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Magnetostriktive Anordnung zur Behandlung von Flüssigkeiten Es ist
bekannt, zur Beeinflussung von Flüssigkeiten mit Schall- oder Ultraschallschwingungen,
beispielsweise zum Zwecke der Entkeimung oder Emulgierung, magnetostriktive Schwingkörper
zu verwenden, welche mitmindestenseinemihrerbeiden Enden in die zu behandelnde Flüssigkeit
hineinragen. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, einen magnetostriktiven Schwingkörper
rohrförmig auszubilden und durch dieses Rohr die Flüssigkeit hindurchzuleiten. Die
Energieausnutzung ist jedoch bei diesen Anordnungen verhältnismäßig gering.
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Gegenstand der Erfindung ist eine zur Behandlung von Flüssigkeiten
bestimmte magnetostriktive Anordnung, welche eine erheblich größere Energieausnutzung
ermöglicht. Ihr wesentliches erfinderisches Merkmal besteht darin, daß der Schwingkörper
mit zwei oder mehreren Durchflußkanälen, vorzugsweise mit zahlreichen engen Durchflußkanälen
für die zu behandelnde Flüssigkeit versehen ist. Besonders vorteilhaft ist es, den
Schwingkörper aus mehreren Schwingelementen zusammenzusetzen, welche beispielsweise
bündelförmig parallel zueinander angeordnet uni durch Haltemittel fest aneinandergedrückt
werden.
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Die Vorteile der Erfindung sowie weitere Einzelheiten derselben werden
an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsibeispiele erläutert.
In
Fig. i ist ein magnetostriktiver Schwingkörper i, .beispielsweise aus Nickel, im
Querschnitt dargestellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Stab der Länge
nach mehrfach durchbohrt. Wird die zu behandelnde Flüssigkeit durch diese Durchbohrungen
des Schwingkörpers hindurchgeleitet, so wird die Energie des Schwingkörpers wesentlich
besser ausgenutzt, als wenn der Schwingkörper beispielsweise nur rohrförmig wäre
oder einen. geschlossenen, in die Flüssigkeit eingetauchten Körper bilden würde.
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Die Zuführung der Flüssigkeit zum Schwingkörper erfolgt zweckmäßig
im Schwingungsknoten des Schwingkörpers, wie es in. Fig. 2 in. einem Beispiel gezeigt
ist. Der Schwingkörper i hat hier die gleiche Ausbildung wie bei Fig. r, jedüch
mit dem Unterschied, daß die Durchflußkanäle des Schwingkörpers in der Mitte der
Längsachse von der Seite her angebohrt sind. Diese Anbohrungen sind von einer Flüssigkeitszuführungskammer
2 umgeben. Die Seitenwandungen der Flüssigkeitskammer bestehen beispielsweise aus
Gummi und schmiegen sich dicht an die Oberfläche des Schwingkörpers an. Die Flüssigkeit
verteilt sich beim Eintritt in den Schwingkörper nach beiden Seiten und tritt an
beiden Enden. des Schwingkörpers wieder aus.
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Statt der in Fig. i gezeigten runden Querschnittsform der Durchbohrungen
des Schwingkörpers können auch beliebige andere Querschnitts.formen gewählt werden.
So zeigt beispielsweise Fig. 3 einen Schwingkörper, dessen kreisförmig angeordnete
Durchbohrungen etwa sektorförmigen Querschnitt haben.
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Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Schwingkörper
aus einem Bündel einzelner Schwingelemente zusammengesetzt ist. Das Bündel der Einzelschwingelemente
wird von einem dünnwandigen Umhüllungszylinder 3 zusammengehalten, so daß die einzelnen
Schwingelemente fest aneinandergedrückt werden. Der Umhüllungszylinder besteht ebenfalls
aus magnetostriktivem Stoff. Die Schwingelemente haben runden. Querschnitt, so daß
zwischen ihnen feine Durchflußkanäle für die Flüssigkeit frei bleiben. Statt eines
runden Querschnittes kann auch ein beliebiger anderer Querschnitt der SchwingeleTnente
vorgesehen werden. So ist beispielsweise in Fig. 5 gezeigt, daß die Schwingelemente
rechteckigen Querschnitt haben und an ihren Kanten derart abgestumpft sind, daß
je vier von ihnen mit ihren einander zugewandten abgestumpften Kanten einen Durchflußkanal
bilden. Unter Umständen kann auf die besondere Ausbildung der Durchflußkanäle sogar
verzichtet werden, indem beispielsweise bei der Anordnung nach Fig. 5 die Kanten
der Schwingelemente nicht abgestumpft, sondern scharf rechteckig gelassen werden.
Die zu behandelnde Flüssigkeit muß sich dann. zwischen den Grenzflächen der einzelnen
Schwingelemente hindurchzwängen und ist hierbei naturgemäß besonders stark den mechanischen
Einwirkungen des Schwingkörpers unterworfen.
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Die Querschnittsgröße der Durchflußkanäle richtet sich je nach der
Art und den Eigenschaften der zu behandelnden Flüssigkeit. Sind!größere Querschnitte
der Durchflußkanäle erwünscht, so kann beispielsweise eine Anordnung nach Fig.6
vorgesehen werden. Der Schwingkörper besteht hier aus einer :Reihe Einzel,schwingelemente
i', welche kreisförmig in Abständen innerhalb eines Ringraumes angeordnet sind,
weicher von den beiden. Zylindern 3 und 4 gebildet wird. Der von den Schwingelementen
i' frei gelassene Teil des Ringraumes bildet hierbei einen im Querschnitt vielfach
verzweigten Durchflußkanal.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung des Schwingkörpers
nach der Erfindung ist noch in Fig. 7 gezeigt. Der Schwingkörper besteht hier aus
einer Anzahl sektorförmiger Schwingelemente i'; welche in dem Ringraum zwischen
den zwei Zylindern3 und 4 kreisförmig angeordnet sind. Wie aus der Zeichnung ersichtlich,
liegen die einzelnen Schwingelemente eng aneinander, doch haben sie in ihrer Radialausdehnung
abwechselnd verschiedene Abmessungen. Während die längeren Schwingelemente beide
Zylinder berühren, berühren die kürzeren Schwingelemente nur den äußeren Zylinder
3, so daß zwischen ihnen und denn inneren Zylinder 4 jeweils Durchflußkanäle entstehen.
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Die Dämpfung, die ein erfindungsgemäß ausgebildeter Schwingkörper
durch die Flüssigkeit erfährt, ist erheblich größer als hei den bekannten Flüssigkeitsschwinganordnungen.
Es ist daher unter Umständen von Vorteil, die Flüssigkeit nur durch einen Teil des
Schwingkörpers hindurchzuleiten, beispielsweise also nur durch die eine Hälfte des
Schwingkörpers. Da sich dann die andere Schwingkörperhälfte jedoch sehr stark erwärmen
würde, so wird die Anordnung vorteilhaft so getroffen, daß der von der Flüssigkeit
nicht durchflossene Schwingkörperteil von der zu- oder abfließenden Flüssigkeit,
vorzugsweise von der zufließenden, kühlend umspült wird. Ein Ausführungsbeispiel
hierfür ist in Fig. 8 gezeigt. Der Schwingkörper besteht hier aus einem z. B. massiven
Teil io, an dessen einer Stirnseite ein Schwingelementebündel io' angeschweißt oder
in ähnlicher Weise fest angebracht ist. Die Teile io und io' bilden also gemeinsam
den Schwingkörper. Der Teil io wird vorteilhaft als geschlossener Hohlkörper ausgebildet.
Der Schwingkörper io-iö ist in einem Durchflußgehäuse i i angeordnet und in diesean
mittels einer ringförmigen Platte 12, beispieleweise aus Gummi, befestigt. Die Platte
12 scheidet gleichzeitig den Behälter i i in zwei Teile. Der Schwingbehälter i i
ist am oberen Ende mit einem Zuflußrohr 13 und am unteren Ende mit einem Abflußrohr
14 versehen. Das Abflußrohr 14 ist als Überlaufknie ausgebildet. Die Ausbildung
des Schwingkörperteiles io' kann an sich beliebig sein, es muß nur dafür Sorge getragen
werden; daß die den Schwingkörperteil io' in der Längsrichtung durchziehenden Durchflußkarnäle
an, ihrem oberen, dem Schwingkörperteil io zugewandten Ende von der Seite her für
die Flüssigkeit zugängig sind. Beispielsweise kann, wie es in Fig. 8 angenommen
ist, der Schwingkörperteil io' aus einem Bündel Schwingelemente von rundem Querschnitt
zusammengesetzt
sein, wobei das obere Endre der einzelnen Schwingelemente
kegelstumpfförmig zugespitzt sein kann. Die Erregerwicklung des Schwingkörpers io-io'
ist in der Zeichnung der Einfachheit halber fortgelassen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Die Flüssigkeit tritt
durch das Zuflußrohr 13 ein, umspült kühlend den Schwingkörperteil io, tritt dicht
über der Scheibe 12 in der Mitte und somit im Knotenpunkt des Schwingkörpers in
dien unteren Schwingkörperteil -io' ein, durchläuft dessen Durchflußkanäle und sammelt
sich in dem knieförmigen Abflußrohr i4 bis zum Überlauf. Der Überlauf des Abflußrohres
liegt so hoch, daß der Schwingkörper in die sich im Abflußrolir ansammelnde Flüssigkeit
eintaucht. Dies hat den Vorteil, daß vor der unteren Stirnseite des Schwingkörpers
nochmals eine intensive Einwirkung der Schall- bzw. Ultraschallschwingungen des
Schwingkörpers auf die Flüssigkeit stattfindet. Es ist von besonderem Vorteil, die
Bogenstücke des Abflußrohres 14 möglichst groß gegenüber der Wellenlänge zu wählen.
In diesem Fall durchlaufen die Schwingungen in der zu behandelnden Flüssigkeit die
Bogen, so daß eine zusätzliche Schwingungsbehandlung der Flüssigkeit, allerdings
mit immer kleiner werdender Energie, auftritt. Der Querschnitt des Abflußrohres
entspricht zweckmäßig dem Querschnitt des Schwingers.