DE2839387C2 - Verfahren zur Erzeugung hydrodynamischer Schwingungen in einer Flüssigkeit und Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung hydrodynamischer Schwingungen _tn einer Flüssigkeit durch Erzeugen mindestens zweier zueinander hin konvergierender Druckflüssigkeitsstrahlen innerhalb der Flüssigkeit sowie eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Die Erzeugung hydrodynamischer Schwingungen, beispielsweise Ultraschallschwingungen, in. einer Flüssigkeit dient beispielsweise zur Intensivierung des Re>nigungsvorgangs von in die Flüssigkeit eingetauchten Gegenständen. Die Reinigungswirkung ist besonders gut, wenn die in der Flüssigkeit erzeugten Schallschwingungen Kavitation erzeugen.

Aus der GB-PS 14 75 307 ist es zu diesem Zweck bekannt, in einer innerhalb eines Düsenkörpers gebildeten Kammer eine Wirbelströmung zu erzeugen, die durch einen gedrosselten Auslaß aus dieser Kammer austritt. Druck und Durchsatz der Flüssigkeit durch diese Düse ist dabei so eingestellt, daß in der Flüssigkeit die gewünschten Schallschwingungen erregt und Kavitation hervorgerufen wird. Allerdings zeigt sich hierbei als Nachteil, daß die erzeugte Kavitation Verschleiß an den Bauteilen der Düse verursacht.

Aus der US-PS 35 15 093 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Erzeugung hydrodynamischer Schwingungen in einer Flüssigkeit bekannt, wobei mit Hilfe einer Düsenanordnung zwei zueinander hin konvergierende Druckflüssigkeitsstrahlen in Form zweier konzentrischer Ringstrahlen erzeugt werden, die dann nach einer gewissen Distanz von der Düse ineinander übergehen. Nach der Lehre dieser Druckschrift führen unvermeidbar vorhandene Unstetigkeiten in den beiden miteinander in Zusammenwirkung tretenden Druckflüssigkeitsstrahlen zur Schwingungserregung in der Flüssigkeit, die ausreichend stark ist, um Kavitationserscheinungen in der Flüssigkeit hervorzurufen.

Da bei diesem bekannten Verfahren die Kavitation nicht unmittelbar an der Düsenanordnung entsteht, tritt hierbei das Problem des hohen Düsenverschleißes nicht auf. Jedoch erfordert die zur Ausführung des bekannten Verfahrens notwendige Düsenanordnung einen verhältnismäßig hohen konstruktiven und fertigungsmäßigen Aufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art und eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens so zu gestalten, daß wiederum das Problem der Düsenerosion durch Kavitation weitgehend beseitigt ist, das Verfahren jedoch mit einer konstruktiv einfachen und billig herstellbaren Einrichtung ausgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Maßnahmen und durch eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.

Der durch die Druckflüssigkeitsstrahien erzeugte eingeschnürte Wirbel in der Flüssigkeit ruft Schwingungen und Kavitation hervor.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Stirnansicht einer Düse zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.2 einen Axialschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1,

F i g. 3 eine Stirnansicht einer anderen Düsenausführungsform, und

Fig.4 einen Axialschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Gemäß den F i g. 1 und 2 besteht die Düse aus einem hohlen Düsenkörper 1 mit einer inneren Kammer 2, die über einen am einen Düsenkörperende angeordneten Einlaß 3 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird. Am anderen Düsenkörperende ist fine Steinplatte 4 vorgesehen, in welcher vier Düsenauslaßkanäle 5 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt gebildet sind, deren Längsachsen 6 zur Düsenkörperachse 7 hin geneigt verlaufen. Die Neigung der Längsachsen 6 der vier Düsenauslaßkanäle ist so gewählt, daß diese Düsenauslaßkanäle zu einem Punkt Pder Düsenkörperachse 7 hin »fokussiert« sind, wie der Axialschnitt zeigt, jedoch schneiden die Längsachsen 6 die Düsenkörperachse 7 nicht, sondern laufen in Höhe des Punktes P jeweils seitlich an der Düsenkörperachse vorbei, wie die Stirnansicht nach F i g. 1 zeigt. Die aus den Düsenauslaßkanälen austretenden Flüssigkeitsstrahlen verlaufen daher jeweils nail*: an der Düsenkörperachse vorbei und erzeugen bei in eine Flüssigkeit eingetauchter Düse einen konvergentdivergenten Wirbel in dieser Flüssigkeit. Aufgrund des instabilen Charakters dieses Wirbels entstehen Schwingungen in der Flüssigkeit.

Der seitliche Versatz zwischen jeder Längsachse 6 und der Düsenkörperachse 7 entspricht etwa dem zweifachen des Düsenauslaßkanaldurchmessers, kann aber auch anders gewählt werden, um eine Wirbelströmung mit ausreichender Energie zur Schwingungserregung zu erzeugen. Im allgemeinen liegt der seitliche Versatz zwischen der Düsenkörperachse 7 und den Düsenauslaßkanälen im Bereich zwischen dem 0,5- und dem 4fachen des DüsenauslaDkanaldurchmessers.

Der Winkel zwischen den Auslaßkanalachsen und der Düsenkörperachse kann im Bereich zwischen 20° und

70° liegen, beträgt aber vorzugsweise zwischen 40° und 50°.

Die minimale Anzahl der DQsenauslaßkanäle beträgt natürlich zwei, was aber nur bei kleinen Düsen zweckmäßig ist Vorzugsweise finden vier oder sechs Düsenauslaßkanäle Anwendung, aber bei größeren Düsen können es auch noch mehr sein. Der Durchmesser der DGsenausiaßkanäle liegt vorzugsweise bei etwa 2 mm, was aber wiederum von der jeweiligen Düsengröße, der Anzahl der Düsenauslaßkanäle und dem Zuführdruck der Flüssigkeit zur Düse abhängt.

Zur Erzeugung der Wirbelströmung in der Flüssigkeit ist ein gewisser Minimaldruck von etwa 2,5 bar der zur Düse zugeführten Flüssigkeit erforderlich, der aber wiederum von den jeweiligen Gegebenheiten abhängt Dieser Druck und der Strömungsdurchsatz sowie die übrigen Parameter müssen so gewählt werden, daß in der Flüssigkeit, in welche die Düse im Betrieb eingetaucht ist, ein konvergent-divergenter Wirbel entsteht

Die Schwingungen in der Flüssigkeit, in welche die Düse eingetaucht ist, können je nach Art oder Anzahl der erzeugten Wirbel hoch- oder niederfrequent sein und können beispielsweise zur Reinigung von Gegenständen, die in die in einem Reinigungsbehälter befindliche Flüssigkeit eingetaucht sind, oder zur Entfernung von Ablagerungen oder Belägen auf solchen Gegenständen oder auch zur Mischung von Strömungen in einer Rohrleitung ausgenützt werden.

Eine alternative Düsenausführungsform ist in den F i g. 3 und 4 gezeigt, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Düsenkonstruktion sind die Düsenauslaßkanäle 5 in Form länglicher Schlitze ausgebildet, deren Seitenkanten alle zueinander parallel verlaufen. Zwei dieser Schlitze liegen auf der einen Seite der Düsenkörperachse 7 und ein Schlitz auf der anderen Seite derselben, jedoch können auch anderen Anzahlen und Anordnungen von schlitzförmigen Düsenauslaßkanälen Anwendung finden. Die Längsachsen der Düsenauslaßkanäle sind wiederum in Richtung zv einem Punkt Pder Düsenachse 7 hin fokussiert. Der Abstand der beiden auf der einen Seite der Düsenkörperachse gelegenen Düsenauslaßkanäle von der Düsenkörperachse beträgt zwischen dem 0,5fachen und dem 4fachen ihrer Breite. Diese Anordnung der Düsenauslaßkanäle erzeugt, wenn die Düse in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, in zueinander entgegengesetzten Richtungen durch diese Flüssigkeit hindurchwandernde Strömungen, die ihrerseits Wirbel in der Flüssigkeit hervorrufen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung hydrodynamischer Schwingungen in einer Flüssigkeit durch Erzeugen mindestens zweier zueinander hin konvergierender Druckflüssigkeitsstrahlen innerhalb der Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsstrahlen unter einem Halbwinkel von 20° bis 70° konvergierend, ohne einander zu schneiden, dergestalt nahe aneinander vorbeilaufend in die Flüssigkeit eingeleitet werden, daß sie einen in ihrem Annäherungsbereich eingeschnürten Wirbel in der Flüssigkeit hervorrufen.

2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in die Flüssigkeit eingetauchte Düse mit mindestens zwei Düsenauslaßkanälen (5) dergestalt versehen ist, daß deren Längsachsen (6) zueinander konvergieren, ohne sich zu schneiden, und außerhalb des Düsen&iirpers (1) aneinander vorbei verlaufen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse drei Düsenauslaßkanäle (5) aufweist, von denen zwei parallele Längsachsen (6) haben und die Längsachse (6) des dritten Düsenauslaßkanals zwischen den Längsachsen der beiden ersteren Düsenauslaßkanäle hindurchverläuft

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenauslaßkanäle (5) jeweils eine längliche Querschnittsform haben.