DE3039969C2

DE3039969C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen oder Schaum

Info

Publication number: DE3039969C2
Application number: DE3039969A
Authority: DE
Inventors: Bruno 8039 Puchheim Gruber
Original assignee: Individual
Current assignee: ABS International SA
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1980-10-23
Publication date: 1983-06-01
Also published as: DE3039969A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen oder Schaum durch Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit, mit einem die - Flüssigkeit enthaltenden Behälter, einer Gaszufuhrleitung und einem Gasausströmer, der in einem Oberflächenbereich feine Öffnungen aufweist, durch welche das Gas strömt, und der in der Flüssigkeit eingetaucht und mit dem Ende der Gaszufuhrleitung verbunden ist, wobei der Oberflächenbereich in Schwingungen versetzt wird.

Bekannte Luftausströmer, wie sie z. B. in Aquarien Verwendung finden, weisen verschiedene Nachteile auf. So liefern aus Lindenholz gefertigte Ausströmer zwar feine Luftblasen, jedoch ist die Lebensdauer sehr begrenzt. Ausströmer aus zusammengepreßten Sanden oder porösen mineralischen Substanzen benötigen einen großen Luftdruck aufgrund der erhöhten Konsistenz des Ausströmermaterials.

Aus der DE-PS 6 03 971 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen oder Schaum bekannt, bei der Gas in eine Flüssigkeit mittels einer Handpumpe eingeführt wird. Die Gaszufuhrleitung führt zentrisch von oben bis zum Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters und weist am unteren Ende einen Gasblasenausströmer auf, der napfartige Austrittsöffnungen besitzt. Der Ausströmer ist zusammen mit dem im Behälter sich befindlichen Abschnitt der Gaszufuhrleitung von einem Steigrohr umschlossen, so daß ein ringförmiger Kanal gebildet wird, durch den Schaum im Betrieb der Vorrichtung nach oben und nach außen gelangen kann. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist, daß

aufgrund der napfartigen Purchiriitsöffnungen des Ausströmers Blasen vergleichsweise großen Durchmessers gebildet werden, die zumindest der Napfgröße entsprechen. Feine Luftblasen, wie sie etwa mit einem Ündenholz-Ausströmer zu erzielen sind, sind bei der bekannten Vorrichtung nicht möglich.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen oder Schaum ist ferner aus der DE-OS 25 14 197 bekannt, bei der der Gasausströmer beweglich angeordnet und mit einer seitlich gelegenen Vibrationseinrichtung yerbunden ist. Die Vibrationseinrichtung ermöglicht eine Oszillationsbewegung in seitlicher Richtung, d. h. parallel zur Ebene der Gasausirittsöffnungen, die im porösen Oberflächenbereich des Gasausströmers ausgebildet sind. Dadurch können Mikroblasen in eine Flüssigkeit eingebracht werden, ohne daß eine Wiedervereinigung der kleinen Blasen nach dem Austritt aus dem Gasausströmer stattfindet und mithin unerwünschte große Gasblasen nicht ausgebildet werden. Durch die Oszillationsbewegung des Gasausströmers in seitlicher Richtung werden Abscherkräfte ausgenutzt, die auf die aus den Gasaustrittsöffnungen austretenden Gasblasen einwirken und letztere vom Gasausströmer !cisreißen. Zwar lassen sich mit einer Vorrichtung dieser Bauart feine Gasblasen in einer Flüssigkeit erzeugen, der Gasausströmer muß jedoch in nachteiliger Weise beweglich angeordnet und zusätzlich mit einer seitlichen Vibrationseinrichtung gekoppelt sein, was den Gesamtaufwand erhöht

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die einfach im Aufbau ist und bei der freine Gasblasen oder Schaum durch Einbringen von Gas selbst bei geringem Druck in eine Flüssigkeit bei vielseitiger Anwendungsmöglichkeit erzeugt werden können bzw. kann.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß der Oberflächenbereich als Membran ausgebildet ist, die im wesentlichen in Durchlaßrichtung der Öffnungen beim Gasdurchtritt selbsttätig in Schwingungen versetzt wird.

Der Gasausströmer weist zweckmäßigerweise eine Dose mit einer oberen Öffnung auf, und es ist die Membran am Umfangsrand der Öffnung befestigt, wobei die Gaszufuhrleitung in die Dose einmündet Die Membran ist somit Teil einer Dose, kann jedoch aber auch die gesamte Dose darstellen, und zwar in beliebigen geometrischen Gestalten.

Vorteilhafterweise ist die Dose rund ausgebildet, und es liegt der Dosendurchmesser im Bereich von 1 bis 30 cm. Neben der Dosenkonfiguration ist auch die Größe der Dose abhängig vom individuellen Anwendungsfall.

In altern&tiver Weiterbildung der Erfindung ist die Membran im unteren Bereich des Behälters am inneren Behälterumfangsrand befestigt, wobei die Gaszufuhrleitung unter der Membran in den Behälter einmündet. Dadurch ist der Gasausströmer in den Flüssigkeitsbehälter integriert und ermöglicht einen Gasaustritt über den gesamten Querschnittsbereich des Behälters.

Die Membran kann in zweckmäßiger Ausgestaltung im unbetätigten Zustand der Anordnung ebenflächig sein. Dadurch 1st die Herstellung vereinfacht und dennoch ein wirkungsvoller Betrieb möglich.

Es kann aber auch alternativ die Membran im unbetätigten Zustand der Anordnung Zylinderform mit steifen Stirnwandungen aufweisen, wobei in die eine Stirnwand die Gaszutuhrleitung einmündet. Das Innere der Zylindermembran ist ¹J-

Die Membran vorgenannter Ausführungsform weist zweckmäßigerweise einen Durchmesser von ca. 12 mm und eine ZyljnderlSnge von ca. 35 mm auf. Dadurch kann die Membran auch im Ultraschallbereich betrieben werden.

Die Gasdurchtrittsöffnungen der Membran sind vorzugsweise gleichmäßig verteilt, wobei der Durchmesser der öffnungen in der Größenordnung von 0,05 mm liegt

Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Membran aus elastischem Material gebildet ist

Die Membran kann ein Metallblech sein, wobei die Öffnungen in Form eines Siebmusters angeordnet sind. Als Metall kommt z. B. Messing, rostfreier Stahl oder Nickel in Frage.

Auch kann die Membran aus Metalldrahtgewebe hergestellt sein.

Als Membranmaterial findet vernehmlich auch Kunststoff Verwendung, das keine Rostbildung zuläßt

Bei einer bevorzugten alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Membran au.« vergleichsweise steifem Material gebildet, wobei die Membran über eine elastische Zwischenlage elastisch gehalten ist Ein steifes Membranmaterial ist beispielsweise Keramik. Die elastische Zwischenlage kann ein Ring aus Weich-PVCoder aus Hartgummi sein.

Die Membran kann auf verschiedene Weise befestigt sein. Beispielsweise ist sie auf die Blechdose gelötet oder durch Aufschmelzen auf die Kunststoffdose gepreßt Auch kann eine auswechselbare Membran mit Schraubgewindering vorgesehen sein. Bei einer anderen Befestigungsmöglichkeit ist die Membran mit Hilfe eines Kunststoffrings auf eine Kunststoffdose gepreßt. Ähnliche Befestigungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn sich die Membran über den gesamten Querschnittsbereich des Flüssigkeitsbehälters erstreckt.

Die Membranöffnungen können Durchgänge unterschiedlicher Konfiguration sein. Beispielsweise können runde, quadratische, hexagonale, ovale oder rechteckige Durchgänge ausgebildet sein.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß im Gasausströmer an der Membran eine Zugfeder vorgesehen ist, die bei einer Membranauslenkung eine Rückstellkraft an der Membran hervorruft.

Alternativ kann außerhalb des Gasausströmers an der Membran eine Druckfeder angeordnet sein, die bei einer Membranauslenkung eine Rückstellkraft an der Membran erzeugt Bei verstellbarer Feder kann dadurch die Oszillatorschwingung bzw. -frequenz der Membran eingestellt werden. Grundsätzlich genügt jedoch das Gewicht der sich im Behälter befindlichen Flüssigkeit, um eine ausgelenkte Membran zurückzustellen.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist im oberen Bereich des Flüssigkeitsbehälters ein Blasen- bzw. Schaumauslaß vorgesehen, mit dem ein Steigrohr in Verbindung steht, dessen erweitertes unteres Rohrende der Membran dicht gegenüberliegt oder diese umschließt. Dadurch können auch bei großen Behälterabmessungen geringe Schaummengen feiner Konsistenz gegebenenfalls diskontinuierlich erzeugt werden.

Im oberen Bereich des Behälters ist zweckrnäßigerweise ein in Vertikalrichtung ausdehnbarer Balg angeordnet, der den Großteil des Leerraums über der Flüssigkeit im Behälter einnimmt, wobei der Balg an der Unterseite des Behälterdeckels befestigt ist und auf der

Flüssigkeilsoberfläche aufliegt. Der Balg kann auch ohne Befestigung an der Unterseite des Behälterdeckels durch sein Eigengewicht auf der Flüssigkeitsoberfläche aufliegen. Gegebenenfalls ist ein elastisch vorgespannter Balg vorgesehen, der eine Vorspannkraft gegen Behälterdeckel und Flüssigkeitsoberfläche erzeugt. Dadurch wird unabhängig von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels der obere Leerraum zum großen Teil ausgefüllt, so daß sich nur wenig Gasblasen oder Schaum in den oberen restlichen Leerräumen des to Flüssigkeitsbehälters ansammeln können bzw. kann. Bei einem diskontinuierlichen Beirieb steht somit bei geringen Schaumverlusten der gewünschte Schaum schnell in der richtigen feinen Konsistenz zur Verfugung, und zwar unabhängig von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Behälter.

Der Gasausströmer ist zweckmäßigerweise an eine elektrische Pumpe oder eine Handpumpe angeschlossen. Gegebenenfalls ist ein wechselweiser Betrieb von elektrischer Pumpe und Handpumpe möglich, je nachdem, ob elektrische Energie zur Verfugung steht.

Insbesondere kann die elektrische Pumpe durch Berühren des Flüssigkeitsbehälters oder des Blasenbzw. .Schaumausgangs eingeschaltet werden.

Pumpe und Flüssigkeitsbehälter sind zweckmäßigerweise in einem integrierten Schaumerzeugungsgerät vorgesehen. Das Gerät ist auf einer Konsole befestigt, die ihrerseits an einer (vertikalen) Wand anbringbar ist. Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor. daß im Behälter ein Siebeinsatz jo angeordnet ist, dessen Boden im Bereich der Membran gelegen ist. in den Siebeinsatz können beispielsweise zu reinigende Kleinteile (z. B. Schrauben) eingelegt werden, die durch die in der Flüssigkeit hochsteigenden Blasen pulsierend unter Hervorrufung mechanischer Erschütterungen gereinigt werden. Als Flüssigkeit findet vornehmlich Trichloräthylen Verwendung. Der Siebeinsatz ist zweckmäßgerweise ein Korb aus Metallgefiecht.

Eine andere Weiterbildung kennzeichnet sich dadurch, daß ein im wesentlichen planer Rost ^;m oberen Bereich des Behälters über der Flüssigkeit angeordnet ist. Der Rost kann ein Granulatmaterial aufnehmen, und es kann im Betrieb einer Vorrichtung im Flüssigkeitsbehälter hochsteigender Schaum erzeugt werden, der durch den Post hindurchtritt und Granulat weiter nach oben befördert, wobei das Granulat in den Schaum eingebettet ist. Das mit dem Schaum vermengte Granulat kann anschließend einem Absetzvorgang unterworfen werden, wobei eine Trennung von Granjiaten mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten möglich ist (z.B. Beseitigung von Sandverunreinigungen). Der Rost ist vorzugsweise als Lochplatte ausgebildet und weist Durchgangsbohrungen mit einem Durchmesser von ca. 0,6 mm auf.

Die Erfindung dient vornehmlich als Schaumgenerator, wenn Wasser als Flüssigkeit verwendet ist und geringe Seifenzusätze, Spülmittel oder dergl. beigemengt sind. Der Schaumgenerator dient beispielsweise zum Händewaschen. Möbelsäubern, Aufschäumen von verflüssigkeiten Pflanzendüngern und Giftstoffen und dergleichen. Als Anwender kommen Industrie- und Handwerksbetriebe, Haushalte, Campingfreunde. Gaststätten, Büros, Arztpraxen und öffentliche Einrichtungen in Frage. Wesentlich und insbesondere besonders vorteilhaft gegenüber herkömmlichen Seifenspendern ist der Vorteil der Einsparung von elektrischer Energie zur Heißwassererzeugung, der Einsparung von g"3er> Wassermengen, der Vorteil der äußerst hygienischen Bedienungsart sowie die Einsparung von Seifenmengen durch optimale Aufschäumung. Das Gerät erlaubt es, aus kaltem Wasser innerhalb weniger Sekunden den für den Handwaschvorgang benötigten Schaum anzuliefern (bei einem Stromverbrauch von 30 Wattsekunden). Die im Schaum enthaltene Wassermenge für einen Händewaschvorgang beträgt weniger als 2 g, wobei das üblicherweise »laufende Wasser« während eines Waschvorgangs entfällt. Das Gerät ist äußerst einfach im Aufbau. Eine herkömmliche Membran-(Luft)Pumpe (Aquariumluftpiimpe) leitet Luft in einen Membrankörper. Dieser gibt die Luft in oszillierender Weise feinst verteilt an die umgebende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ab. Von der Flüssigkeitsoberfläche wird der Schaum durch den Luftüberdruck aus der Schaumaustrittsöffnung gedrückt. Die Vorrichtung kann so getroffen sein, daß beim Anlegen der Hand an die Srhauniaiistrittsöffnung die Pumpe automatisch eingeschaltet wird. Als Flüssigkcitsfüllung genügen beispielsweise ein Liter Leitungswasser zusammen mit 25 g eines herkömmlichen Spülmittels für etwa 500 Händewaschvorgänge. Das Gerät ist nicht nur einfach im Aufbau, sondern weist auch ein geringes Gewicht auf, so daß es bevorzugt auch als Handwaschgerät in Flugzeugen Verwendung finden kann. In alternativer Weise kann das Handwaschgerät auch ähnlich einem Tauchsieder aufgebaut sein und einen offenen Membrankörper an einem ca. 20 cm langen Stab enthalten, wobei eine Luftpumpe im Griff vorgesehen ist. Mit Vorteil kann die Erfindung ferner zum Aufschäumen von nur im heißen Zustand flüssigen Substanzen oder von salzigem Meerwasser verwendet werden, insbesondere für Wasch- und Reinigungsvorgänge auf Schiffen. Durch die Membran nach der Erfindung ergeben sich im Betrieb auch mechanische Erschütterungen aufgrund der Sägezahnschwingung, so daß ein erfindungsgemäß aufgebautes Gerät unmittelbar auch als Reinigungsbad ausgenutzt werden kann. Der Schmutzabtrag zu reinigender Kleinteile (z. B. Schraube") wird durch Zirkulation der Reinigungsflüssigkeit unterstützt.

Weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten einer erfindupgsgemäßen Membran sind:

— gezielte Erzeugung von Schaumkronen beim Bierausschank

— Erzeugung von Schlagsahne

— Seitenschaumerzeugung in Verbindung mit aufgeschäumten Pflanzengiften anstelle von Sprühmitteln

— Schaum als Austragsmitte! für Samen zur Er: ielung einer gleichmäßigen Verteilung in der Landwirtschaft

— Herstellung von aufgeschäumten Kunststoffen wie z. B. Styropor, wobei das Grundmaterial aufgeheizt wird und im aufgeschäumten Zustand an der Luft härtet

— Konstruktion von Doppelfenstern mit elektrisch gesteuerter Schaumfüliung mit dem Vorteil einer guten Schallisolierung, einer guten Wärmedämmung und einer großen Lichtdurchlässigkeit

— Aufschäumung von Gesichtscremes und medizinischen Mitteln

— Aufschäumung von Verschmutzungen in Abwässern

— Aufschäumung von Ätzbädern wie z. B. Eisenchlorid zum Ätzen von kupferkaschierten gedruckten Schaltungen.

Die Erfindung beruht wesentlich auf der Erkenntnis, daß ein feinst perforiertes Blech oder dergl. als Luftausströmer selbsttätig bei Gasdurchtritt in eine oszillierende Belegung versetzt werden kann. Die Oszillationsbewegung in Form einer Sägezahnschwin- ι gung bewirkt, daß in einer Kettenreaktion während einer Rückstellbewegung der Membran aus sämtlichen Öffnungen gleichzeitig feinste Luftblasen ausströmen.

Der Fanktionsablauf ist folgender:

In eine luftdichte Kammer, die mit einer Lochblech-Membran abgedeckt ist, wird kontinuierlich eine gasförmige Substanz eingeblasen. Die Oberflächenspannung der über dem Lochblech sind befindlichen Flüssigkeit verhindert zuerst ein Austreten der gasförmigen Substanz, wobei sich die Membran bedingt durch den im Innern der Kammer ansteigenden Gasdruck anhebt. Die größte Membranauslenkung ergibt sich dabei in dem Membranbereich, der der Membranbefestieung am weitesten entfernt ist. Die weiter einströmende gasförmige Substanz bewirkt einen weiteren Anstieg des inneren Gasdrucks in der Kammer und letztlich ein Überwinden der Oberflächenspannung zumindest einer Perforationsöffnung. Die durch diese Öffnung strömende Gasblase läßt die Membran schlagartig um eine geringe Distanz absenken. Dies löst eine Kettenreaktion der ebenfalls unter Druck stehenden übrigen Öffnungen der Membran aus, wodurch eine Blasenfront gleichzeitig aus der Membran entweicht und die Membran (kurzzeitig) in den entspannten Zustand übergeht, worauf sich der Vorgang wiederholt.

Di^ Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt:

Fig. I einen Gasausströmer in Form einer Dose, der in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann,

Fig. 2 den Gasausströmer nach Fig. 1 in einer Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine andere Ausführung der Erfindung in schematischer Darstellung, wobei ein Gasausströmer in einen Behälter integriert ist,

Fig.4 eine andere Ausgestaltung der Erfindung mit einem inneren Steigrohr,

F i g. 5 die Erfindung mit einem inneren Faltenbalg bei hohem Flüssigkeitsspiegel,

F i g. 6 die Ausführung der Erfindung nach F i g. 5 bei niedrigem Flüssigkeitsspiegel,

F i g. 7 einen anderen Gasausströmer mit flacher Membran und oberer Druckfeder,

Fig.8 einen weiteren Gasausströmer mit innerer Zugfeder,

F i g. 9 einen Gasausströmer mit starrer plattiger Membran, die über eine elastische Zwischenlage befestigt ist,

F i g. 10 einen anderen Ausströmer in Zylinderform,

F i g. 11 ein weiteres Gerät mit der Erfindung in schematischer Darstellung, und

F i g. 12 ein die Erfindung enthaltendes anderes Gerät zum Erzeugen von Schaum für einen Transport von Granulaten.

In F i g. 1 ist ein Gasausströmer 1 veranschaulicht, der im wesentlichen aus einer Dose 5 mit oberer Öffnung sowie einer oberen Membran 2 besteht, die am L'mfangsrand 6 der Dosenöffnung befestigt ist. Durch den luftdicht abgeschlossenen Dosenmantel führt eine flexible Gaszufuhrleitung 10 ins (hohle) Doseninnere.

Die Membran 2 ist aus einem elastischen Metall geringer Dicke gebildet (z. B. Messing, rostfreier Stahl, Nickel oder dergl.) und weist gleichmäßig verteilte Öffnungen geringen Durchmessers auf. Der Lochdurchmesser liegt in der Größenordnung von 0,05 mm.

In F i g. 2 ist der Gasausströmer 1 der F i g. 1 in einem Handwaschgerät gezeigt. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einem Behälter 11 mit zugehörigem Behälterdeckel 12, einem Gasausströmer 1 sowie einer Pumpe 22 bzw. 23, die an die Gaszufuhrleitung 10 angeschlossen ist und durch die im Betrieb gasförmiges Medium unter Druck ins Doseninnere zugeleitet werden kann.

Im Behälter 11 befindet sich Flüssigkeit 7, beispielsweise Wasser, wobei der Gasausströmer 1 unter dem Flüssigkeitsspiegel, beispielsweise auf dem Behälterboden, angeordnet ist, derart, daß die elastische plattige Membran 2 nach oben weist.

Das Handwaschgerät 4 ist in integrierender Weise auf einer Konsole 3 angeordnet und in geeigneter Weise befestigt, wobei die Konsole 3 ihrerseits in Hüfthöhe einer Bedienungsperson an einer senkrechten Wand über geeignete Befestigungsmittel 8 befestigt ist.

Der Behälter 11 besitzt im oberen Bereich einen Gasblasen- bzw. Schaumausgang 18, durch den bei einem diskontinuierlichen Betrieb des Geräts 4 Seifenschaum feiner Konsistenz nach außen in die Hand einer Bedienungsperson zum Zwecke einer Reinigung gelangen kann.

Die auf dem Behälterdeckel 12 angeordnete Pumpe 23 ist für einen Handbetrieb ausgelegt (Handpumpe) und weist ein Rückschlagventil 9 auf. Durch einen manuell ausgeübten Druck in Richtung Fder Zeichnung kann Umgebungsluft durch die an die Handpumpe 23 angeschlossene Gaszufuhrleitung 10 dem Gasausströmer 1 im Behälter 11 zugeführt werden, sofern ein Handbetrieb vorgesehen ist. Die ins Doseninnere geleitete Luft »bläst« die Dose 5 durch Anheben der elastischen Membran 2 gegen das Gewicht der Wassersäule auf, da die Oberflächenspannung der Flüssigkeit ein Austreten der Luft durch die feinperforierten Membranöffnungen verhindert. Nach einem Überwinden der Oberflächenspannung zumindest einer Perforationsöffnung bricht die angehobene Membran schlagartig um den ausgelenkten Betrag aufgrund der Elastizität der Membran sowie des Gewichts der Flüssigkeit zusammen, was mit einer Kettenreaktion eines Durchtritts von Gasblasen durch sämtliche Perforationsöffnungen einhergeht, so daß eine stoßartige Blasenfront gleichzeitig aus der Membranoberfläche in die Flüssigkeit entweicht und nach oben aufsteigt. Im Betrieb entweichen fortwährend stoßartige Blasenfronten, solange Druckluft zugeführt wird. Die Membran 2 füi rt hierbei eine Sägezahnschwingung aus, wobei die Oszillatorfrequenz abhängig von der Lufteinlaßmenge ist und linear mit dieser ansteigt

Die Oszillatorfrequenz verhält sich ferner umgekehrt zur Größe der Membranoberfläche und ist ferner abhängig vom Membranhub (Membranauslenkung). Je kleiner der Membranhub ist, desto größer ist die Oszillatorfrequenz.

Der Flüssigkeit 7 im Behälter 11 sind geringe Mengen an Reinigungsmittel (Seife, Spülmittel) beigemengt, so daß bei einem Hochsteigen der Gasblasen in der Flüssigkeit 7 Schaum im oberen Bereich des Flüssigkeitsbehälters 11 bei optimaler Aufschäumung gebildet wird, der durch den Schaumausgang 18 nach außen gelangt Die Aufschäurnung ist in einer Weise effektiv, daß selbst bei Verwendung von Kaltwasser als Flüssigkeit und geringen Seifenzusätzen große Schaum-

mengen feiner Konsistenz auf schnelle Weise bei einem diskontinuierlichen Betrieb des Handgeräts 4 erzeugt werden können. Dadurch kann elektrische Energie sowie Seife eingespart werden. Die im Schaum enthaltene Wassermenge für einen Handwaschvorgang beträgt weniger als 2 g, so daß auch dadurch beträchtliche Wassermengen im Vergleich zu herkömmlichen Geräten eingespart werden können.

Das Handwaschgerät 4 nach F i g. 2 ist nicht nur für einen Handbetrieb mit einer Handpumpe 23 ausgelegt, sondern auch für einen elektrischen Betrieb. Hierfür ist eine elektrische Luftpumpe 22 (beispielsweise eine konventionelle Aquariumpumpe) vorgesehen, die an die Gaszufuhrleitung 10 angeschlossen ist bzw. wechselweise zum Handbetrieb anschließbar ist. Anstelle der Elektroluftpumpe kann auch ein Industrie-Preßluftanschluß vorgesehen sein, wie auch Treibgas aus Sprühflaschen Verwendung finden kann.

Die elektrische Luftpumpe 22 kann durch einen elektrischen Schalter 2S eingeschaltet werden, uei seinerseits durch Berühren der Außenwand des Flüssigkeitsbehälters 11 oder des Schaumausgangs 18 betätigt werden kann.

In Fig.3 ist eine Ausführungsform eines Gasblasenbzw. Schaumerzeugers in schematischer Darstellung gezeigt, wobei der Gasausströmer 1 mit dem Behälter 11 integriert ist, wobei die Membran 2 wie nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I ebenflächig ausgebildet und am inneren Umfangsrand des Behälters befestigt ist und die Gaszufuhrleitung 10 in den Behälter unter der Membran einmündet.

Im Betrieb der Vorrichtung nach F i g. 3 befindet sich auch unter der Membran 2 Flüssigkeit, wobei ein Rückschlagventil in der Gaszufuhrleitun^, Ό ein Eindringen von Flüssigkeit in die Leitung verhindert. Die in den Flüssigkeitsbehälter 11 eingebrachte Druckluft steigt nach einem Austritt aus dem inneren Ende der Gaszufuhrleitung 10 nach oben und wird (vorerst) an der Unterseite der Membran 2 bei einer Membranauslenkung nach oben festgehalten, so daß eine im wesentlichen den Querschnitt des Behälters 11 entsprechende Gasblase unter der Membran 2 entsteht. Bei einem weiteren Druckanstieg bricht die Membran 2 wie nach dem Ausführun.^sbeispiel nach den F i g. 1 und 2 zusammen, wodurch im praktischen Betrieb stoßartige Blasenfronten über den gesamten Querschnitt des Flüssigkeitsbehälters 11 nach oben schaumbildend entweichen. Das Gerät nach F i g. 3 eignet sich vornehmlich für eine Erzeugung größerer Schaummengen, wobei dennoch feiner Schaum auf effektive und schnelle Weise hergestellt wird.

Das in Fig.4 veranschaulichte Ausführungsbeispiel sieht einen Behälter 11 vor, der einen Gasausströmer 1 mit einer Membran 2 enthält, wie dies beim Handgerät 4 der F i g. 2 der Fall ist Darüber hinaus ist jedoch ein inneres Schaumführungs- oder Steigrohr 17 vorgesehen, dessen unteres Rohrende 19 erweitert ist und dessen oberes Ende in Leitungsverbindung zum Schaumausgang 18 steht Das untere Rohrende 19 liegt hierbei dicht an der Membran 2, so daß bei einem Betrieb der Vorrichtung die aus der Membran 2 austretenden Gasblasen im Steigrohr 17 gesammelt und konzentriert nach oben zum Schaumausgang 18 transportiert werden. Das untere Rohrende 19 ermöglicht einen Eintritt von Flüssigkeit 7 ins Steigrohr. Ein derartiges Gerät gestattet auch eine effektive Erzeugung geringer Schaummengen bd großen Behälter 11, ohne daß der gesamte Leerraum über de Flüssigkeit 7 im Behälter mit Schaum aufgefüllt werden muß, bis dieser nach außen gelangt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist im Behälter 11 ein Faltenbalg 20 vorgesehen, der am Behälterdeckel 12 befestigt ist, wie dies in den Fig.5 und 6 gezeigt ist. Der Faltenbalg ist über dem Flüssigkeitsspiegel in einer Weise angeordnet, daß dessen unteres Ende fortwährend auf den Flüssigkeitsspiegel drückt, und zwar aufgrund einer Vorspannungskraft oder lediglich durch das Eigengewicht des Balgs 20. Der Balg nimmt hierbei in jeder Betriebslage bei verschiedenen Flüssigkeitsspiegeln den Großteil des oberen Leerraums 21 des Behälters 11 ein und dient als Verdrängungskörper, so daß bei einem Betrieb der Vorrichtung der erzeugte Schaum effektiv und ohne große Verzögerung zum Schaumausgang 18 gelangt und dadurch wenig Verlustschaum im Leerraum 21 entsteht.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform eines

:n Gasausströmen 1 liiii einer cucniiäcnigen Membran 2 gezeigt. Im Gegensatz zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist übe^r der Membran 2 eine Druckfeder 16 in Bügelausbildung vorgesehen, die bei einer Membranauslenkung im Betrieb eine Rückstellung der Membran in ihre Ausgangslage bewirkt. Dadurch kann ein unelastisches Membranmaterial selbst dann vorgesehen werden, wenn der Flüssigkeitsspiegel niedrig ist, wobei dennoch eine hohe Oszillatorfrequenz erzielbar und gegebenenfalls einstellbar ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sieht einen Gasausströmer 1 mit flexibler unelastischer Membran 2 ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 vor, wobei im Innern der Dose eine Zugfeder 15 in einer Weise angeordnet ist, daß die im Betrieb erforderliche Rückstellkraft der Membran 2 hervorgerufen wird und gegebenenfalls einstellbar ist.

In Fig.9 ist ein Gasausströmer mit einer starren ebenflächigen Membran 2 gezeigt, die über eine elastische Zwischenlage 14 (beispielsweise aus Gummi) an einer starren Dose 5 umfangsseitig befestigt ist. Die für einen Betrieb erforderliche Membranauslenkung und Membranrückstellung werden (vornehmlich) durch die Elastizität des elastischen Zwischengliedes bewirkt.

F i g. 10 zeigt einen Gasausströmer mit einer zylinderförmigen Membran 2, wobei steife Stirnwandungen 13 vorgesehen sind. Das Ende der Gaszufuhrleitung 10 mündet in eine Stirnwandung 13 ein. Der Zylinder weist einen Durchmesser von ca. 12 mm und eine Länge von ca. 35 mm auf, wenn eine Membran 2 im Ultraschallbereich betrieben werden soll.

Das in Fig. 11 veranschaulichte Ausführungsbeispiel gleicht im grundsätzlichen Aufbau dem Ausführungsbeispiei nach F i g. 2, sieht jedoch zusätzlich einen Metallsiebeinsatz 25 vor, der in den Behälter 11 eingesetzt ist und dessen Boden 26 unter dem Spiegel der Flüssigkeit 7 dicht gegenüber der Membran 2 liegt. Im Siebeinsatz 25 befinden sich zu reinigende Kleinteile 31 wie Schrauben. Als Flüssigkeit 7 findet Trichloräthylen Verwendung. Die Membran besteht aus Nickel und weist einen Durchmesser von ca. 120 mm auf. Der Flüssigkeitsbehälter 11 besitzt ein Volumen von 4 Liter, und es beträgt die Oszillatorfrequenz 1 bis 10 Hz, wobei eine konventionelle Aquariumluftpumpe verwendet werden kann, um Druckluft ins Behälterinnere zuzuführen.

im Betrieb der Vorrichtung nach F i g. 11 läßt sich durch Blasenbildung in einer Reinigungsflüssigkeit ein sehr guter Reinigungseffekt erzielen, wobei aufgrund

der Sägezahnschwingung der Membran entsprechend der eingestellten Oszillatorfrequenz eine mechanische Erschütterung der Flüssigkeit 7 stattfindet und gleichzeitig bedingt durch die Zirkulation der Reinigungsflüssigkeit der Schmutz abgetragen wird.

In weiterer Anwendung der Erfindung können Granulate größeren spezifischen Gewichts (z. B. 4 g/cm³) in Vertikalrichtung mit Hilfe eines erzeugten Feinschaums transportiert und anschließend nach unterschiedlichen spezifischen Gewichten getrennt werden (z. B. Beseitigen von Verunreinigungen in Sanden). Fig. 12 zeigt ein derartigeis Gerät, das in seinem grundsätzlichen Aufbau den vorgenannten Ausführungsbeispielen entspricht, wobei Blasen unge-

stört im Behälter 11 aufsteigen können. Als Flüssigkeit 7 ist eine Seifenlösung vorgesehen. Oberhalb des Wasserspiegels befindet sich im oberen Leerraum 21 des Behälters ein Rost 30 in Horizontalanordnung, auf dem eine Menge an Granulat 32 gelegen <st. Schaum feiner Konsistenz wird im Betrieb der Vorrichtung derart erzeugt, daß dieser nach einem Hindurchtreten durch den Rost 30 das Granulat 32 einbettet und nach oben gemäß 33 befördert. Der Rost ist hierbei eine Lochplatte und weist Bohrungen mit einem Durchmesser von ca. 0,6 mm auf. Nach einem Transport des Granulats kann eine Trennung des Granulats nach spezifischen Gewichten vorgenommen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen oder Schaum durch Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit, mit einem die Flüssigkeit enthaltenden Behälter, einer Gaszufuhrleitung und einem Gasausströmer, der in einem Oberflächenbereich feine Öffnungen aufweist, durch welche das Gas strömt, und der in der Flüssigkeit eingetaucht und mit dem Ende der Gaszufuhrleitung verbunden ist, wobei der Oberflächenbereich in Schwingungen versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich als Membran (2) ausgebildet ist, die im wesentlichen in Durchlaßrichtung der Öffnungen beim Gasdurchtritt selbsttätig in Schwingungen versetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Gasausströmen (1) eine Dose (5) mit einer c-hsren Öffnung aufweist und die Membran (2) am Umfangsrand (6) der öffnung befestigt ist, wobei die Gaszufuhrleitung (10) in die Dose (5) einmündet

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dose (5) mit Rundquerschnitt vorgesehen ist und der Dosendurchmesser im Bereich von 1 bis 30 cm liegt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) im unteren Bereich des Behälters (11) am inneren Behälterumfangsrand befestigt ist, wobei die Gaszufuhrleitung (10) unter der Membran (2) in den Behälter (11) einmündet

5. Vorrichtung nact. einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) im unbetätigten Zusu .id der Anordnung ebenflächig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Membran (2) im unbetätigten Zustand der Anordnung zylinderförmig ist und steife Stirnwandungen (13) aufweist, wobei die Gaszufuhrleitung (10) in einer Stirnwandung einmündet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) einen Durchmesser von ca. 12 rrai und eine Zylinderlänge von ca. 35 mm aufweist

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Membran (2) gleichmäßig verteilt sind und der Durchmesser der Öffnungen in der Größenordnung von 0,05 mm liegt

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) aus elastischem Material gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) ein Metallblech ist, wobei die Öffnungen in Form eines Siebmusters angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) aus steifem Material gebildet ist, wobei sie über eine elastische Zwischenlage (14) elastisch gehaltert ist (F i g. 9).

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasausströmer an der Membran (2) eine Zugfeder (15) vorgesehen ist, die bei einer Membranauslenkung eine Rückstellkraft an der Menbran hervorruft.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Gasausströmen an der Membran (2) eine Druckfeder (16) angeordnet ist, die bei einer Membranauslenkung eine Rückstellkraft an der Membran hervorruft

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Behälters ein Blasen- bzw. Schaumauslaß vorgesehen ist, mit dem ein Steigrohr (17) in Verbindung steht, dessen erweitertes unteres Rohrende (19) der Membran (2) dicht gegenüberliegt oder diese umschließt (Fig. 4).

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Behälters (11) ein in Vertikalrichtung ausdehnbarer Balg

(20) angeordnet ist, der den Großteil des Leerraums

(21) über der Flüssigkeit (7) im Behälter einnimmt, wobei der Balg (20) an der Unterseite des Behälterdeckels (12) befestigt ist und auf der Flüssigkeitsoberfläche aufliegt

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasausströmer (1) an eine elektrische Pumpe (22) oder eine Handpumpe (23) angeschlossen ist

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 13 und 16, dadurch gekennzeichnet daß im Behälter (11) ein Siebeinsatz (25) angeordnet ist dessen Boden (26) im Bereich der Membran (2) gelegen ist (F i g. 11).

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen planer Rost (30) im oberen Bereich des Behälters (11) über der Flüssigkeit angeordnet ist (F i g. 12).

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Membran (2) in einer strömenden Flüssigkeit angeordnet ist