DE2242348B2

DE2242348B2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingungen in Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2242348B2
Application number: DE2242348A
Authority: DE
Inventors: Gabriel Paris Barthelemy; Alain Cinquanta; Claude Charles Le Plessis Robinson Doyotte; Yves Drapeau; Louis Paris Duthion; Claude Jean Marie Argenteuil Seguela
Original assignee: Compagnie Francaise de Raffinage SA
Current assignee: Compagnie Francaise de Raffinage SA
Priority date: 1971-09-03
Filing date: 1972-08-29
Publication date: 1975-01-16
Also published as: GB1390414A; AU4622472A; AU463936B2; LU65994A1; JPS4834524A; DK142450B; NO138985C; DE2242348A1; CA969269A; CH562063A5; AT336549B; JPS524932B2; NO138985B; US3809372A; ATA976175A; IT969336B; BE788354A; SE382758B; DK142450C; DE2242348C3

Description

und 6; 15 und 16; 27 und 28; Sl und 57; 104 15

und 105) vorgesehen sind, und daß die Membran

(1; 10; 20; 61; 101) eine erste, den Flüssigkeits- _Λ,

einlaß bildende Membran-Unterbrechung (2; 12; Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung

21; 64) aufweist, welche in eine zweite Membran- zur Erzeugung von Schwingungen in Flüssigkeiten,

Unterbrechum> (3; 13; 22; 23; 65) übergeht, über so insbesondere zur Herstellung von Ein^Lionen, mit

welche die sich gegenüberliegenden Ausnehmun- einer Membran, welche zwischen mindestens einem

gen (7 und 8; 17 und 18; 29 und 30; 31 und 32; Paar gegenüberliegender und miteinander kommuni-

52 und 58; 106 und 107) miteinander kommuni- zierender Ausnehmungen angeordnet ist, von denen

Zieren. eine einen Ausgang aufweist. Im Vordergrund steht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 dabei die Verwendung einer derartigen Vorrichtung kennzeichnet, daß die den Flüssigkeitseinlaß bil- zur Herstellung von Emulsionen aus. Wasser in einem dende Membran-Unterbrechuug (12) am Umfang Brennstoff oder aus Paraffin oder Wachs in Wasser. fang der Membran (1; 61; 101) vorgesehen und Es ist bekannt, daß ein aus einem Düsenschlitz von der zweiten Membran-Unterbrechung (3; 65) austretender Strömungsmittelstrahl ein dünnes Plaitunter Ausbildung eines einzigen Einschnittes (62; 30 chen ia Vibration versetzt, welches vor einem Schlitz 63; 102) verlängert ist. angeordnet ist, zn einem Ende fest eingespannt. Die

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Vibration des Plättchens ruft im Strömungsmittel kennzeichnet, daß die den Flüssigkeitseinlaß bil- fortschreitende Wellen hervor, deren Frequenz von dende Membran- Unterbrechung(12) am Umfang der Plättchengeometrie, der Plättchenanordnung und der Membran (10) vorgesehen ist und die zweite 35 den Strömungsbedingungen des Strömungsmittels abMembran-Unterbrechung (13) zwei Arme auf- hängt.

weist, welche eine Zunge (14) in der Membran Ein derartiges Verfahren kann zuverlässig über

(10) begrenzen. längere Zeiten nur mit Vomchtungen durchgeführt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- werden, welche ein Vibrierplä.'tdien aufweisen, das kennzeichnet, daß die den Flüssigkeitseinlaß bil- 4° über lange Zeit störungsfrei vibrieren kann. Solche dende Membran-Unterbrechung (21) etwa in rier Plättchen müssen also sehr widerstandsfähig gegen Mitte der Membran (20) vorgesehen ist und von Ermüdungen durch die periodischen Verformungen ihr die zweiten, jeweils einem Paar von Ausneh- sein.

mungen (29 und 30 bzw. 31 und 32) zugeordne- Ferner ist eine Vorrichtung der eingangs angege-

ten Membran-Unterbrechungen (22,23) ausgehen. 45 benen Art bekannt, bei welcher in einem zylinder-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- förmigen Gehäuse auf der Flüssigkeitseintrittsseite kennzeichnet, daß jede zweite Membran-Unter- eine sich in radialer Richtung erstreckende Scheibe brechung (22 bzw. 23) zwei Arme aufweist, mit einer schlitzförmigen öffnung vorgesehen ist, welche eine Zunge (24 bzw. 25) in der Membran welcher stromabwärts eine sich in axialer Richtung (20) begrenzen. 50 erstreckende Membran zugeordnet ist (US-PS

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden 3169 013). Die Emulgierung des Flüssigkeitsgemi-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sches erfolgt dabei durch Kavitation, die eine hohe Membran (1; 10; 20; 61; 101) wenigstens eine Druckbcaufschlagung des eintretenden Flüssigkeits-Symmetrieachse aufweist. gemisches erforderlich macht.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden 55 Zur Erzeugung von Schwingungen in Flüssigkeiten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei- ist eine weitere Vorrichtung bekannt, welche mehden Ausnehmungen (7 und 8; 17 und 18; 29 und rerc in einem zylinderförmigen Gehäuse unterge-30; 31 und 32; 52 und 58; 106 und 107) de^r, bzw. brachte Schwingkörper von langgestreckter zylindri jedi» Paares ein gleiches Volumen und eine ge- scher Form aufweist, deren spitzzulaufende Ender meinsame Symmetrieebene aufweisen, welche 60 jeweils durch von Düsen ausgestoßene Flüssigkeits senkrecht zur Membran (1; 10; 20; 61; 101) und ströme beaufschlagt sind (DT-AS 1 271444). Un dutch eine Symmetrieachse der zugehörigen bei- Vibrationen der schweren Schwingkörper hervorzu deft Membran-Unterbrechungen (2 und 3; 12 und rufen, muß dabei mindestens einer der beiden Flüs 13; 21 und 22 bzw. 23; 64 und 65; 102) verläuft. sigkeitsströme unter hohem Druck stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit minde- 65 Ferner ist eine Vorrichtung mit einer in einem Ge steins zwei Paaren von Ausnehmungen, dadurch hause angeordneten gewölbten Membran bekannt gekennzeichnet, daß jedem Paar von Ausnehmun- die von ihrer konkaven in die konvexe Lage voi gelt (52, 58) ein aus einer ersten und zweiten Schnellbar ist (DT-AS 1 270 311). Diese Vorrichtun

ist zur Abstandmessung von Objekten bestimmt und mir Eraulgierung von Fltissigkeitsgemischen nicht geeignet.

Eine Emulgierung von Fliissigkeitsgemischen ist gleichfalls mit einem aus der DL-PS 25 875 bekannten Impulsgeber für pneumatische Steuer- und Regeltnlagen ausgeschlossen, bei welchem eine einseitig unter Vordruck stehende Membran mit der Abströmdüse einer Luftleitung zusammenwirkt, wobei die andere Membr&akamraer über Speicher mit dieser Luftleitung derart in Verbindung steht, daß auf einen ebenfalls an die Luftleitung angeschossenen Geber Impulse mit einstellbarem Zeitverhalten abgegeben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kontinuierlich arbeitende, einfach aufgebaute Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche ohne ein vibrierendes Element aus einem besonders leistungsfähigen Material auskommt und lediglich einen geringen Überdruck des eintretenden Flüssigkeitsgemi- »ches benötigt, um wirkungsvoll zu arbeiten.

Dies ist dadurch erreicht, daß die sich paarweise gegenüberliegenden Ausnehmungen beiderseits der Membran in Flanschen vorgesehen sind, und daß die Membran eine erste, den Flüssigkeitseinlaß bildende Membran-Unterbrechung aufweist, welche in eine zweite Membran-Unterbrechung übergeht, über welche die sich gegenüberliegenden Ausnehmungen miteinander kommunizieren.

Dabei kann die erste, den Flüssigkeitseinlaß bildende Membran-Unterbrechung am Umfang eier Membran vorgesehen und von der zweiten Membran-Unterbrechung unter Ausbildung eines einzigen Einschnittes verlängert sein. Ist die erste, den Flüssigkeitseinlaß bildende Unterbrechung am Umfang der Membran vorgesehen, dann kann die zweite Unterbrechung auch zwei Arme aufweisen, welche eine Zunge in der Membran begrenzen. Die letztgenannte Ausgestaltung ist vor allem geeignet, wenn lediglich ein Paar von Ausnehmungen vorgesehen ist. Die Zunge ist dann mit Vorteil mittig zwischen Hen beiden einander gegenüberliegenden Ausnehmungen angeordnet.

Sind wenigstens zwei Paare von Ausnehmungen vorgesehen, dann kann die erste einen gemeinsamen Flüssigkeitseinlaß bildende Membran-Unterbrechung etwa in der Mitte der Membran ausgebildet sein, von der die zweiten, jeweils einem Paar von Ausnehmungen zugeordneten Membran-Unterbrechungen ausgehen. Diese können jeweils als einfacher Schlitz ausgebildet »ein oder jeweils zwei Arme aufweisen, welche eine Zunge in der Membran begrenzen.

Mit Vorteil weist die Membran wenigstens eine Symmetrieachse auf. Ferner hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die beiden Ausnehmungen des bzw. jedes Paares ein gleiches Volumen und eine gemeinsame Symmetrieebene aufweisen, welche senkrecht zur Membran und durch eine Symmetrieachse der zugehörigen beiden Membran-Unterbrechungen verläuft.

Sind wenigstens zwei Paare von Ausnehmungen und dementsprechend viele vom Membranumfang ausgehende jeweils aus einer ersten und zweiten Membran-Unterbrechung bestehende Einschnitte der Membran vorgesehen, dann liegen die Einschnitte mit Vorteil einer an einen Eingangskanal angeschlossenen Verteilerringnu; gegenüber.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Emulsionen aus Wasser in Brennstoff für die Kesselbeschickung werden die Anzahl der Ausnehmungen, das Volumen der Ausnehmungen, die Abmessungen der Membran- ' Unterbrechungen entsprechend der geforderten Leistung ausgewählt. Die Flansche der erfindungsgemäßen Vorrichtung können so ausgebildet sein, daß sie für einen weiten Leistungsbereich geeignet sind, wobei die Anpassung an die jeweils gewünschte

ίο bestimmte Leistung mit Hilfe einer entsprechenden Membran erfolgt. Es müssen lediglich die den Flanschen zugeordneten Parameter und die der Membran zugeordneten Parameter bestimmt werden. Die Erfindung ermöglicht also die Verwendung von Standardelementen, welche an alle geforderten Wärmeleistungen, beispielsweise zwischen 30 000 und 700 000 Kilokalorien/Stunde, angepaßt werden können.

So können Standardflansche mit einer Höchstzahl von Ausnehmungen hergestellt werden, die für einen weiten Strömungsmitteldurchf..!.z geeignet sind. Die Anpassung an einen besonderer Strömungsmitteldurchsatz geschieht durch Auswahl einer entsprechenden Membran, welche zwischen den Standardflapschen angeordnet wird. Maßgebend ist die Anzahl der wirksamen Ausnehmungspaare, die Membranstäike und die Breite der Membran-Unterbrechungen.

Die Membranstärke, welche beispielsweise zwisehen "Vioo und ^2O/ioo mm jeweils um Vieo mm variieren kann, bestimmt die Dicke des Strömungsmittelstrahles, welcher in die Vorrichtung durch die bzw. jede erste Unterbrechung der Membran eintritt. Je größer die Membranstärke, desto größer der mögliche Strömungsmitteldurchsatz durch die Vorrichtung bei gleicher Anzahl der Unterbrechungen.

Schließlich steigt der Durchsatr durch die Vorrichtung mit der Breite der Unterbrechungen der Membran bei sonst gleichen Bedingungen.

Im Falle der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Emulsionen aus Wasser in Brennstoff zur Beschickung von Kesseln kann ein sehr großer Leistungsbpreich, beispielsweise von 30 000 bis 700 000 Kilokalorien/Stunde, mit ein und demselben Flanschpaar abgedeckt werden, welches die für die Speisung eines Kessels mit 700 000 Kilokalorien/Stunde erforderliche Anzahl an Ausnehmungspaaren aufweist. Die Anpassung an die jeweils gewünschte Leistung erfolgt durch die zwi-

sehen die Flansche eingesetzte Membran, weiche eine entsprechende Stärke und eine entsprechende Anzahl von Unterbrechungen aufweist.

Die erfind'ingsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Herstellung von Emulsionen aus Paraffin

oder Wachs in Wasser geeignet. Unter Paraffin ist. in diesem Zusammenhang ein einzelnes Paraffin oder ein Gemisch von Paraffinen mit kristalliner Stiuktur und einem Schmelzpunkt zwischen 45 und 66° C zu verstehen. Das Paraffin weist einen beträchtlichen Anteil an linearen, gesättigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen auf, in der Regel von mindestens 40 Gewichtsprozent. Der ölgehalt liegt unterhalb 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise unterhalb 1 Gewichtsprozent. Unter Wachs ist ein Gemisch gesättig-

ter Kohlenwasserstoffe mit einem Molekulargewicht größer als das des Paraffins zu verstehen. Ein Wachs weist mehr zyklische oder verzweigte gesättigte Moleküle auf und ist in der Regel ölreicher als ein

Paraffin. Das Wachs ist mikrokristallin und weist F i g. 7 den Längsschnitt durch die Ausführungs-

einen Schmelzpunkt zwischen 66 und 90° C auf. form mit der Membran gemäß F i g. 6,

Paraffin· oder Wachsemulsionen sind bekanntlich F i g. 8 bis 11 jeweils die Draufsicht auf den einen vielfach verwendbar. Insbesondere werden sie dazu bzw. den anderen Flansch bzw. die Membran bzw. verwendet, Platten aus Holzteilchen oder anderen 5 den Längsschiiitt einer weiteren Ausführungsform Materialien wasserabweisend zu machen, oder um der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit acht AusPapier zu beschichten. nehmungspaaren in den Flanschen und zwei Ein-Üblicherweise werden solche Emulsionen im all- schnitten in der Membran, so daß lediglich zwei Ausgemeinen dadurch hergestellt, daß man flüssiges nehmungspaart wirksam sind, Paraffin in Wasser durch Rühren dispergiert, und io Fig. 12 und 13 eine zerlegte erfindungsgemäße zwar in Gegenwart einer bestimmten Menge an Vorrichtung mit einem Ausnehmungspaar in den Emulgiermittel. In der Regel wird ein umlaufendes Flanschen bzw. deren Anwendung zur Herstellung Rührwerk mit Schaufelblättern oder eine Turbine von Emulsionen aus Paraffin oder Wachs in Wasser, verwendet. Kommt ein ionisches Emulgiermittel zur Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 weist Anwendung, dann kann es in situ synthetisiert wei- 15 eine kreisrunde, dünne Membran 1 aus nicht rostenden. Beispielsweise werden anionische Paraffinemul- dem Stahl im oberen Bereich eine Unterbrechung 2 sionen hergestellt, indem ein Amin und eine Fett- auf. welche in eine Unterbrechung 3 übergeht. Die säure umgesetzt werden, wobei das Amin und dit beiden Unterbrechungen 2 und 3 bilden einen Ein-Fettsäure entweder gemeinsam oder getrennt dem schnitt, welcher symmetrisch zu einem Radius der Wasser und/oder dem Paraffin zugegeben werden. ao kreisrunden Membran 1 ist. Vorteilhafterweise weist Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der oben der Einschnitt am Boden auf mindestens einer Memcharakterisierten Vorrichtung zur Herstellung von branseite eine schräge Fläche 4 auf. Emulsionen von Paraffin oder Wach;» in Wasser wird Die Membran 1 ist zwischen zwei Flanschen 5 zwischen dem Druck des zugeführten Gemisches aus und 6 mit einer Ausnehmung 7 bzw. 8 angeordnet. Wasser, Paraffin oder Wachs sowie Emulgiermittel »5 WSe Unterbrechung 2 begrenzt zwischen den zwei und dem Druck der abgezogenen Emulsion eine Dif- Flanschen S und 6 einen Kanal mit rechteckigem ferenz von mindestens 2 Bar aufrechterhalten. Vor- Querschnitt, welcher zur Mitte der Membran 1 hin teilhafterweise wird das Gemisch mit einer Tempera- sich verringert, und durch welchen das Strömungstur zwischen 80 und 99 C zugeführt. Auch hat es mittel in der Vorrichtung zuströmt. Die Unterbresich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Gemisch 30 chung 3 bildet einen Kanal zum Durchtritt des Strömit einem absoluten Druck größer als 3 Bar einge- mungsmiitels von einer Ausnehmung in die andere, führt wird. Dabei kann die Emulsion über eine Düse Das Strömungsmittel geht über einen Kanal 9 ab. abgezogen werden. Schließlich wird das Gemisch vor- dessen Achse nicht parallel zu der Strömungsmittelteilhafterweise durch eine einzige Zufuhrleitung zu- Strömungsachse in der Unterbrechung 2 sein dan. geführt welche einerseits von einem Speicher mit 35 Beispielsweise kann die Achse des Kanals 9, wie dareinem Gemisch aus Paraffin bzw. Wachs und Emul- gestellt senkrecht zur Membran 1 liegen. Die beiden gicrmittcl und andererseits von einem Speicher mit Flansche 5 und 6 werden durch nicht dargestellte. Wasser beschickt wird. geeignete Organe gegeneinandergedrückt, beispiels-

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind weise Schrauben, welche die Flansche 5 und 6 sowie

vielfältig. Einerseits müssen an die Materialeigen- 40 die Membran 1 seitlich von den Ausnehmungen 7

schäften der Membran keine hohe Anforderunger. und 8 sowie Unterbrechungen 2 und 3 durchsetzen,

gestellt werden, andererseits wird eine wirkungsvolle Auch kann ein Flansch auf den anderen geschraubt

Herstellung von Emulsionen bereits bei geringem sein. Überdruck bewerkstelligt. Darüber hinaus sind die Vorteilhafterweise liegen die großen Achsen der Membranen leicht auswechselbar, so daß auch bei 45 Ausnehmungen 7 und 8 parallel zur Strömungsmittel- Verwendun- derselben Flansche lediglich durch ent- Strömungsachse in der Unterbrechung 2. Sie können

sprechende Wahl der Parameter der Membranen die gleiches, Volumen und die Gestalt eines Rechtkants

erfindungsgemäße Vorrichtung über einen weiten oder Quaders aufweisen.

Leistuogsberefch an die gewünschte Leistung aage- Wie erwähnt geht Strömungsmittel der Vorrich-

paßt werden kann. 5° tung durch die Unterbrechung 2 hindurch zu und

Nachstehend sind Ausfühnmgsformen der Erfm- Ober den Kanal 9 ab. Die Vorrichtung wirkt als Strö-

dung an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrie- mungsmittelwippe wegen der beiden Ausnehmungen 7

ben. Darin zeigt und 8, denen eine einzige Strömungsmittelzufuhr zu-

F ig. 1 die Draufsicht auf die Membran einer ersten geordnet ist. Die Druckdifferenz zwischen den Aus- Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrich- 5s nehmungen 7 und 8 läßt die Membran 1 vibrieren,

tung nrii einem Paar von Ausnehmungen, Beste Betriebsbedingungen liegen dann vor, wenn die

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Ausführungs- Frequenz der Hin- und Herbewegung des Strömungs-

form mit der Membran gemäß Fig. 1, mittels von einer Ausnehmung in die andere dei

Fig. 3 den Querschnitt entlang der Linie b-b in Eigenfrequenz der Membran 1 gleich ist Die Ab- Fig. 2, So !Messungen der Ausnehmungen müssen derart sein F i g. 4 die Draufsicht auf die Membran einer zwei- daß diese Resonanz gewährleistet ist.

ten Aasfühnmgsform der erfindungsgemäßen Vor- Auf diese Weise werden Ultraschallwellen erzeugt

richtung mit einem Paar von Ausnehmungen, Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und!

Fi g. 5 einen Längsschnitt durch die Ausführungs- weist die kreisrunde, dünne Membran 10 aus nicht

form mit der Membran gemäß Fig. 4, «5 rostendem Stahl im oberen Bereich eine Unterbre

F i g. 6 die Draufsicht auf die Membran einer wei chung 12 auf, nämlich einen Einschnitt, welcher sym teren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor- metrisch zu einem Membranradius ist. Die Unter

richtung mit zwei Ausnehmungspaaren, brechung 12 j-eht in eine Unterbrechung 13 über

7 8

welche zwei Arme aufweist. Diese begrenzen eine ist insbesondere zur Speisung großer Brenner mit

Zunge 14, welche vorteilhafterweise auf mindestens 350 000 bis 900 000 Kilokalorien/Stunde geeignet,

einer Seite eine schräge Fläche 14 A am freien Ende Die nachstehenden Beispiele dienen der weiteren

aufweist. Die Membran 10 ist zwischen zwei Flan- Erläuterung der Ausführungsformen gemäß Fig. 1

sehen 15 und 16 eingeklemmt. Die Flansche weisen 5 bis 7. . · , _T

eine Αί,κ nehmung 17 bzw. 18 auf. Weiterhin ist ein Beispiel!

Flansch 15 mit einem Ablaufkanal 19 versehen, wel- Es wird eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 3 un-

cher in die Ausnehmung 17 dieses Flansches mündet. tersucht, welche eine Membran 1 mit einem Durch-

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 und 7 ist messer von 18 mm sowie einer Stärke von 0,12mm

eine dünne, kreisrunde Membran 20 aus nichtrosten- io aus 18/8-Stahl aufweist, wobei die Unterbrechun-

dem Stahl vorgesehen, welche in der Mitte eine erste gen 2 und 3 3,6 mm tief sind, die Unterbrechung 2

Unterbrechung 21 aufweist, von der zwei zweite Un- am Umfang der Membran 1 eine Weite von 3,4 mm

terbrechungen 22 und 23 ausgehen. Letztere weisen und die Unterbrechung 3 an der Schneide bzw. schrä-

jeweils zwei Arme auf, welche eine Zunge 24 bzw. 25 gen Fläche 4 eine Weite von 0,7 mm aufweist. Die

begrenzen. Strömungsmittel geht über einen Kanal 26 15 Membran 1 ist zwischen zwei Flanschen 5 und 6 aus

in einem der beiden Flansche 27 und 28 zu. zwischen Messing eingespannt, welche am Umfang ineinander-

denen die Membran 20 eingespannt ist. Jeder Flansch geschraubt sind. Die Ausnehmungen 7 und 8 weisen

27 bzw. 28 ist mit zwei Ausnehmungen versehen, eine Tiefe von 1 mm und eine Querschnittsfläche von

welche denen des anderen Flansches gegenüber lic- 11 X 5 mm auf.

gen, so daß sich zwei Paare von Ausnehmungen 29 ao Dieser Vorrichtung wird ein Gemisch aus Hausund 30 bzw. 31 und 32 ergeben. In jedem Paar liegt haltsbrennstoff und Wasser mit einem Wasseranteil eine Zunge 24 bzw. 25. ferner weist jedes Paar einen von 20 Volumprozent zugeführt, und zwar mit einem Strömungsmittelableitkanal 33 bzw. 34 auf. Durchsatz von 5,7 l/h. Es ergibt sich eine Emulsion,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Her- mit welcher ein Brenner mit 30000 Kilokalorien/ stellung von Emulsionen verwendet werden, ins- 25 Stunde gespeist werden kann. Die Vibrationsfrequenz besondere von Wasser in Brennstoff. Bekanntlich liegt bei 15000Hz. könne .\ diese Emulsionen an Stelle von reinem Beispiel II Brennstoff verbrannt werden, was den Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe und von Kohlenoxyd im Es wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 4 und 5 unRauch vermindert. 3° tersucht, welche eine Membran 10 mit einem Durch-

In die inneren Ausnehmungen der Flansche wird messer von 20 mm und einer Stärke von 0,25 mm aus

durch die Unterbrechung 2 bzw. 12 bzw. 21 ein Z 30 C 13-Stahl aufweist. Die Unterbrechung 12 ist

Wasser-Brennstoff-Gemisch mit geeigneten Anteilen 4 mm lang und die Zunge 14 16 mm hoch, wobei

dieser Komponenten eingeführt. Zuvor werden das die Zungenoberfläche 3X6 mm ausmacht. Die Fläche

Wasser und der Brennstoff in einer einfachen Misch- 35 der Unterbrechung 13 beträgt 1X6 mm. Die Mem-

kammer miteinander vermischt. Auch ist es möglich, bran 10 ist zwischen zwei Flansche 15 und 16 ein-

das Wasser und den Brennstoff durch zwei Arme gespannt, deren Ausnehmungen 17 und 18 1 mm tief

einer T-Zuleitung zuzuführen, oder Wasser in eine sind und eine Querschnittsfläche von 11 X 6 mm auf-

vom Brennstoff durchströmte Leitung einzugeben. weisen

Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall ein Rück- 40 Diese Vorrichtung wird mit einem Gemisch aus schlagventil vorgesehen, um das Einströmen von Haushaltsbrennstoff und Wasser mit einem Wasser-Brennstoff in die Wasserleitung zu verhindern, wenn anteil von 20 Volumprozent beschickt, und zwar mit der Wasserdruck abfallen sollte. Vorteilhafterweise einem Durchsatz von 57 lh. Es ergibt sich eine ist in Strömungsrichtung vor der Membran-Unterbre- Emulsion, mit welcher ein Brenner mit 300000 KiIochung 2 bzw. 12 ein Filter vorgesehen, und zwar 45 kalorienStunde beschickt werden kann. Die Vibraleicht zugänglich. Das Filter kann aus einer einfachen tionsfrequenz liegt bei 1250Hz. Sinterscheibe bestehen. Es verhindert eine schnelle Beispiel III Verschmutzung der inneren Ausnehmungen durch "

Staub oder Venmretmgangeö ftn Brennstoff und/oder Es wird eine Vorrichtung gemäß F i g. 6 and 7 unWasser. 5° tersucht. deren Membran 20 einen Durchmesser von

Durch die Unterbrechung 3 bzw. 13 bzw. 22, 23 40 mm und eine Stärke von 0,20 mm aufweist und

werden die einander gegenüberliegenden Ausneh- aus 18 8-StahI besteht Die Unterbrechung 21 weist

rnungen miteinander verbunden. Die Emulsion geht eine Oberfläche von 10 X 3 mm auf, die Zungen 24

über den Kanal 9 bzw. 19 bzw. die Kanäle 33 und 34 und 25 eine Oberfläche von 3X6 mrr». Die Mem-

ab. Der Emulsionsdurchsatz hängt von der Stärke 55 bran 20 ist zwischen zwei Flanschen 27 und 28 ein-

der Membran 1 bzw. 10 bzw. 20 und der Breite der gespannt, deren Ausnehmungen 29 und 31 bzw. 3C

Unterbrechung 2 bzw. 12 bzw. 21 ab. Die Frequenz und 32 jeweils 1 mm tief sind und eine Querschnitts-

der Vibrationen hängt von der inneren Geometrie fläche von 11X6 mm aufweisen,

der Vorrichtung ab und kann zwischen 8000 and Diese Vorrichtung wird mit einem Gemisch aus

40000 Hz schwanken. &> Leichtheizöl und Wasser mit einem Wassergehalt von

Die Aasführungsform der erfindungsgemäßen Vor- 20 Volumprozent beschickt, und zwar mit einem

richtung mit lediglich zwei auf der einen bzw. der Durchsatz von 86 l/h. Es ergibt sich ehre Emulsion,

anderen Seite der Membran vorgesehenen Ausneh- mit welcher der Brenner eines Kessels mil

mungen ist für die Beaufschlagung von kleinen Bren- 500000 Ki'okalorien/Stunde beschickt werden kann

nern mit 20000 bis 40000 Kilokalorien/Stunde so- 65 Die Vibrationsfrequenz liegt bei 3600 Hz.

vie größeren Brennern rmt bis zu 750 000 Kilokalo- In F i g. 8 bis 11 ist eine Ausführungsform zur Er

rien/Stunde geeignet. Die Ausführungsform mit meh- zeugung von Emulsionen von Wasser in Brennstof

reren Ausnehmungen auf jeder Seite der Membran dargestellt

9 10

Gemäß Fig. 8 weist ein Flansch Sl acht Ausneh- spielsweise kaim der Druckabfall zwischen 2 und

mungen St auf. In jeder Ausnehmung 52 mündet 4 Bar Hegen. Die Vibrationsfrequenz kann zwischen

•in zylindrischer Kanal 53, welcher von der Rück- 10 000 und 25 000 Hz liegen.

Seite des Flansches 51 ausgeht.. Im Flansch 51 sind Die Verwendung eines Filters ist erforderlich, iwei Sacklöcher 54 und 55 vorgesehen. Der Flansch 5 wenn die Emulgiervorrichtung während einer langen Il ist auf der Rückseite am Umfang mit einer um- Betriebsdauer gleichbleibend gut arbeiten soll,
laufenden Phase 56 versehen, d. h. auf der in Fig. 8 Das nachstehende Beispiel dient der weiteren Erllicht sichtbaren SeUe. läuterung der Ausführungsform gemäß Fi g. 8 bis 11.

Der Flansch 57 gemäß F i g. 9 weist ebenfalls acht

Ausnehmungen 58 auf, welche so angeordnet sind, io B e i s ρ i e I IV
wie die Ausnehmungen 52 im Flansch 51. Zwei vorspringende Zentrierzapfen 59 und 60 sind vorge- Es wird eine Vorrichtung untersucht, bei welcher sehen, welche mit den Sacklöchern 54 und 55 zu- die Flansche 51 und 57 jeweils einen Durchmesser sammenwirken. Das Flanschpaar 51, 57 ist für einen von 40,0 mm und die Ausnehmungen derselben eine großen Strömungsmitteldurchsatzbereich geeignet. Die 15 Breite von 5,0 mm sowie eine Gesamtlänge von zwischen die beiden Flansche 51 und 57 einzuspan- 10,5 mm aufweisen. Der Boden der Ausnehmungen nende Membran bestimmt den genauen Anwendungs- weist von der Mitte des zugehörigen Flansches eißen bereich der Vorrichtung, welcher einerseits von der Abstand von 7,0 mm auf. Die Kanäle 53 haben einen Membranstärke, andererseits von der Breite bzw. Durchmesser von 3 mm und liegen mit der Mitte in Weite und der Anzahl der Membraneinschnitte ab- 20 einem Abstand von 15 mm von der Mitte des Flanhängt. Im dargestellten Fall können zwischen ein und schesSl. Die Sacklöcher 54 und 55 sowie die Zapacht Einschnitte vorgesehen sein. fen 59 und 60 weisen jeweils einen Durchmesser von

Der Durchmesser der Membran 61 entspricht dem- 3 mm auf. Die Membran 61 hat einen Durchmesser

jenigen der Flansche 51 und 57. Die Membran 61 von 40,0 mm, wobei die beiden Einschnitte 62 und

weist zwei Einschnitte 62 und 63 auf. Diese bestehen 35 63 jeweils 3.5 mm tief und am Membranumfang

jeweils au·» einer ersten Unterbrechung 64 am Mem- 3.4 mm breit bzw. weit sind, während die erste Unter-

branumfang und einer zweiten Unterbrechung 65, brechung 64 2,5 mm und die zweite Unterbrechung

welche die erste Unterbrechung 64 verlängert. Die 65 1,0 mm lang ist.

Kanten der zweiten Unterbrechung65 verlaufen par- Die Vorrichtung gemäß Fig. 11 wird mit einem

allel zueinander. Der Boden des Einschnitts 62 bzw. 30 Gemisch aus HaushaltsbrennstofT und Wasser mit

63 verläuft senkrecht zu den Seitenkanten der zwei- einem Wassergehalt von 20 Volumprozent beschickt,

ten Unterbrechung 65 und kann eine in Fig. 10 nicht und zwar mit einem Durchsatz von 80 lh. Es ergibt

dargestellte Schneide bzw. schräge Fläche aufweisen. sich eine Emulsion, mit welcher ein Brenner von

Die Einschnitte 62 und 63 weisen dieselben Sym- 500 000 Kilokalorien/Stunde gespeist werden kann,

metrieachsen auf. wie die Ausnehmungen der 35 Die Vibrationsfrequenz liegt bei 15000Hz.

Flansche 51 und 57. Die beiden Einschnitte 62 und In Fig. 12 und 13 ist die erfindungsgemäße Er-

63 müssen nicht unbedingt nebeneinander liegen. Zeugung einer Emulsion von Paraffin oder Wachs in

Die Membran 61 weist gemäß Fig. 10 weiterhin Wasser veranschaulicht.

zwei Bohrungen 66 und 67 derselben Abmessungen Gemäß Fig. 12 wird eine Membran ΙΟΙ mit einer

und Anordnung wie die SaOklöcher 54 und 55 auf. 40 Unterbrechung 102 und einer Schneide oder schrägen

Gemäß Fig. II sind die beiden Flansche 51 und Fläche 103 zwischen zwei Flansche 104 und 105 an-

57 mit dazwischen eingespannter Membran 61 in geordnet, welche jeweils eine Ausnehmung 106 bzw.

einem Gehäuse 68 untergebracht, und zwar in einer 107 aufweisen. Das Gemisch aus Paraffin, Wasser

Bohrung 69 desselben. Diese setzt sich nach außen und Emulgiermittel wird der Emulgiervorrichtung

hin in einem mit einem Innengewinde 70 versehenen 45 durch die Unterbrechung 102 hindurch zugeführt.

Abschnitt fort, in welchen ein mit einem Außen- Der Emulsionsstrahl wird vom Kanal 108 aufgenom-

gewinde 71 versehener Deckel 72 eingeschraubt ist. men, welcher mit dem Inneren der Vorrichtung kom-

Die Flansche 51 und 57 werden zwischen Gehäuse muniziert. Die Ausnehmungen 106 und 107 kommu-

68 und Deckel 72 fest gegeneinandergedrückt. Zwi- nizieren miteinander, und zwar über den der Schneide sehen Flansch 51 und Deckel 72 ist in der Bohrung So bzw. der schrägea Fläche 103 benachbarten Bereich

69 ein Dichtring 73 angeordnet. Das Strömungsmit- der Unterbrechung 102.

telbzw das Strömungsmittelgemisch fließt über einen Vorteilhafterweise werden die Emulsionskompo-

Kana! 74 zu, welcher in die Bohrung 69 des Gehäuses nenten, d. h. das Paraffin, das Wasser und das Emul-

68 über eme Verte.Iernngnut 75 mündet. Das Strö- giermittel, vor Einführung in die Emulgiervorrich-

nrangsmittel bzw. die Emulsion geht aus den Paaren 55 tung vorgemischt. Dies kann auf einfache Weise da-

einander gegenüberliegender Ausnehmungen über die durch zustande gebracht werden daß die Zuleitungen

Kanäle 53 und aus der Vorrichtung über den Kanal für das Paraffin, das Wasser und das Emulgiermittel

76 ab, welcher m einem Abschnitt mit Innengewinde ra einen gemeinsamen Kanal konvergieren welcher

77 ausläuft. zu der Vorrichtung führt

Der Druckabfall kann unabhängig vom Durchsatz 60 Di_e Emulsionskomponenten sollen in die Vorrich-

im wesentlichen konstant gehalten mdeM«d ^war tung unter Druck eingegeben werden. Dazu kann ein

durch entsprechende Auswahl der Membrancharak- unter Druck stehendes inertes Gas in einem Soei-

teristiken (Stärke bzw. Dicke, Anzahl und Wdte bzw. eher auf die jewefligf ko^ente em^rke^ SMf

Breite der Unterbrechtmgen^ Bei der Beilegung dessen kann auch ΧΤ^^^Αί?

eines Kessels ist auf diese Weise der DmckabfalMn 65 «tung zwischen dein Speicher für jede EmnlsionT-

den Strömungsmitteln zwischen dem Ein- und dem komponente und derienißen Stelle vorgesehen sein

Amgang der Vorrichtung im wesentlichen konstant an welcher die taSTäSliSEiS ^

und von der Leistung des Kessels unabhängig. Bei- einigen.

Der Druck des Emulsionsstrahles am Ausgang der Vorrichtung kann durch eine Auslaßdüse gesteuert werden. Fehlt eine solche, dann ist der Ausgangsdruck gleich dem Atmosphärendruck.

Es wurde gefunden, daß die Differenz zwischen Vorrichtungscingangs- und -ausgangsdruck mindestens bei 2 Bar liegen soll. Ist die Druckdifferenz kleiner als 2 Bar, dann ist die Emulsion sehr steif bzw. pastig und nicht stabil, wie die Beispiele weiter Unten zeigen. Die Emulsionskomponenten sollen in die Emulgiervorrichtung bei einer Temperatur von im allgemeinen zwischen 80 und 99° C eingeführt werden. Die genaue Temperatur hängt vom verwendeten Paraffin ab. Die Temperatur ist für eingegebenes Paraffin nicht höher als diejenige, welche bei der klassischen Emulsionsherstellung angewendet wird.

Fig. 13 veranschaulicht die Anordnung einer Emulgiervomchtung 111. Die Vorrichtung 111 wird über eine Leitung 112 mit einem Gemisch aus Paraffin, Emulgiermittel und Wasser beschickt. Das Paraffin und das Emulgiermittel strömen über eine Leitung 113 zu, und zwar unter der Wirkung desjenigen Druckes, welcher in einem Speicher 114 von Stickitoff auf die freie Oberfläche der im Speicher entfcaltcnen Flüssigkeit ausgeübt wird. Wasser läuft über eine Leitung 115 zu, und zwar ebenfalls unter der Wirkung des Druckes, welchen Stickstoff in einem Speicher 116 ausübt, in den Leitungen 113 und 115 sind jeweils ein Filter 117 bzw. 118, ein Ventil 119 bzw. 120 und ein Rückschlagventil 121 bzw. 122 vorgesehen. Stickstoff strömt den Speichern 114 und 116 über eine Leitung 123 zu. Sein Druck wird auf den gewünschten Wert eingestellt. Die Speicher 114 und 116 werden über eine Leitung 124 bzw. 125 gefüllt. Die Emulsion geht von der Emulgiervorrichtung 111 über eine Leitung 126 ab, welche gegebenenfalls eine Düse 127 aufweist. Das Füllen der Speicher 114 und 116 kann diskontinuierlich oder kontinuierlich über die Leitungen 124 und 125 erfolgen. Paraffin wird über eine Einrichtung 128 eingegeben. Die Leitungen 124 und 125 weisen jeweils ein Ventil 129 bzw. 130 auf.
Diese gesamte Einrichtung ist in einer Kammei 131 angeordnet, deren Temperatur auf etwa 95° C gehalten wird. Außerhalb der Kammer 131 liegt ein Speicher 132 zur Aufnahme der Emulsion.

Gemäß Fig. 13 wird das Emulgiermittel dem Paraffin vor der Emulsionsherstellung zugegeben. Dies

ίο kann im Fall von nicht ionischen Emulgiermitteln, beispielsweise dem Kondensat eines Fettalkohols oder Alkylphenols und Äthylenoxyd oder Propylenoxyd, oder von einem Ester einer Fettsäure und eines Polyalkohole, oder einem von einer Fettsäure und einem Aminalkohol abgeleiteten Amid geschehen. Derartige Emulgiermittel können auch dem Wasser vor der Emulsionsherstellung zugesetzt werden, anstatt dem Paraffin.
Werden die Emulgiermittel in situ synthetisiert,

ao wie beispielsweise bei anionischen Emulgiermitteln von Aminseifentyp der Fall, dann können die Emutgiermittclkomponenten dem Wasser und/oder dem Paraffin zugesetzt werden.

Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläute-

a5 rung der Ausführungsform gemäß Fig. 12 und 13.

Beispiel V

Mit eine/ gemäß Fig. 13 angeordneten Emulgiervorrichtung gemäß Fig. 12, deren Membran 101 einen Durchmesser von 18 mm, eine Stärke von "/im mm und eine Unterbrechung 102 mit einer Breite von ⁷⁰/ioo mm sowie einer Tiefe von 3,5 mm aufweist., werden mehrere Versuche mit unterschiedlicher Emulsionszusammensetzung und unterschiedlicher Druckdifferenz A P durchgeführt, wobei die Temperatur des Wassers und des Paraffins 95°C beträgt.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Versuch	1	2	3	4	T(«)
Emulsionszusammensetzung
Emulgiermittel (')
(Gewichtsprozent)	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0
Paraffin (²) (Gewichtsprozent)	60,0	59,0	59,0	59,0	59,0
Wasser (Gewichtsprozent) ...	34,0	35,0	35,0	35,0	35,0
Druckdifferenz ά Ρ zwischen Vor
richtungsein- und -ausgang (Bar)	0(»)	2	6	9
Emulsionskennwerte
Viskosität (20⁰C; ° Engler)..	pastig	20	6,9	12	21
Schüttelverhalten (<)		stabil	stabil		stabil
Zentrifugieren (^ä)	0	0	0		<1
Teilchendurchmesser (μ)		2 bis 5	Ibis 2	Ibis 3	I bis 2
		unregelmäßig

C) Gemisch aus Sorbitan-Monostearat und Stearinsäurepolyäthylenoxyd-ätber.

(*) Schmelzpunkt: 52° C; Viskosität bei 100° G 3,2 cst; Olgehalt: 2 Gewichtsprozent.

P) Versuch ohne vibrierende Membran.

{) Gemessen mit 130±10 Hüben/min; Amplitude 8± 1 cm; Versuchsdauer: 1 h; Stabil: keine Emulsionszerstöniiig und keine Verdicknng bzw. Pastenbildtmg.

(*) Volumprozent Wasser, welches sich bei Beschleunigung von 240 · g während 04 b absondert.

O Klassische Enralstonsherstelhrag durch Rühren einer Paraffin-Wasser-Emulgiermittel-Gemisches mit einem Rührwerk, welches mit 200 V/min mnläuft

Aus den in der vorstehenden Tabelle angegebenen Versuchsergebnissen geht hervor, daß sich Emulsionen guter Qualität ergeben, wenn die Druckdifferenz gleich oder größer als 2 Bar ist. Die Emulsionen sind weniger viskos als die auf klassische Art und Weise hergestellte Emulsion T.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Membran-Unterbrechung (64, 65) bestehender Patentansprilche; Einschnitt (6?, 63) der Membran (6X) zugeordnet μ ' F {st und die Einschnitte (62, 63) einer an einen

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Schwingun- Eingangskanal (74) angeschlossenen Verteilergen in Flüssigkeiten, insbesondere zur Herstellung 5 ringnut(7D) gegenüberliegen.

von Emulsionen, mit einer Membran, welche zwi- 9. Verwendung der Vorrichtung nach einem

$chen mindestens einem Paar gegenüberliegender der vorstehenden Ansprüche zur Herstellung von

und miteinander kommunizierender Ausnehmun- Emulsionen von Paraffin oder Wachs in Wasser,

gen angeordnet ist, von denen eine einen Ausgang dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druck

aufweist, dadurchgekennzeichnet.daß« des zugeführten Gemisches aus Wasser, Paraffin

die sich paarweise gegenüberliegenden Ausneh- oder Wachs sowie Emulgiermittel und dun Druck

mangen (7 und 8; 17 und 18; 29 und 30; 31 und der abgezogenen Emulsion eine Differenz von

32; 52 und 58; 106 und 107) beiderseits der mindestens 2 Bar aufrechterhalten wird.
Membran (1; 10; 20; 61; 101) in Flanschet, (5