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Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen. Gegenstand
der Erfindung ist e4ne Einrichtung zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen.
Es ist zum Erzeugen mechanischer Ultraschallschwingungen von. großer Leistung vorgeschlagen
worden,, daß ein Gasstrom großen Drucken in seiner Longitudinalgeschwindtigkeit
oder Durchlußmenge oder Strömungsrichtung periodisch in Ultraschallfrequenz beeinlußt
wird, insbesondere durch seine periodische Unterbrechung, beispielsweise durch einen
durchbrochenen umlaufenden Steuerkörper. Dabei ist dieser Steuerkörper als umlaufende,
mit kreisförmig angeordneten Durchbrechungen versehene Scheibe ausgebildet. Diese
Lochscheibe wind durch einen Motor fremd angetrieben und mit ihren Öffnungen so
in die Richtung des hochgespannten Gasstromes gebracht, daß dieer durch die öffn=-gen
durchzutreten gezwungen ist. Die Lochscheibe zerhackt periodisch gemäß ihrer Umlaufgeschwindigkeit
und Lochzahl den gleichmäßig anströmenden Gasstrom und drückt ihm eLne Frequenz
auf, die auf Ultraschallfrequenz von grÖBerer Leistung gebracht werden kann, ahs
das durch die bisher bekannten Verfahren, beispielsweise durch die piezoelektrische
oder magnetostriktive Erzeugung von Ultraschallschwingungen, möglich ist.
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Die Erfindung sieht als durchbrochenen umlaufenden Steuerkörper einen
mit turbinenartiger Beschaufelung ausgestatteten Läufer vor, .dem ein Leitteil vorgeschaltet
ist. Die periodische Unterbrechung des hochgespannten Gasstromes erfolgt also gemäß
der Erfindung duxch Rotation eines
Schaufelträge, wobei es zunächst
gleichgültig ist, ob der Laufschaufelträger fremd angetrieben oder durch die Energie
des hochgespannten Gasstromes selbst in Umlauf gesetzt wird. Die- Schaufeln zerhacken
den anblasenden Gasstrom periodisch und erteilen ihm je nach Umfangsgeschwindigkeit
und Schaufelteilung eine mehr oder weniger hohe Frequenz.
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Der Leitteil kann einen Strömungskanal oder deren mehrere enthalten.
Er kann lediglich dazu dienen, dem Gas eine bestimmte Strömungsrichtung zu geben,
es ist jedoch auch möglich, ihn so zu gestalten, daß in ihm Energie umgesetzt wird.
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Der mit turbinenartiger Beschaufelung versehene Steuerkörper oder
Läufer kann durch einen Motor fremd angetrieben und seine Beschaufelung so ausgebildet
sein, daß in ihr,dieAbsolutgeschwindigkeit des strömenden Gases achsparallel gerichtet
ist, also keine oder keine nennenswerte Energie an das Laufrad abgeben wird. Doch
ist dies keine Bedingung, die die Einrichtung gemäß der Erfindung erfordert, sondern
nur eine Möglichkeit. Im Gegenteil erlaubt es gerade die Einrichtung gemäß der.
Erfindung, durch Anwendung eines mit turbinenartiger Beschaufelung versehenen Läufers
diesen selbst durch die Energie des hochgespannten Gases anzutreiben und zugleich
als Unterbrecherkörper für den. Gasstrom wirken zu lassen.
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Die Fig. i bis 4 stellen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt durch einen turbinenartig ausgebildeten
Ultraschallfreq_uenzerzeuger. Dass hochgespannte Gas tritt an der Stelle 5 in das.
Gehäuse i der Turbine ein, durchströmt den Leitapparat 2, der teil- oder vollbeaufschlagt
ausgebildet sein kann, beaufschlagt den Läufer 3 mit seinen- Beschaufelung 4, der
fremd oder engen angetrieben ist und wird gemäß der Erfindung durch die Beschaufelung
dieses Läufers in Ultraschallfrequenz zerhackt. Der mit Ultraschallfrequenz schwingendeGasstrom
tritt in einen Ringkanal 6-6 ein, der -ihn an die Verwertungslsrtelle heranbringt.
Es ist das Bestreben, von der Eingangsenergie des hochgespannten -Mediums einen
möglichst großen Teil an der Verwertungsstelle zur Verfügung zu haben. Diesem Zweck
dienen die weiteren. Maßnahmen gemäß der Erfindung, insbesondere der Fremdantrieb'
des Läufers 3 und die besondere Laufschaufelausbildung 4.
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Fig. 2 zeigt die besondere Ausführungsform, d-aß der mit turbinenartiger
Beschaufelung versehene Steuerkörper oder Läufer 3 fremd angetrieben wird und seine
Beschaufelung 4 so ausgeführt ist, da13 äüe Absolutgeischwindigkeit c, in jeder
Stelle des Laufschaufelquerschnitbes 4 achsparallel gerichtet ist. Damit sich in
jeder Stelle des Laufschaufelquerschnittes die gewünschte achsparalleleAbsolutgesehwindigkeit
c1 ergibt, werden die Laufschaufeln der Beschaufelung 4 entsprechend der sich aus
dem Geschwindigkeitsdreieck ergebenden Relativgeschwindigkeit w1 gestellt. Es wird
dadurch keine oder keine nennenswerte Energie vom Gasstrom an das Laufrad. abgegeben,
es wird aber auch keine große Energie im Laufrad bei Fremdaritrieh dü.rch die Unterbrechung
des Gasstromes verzehrt, da dessen Strömungsrichtung nicht umgelenkt, sondern aufrechterhalten
wird.
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Die Schaufeln des Leit- und Laufteiles 2 und 4. sind demnach so ausgebildet,
daß an jeder Stelle der gleiche Querschnitt verwirklicht ist. Diese Bedingung ergibt
die eigenartig ausgebildete Laufschaufelform 4, die in den Fi.g. 3 und 4 weiterhin
zur Darstellung kommt.
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Fi,g. 3 zeigt die Laufschaufeln 4 vergrößert in perspektivischer Ansicht
schräg von oben, der eingezeichnete Schnitt entspricht dem Schnitt der L.aufBchaufeln
4 in Fig. 2. D,i@e Ziffern 8 bis 13 stellen Sch,,aufelkanten der Läuferbeschaufelung
4 dar und dienen zur Kenntlichmachung der Schaufelform. Sie entsprechen in den Fig.
2 bis 4 einander.
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Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Laufschaufel 4. Fig. 2, bis 4
lassen erkennen, daß Leit- und Laufteil 2 und 4 die gleiche Schaufelteilung t haben
und daß- am übertritt zwischen Leit- und Laufteil 2 und 4 die Eintrittsdicke der
Schaufeln zwischen den Kanten 8 und 9 gleich der halben Schaufelteilung t/2 ist..
Diese Bedingung muß gemäß der Erfindung nicht vorhandensein, man erstrebt aber durch
ihre Verwirklichung ein Maximum an Frequenzintensität bei einem Minimum an aufzuwendender
Energie. Man erkennt in den Figuren weiterhin die Erweiterung des Lauf schaufeleintritts
t/2 an den Eintrittskanten 8 und 9 auf das Maß der vollen Teilung t zwischen
denLaufschaufelaustrittskanten i2-bzw!i 3. Da ein weiteres bereits angeführtes Kennzeichen
der Erfindung darin besteht, daß an jeder Stelle des Leit, und Laufteiles 2, und
4 der gleiche Querschnitt verwirklicht ist, muß kontinuierlich mit der Zunahme der
Laufschaufelöffnung von t12 an den Eintrittskanten 8 und 9 auf das Maß der Teilung
t an den Austrittskanten i2 bzw. 13 eine entsprechende Abnahme der Schaufelhöhe
8 bis io bzw. 9 bis i i an den Eintrittskanteir-= auf die Schaufelhöhe 12, bis 13
an der Austrittskante der Laufschaufeln 4 eintreten. Da die Schaufelöffnung von
t@2 auf t sich verdoppelt, muß sich die Schaufelhöhe 8 bis io bzw.
q bis i i auf die Hälfte 12 bis. 13 verringern, um die Forderung nach gleichbleibendem
Querschnitt zu verwirklichen.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Laufschaufeldicke
8 und-9 nach dem Au@stritt-i2-,sä weit abnimmt, daß .das Gas die Laufbeschaufeluiig
4 -im wesrentlichen alsgeschlossenerGasringstrahl verläßt.
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Man erstrebt durch alle diese Maßnahmen .eine verlustlose oder annähernd
verlustlose Durchströmung des hochgespannten Gases durch -den Läufer, um an der
Verwendungsstelle des in Ultraschallfrequenz beeinfiußten Gasstromes seine volle
Energie ungeschwächt zur Verfügung zu haben. Andererseits soll die gemäß der Erfindung
ausgebildete Beschaufelung ermöglichen, die zum Antrieb des Läufers benötigte Energie
so klein als möglich zu halten.
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Die Erfindung verlangt die. genaue Einhaltung dieser Maßnahmen nicht,
die Einrichtung 'zum Erzeugen von mechanischen Ultrraschallschwingungen
großer
Leistung läßt sich auch ohne die Einhaltung dieser Forcierungen verwirklichen, wenn
auch mit weniger großer Wirtschaftlichkeit.
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Dasselbe gilt von der weiteren Möglichkeit gemäß, der Erfindung, wonach
auch der Ringkanal 6-6 am Austritt der Läuferbeschaufelung 4 mit an jeder Stelle
gleichem Querschnitt ausgebildet ist. Man erstrebt auch bei dieser Maßnahme wieder
ein Maximum an Schwingungsintensität bei einen Minimum an aufzuwendender Energie.
Man will insbesondere durch die Ausbildung eines Ringkanalsi 6-6 (Fig. i) von überall
gleichem Querschnitt die Ultraschallschwingungen möglichst verlustlos zu ihrer Venvertungs.stielle
heranführen, also beispielsweise an Gefäße für Emulgierung von Flüssigkeiten oder
an ein Schmelzbad von Metallen zu deren Entgasung u. a. m.
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Man ist weiterhin bestrebt, Spalte, insbesondere .den Übergang vom
Leit- und den Laufteil und von diesem an das! fieh:äuse, möglichst abzudichten,
um Energieverluste zu vermeiden.
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Man sieht hierzu zweckmäßig Abdichtungsringe vor, beispielsweise Dichtringe
7, die der Leitteil 2 (Fig. 2.) gegenüber dem Laufteil 4 trägt.
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Es kann weiterhin daran gedacht werden, die Schaufelungen von Leit
oder Laufteil oder von beiden gemeinsam verstellbar auszubilden, um bei einer Veränderung
der Frequenz durch Drehzahländerung die Geschwindigkeitsdreiecke entsprechend anzupassen.