DE2712603A1 - Verfahren und vorrichtung zur modifizierung der charakteristiken einer fluessigkeit - Google Patents

Description

Anraelderin: Societe Anonyme

DEBERGHE ET LAFAYE-ALM

12 Rue Pelleport

75020 - Paris, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur Modifizierung der Charakteristiken einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur Modifizierung der physikalischen, chemischen, bakteriologischen oder anderen Charakteristiken oder Eigenschaften einer unter Umständen feste Suspensionen enthaltenden und zu homogenisierenden Flüssigkeit dient und im wesentlichen aus einem einen zentralen Kern aufweisenden Rohr besteht, zwischen denen die Flüssigkeit während des lamellenartigen Abflusses zirkuliert und dabei der Einwirkung von Ultraschallschwingungen unterworfen ist.

Industriemaschinen, mit denen auf rein mechanischem Wege die Charakteristiken oder die physikalischen, chemischen, bakteriologischen oder anderen Eigenschaften einer beispielsweise feste Suspensionen enthaltenden Flüssigkeit modifiziert werden können, sind bekannt. Es ist bereits vielfach durch heftiges Bewegen einer Flüssigkeit deren Homogenisierung bewirkt worden, aber es wird seit langem

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nach einer Lösung gesucht, um das Homogenisieren in einem kontinuierlichen Verfahren an einer ständig fließenden Flüssigkeit durchführen zu können.

Die hierfür bekannt gewordenen Verfahren und Vorrichtungen weisen alle den Nachteil auf, dass sie mit einem erheblichen Energieaufwand arbeiten, so daß die Menge der behandelten Flüssigkeit praktisch sehr klein ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges Verfahren zur Modifizierung der Charakteristiken bzw. Eigenschaften von Flüssigkeiten zu schaffen, das sich dadurch auszeichnet, daß eine lamellenförmig fliessende Flüssigkeit der Wirkung von Ultraschallschwingungen ausgesetzt wird, die in eine der den Flüssigkeitsstrom begrenzenden Wände induziert werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß das Rohr an beiden Enden offen ist, wobei das eine Rohrende über eine verhältnismäßig weiche und nachgiebige Verbindung an eine Flüssigkeitszuleitung angeschlossen und das andere Rohrende an einem Gerüst befestigt und mit einer Flüssigkeitsableitung verbunden ist, und daß ein ebenfalls auf dem Gerüst befestigter Ultraschallschwingungen erzeugender Schwinger (Sonotrod) sich an der seitlichen Wandung des Rohr abstützt, um dort ein ortsfestes Netz von Ultraschallschwingungen zu erzeugen.

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In den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, ist:-

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer mit der

erfindungsgemäßen Homogenisiervorrichtung versehenen Maschine, und

Fig. 2 ein Schnitt auf der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Maschine, die aus einem starren Gerüst 1 besteht, an dem eine Homogenisiervorrichtung 2 mit ihrem Schwinger 3 (Sonotrod), sowie eine Umwälzpumpe 4 für die sich in einem Flüssigkeitsbehälter befindliche Flüssigkeit befestigt ist. Eine Flüssigkeitszuleitung 6 und eine Flüssigkeitsabflußleitung 7, die jeweils mit einem Ventil 8 bzw. 8a versehen sind, erlauben, daß die sich in dem Behälter 5 befindliche Flüssigkeit über die Homogenisiervorrichtung 2 von der Pumpe 4 abgesaugt wird. Im Gegensatz zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es natürlich auch möglich, den Behälter 5 nicht oberhalb sondern unterhalb der Homogenisiervorrichtung 2 anzuordnen.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht die Homogenisiervorrichtung aus einem Rohr 9, dessen angeformter Sockel 10 starr mit dem Gerüst 1 verbunden ist. Durch den Sockel 10 erstrecken sich in die Flüssigkeitsabführleitung 7 führende Kanäle Das Rohr 9 wird von einem relativ zu ihm koaxial angeordneten Mantel 12 umgeben, dessen unteres Ende am Sockel 10 befestigt ist. Der Zwischenraum zwischen dem Rohr 9 und

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dem Mantel 12 steht über Kanäle 11a mit den Kanälen 11 in Verbindung.

Das obere Ende des Rohrs 9 ist offen und liegt frei, obwohl das obere Ende des Mantels 12 eine Kappe 13 trägt, von der die Gesamtheit der Vorrichtung oben verschlossen wird. Die Flüssigkeitszuleitung 6 ist auf der Kappe 13, vorzugsweise in der Nähe der Peripherie der Kappe, befestigt, wobei sich die Längsachse einer sich anschließenden Leitung 13a, die in der Kappe 13 vorgesehen ist, relativ zur Längsachse des Rohrs 9 vorzugsweise schräg erstreckt. Der Deckel 13 ist zweckmäßig auf dem Mantel 12 so befestigt, daß er verstellbar ist, um die Dicke des Flüssigkeitsbetts zwischen der Kappe 13 und dem oberen Ende des Rohrs 9 verändern zu können.

Die Befestigung der Flüssigkeitszuleitung 6 ist bezüglich des oberen Endes des Rohrs 9 relativ weich und nachgiebig, so daß sich dieses Rohrende ein wenig verlagern kann. In den Fällen, in denen kein Mantel 12 vorgesehen ist, kann die Kappe 13 direkt auf das Rohr 9 aufgesetzt werden, weil die Flüssigkeitszuleitung 6 eine genügende Flexibilität hat, um dem oberen Ende des Rohrs 9 eine gewisse Bewegungsfreiheit gestatten zu können. Jedem Fachmann wird es möglich sein, auch andere Lösungen für die Verbindung des Rohrs 9 mit der Flüssigkeitszuleitung 6 zu finden.

Auf der rechten Seite in Fig. 2 ist das Ende des Schwingers 3 erkennbar. Dieses Ende führt unter Zwischen-

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schaltung einer wasser- und druckdichten Dichtung 14 berührungsfrei durch die Wandung des Mantels 12 und stützt sich an der Außenwandung des Rohrs 9 ab. Der Schwinger 3 selbst ist am Gerüst 1 verschiebbar gelagert, so daß die Kraft, mit der er sich am Rohr 9 abstützt, einstellbar ist. Hierzu dient eine Spindel 15, die mit einer am Gerüst befestigten Schraubenmutter 16 zusammenarbeitet.

Bevor mit der Beschreibung der Vorrichtung und insbesondere ihres zentralen Kerns fortgefahren wird, ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß der Schwinger 3 dadurch, daß er sich am Rohr 9 abstützt, in diesem Rohr ein Netz von ortsfesten Vibrationen erzeugt.

In der Berührungszone zwischen dem Schwinger 3 und dem Rohr 9 besteht ein Schwingungsbauch bzw. eine aktive Schwingungszone, der bzw. die in der durch diese Berührungszone führende Querschnittsebene des Rohrs 9 regelmäßig verteilt wird. Längs der Mantellinien des Rohrs 9 verhält es sich genau so, so daß auch das obere, freie Ende des Rohrs gleichzeitig eine regelmäßige Folge von aktiven Schwingungszonen aufweist, wobei jedoch das untere, am Sockel 10 befestigte Rohrende keine aktive Schwingungszone besitzt. Auf diese Weise wird ein Netz von aktiven Schwingungszonen erzielt. Dieses Netz stellt sich auf der Abwicklung des Rohrs als ein quadratisches Liniennetz dar.

Aus Fig. 2 geht ferner hervor, daß der Innenkern des Rohrs 9 von einer Vielzahl von Prallwänden in Form flacher

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Ringscheiben 17 gebildet wird, die an einem axialen Träger befestigt sind, dessen oberes Ende in der Kappe 13 und dessen unteres Ende in dem Sockel 10 befestigt sind. Der Außendurchmesser der Ringscheiben 17 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs 9, so daß die Scheiben 17 zusammen mit dem Rohr 9 eine Vielzahl von offenen Ringräumen bilden. Die Ringscheiben 17 sind längs ihres Trägers 18 in gleichmäßigen Abständen voneinander in oder in unmittelbarer Nähe der die aktiven Schwingungszonen enthaltenden Querschnittsebenen des Rohrs 9 angeordnet.

Der Mantel 12 trägt vorzugsweise ebenfalls Prallwände oder flache Ringscheiben 19, die an seiner Innenwandung in Höhe der Ringscheiben 17 des Rohrs 9 angeordnet sind und wie diese ebenfalls offene Ringräume bilden.

Es ist selbstverständlich, daß die Prallwände oder Ringscheiben 17 und 19 auch jede andere als die beschriebene und dargestellte Form haben und auch ein oder mehrer Ringräume teilweise geschlossen sein können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Nachdem bei geöffneten Ventilen 8 und 8a die Pumpe in Betrieb gesetzt wurde, fließt die zu homogenisierende Flüssigkeit durch das Rohr 9 und den freien Raum zwischen dem Rohr 9 und dem Mantel 12. Die Anwesenheit der Ringscheiben 17 und 19 bewirkt abwärts der von den Ringscheiben und der Innen- und Außenwand des Rohrs 9 begrenzten Ring-

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räume eine eine gute Vermischung der Flüssigkeit bewirkende Durchwirbelung.

Gewiß wird die Homogenisierung auf mikroskopischer oder selbst molekularer Basis im wesentlichen durch den lamellaren FIuB der Flüssigkeit durch die Ringräume bewirkt, denn sie wird so einer Kavitation unterworfen, die auf die Ultraschallschwingungen zurückzuführen sind, die auf Grund der Wirkung der Sonotrode 3 im Rohr 9 entstehen. Auf diese Weise wird eine Homogenisierung, oder allgemeiner gesagt, eine Modifizierung der physikalischen, chemischen oder bakteriologischen oder anderen Charakteristiken oder Eigenschaften der Flüssigkeit bewirkt, wobei infolge der durch die Ringscheiben verursachten Vermischung diese Behandlung in einer in der Masse homogenen Weise angewendet wird. Andererseits ist zu beachten, daß es durch die zusammengehörige Bedienung der beiden Ventile 8 und 8a ermöglicht wird, die Durchflußmenge der zu behandelnden Flüssigkeit zu variieren und gleichzeitig einen dem atmosphärischen Druck gegenüber niedrigeren Luftdruck zu erzeugen, wodurch die angestrebte Behandlung der Flüssigkeit begünstigt wird.

Im Vergleich zu den bekannten Verfahren wird durch die erfindungsgemäße Ultraschallkavitation der für die Erreichung eines bestimmten Ergebnisses erforderliche Energieaufwand erheblich gesenkt.

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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt, da in den Erfindungsbereich fallende Varianten durchaus möglich sind. Insbesondere könnten an die Stelle der Ringräume flache Lamellen treten.

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A . Leerseite

Claims (4)

Patentansprüche

1. Vorrichtung, die zur Modifizierung der physikalischen, chemischen, bakteriologischen oder anderen Charakteristiken oder Eigenschaften einer unter Umständen feste Suspensionen enthaltenden und zu homogenisierenden Flüssigkeit dient und im wesentlichen aus einem einen zentralen Kern aufweisendem Rohr besteht, zwischen denen die Flüssigkeit während des lamellenartigen Abflusses zirkuliert und dabei der Einwirkung von Ultraschallschwingungen unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) an beiden Enden offen ist, wobei das eine Rohrende über eine verhältnismäßig weiche und nachgiebige Verbindung an eine Flüssigkeitszuleitung (6) angeschlossen und das andere Rohrende an einem Gerüst (1) befestigt und mit einer Flüssigkeitsableitung (7) verbunden ist, und daß ein ebenfalls auf dem Gerüst befestigter Ultraschallschwingungen erzeugender Schwinger (3) (Sonotrod) sich an der seitlichen Wandung des Rohrs (9) abstützt, um dort ein ortsfestes Netz von Ultraschallschwingungen zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Inneren des Rohrs (9) vorgesehene zentrale Kern von einer Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen über die ganze Länge des Rohrs verteilt angeordneten Prallwänden oder flachen Ringscheiben (17) gebildet wird, die an einem am Gerüst (1) befestigten Träger (18) befestigt sind, um in oder in unmittelbarer Nähe der die aktiven Vibrationszonen enthaltenden Querschnittsebenen

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ORIGINAL INSPECTED

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Aides Rohrs die Ringräume für den lamellenförmigen Durchfluß der Flüssigkeit zu begrenzen.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) koaxial in einem zylindrischen Mantel (12) angeordnet ist, der eine ringförmige Leitung begrenzt, die an ihren Enden mit Flüssigkeitsleitungen verbunden ist, wobei das innere Ende des Schwingers sich unter Zwischenschaltung mindestens einer Dichtung durch den Mantel erstreckt und dieser an seinem dem Gerüst (1) abgewandten Ende eine der Versorgungsleitungen der Vorrichtung trägt.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzecinet, daß der Mantel (12) innen mit ringförmigen Prallwänden oder Scheiben (19) versehen ist, die den im Rohr (9) angeordneten und die Ringräume bildenden Prallwänden oder Scheiben (17) gegenüberliegen.

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