langen Raum oder Tube mit rechteckigem Querschnitt. Dabei sind die Ultraschallerzeuger auf dem ganzen Gasweg verteilt und senden in Richtung der sich entwickelten Fliehkraft durch die Bewegung des Gases in der Spirale. Dies ist mit Vorteilen verbunden, aber verwendet eine ungleichförmige Verteilung der Ultraschallwellen und begrenzt die Intensität der Effektes der Ultraschallwellen. Zudem wirken manche reflektierte Ultraschallwellen kontraproduktiv und verlangsamen die Trennung der Gaskomponenten. Außerdem ist die Anbringung der Ultraschall-Erzeugen direkt innerhalb des Spirallaufs mit Verwirbelungen des Gasgemisches verbunden, das zu einer Verschlechterung der Separation führt. Die verwendete Konstruktion für den Separator ist etwas umständlich und daher teuer in der Realisierung.
Centrifuges for separating fluids have been known for a long time. So used DE 10 2011 110 556 A1 centrifugation of the gas components in stages. The separation of the respective gas mixture is used in each stage until the centrifugal separation potential is exhausted. However, the separation takes place relatively slowly, because the internal friction of the molecules places a time limit on the process.
The DE 10 2014 002 591 uses the combination of methods based on centrifugal separation and acceleration by ultrasound, but the gas is not held and rotated in a rotor, but the gas mixture rotates by conveying it in a long spiral space or tube with a rectangular cross-section. The ultrasonic generators are distributed along the entire gas path and send in the direction of the centrifugal force developed by the movement of the gas in the spiral. This has advantages, but uses an uneven distribution of the ultrasonic waves and limits the intensity of the effects of the ultrasonic waves. In addition, some reflected ultrasound waves are counterproductive and slow the separation of the gas components. In addition, the attachment of the ultrasound generators directly within the spiral run is associated with turbulence in the gas mixture, which leads to a deterioration in the separation. The design used for the separator is somewhat cumbersome and therefore expensive to implement.

DE10 2018 009 458 verbessert das Verfahren von DE 10 2014 002 591 dahingehend, dass im verwendeten Spirallauf eine gleichförmige Beaufschlagung mit Ultraschallwellen stattfindet. Diese Ultraschallwellen sind optimal gerichtet und wirken radial und senkrecht auf das bewegte Gasgemisch im Spirallauf indem diese Wellen durch ein elastisches / flexibles Membran von einer pulsierenden Flüssigkeit befindlich im zentralen Kanal des Spirallaufs übernommen werden. Die im zentralen Kanal des Spirallaufs von den am Ende des Spiralkanals angebrachten UltraschallErzeugern erzeugten longitudinalen Ultraschallwellen werden durch die Inkompressibilität der verwendeten Flüssigkeit in transversale Schallwellen umgewandelt, die durch das Membran auf das Gasgemisch wirken.
Dabei kommt die erzeugte Ulraschallleistung mit geringer Wirkung /Intensität beim Gasgemisch im Spirallauf an; zudem führt die Verteilung der Ultraschallwellen auf die gesamte Fläche des Gaslaufkörpers zu einer enormen Abschwächung der nützlichen Leistung, die einmal Flächenmäßig bedingt ist und zum zweiten nutzlos Verpufft, da wo sie auf die harten Wände des Spirallaufs trifft.
DE10 2018 009 458 improves the process of DE 10 2014 002 591 in that a uniform exposure to ultrasound waves takes place in the spiral run used. These ultrasonic waves are optimally directed and act radially and vertically on the moving gas mixture in the spiral run by these waves being taken over by an elastic / flexible membrane from a pulsating liquid located in the central channel of the spiral run. The longitudinal ultrasound waves generated in the central channel of the spiral run by the ultrasound generators attached to the end of the spiral channel are converted by the incompressibility of the liquid used into transverse sound waves, which act on the gas mixture through the membrane.
The generated ultrasound power arrives with little effect / intensity in the gas mixture in a spiral run; In addition, the distribution of the ultrasonic waves over the entire surface of the gas runner leads to an enormous weakening of the useful performance, which is due to the surface and is uselessly fizzled out, where it hits the hard walls of the spiral barrel.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine effizientere Erzeugung und Verteilung der Ultraschallleistung zu machen, wobei deutlich höhere Werte der Schallleistung im zu separierendem Gasgemisch ermöglicht werden. Zudem ist die Anwendung einer Doppelspirale als Gaslaufkörper eingeführt worden, welche die Plazierung des Gaseinlasses und der Gasausgänge für die separierten Gaskomponenten nebeneinander auf der selben Frontseite des Gaslaufkörpers ermöglicht. Die parallelen Spiralläufe, die um 180° versetzt sind, sind an der, den Ein- und Ausgängen entgegengesetzten Frontalseite miteinander verbunden
Dies ist mit großen Vorteilen verbunden, insbesondere für die Zusammenschaltung mehreren solcher Geräte, wenn man bestimmte Ergebnisse der Gasseparation realisieren will, weil die Verbindungsleitungen dazwischen kurz sein können.
The present invention has set itself the task of making the generation and distribution of the ultrasound power more efficient, whereby significantly higher values of the sound power in the gas mixture to be separated are made possible. In addition, the use of a double spiral as a gas runner has been introduced, which enables the gas inlet and the gas outlets for the separated gas components to be placed next to one another on the same front side of the gas runner. The parallel spiral runs, which are offset by 180 °, are connected to each other on the front side opposite the entrances and exits
This is associated with great advantages, in particular for the interconnection of several such devices, if one wants to achieve certain results of the gas separation, because the connecting lines between them can be short.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasseparators ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.An embodiment of the gas separator according to the invention is shown in the drawings and is explained in more detail below.

Es zeigt:

  • 1 Perspektivische Darstellung von Gehäuseabschnitten des Gasseparators
  • 2 Querschnitt durch die Vorrichtung
  • 3 Längsschnitt durch den Gasseparator mit zylindrischen Verlauf im Mittelteil
It shows:
  • 1 Perspective view of housing sections of the gas separator
  • 2nd Cross section through the device
  • 3rd Longitudinal section through the gas separator with a cylindrical course in the middle part

Der Gasseparator mit Zentrifugation unter Ultraschalleinwirkung besteht aus einem Gaslaufkörper 11 und einem Ultraschallerzeuger 12, wobei das Gasgemisch 3 unter Druck im Gaslaufkörper 11 spiralförmig fließen kann, so daß die Rotation der Gaspartikel eine zentrifugale Kraft erzeugt.
Der Gaslaufkörper 11 mit zylindrischer Außenhülle 13 weist eine innere zylindrische und elastische Wand oder Membran 14 auf, welche eine gasdichte Trennung zum zylindrisch geformten Ultraschallerzeuger 12 bildet und zwar dergestalt, dass die Ultraschallwellen durch das elastische Membran 14 von innen heraus in den Gaslaufkörper 11 eindringen,
Im Gaslaufkörper sind zwei parallele Spiralläufe 1, 2, die um 180° versetzt sind, welche das fließende Gasgemisch 3 enthalten, welche an deren jeweiligen Enden durch einen 90°- Krümmer 6 sowie 90°- Krümmer 9 und 180°- Umlenker 8 verbunden sind, so dass ein laminares Fliessen des Gasgemisches 3 gewährleistet ist.
Der Gaseinlaß 4 ist durch einen weiteren 90°- Krümmer 5 an der ersten Windung des ersten Spirallaufs 1 verbunden und die letzte Windung 7 des zweiten Spirallaufs 2 ist mittels eines 90°- Krümmer 15 an die kurze Ausgangsleitung 53 mit rechteckigen Querschnitt verbunden, welche an geeigneter Stelle den Gastrenner 16 enthält, so dass auf dessen einen Seite die schwere Gaskomponente SG und auf der anderen Seite die leichte Gaskomponente (Restgas) (RG) fließen, wobei ein 90°- Krümmer 17 zur Gasumlenkung der schweren Gaskomponente SG zum Gasausgang 19 führt und ein weiterer 90°- Krümmer 18 zur Gasumlenkung der leichten Gaskomponente RG zum Gasausgang 20 führt.
Der Ultraschall wird auf der Innenseite des zylindrischen elastischen Membran 14 elektrodynamisch erzeugt und zwar durch die schwingende Bewegung der Spulen 21, 22, die vom alternierenden Strom mit geeigneter Frequenz durchflossen sind, während sie sich im magnetischen Feld der halbringförmigen Magnete 27, 28 frei bewegen können, und nur nach außen an das Membran 14 durch Klebung befestigt sind, dergestalt dass eine elastische Aufhängung für die Spulen 21, 22 entsteht, wobei zur besseren Verteilung des jeweiligen magnetischen Feldes Eisenbleche 23, 49 und radiale Eisenjoche 24, 25 in und auf dem Gehäuse 29 aus nichtmagnetischen Material befestigt sind, wobei die Ausrichtung der Spulen mit dem zylindrischen Bügel 30, 31 mittig zwischen den jeweiligen benachbarten radialen Wänden 32, 33 der Spiralläufen 1, 2 plaziert sind und zwar genau in Lücken 36, 37 zwischen jeweils benachbarten Eisenblechen 23, 49, wo das magnetische Feld sehr stark ist bedingt durch den geringen Abstand dazwischen.
The gas separator with centrifugation under the influence of ultrasound consists of a gas runner 11 and an ultrasound generator 12th , the gas mixture 3rd under pressure in the gas barrel 11 can flow in a spiral, so that the rotation of the gas particles generates a centrifugal force.
The gas barrel body 11 with cylindrical outer shell 13 has an inner cylindrical and elastic wall or membrane 14 on, which is a gas-tight separation to the cylindrically shaped ultrasound generator 12th forms in such a way that the ultrasonic waves through the elastic membrane 14 from the inside into the gas barrel 11 penetration,
There are two parallel spiral runs in the gas barrel 1 , 2nd which are offset by 180 °, which is the flowing gas mixture 3rd included, which at their respective ends by a 90 ° elbow 6 and 90 ° elbow 9 and 180 ° deflector 8th are connected so that a laminar flow of the gas mixture 3rd is guaranteed.
The gas inlet 4th is through another 90 ° elbow 5 on the first turn of the first spiral run 1 connected and the last turn 7 of the second spiral run 2nd is by means of a 90 ° elbow 15 to the short output line 53 connected with a rectangular cross-section, which the gas separator at a suitable point 16 contains, so that on one side the heavy gas component SG and on the other hand the light gas component (residual gas) ( RG ) flow, with a 90 ° elbow 17th for gas deflection of the heavy gas component SG to the gas outlet 19th leads and another 90 ° elbow 18th for gas deflection of the light gas component RG to the gas outlet 20th leads.
The ultrasound is on the inside of the cylindrical elastic membrane 14 generated electrodynamically by the oscillating movement of the coils 21 , 22 , which are traversed by the alternating current at a suitable frequency while they are in the magnetic field of the semi-ring-shaped magnets 27 , 28 can move freely, and only to the outside of the membrane 14 are attached by gluing, such that an elastic suspension for the coils 21 , 22 arises, with iron sheets for better distribution of the respective magnetic field 23 , 49 and radial iron yokes 24th , 25th in and on the case 29 are attached from non-magnetic material, the alignment of the coils with the cylindrical bracket 30th , 31 centered between the respective adjacent radial walls 32 , 33 of spiral runs 1 , 2nd are placed exactly in gaps 36 , 37 between adjacent iron sheets 23 , 49 , where the magnetic field is very strong due to the small distance between them.

Die jeweiligen Eisenjoche 24, 25 sind starr verbunden mit den dazugehörigen Eisenblechen 23, 49, welche eine zusätzliche Befestigung direkt an dem Gehäuse 29 durch die herausragenden Noppen 34, 35 aufweisen.
Die Lücken (spiralförmige Kanäle) 36, 37 und Aussparungen 38, 39 sind im Gehäuse 29 vorgesehen, dergestalt dass die axial orientierten Querseiten der Spulen 21, 22 in den Aussparungen 38, 39 frei beweglich stehen.
Das Gehäuse 29 des Ultraschallerzeugers 12 weist eine innere durchgehende zylindrische Bohrung 44 auf, welche durch die zwei axial verlaufenden Leisten 45, 46, welche diametral angeordnet sind, geteilt ist. Die halbringförmigen Magnete 27, 28 sind oberhalb und unterhalb der Leisten 45, 46 untergebracht.
Die im Draufsicht rechtwinklig erscheinenden Aussparungen 47, 48 sind für die Eisenbleche 24, 25 vorgesehen, welche durch ihre spiralförmige Ausrichtung die halbringförmigen Magnete 27, 28 oberhalb der Leisten 45, 46 in einem bestimmten Winkel zu den halbringförmigen Magneten 27, 28 unterhalb der Leisten 45, 46 stehen. Dabei begrenzen die Leisten 45, 46 aus nicht magnetischem Material die gegenseitige Beeinträchtigung der Magnete 27,28 der beiden übereinander stehenden Reihen.
Die Anordnung der halbringförmigen Magnete 27, 28 mit den Polen N (Nord) und S (Süd) ist so gewählt, dass die jeweiligen Eisenjoche 24, 25 alternierende Pole N und S aufweisen; dabei werden zwei unmittelbar benachbarten Magnete 27, 28 immer mit demselben Pol (also NN oder SS) zu einander plaziert.
Durch die lokal entstehenden magnetischen Anziehungskräfte findet eine starre und stabile Befestigung der Eisenteile 23, 49, 24, 25 und Magnete 27, 28 untereinander und im Gehäuse 29 statt.
Bandförmige Abstandshalter 50, 51 halten das Membran 14 mit den darauf geklebten Spulen 21, 22 in einem geeignetem Abstand über dem Niveau der zylindrisch gebogenen Eisenbleche 24, 25, so dass die Spulen 21, 22 frei schwingen können. Die bandförmigen Abstandshalten 50, 51 sind sowohl an dem Membran 14 als auch an den Eisenblechen 23, 49 und Gehäuse 29 mit einem geeigneten Kleber befestigt. Die Innenränder der Wände 32, 33 der Spiralläufe 1, 2 sind ebenfalls mit einem geeigneten Kleber an dem Membran 14 geklebt. Dabei kann die Spule im Rahmen der Elastizität des Membran 14 auch nach außen in Richtung des Gasraumes der Spiralläufe 1,2 und somit in Zentrifugationsrichtung schwingen.
Die Abdeckplatten 54, 55 schließen die Frontseiten der Vorrichtung.
The respective iron yokes 24th , 25th are rigidly connected to the associated iron sheets 23 , 49 which is an additional attachment directly to the housing 29 through the outstanding knobs 34 , 35 exhibit.
The gaps (spiral channels) 36 , 37 and cutouts 38 , 39 are in the housing 29 provided such that the axially oriented transverse sides of the coils 21 , 22 in the recesses 38 , 39 Stand freely.
The housing 29 of the ultrasound generator 12th has an inner continuous cylindrical bore 44 on which by the two axially extending strips 45 , 46 , which are arranged diametrically, is divided. The semi-ring-shaped magnets 27 , 28 are above and below the strips 45 , 46 housed.
The cutouts appearing rectangular in plan view 47 , 48 are for the iron sheets 24th , 25th provided that the semi-ring-shaped magnets by their spiral alignment 27 , 28 above the ledges 45 , 46 at a certain angle to the semi-ring-shaped magnets 27 , 28 below the ledges 45 , 46 stand. The bars limit 45 , 46 the mutual impairment of the magnets from non-magnetic material 27 , 28 of the two rows one above the other.
The arrangement of the semi-ring-shaped magnets 27 , 28 with the poles N (north) and S (south) is chosen so that the respective iron yokes 24th , 25th have alternating poles N and S; this will create two immediately adjacent magnets 27 , 28 always placed with the same pole (i.e.NN or SS) to each other.
The locally generated magnetic attraction forces the iron parts to be fixed rigidly and stably 23 , 49 , 24th , 25th and magnets 27 , 28 with each other and in the housing 29 instead of.
Band-shaped spacers 50 , 51 hold the membrane 14 with the coils glued on it 21 , 22 at a suitable distance above the level of the cylindrically curved iron sheets 24th , 25th so the coils 21 , 22 can swing freely. The band-shaped spacing 50 , 51 are both on the membrane 14 as well as on the iron sheets 23 , 49 and housing 29 attached with a suitable adhesive. The inner edges of the walls 32 , 33 of spiral runs 1 , 2nd are also on the membrane with a suitable adhesive 14 glued. The coil can be used within the elasticity of the membrane 14 also outwards in the direction of the gas space of the spiral barrels 1 , 2nd and thus swing in the direction of centrifugation.
The cover plates 54 , 55 close the front of the device.

Der Grad der Gasseparation ist abhängig von der Länge der Spiralläufe 1, 2, deren Abmessungen, der Anzahl der Windungen, der Gasgeschwindigkeit und der Intensität und Frequenz des Ultraschalls. Dabei muss das Gas stets laminar fließen, was eine sehr glatte Innenfläche der Spiralläufe erfordert und Überleitungen ohne Kanten oder tote Winkel insbesondere im Bereich der Krümmer benötigt. Sehr geeignet erscheinen dabei Spiralläufe aus Kunststoff, deren Oberflächen durch spezielle Verfahren glasartig geformt sind, Auch sehr glatt polierte Metallwände sind vorstellbar. Praktische Versuche haben gezeigt, daß die spezielle Bewegungsart des Gases in Rotation, wie sie eben in den Spiralläufen stattfindet, eine laminare Strömung zu weit höheren Geschwindigkeiten ermöglicht, als die entsprechende Reynolds-Zahl zulassen würde. Auch wenn die Auswahl der erwähnten Parameter nicht immer eine 100 %-e Separation der Gaskomponenten zulassen, ist wichtig hervorzuheben, dass das Trennpotential dieser Separatoren immer eingehalten wird, unabhängig davon welcher Anteil eine Gaskomponente im Gasgemisch hat; somit ist es möglich, durch Serienschaltung von mehreren Separatoren eine 100 %-e Separation jederzeit zu erreichen.
Nachdem sehr hohe Durchflüsse von Gasgemisch möglich sind, ist die dafür verbrauchte Energie um Ultraschall zu erzeugen, relativ gering, was zu einer sehr preiswerten Gasseparation führt.
Angesichts der Tatsache, daß keine Verschleißteile in den Separatoren existieren, ist deren Lebensdauer und Zuverlässigkeit sehr groß.
The degree of gas separation depends on the length of the spiral runs 1 , 2nd , their dimensions, the number of turns, the gas velocity and the intensity and frequency of the ultrasound. The gas must always flow in a laminar manner, which requires a very smooth inner surface of the spiral barrels and transfers without edges or blind spots, especially in the area of the manifold. Spiral runs made of plastic, the surfaces of which are shaped like glass by means of special processes, appear very suitable. Even very smooth polished metal walls are conceivable. Practical tests have shown that the special movement of the gas in rotation, as it happens in the spiral runs, enables a laminar flow at speeds much higher than the corresponding Reynolds number would allow. Even if the selection of the parameters mentioned does not always allow 100% separation of the gas components, it is important to emphasize that the separation potential of these separators is always maintained, regardless of the proportion of a gas component in the gas mixture; It is therefore possible to achieve 100% separation at any time by connecting several separators in series.
Since very high gas mixture flows are possible, the energy used to generate ultrasound is relatively low, which leads to very inexpensive gas separation.
In view of the fact that there are no wearing parts in the separators, their service life and reliability are very long.

Claims (3)

Gasseparator mit Zentrifugation unter Ultraschalleinwirkung bestehend aus einem Gaslaufkörper (11) und Ultraschallerzeuger (12), wobei das Gasgemisch (3) unter Druck im Gaslaufkörper (11) spiralförmig fließen kann, so daß die Rotation der Gaspartikel eine zentrifugale Kraft erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaslaufkörper (11) mit zylindrischer Außenhülle (13) eine innere zylindrische und elastische Wand oder Membran (14) aufweist, welche eine gasdichte Trennung zum zylindrisch geformten Ultraschallerzeuger (12) bildet und zwar dergestalt, dass die Ultraschallwellen durch das elastische Membran (14) von innen heraus den Gaslaufkörper (11) beschallen, a. wobei, im Gaslaufkörper zwei parallele Spiralläufe (1, 2), die um 180° versetzt sind, das fließende Gasgemisch (3) enthalten, welche an deren jeweiligen Enden durch einen 90°- Krümmer (6) sowie 90°- Krümmer (9) und 180°- Umlenker (8) verbunden sind, so dass ein laminares Fliessen des Gasgemisches (3) gewährleistet ist, b. wobei, der Gaseinlaß (4) durch einen weiteren 90°- Krümmer (5) an der ersten Windung des ersten Spirallaufs (1) verbunden ist und die letzte Windung (7) des zweiten Spirallaufs (2) mittels eines 90°- Krümmer (15) an die kurze Ausgangsleitung (16) mit rechteckigen Querschnitt verbunden ist, welche an geeigneter Stelle den Gastrenner (53) enthält, so dass auf dessen einen Seite die schwere Gaskomponente (SG) und auf der anderen Seite die leichte Gaskomponente (Restgas) (RG) fließen, wobei ein 90°- Krümmer (17) zur Gasumlenkung der schweren Gaskomponente (SG) zum Gasausgang (19) führt und ein weiterer 90°-Krümmer (18) zur Gasumlenkung der leichten Gaskomponente (RG) zum Gasausgang (20) führt, c. wobei, der Ultraschall auf der Innenseite des zylindrischen elastischen Membran (14) elektrodynamisch erzeugt wird und zwar durch die schwingende Bewegung der Spulen (21, 22), die vom Strom mit geeigneter Frequenz durchflossen sind, während sie sich im magnetischen Feld der halbringförmigen Magnete (27, 28) sich frei bewegen können, und nur nach außen an das Membran (14) durch Klebung befestigt sind, dergestalt dass eine elastische Aufhängung für die Spulen (21, 22) entsteht, wobei zur besseren Verteilung des jeweiligen magnetischen Feldes Eisenbleche (23, 49) und radiale Eisenjoche (24, 25) in und auf dem Gehäuse (29) aus nichtmagnetischen Material (29) befestigt sind, wobei die Ausrichtung der Spulen mit dem zylindrischen Bügel (30, 31) mittig zwischen den jeweiligen benachbarten radialen Wänden (32, 33) der Spiralläufen (1, 2) plaziert sind und zwar genau in Lücken (36, 37) zwischen jeweils benachbarten Eisenblechen (23, 49), wo das magnetische Feld sehr stark ist bedingt durch den geringen Abstand dazwischen, d. wobei, die jeweiligen Eisenjoche (24, 25) starr verbunden sind mit den dazugehörigen Eisenblechen (23, 49), welche eine zusätzliche Befestigung direkt an dem Gehäuse (29) durch die herausragenden Noppen (34, 35) aufweisen, e. wobei, die Lücken (spiralförmige Kanäle) (36, 37) und Aussparungen (38, 39) im Gehäuse (29) vorgesehen sind, dergestalt dass die axial orientierten Querseiten der Spulen (21, 22) in den Aussparungen (38, 39) frei beweglich stehen.Gas separator with centrifugation under the influence of ultrasound consisting of a Gas running body (11) and ultrasonic generator (12), the gas mixture (3) flowing under pressure in the gas running body (11) in a spiral, so that the rotation of the gas particles generates a centrifugal force, characterized in that the gas running body (11) with a cylindrical outer shell (13) has an inner cylindrical and elastic wall or membrane (14) which forms a gas-tight separation from the cylindrically shaped ultrasound generator (12) in such a way that the ultrasound waves through the elastic membrane (14) from the inside out of the gas runner body (11) sonicate, a. whereby, in the gas running body, two parallel spiral runs (1, 2), which are offset by 180 °, contain the flowing gas mixture (3), which at their respective ends are separated by a 90 ° elbow (6) and a 90 ° elbow (9) and 180 ° deflectors (8) are connected so that a laminar flow of the gas mixture (3) is ensured, b. the gas inlet (4) being connected by a further 90 ° elbow (5) to the first turn of the first spiral run (1) and the last turn (7) of the second spiral run (2) by means of a 90 ° elbow (15 ) is connected to the short output line (16) with a rectangular cross section, which contains the gas separator (53) at a suitable point, so that on one side the heavy gas component (SG) and on the other side the light gas component (residual gas) (RG ) flow, whereby a 90 ° elbow (17) leads to gas deflection of the heavy gas component (SG) to the gas outlet (19) and another 90 ° elbow (18) leads to gas deflection of the light gas component (RG) to the gas outlet (20) , c. the ultrasound on the inside of the cylindrical elastic membrane (14) being generated electrodynamically by the oscillating movement of the coils (21, 22) through which the current flows at a suitable frequency while they are in the magnetic field of the semi-annular magnets ( 27, 28) can move freely, and are only attached to the outside of the membrane (14) by adhesive, in such a way that an elastic suspension for the coils (21, 22) is produced, iron sheets (23 , 49) and radial iron yokes (24, 25) in and on the housing (29) made of non-magnetic material (29), the alignment of the coils with the cylindrical bracket (30, 31) being centered between the respective adjacent radial walls ( 32, 33) of the spiral runs (1, 2) are placed precisely in gaps (36, 37) between adjacent iron sheets (23, 49), where the magnetic field is very strong due to the small distance between them, d. wherein, the respective iron yokes (24, 25) are rigidly connected to the associated iron sheets (23, 49), which have an additional fastening directly to the housing (29) by means of the protruding knobs (34, 35), e. the gaps (spiral channels) (36, 37) and recesses (38, 39) being provided in the housing (29) such that the axially oriented transverse sides of the coils (21, 22) are free in the recesses (38, 39) stand mobile. Gasseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Gehäuse (29) des Ultraschallerzeugers (12) eine innere durchgehende zylindrische Bohrung (44) aufweist, welche durch die zwei axial verlaufenden Leisten (45, 46), welche diametral angeordnet sind, geteilt ist, worin die halbringförmigen Magnete (27, 28) oberhalb und unterhalb der Leisten (45, 46) untergebracht sind, b. wobei, die im Draufsicht rechtwinklig erscheinenden Aussparungen (47, 48) für die Eisenbleche (24, 25) vorgesehen sind, welche durch ihre spiralförmige Ausrichtung die halbringförmigen Magnete (27, 28) oberhalb der Leisten (45, 46) in einem bestimmten Winkel zu den halbringförmigen Magneten (27, 28) unterhalb der Leisten (45, 46) stehen; dabei begrenzen die Leisten (45, 46) aus nicht magnetischem Material die gegenseitige Beeinträchtigung der Magnete (27,28) der beiden übereinander stehenden Reihen, c. wobei, die Anordnung der halbringförmigen Magnete (27, 28) mit den Polen N (Nord) und S (Süd) so gewählt ist, dass die jeweiligen Eisenjoche (24, 25) alternierende Pole N und S aufweisen; dabei werden zwei unmittelbar benachbarten Magnete (27, 28) immer mit demselben Pol zu einander plaziert, d. wobei, durch die lokal entstehenden magnetischen Anziehungskräfte eine starre uns stabile Befestigung der Eisenteile (23, 49, 24, 25) und Magnete (27, 28) untereinander und im Gehäuse (29) stattfindet.Gas separator after Claim 1 , characterized in that a. the housing (29) of the ultrasound generator (12) has an inner continuous cylindrical bore (44) which is divided by the two axially extending strips (45, 46) which are arranged diametrically, wherein the semi-ring-shaped magnets (27, 28) are housed above and below the strips (45, 46), b. the recesses (47, 48) appearing at right angles in plan view are provided for the iron sheets (24, 25), which, due to their spiral alignment, close the semi-ring-shaped magnets (27, 28) above the strips (45, 46) at a certain angle the semi-ring-shaped magnets (27, 28) stand below the strips (45, 46); the strips (45, 46) made of non-magnetic material limit the mutual impairment of the magnets (27, 28) of the two rows one above the other, c. the arrangement of the semi-ring-shaped magnets (27, 28) with the poles N (north) and S (south) being selected such that the respective iron yokes (24, 25) have alternating poles N and S; two immediately adjacent magnets (27, 28) are always placed with the same pole to each other, i. whereby, due to the locally generated magnetic attraction forces, rigid and stable fastening of the iron parts (23, 49, 24, 25) and magnets (27, 28) to one another and in the housing (29) takes place. Gasseparator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bandförmige Abstandshalter(50, 51) das Membran (14) mit den darauf geklebten Spulen (21, 22) in einem geeignetem Abstand über dem Niveau der zylindrisch gebogenen Eisenbleche (24, 25) halten, so dass die Spulen (21, 22) frei schwingen können, wobei die bandförmigen Abstandshalter (50, 51) sowohl an dem Membran (14) als auch an den Eisenblechen (23, 49) und Gehäuse (29) mit einem geeigneten Kleber befestigt sind und wobei die Innenränder der Wände (32, 33) der Spiralläufe (1, 2) ebenfalls mit einem geeigneten Kleber (52) an dem Membran (14) aber auf der Seite der Spiralläufe geklebt sind; dabei kann die Spule im Rahmen der Elastizität des Membran (14) auch nach außen in Richtung des Gasraumes der Spiralläufe (1,2) und somit in Zentrifugationsrichtung schwingen.Gas separator after Claim 1 or 2nd characterized in that band-shaped spacers (50, 51) hold the membrane (14) with the coils (21, 22) glued thereon at a suitable distance above the level of the cylindrically curved iron sheets (24, 25) so that the coils ( 21, 22) can swing freely, the band-shaped spacers (50, 51) being fastened to the membrane (14) as well as to the iron sheets (23, 49) and housing (29) with a suitable adhesive, and wherein the inner edges of the Walls (32, 33) of the spiral barrels (1, 2) are also glued to the membrane (14) with a suitable adhesive (52) but on the side of the spiral barrels; the coil can also swing outwards in the direction of the gas space of the spiral barrels (1, 2) and thus in the direction of centrifugation within the scope of the elasticity of the membrane (14).
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011110556A1 (en) * 2011-08-13 2013-02-14 Johann-Marius Milosiu Method for separation of hard components of gas for pumping into rotor of centrifuge by external compressor, involves selecting number of centrifugation stages and portion of residual gas
DE102014002591A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Johann-Marius Milosiu Method and apparatus for the centrifugal separation of gases with ultrasound assistance
DE102018009458B3 (en) * 2018-12-05 2019-11-21 Johann-Marius Milosiu Method and centrifugal gas separator with ultrasonic support

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011110556A1 (en) * 2011-08-13 2013-02-14 Johann-Marius Milosiu Method for separation of hard components of gas for pumping into rotor of centrifuge by external compressor, involves selecting number of centrifugation stages and portion of residual gas
DE102014002591A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Johann-Marius Milosiu Method and apparatus for the centrifugal separation of gases with ultrasound assistance
DE102018009458B3 (en) * 2018-12-05 2019-11-21 Johann-Marius Milosiu Method and centrifugal gas separator with ultrasonic support

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