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Vorrichtung zum Erzeugen von Schwingungen in Flüssigkeiten Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen in Flüssigkeiten,
insbesondere im Ultraschallbereich, durch mindestens einen durch Flüssigkeit zu
Schwingungen angeregten Schwingkörper, zur feinen Verteilung von Gasen und Feststoffen
in Flüssigkeiten oder zur Mischung von Flüssigkeiten. Diese Vorrichtung dient beispielsweise
zur Beimengung von Luft in einer Faser-Regenerierungsanlage, die nach dem Prinzip
der Flotation arbeitet. Unter Vornahme nur unwesentlicher Änderungen kann die Vorrichtung
auch zur wirkungsvollen und schnellen Mischung von Flüssigkeiten, wie beispielsweise
Farben, und/oder zur Auflockerung von Zusammenballungen in Substanzgemischen benutzt
werden.
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Es sind Vorrichtungen bekannt, die Ultraschallschwingungen für die
feine Verteilung von Luft in Flüssigkeiten benutzen. Dabei strömt die Flüssigkeit
mit hoher Geschwindigkeit gegen einen Schwingkörper, der dadurch zum Schwingen angeregt
wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die
genannten Zwecke zu schaffen, die gegenüber den bekannten Vorrichtungen weniger
Antriebsleistung braucht und/oder wirkungsvoller arbeitet, wodurch für die Vorrichtung
selbst kleinere Dimensionen notwendig werden und die Vorrichtung bei vorhandenen
Verunreinigungen leichter zu reinigen ist und darüber hinaus geringere Kosten bei
der Herstellung der Vorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen entstehen.
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Die Lösung der Aufgabe wird im wesentlichen durch die im folgenden
beschriebene Anordnung erreicht.
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Der Schwingkörper, von dem gleichzeitig mehrere vorgesehen sein können,
wird durch die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit, die in einem Strahl gegen
die eine Seite des Schwingkörpers gerichtet wird, wie bereits bekannt, zum Schwingen
angeregt. Gemäß der Erfindung wird zusätzlich der gegenüberliegende Endbereich des
Schwingkörpers durch eine zweite Flüssigkeit, die meist unter einem geringeren Druck
steht, angeregt. Die Schwingkörper können damit auch zur feinen Verteilung von Gasen,
die der unter geringerem Druck stehenden Flüssigkeit beigemischt sind, dienen. Die
feine Verteilung der Gase in der unter niedrigem Druck stehenden Flüssigkeit wird
außer durch die Vibrationen des Schwingkörpers oder der Schwingkörper, auch durch
die Blasenbildung und durch die heftige durch die Hochdruckflüssigkeit erzeugte
Turbulenz bewirkt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird durch
die Anordnung einer Mehrzahl von Schwingkörpern in
einem in sich abgeschlossenen
Gehäuse mit schwenkbar angeordneten Endwänden eine preisgünstige kompakte und leicht
zu reinigende Vorrichtung geschaffen.
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In der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung wird eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargelegt.
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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung
teilweise im Schnitt und in Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II innig.
1.
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In der Zeichnung ist mit 10 ein vorzugsweise zylinfrisch ausgebildetes
Gehäuse mit zwei axial in einem Abstand voneinander angeordneten Sätzen von untereinander
in gleichem Abstand angeordneten Vorsprüngen 11 auf der Innenseite und einem Auslaß
12 bezeichnet. 20 und 21 bezeichnen schwenkbar angeordnete Endplatten, in die auswechselbare
Düsen 22 bzw. 23 eingesetzt sind. Die Scharniere dieser Endplatten sind mit 24 bzw.
25 bezeichnet. Eine gewölbte Endwand30 bzw. 31 ist außerhalb jeder Endplatte 20
bzw. 21 angeordnet und an Scharnieren 32 bzw.
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33 aufgehängt. Die zwischen den Teilen 20, 30 einerseits und den Teilen21,
31 andererseits definierten abgedichteten Kammern 34 bzw. 35 sind vorgesehen, um
eine genaue und gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung zu den verschiedenen Düsen zu
gewährleisten.
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Schwingkörper 40, vorzugsweise von langgestreckter
zylindrischer
Form mit spitz zulaufenden Endbereichen, sind in den Vorprüngen 11 durch Schraüben
41 befestigt und koaxial mit einander gegenüberliegenden Düsen 22 und 23 angeordnet.
Die Schwingkörper 40 sind so lang, daß ihre spitz zulaufenden Enden dicht vor den
jeweiligen Düsen liegen. Der Mittelbereich der Schwingkörper 40, mit dem sie an
den Vorsprüngen 11 befestigt sindj kann, wie dargestellt, dicker ausgeführt sein.
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Die Hochdruckflüssi und die unter niedrigerem Druck stehende Flüssigkeit
werden den entsprechenden Endkammern 34 bzw. 35 durch flexible Schläuche 50 und
51, die mit Rohrstutzen an jedem Wandteil 30 bzw. 31 verbunden sind ; zugeführt.
Die flexiblen Schläuche 50 und 51 gestatten die Schwenkung der Endwände 30, 31 um
ihre Scharniere 32 bzw. 33, wenn der Innenraum der Einheit für die Beseitigung von
Verunreinigungen an den Düsen od.dgl. zugänglich gemacht werden sollen.
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Flüssigkeitseinlässe sind mit 53 und 54 bezeichnet, und für die Zuführung
von Gas, normalerweise Luft, in einer genau vorbestimmten Menge, ist ein Rotationszumeßventil
60, wie auch ein Einlaß 52 vorgesehen. Durch letzteren kann eine bestimmte Gasmenge
zugeführt werden, und durch das Zumeßventil 60 kann eine exakt vorbestimmte zusätzliche
Menge zugeführt werden, und zwar dadurch1 daß die ltotationsgeschwindigkeit des
Ventils von der Strömmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit abhängig gemacht wird.
Ein zweites Rotationszumeßventil 61 ist für die genaue Zumessung von beispielsweise
flüssigen odergasförmigen chemischen Substanzen oderZusammensetzungen vorgesehen.
Dieses letztere Zumeßventil kann genauso gut mit Steuereinrichtungen für die Änderung
der Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der änderung des Rüssigkeitsstrómes
wie auch von Schwankungen im pH-Wert versehen sein.
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Schwenkbar angeordnete bolzeneinrichtungen oder Exzenterbefestiger
70 und 71 sind für das abdichtende Verschließen der Endwände 20 bzw. 21 und der
Endplatten 30 bzw. 31 gegeneinauder und gegenüber den Gehäusestirnllächeri angeordnet.
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Die Funktionsweise der Vorrichtung ist fölgende: Die Flüssigkeitsverteilungskammern
34 und 35 stehen jeweils mit einer Druckquelle in Verbindung, wovon die eine einen
größeren Druck hat als die andere Die beiden Enden der Schwingkörper 40 werden durch
von den Düsen 22 und 23 ausgestoßenen Flüssigkeitsströmen beaufschlagt und werden
dadurch zum Schwingen angeregt Die in derl beiden Flüssigkeiten enthaltenen großen
Blasen und Agglomerate werden fein verteilt und gründlich mit der jeweiligen Fiüssigkeit
gemischt und die beiden ldlüssiglieiten werden untereinander sorgfältig vermischt,
und zwar sowohl durch die Vibrationen der Schwingkörper 40 wie auch durch die Blasenbildung
und die erzeugte Turbulenz.
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Das erhaltene Produkt und der Vorrlchtung durch den Auslaß 12 entnommen.
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Die gesamte zugefühtte Energie, also auch die von der Flüssigkeit
unter niedrigerem Druck zugeführte, wird somit für die feine Verteilung des beigemischten
Geases oder der Gase ausgenutzt, Die Vibrationen der Schwingkörper werden auch gleichmäßig
und weitgehend auf die unter niedrigerem Druck stehende Flüssigkeit übertragen.
Auf Grund der Tatsache, daß eine bestimmte Menge des der unter niedrigerem Druck
stehenden Flüssigekeit beigegebenen Gases ebenfalls fein verteilt wird, kann der
Anteil an unter
hohem lAruck stehender Flüssigkeit herabgesetzt werden, woraus ein
geringeres Eraftbedarf resultiert, verglichen mit bisher bekannten Vorrichtungen.
Die symmetrische Verteilung der Flüssigkeit auf die Schwingkörper und die wirkungsvolle
Vermischung von unter lioliem und unter niedrigerem Druck stehender Flüssigkeit
übt gleichzeitig einen Einfluß im Hinblick auf einen kleineren LeistungsbedaR und
eine zunahme det Wirksamkeit der Vorrichtung aus.
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Wenn die von den zugeführten Flüssigkeiten mitgeführten Verunreinigungen
so groß sind, daß die Düsen 22 bzw. 23 verstopft werden, so ist nach Lösung der
Befestigungsbolzen 70 bzw. 71 und Aufschwenken der Endteile 30 bzw. 31 ein freier
Zugang zu den Düsen 22 bzw. 23 möglich. Haben sich Verunreinigungen zwischen den
Düsen und den Schwingkörpern angelagert, so werden diese zwangläufig durch das Aufschwenken
der Endplatten 20 bzw. 31 beseitigt und die Dur¢hffüsse freigemacht.
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Selbstverständlich ist die Erfindung licht auf die dargestellte und
beschriebene Ausführungsform bcschränkt, sondern kann in mancherlei Ffinsi¢ht variiert
sein.
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Werin die lhtinrichtungen 52, 60 und 61 für die Beimischung von Gase
oder Chemikalien weggelassen werden, so kann die Vorrichtung beispielsweise für
die Entfaserung von Zellulosebrei dienen, In diesem Fall wird der Brei durch die
Schläuche 50 und 51 mit jeweils gleichem Druck den Kammtern 34 und 35 zùgeführt.
Andereseits kann es in Manchen Fällen vorteilhaft sein, für die beiden Zuführungen
verschledene Drucke zu verwendens Die dargestellten Teile 52, 60 und 61 können gemäß
den Anformderungen auch in verschiedener Weise modifiziert sein. Es ist ebenso durchführbar,
alle Gase und/oder chemischen Substanzen nur der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit
beizugeben oder auch umgekehrt nur der unter niedrigem lAruck stehenden Flüssigkeit.
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In der Zeichnung sind 8 Schwingkörper dárgestellt entsprechend der
doppelten Anzahl an düsen, wobei jedoch die Anzahl der Schwingkörper je nach Bedarf
verändert werden kant, Sofern nut ein einzelner Schwingkörper notwendig ist, könnte
dieser vorzugsweise in der Mittelachse der Vorrichtung angeordnet sein. In der Zeichnung
sind 2 Rotationsventile dargestellt, es können jedoch auch mehrere erartige Ventile,
je nach Bedarf, vorgesehen sein.