DE10310442A1 - Kavitations-Molekularreaktor - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zur molekularen Integration und Desintegration von festen, flüssigen und/oder gasförmigen hindurchströmenden und gegenströmenden Komponenten mittels Kavitation, um molekulare Verbindungen zu verändern, auf- oder abzubauen. Die Erfindung bietet die Möglichkeit, aus nicht oder nur schwerst vermischbaren Komponenten stabile Mischungen zu erhalten und oder aufzubauen. Ebenso auch komplexe Verbindungen, die bisher nicht oder durch sehr aufwendige Mehrfachbearbeitung und mit großem technischen Aufwand zu verändern waren, können mittels des vorliegenden Kavitations-Molekularreaktors mit sehr geringem energetischen Aufwand auf- oder abgebaut bzw. verändert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur molekularen Integration und Desintegration von festen, flüssigen und/oder gasförmigen hindurchströmenden und gegenströmenden Komponenten mittels Kavitation. Dabei wird in einem Durchflussreaktor ein hydrodynamisches Kavitationsfeld aufgebaut, das in Abhängigkeit von der Konzentration der beigemengten bzw. gelösten Gase Radikale bzw. Polyoxide erzeugt, die als Katalysatoren sowie als Reaktionspartner sowohl zum Abbau, wie auch zum Aufbau molekularer Verbindungen benutzt werden können.
  • Aus dem Stand der Technik sind kavitative Durchflussreaktoren, bei denen die Kavitationsfelder mittels Ultraschall generiert wird, bekannt. Je nach Anzahl und Anordnung der Ultraschallgeneratoren lassen sich damit auch Superkavitationsfelder aufbauen, das heißt eine Überlagerung von mehreren Kavitationsfeldern, die die Wirkung wesentlich verbessern. Sie werden dazu benutzt, molekulare Verbindungen, z.B. Schadstoffe, zu desintegrieren bzw. neue molekulare Verbindungen zu integrieren. Allen gemeinsam ist jedoch, dass die Erzeugung von Kavitationsfeldern mittels Ultraschall sehr energieaufwendig ist und damit nur bei begrenzten Mengen wirtschaftlich einsetzbar ist.
  • Hydrodynamische Kavitationsgeneratoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Auch diese lassen sich durch entsprechende Anordnung der schwer Umströmbahren Körper zu Superkavitationsgeneratoren erweitern, entsprechend DE 10009326 . Hierbei handelt es sich meist um statische Komponenten, die durch Versuche für die jeweiligen Fluide optimiert werden müssen. Eine Regulierungsfunktion wird dann durch Variation des Vordrucks bzw. Verschiebung der turbulenzerzeugenden Elemente erreicht. Diese hydrodynamischen Superkavitationsgeneratoren nach dem Stand der Technik erzielen hervorragende Ergebnisse beim Vermischen von Bestandteilen bzw. Komponenten eines hindurchströmenden Massestromes, mittels eines aufgebauten Superkavitationsfeld.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur molekularen Integration und Desintegration von festen, flüssigen und/oder gasförmigen hindurchströmenden und gegenströmenden Komponenten zu schaffen, die unabhängig von hohen oder niedrigen Vordrucken und unabhängig von Zusammensetzung und Dichteunterschieden der Fluide in der Lage ist, aufgrund ihrer dynamische Regulierungsmöglichkeiten ständig eine hochwirksames Superkavitationsfeld zu gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird beim Molekularreaktor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Mittelachse der Durchflusskammer Zuführungskanäle eingeführt sind, über die Fluide entgegen der Strömungsrichtung des Massestromes eingebracht werden können, die in Verbindung mit den schwer Umströmbahren Körpern ein hocheffiziente gegenläufige Überlagerung von mindestens zwei Superkavitationsfeldern gewährleisten. Die hierbei freigesetzte energetische Potential schafft die Voraussetzung zum schlagartigen Aufbau neuer oder Abbau bestehender molekularer Verbindungen. Die Steuerung erfolgt dabei durch Variation des Vordruckes des Massestromes und Variation des Druckes des entgegen der Strömungsrichtung zugeführten Fluides.
    •

Claims (16)

  1. Vorrichtung (100) zum Vermischen der Komponenten eines hindurchströmenden und gegenströmenden Massestromes, wobei die Komponenten insbesondere fest, flüssig oder gasförmig sein können, mittels einem hydrodynamischen Superkavitationsfeld, um eine Mischung, insbesondere eine Emulsion oder Suspension, sowie neuartige molekulare Verbindungen und Trennungen (kavitative Integration und Desintegration) zu erzeugen, mit einem Gehäuse (1), das eine Eingangsöffnung/Ausgangsöffnung (2) für die Zufuhr mindestens eines Teils des zu vermischenden Massestromes und eine Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (3) für die Entnahme des Massestromes aufweist. Ebenso ist eine Wechsel der Eingangsöffnung/Ausgangsöffnung (2) und (3) möglich. Dann ist in umgekehrter Weise (3) Eingangsöffnung und (2) Ausgangsöffnung, wobei das Gehäuse (1) eine Durchflusskammer (4) mit einem darin mittels einer Halterung (6) angeordneten schwer Umströmbahren Körper (8) aufweist, und der schwer Umströmbahre Körper (8) mindestens zwei schwer Umströmbahre Teilbereiche (9) besitzt, die für jeweils eine lokale Strömungseinengung sorgen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Durchflusskammer (4), der senkrecht zu ihrer Mittelachse genommen wird, wenigstens in einem Teil des Bereichs, der den schwer Umströmbahren Körper (8) umgibt, bei wechselnder Strömungsrichtung des durch die Durchflusskammer (4) durchströmenden Massestromes zuerst größer und dann kleiner wird.
  2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der schwer Umströmbahre Körper (8) entlang der Richtung der Mittelachse der Durchflusskammer (4) verschoben werden kann, und/oder dass der schwer Umströmbahre Körper (8) starr befestigt ist.
  3. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der schwer Umströmbahren Teilbereiche (9) so ausgebildet ist, dass sein Querschnitt, der senkrecht zu der Mittelachse der Durchflusskammer (4) genommen wird, an dem Ende des Teilkörpers, das der Eingangsöffnung/Ausgangsöffnung (2) am nächsten liegt, größer ist als an dem Ende, das der Eingangsöffnung/Ausgangsöffnung (3) am nächsten liegt.
  4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der schwer Umströmbahren Teilbereiche (9) als Kegelstumpf ausgebildet ist und durch die wechselseitigen Strömungsrichtung des durch die Durchflusskammer (4) hindurchströmenden Massestromes jede Kegelspitze dem durch die Durchflusskammer (4) hindurchströmenden Massestrom zugewandt oder abgewandt ist.
  5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schwer Umströmbahre Teilbereich (9), der von allen Teilbereichen (9) der Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (2), am nächsten liegt, so ausgestaltet ist, dass sein Querschnitt der senkrecht zu der Mittelachse der Durchflusskammer (4) genommen wird, in wechselseitiger Strömungsrichtung des durch die Durchflusskammer (4) hindurchströmenden Massestromes gesehen erst kleiner und dann wieder größer wird.
  6. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schwer Umströmbahre Teilbereich (9), der von allen Teilbereichen (9) der Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (2) am nächsten liegt, einen hohlen Endbereich/Anfangsbereich (5) aufweist, der der Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (2) zugewandt ist, wobei der Querschnitt dieses Hohlraums (5), der senkrecht zu der Mittelachse der Durchflusskammer (4) genommen wird, bei Strömungsrichtung von Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (2) nach Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (3) des durch die Durchflusskammer (4) hindurchströmenden Massestromes kleiner wird, sowie bei Umkehrung der Strömungsrichtung des Massestroms größer wird.
  7. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Querschnittsfläche des hohlen Endbereichs (5), die dessen Symmetrieachse vollständig enthält, eine Randlinie besitzt, die je nach wechselseitiger Strömungsrichtung des durch die Durchflusskammer (4) hindurchströmenden Massestromes gesehen konvex oder konkav verläuft.
  8. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schwer Umströmbahre Körper (8) so angeordnet ist, dass der Scheitelpunkt der Durchflusskammer (4) mindestens eine Ausbuchtung (7) enthält, die in wechselseitiger Strömungsrichtung des durch die Durchflusskammer (4) hindurchströmenden Massestromes direkt hinter oder vor dem schwer Umströmbahren Körper (8) liegt.
  9. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der schwer Umströmbahre Körper (8) einen hindurchgehenden Hohlraum (10) mit einer Einlassöffnung (11) aufweist, die sich an dein Ende des schwer Umströmbahren Körpers (8) befindet, das der Eingangs/Ausgangs-Öffnung (3) des Gehäuses (1) am nächsten liegt, wobei der durch den schwer Umströmbahren Körper (8) hindurchgehende Hohlraum (10) mindestens eine Auslassöffnung (12) aufweist, die Halterung (6) einen hindurchgehenden Hohlraum (13) mit einer Einlassöffnung/(14) und einer Auslassöffnung (15) aufweist, wobei letztere mit der Einlassöffnung (11) des schwer Umströmbahren Körpers (8) verbunden ist; und die Halterung (6) und der schwer Umströmbahre Körper (8) so miteinander verbunden und in dem Gehäuse (1) angeordnet sind , dass über die Einlassöffnung/(14) der Halterung (6) ein Teil des zu vermischenden Massestroms über die mindestens eine Auslassöffnung (12) des schwer Umströmbahren Körpers (8) in die Durchflusskammer (4) eingeführt werden kann.
  10. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den schwer Umströmbahren Körper (8) hindurchgehende Hohlraum (10) so ausgestaltet ist, das er eine Auslassöffnung (12) aufweist, die sich an dem Ende des schwer Umströmbahren Körpers (8) befindet, das der Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (2) des Gehäuses (1) am nächsten liegt.
  11. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den schwer Umströmbahren Körper (8) hindurchgehende Hohlraum (10) so ausgestaltet ist, das er mindestens eine Auslassöffnung (16) aufweist, die sich in einem Oberflächenteilbereich des schwer Umströmbahren Körpers (8) befindet, der Innenwand der Durchflusskammer (4) mindestens teilweise zugewandt ist, und die sich zwischen zwei benachbarten schwer Umströmbahren Teilbereichen (9) befindet.
  12. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den schwer Umströmbahren Körper (8) hindurchgehende Hohlraum so ausgestaltet ist, das er mindestens eine Auslassöffnung (17) auf weist, die sich in einem Oberflächenteilbereich des schwer Umströmbahren Körpers (8) befindet, der Innenwand der Durchflusskammer (4) mindestens teilweise zugewandt ist, und die sich im Bereich eines schwer Umströmbahren Teilbereiches (9) befindet.
  13. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass zwischen Eingangsöffnung/Ausgangsöffnung (2) und der Durchflusskammer (4) weitere Zuführungskanäle (18) für die Beimischung von Komponenten zum Massestrom vorhanden sind.
  14. Vorrichtung (100) nach einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass des weiteren eine Einrichtung bereitgestellt ist, um den schwer Umströmbahren Körper (8) und/oder den Massestrom an mindestes einem Ort in oder durch die Durchflusskammer (4) mit Ultraschall zu beaufschlagen.
  15. Vorrichtung (100) zum Vermischen der Komponenten eines hindurchströmenden Massestromes, wobei die Komponenten insbesondere fest, flüssig oder gasförmig sein können, mittels einer gegenläufigen Überlagerung von mindestens zwei hydrodynamischen Superkavitationsfeldern, um eine Mischung, insbesondere eine Emulsion oder Suspension, zu erzeugen,
  16. Einrichtung (100) besteht aus mindestens zwei Vorrichtungen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , wobei die Vorrichtungen (100) so angeordnet und ausgestaltet 10 sind, dass ihre Ausgangsöffnung/Eingangsöffnung (2, 3) als Gesamtheit genutzt werden.
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