DE868230C - Einrichtung zum Behandeln von Fluessigkeiten oder Gasen mit Schall- oder Ultraschallwellen - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen mit Schall- oder Ultraschallwellen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen mit Schall-oder Ultraschallwellen, die vor allem für industrielle und gewerbliche Zwecke bestimmt ist, d. h. für grnße -Mengen von Beschallungsgut im Gegensatz zu Versuchs- und Laboreinrichtungen dieser Art, die nur gestatten, geringe Mengen eines Gutes zu behandeln. Es sind zwar auch Einrichtungen für industrielle und gewerbliche Zwecke bekannt, die aber gegenüber der erfundenen Einrichtung weniger praktisch sind.
• Die Einrichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise für ein Durchlaufverfahren gedacht und zeichnet sich dadurch aus, daß sie aus selbständigen Bauteilen aufgebaut ist, die derart ausgebildet sind, daß sie je nach Bedarf wahlweise in verschiedener Anzahl und/oder Anordnung zusammengesetzt werden können. Die Vorteile der neuen Einridltung, die also nach einem Baukastensystem angelegt ist, liegen in ihrer praktisch allseitigen Verwendungsmöglichkeit für verschiedene Beschallungszwecke, Beschallungsbedingungen und verschiedene Gutmengen, ferner vor allem darin, daß durch entsprechende Ausbildung der einzelnen Bauteile ein rascher Umbau dazu möglich ist. Die einzelnen Bauteile stellen jeweils Einheiten dar: so kennt die Erfindung beispielsweise Schwingerteile, Gefäßteile, Deckelteile und Zwischenteile. Für ihren gegenseitigen Anschluß werden die Anschlußstellen der einzelnen Aufbauteile möglichst sämtlich gleich ausgebildet, so daß jeder Aufbauteil an jeden anderen paßt. Eine flanschartige Ausbildung ist dabei zugleich sehr einfach und praktisch. Aber auch Schraub- oder Muffenanschlüsse, wie sie -z. B. bei Schläuchen verwendet werden, sind möglich.
• Die Schwingerteile, die vorteilhaft mit Zu- oder Abfluß öffnungen für das zu behandelnde Gut versehen sein können, enthalten den zur Erzeugung der Schwinger dienenden Schall- oder Ultraschallerzeuger, gegebenenfalls noch Teile oder Vorrichtungen für dessen Betrieb. So kann ein Schwingerteil z. B. als Schwingkörper einen Piezokristall enthalten, ferner eine Halterung für ihn, Dichtungen, Dämpfungsmittel und sonstige andere Dinge, die für den Betrieb eines solchen Schwingers zweckmäßig sind.
• Als Gefäß teile werden vorteilhaft ringförmige Teile verwendet, die einzeln oder zusammengesetzt das eigentliche Behandlungsgefäß der Einrichtung bilden können. Die einzelnen Gef.äßteile können dabei von unterschiedlicher Größe und auch sonst unterschiedlich ausgebildet sein. Für eine Mantelkühlung werden die Gefäßteile zweckmäßig doppelwandig ausgebildet und für ein strömendes Kühlmittel mit ein oder zwei öffnungen für den Zu-bzw. Abfluß eines Kühlmittels eingerichtet. Die einzelnen Gefäß teile können dabei als doppelwandige, offene Zylinder ausgebildet sein oder auch so, daß der äußere Zylinder, der den Kühlmantel bildet, geschlossen ist. In diesem Falle muß jeder Gefäßteil eine Zufluß- und eine Abflußöffnung für das Kühlmittel enthalten, die, falls die Behandlungseinrichtung aus mehreren Gefäß teilen aufgebaut ist, sinngemäß angeschlossen und verbunden werden. Außer mit den für die Kühlung notwendigen oeffnungen können die Gefäß teile noch mit C)ffnungen für Zu- bzw. Abfluß des Behandlungsgutes, vorteilhaft auch noch mit Verschlußmitteln, z. B. Hähnen, ausgestattet sein. Ein Gefäßteil kann also auch mit einem eigenen, z. B. membranartigen Boden ausgeführt werden oder auch als in sich geschlossener Durchlaufbehälter, so daß er als kleineres Einsatzgefäß in einen normalen Gefäßteil eingesetzt werden kann. Dadurch werden Gefäßteile mit Hohlmantel überflüssig, da so eine Kühlung zwischen Einsatzteil und äußerem Gefäßteil möglich ist. Zur Vermeidung stehender Wellen werden dabei die Behälterwände, die einem Schwingungserzeuger gegenüberstehen, zweckmäßig schräg zu diesem angeordnet.
• Es ist ferner möglich, die Gefäß teile mit Einrichtungen für eine andere zusätzliche Behandlung eines Gutes, beispielsweise mit Heizvorrichtungen, zu versehen. Es können auch Mittel für eine zusätzliche Behandlung mit elektromagnetischen Schwingungen vorgesehen sein, z. B. zur Behandlung mit Ultraviolettstrahlen oder mit Hochfrequenz. Für eine Hochfrequenzbehandlung sind Gefäß teile aus verlustfreiem Isolierstoff günstig, z. B. aus keramischem Material, bei denen die Spulen oder die Behandlungselektroden als Beläge auf dem äußeren Gefäßmantel angebracht, z. B. eingebrannt sind.
• Der Aufbau des Behandlungsgefäßes aus mehreren Teilen hat noch einen besonderen Vorteil. Es ist möglich, mit Zwischenteilen, die z. B. als membranartige Unterteilungswände ausgebildet sind, den eigentlichen Gefäßraum aufzuteilen oder eine Behandlung in einem Gefäß teil vorzunehmen, der nicht unmittelbar an einen Schwingerteil anschließt. Der in einem Schwingerteil befindliche Schwinger kann nämlich beträchtliche Wärme erzeugen, besonders wenn er ein Piezoschwinger ist.
• Für manchen Behandlungszweck ist es nachteilig, wenn sich das Behandlungsgut erwärmt. Durch die Vorschaltung eines Gefäßteiles mit einem z. B. strömenden Kühlmittel vor den eigentlichen Behandlungsgefäßteil wird jedoch eine Wärmeübertragung auf das Behandlungsgut verhindert.
• Zum Abschluß der Behandlungseinrichtung, d. h. des oder der Gefäß teile, dienen die Deckelteile. Es ist besonders vorteilhaft, in diesen Deckelteilen notwendige oder günstige Einzelvorrichtungen für die Behandlung des Gutes anzubringen, sei es, daß diese Vorrichtungen zur Erzielung besonderer Besohallungsbedingungen da sind, für eine zusätzliche andere Behandlung, z. B. zusätzliche Erwärmung oder zu Beobachtungs- oder Regelzwecken. So können in den Deckelteilen beispielsweise Reflektoren, Rührwerke, Zu- oder Abflußrohre, ;Meßgeräte oder Regelorgane angebracht sein. Man wird je nach Erfordernis einen ganz bestimmten Deckelteil nehmen, der die jeweils entsprechenden zusätzlichen Vorrichtungen enthält. Es ist auch noch möglioh, das Behandlungsgefäß an Stelle mit einem Deckelteil durch einen zweiten Schwingerteil abzuschließen. Man wird hiervon Gebrauch machen, vor allem zur Erzeugung stehender Wellen in einem Behandlungsgut.
• Die Figuren der Zeichnung zeigen einige Beispiele der Einrichtung nach der Erfindung und ihre Aufbau- und Verwendungsmöglichkeiten.
• In Fig. I ist eine Behandlungseinrichtung nach der Erfindung zu sehen, die aus einem Schwingerteil I einem Gefäß teil 2 und einem Deckelteil 3 besteht. Der Schwingungserzeuger in dem Schwingerteil I ist mit 4 bezeichnet.
• In Fig. 2 hat die Behandlungseinrichtung denselben Schwingerteil 1 wie in Fig. I. Im Gegensatz zu Fig. I besteht hier das eigentliche Behandlungsgefäß aus zwei verschieden großen Gefäßteilen 5 und 6, die zudem doppelwandig sind und so eine Mantelkühlung ermöglichen. Das Kühlmittel strömt dabei z. B. durch die Öffnung 7 zu und durch die Öffnung 8 ab. Bei g sind die I(ühlmäntel der beiden Gefäß teile 5 und 6 durch ein Rohr verbunden.
• In Fig. 3 ist eine Behandlungseinrichtung aus einem Gefäßteil 2 und zwei Schwingerteilen 10 zusammengesetzt, die sich insbesondere für die Erzeugung stehender Wellen eignet und im Durchlaufverfahren arbeitet. Die Schwingungserzeuger 4 schwingen dabei mit gleicher Phase einander entgegen. Ihr für die Erzeugung stehender Weller erforderlicher kritischer Abstand wird durch Verstellung einer hier nicht dargestellten Haltevorrichtung der Schwingungserzeuger 4 erreicht. Das zu behandelnde Gut strömt durch die Öffnungen ii in den Schwingerteilen zu bzw. ab. in Fig. 4 ist ebenfalls eine Einrichtung zur durchlaufenden Behandlung eines Gutes dargestellt.
• Der Schwingerteil I3 hat einen konkaven Schwingungserzeuger 14. In seinem Konvergenzpunkt 14a, in dem eine sehr hohe Energiedichte vorliegt, ragt durch den Deckelteil -I5 ein Zuflußrohr i-6. Die Abflußöffnung I7 befindet sich in dem Gefäßteil I5.
• In Fig. 5 ist der aus dem Gefäß teil 5 bestehende Behandlungsraum Ig durch einen Kühlraum I9, der von dem Gefäßteil 20 gebildet wird, und durch zwei membranartige Zwischenteile 2I vom Schwingerteil I getrennt. Diese Zusammenstellung der Behandlungseinrichtung ermöglicht eine besonders gute Kühlung eines Gutes, das sich in dem Gefäßteil 5 befindet. Das Kühlmittel befindet sich im Gefäßteil 20 und im Mantel des Gefäßteiles 5. Es strömt bei a ein und bei b aus. Im Deckelteil 22 befindet sich ein Meßwerk 24 zur Messung von Schwingungsenergie und ein Temperaturmeßwerk 25.
• In Fig. 6 ist eine Einrichtung nach der Erfindung dargestellt, die einen Gefäßteil 26 enthält, der außen mit zwei Elektrodenbelägen 27 versehen ist und für eine zusätzliche Behandlung durch elektromagnetische Hodifrequenzschwingungen eingerichtet ist. Das Behandlungsgut strömt im Schwingerteil 10 zu und durch eine Öffnung im Gefäßteil I5 ab. Im Deckelteil 28 ist eine Gasablaßöffnung mit einem Hahneg angebracht. Die Einrichtung nach dieser Figur ist insbesondere zur Gasaustreibung aus Flüssigkeiten geeignet. Mechanische Schwingungen und Hochfrequenzenergie wirken hierbei zusammen.
• In Fig. 7 ist schließlich noch ein besonderer Einsatzteil 3I zu sehen. Der Boden dieses Einsatzteiles ist schräg zur schallabgebenden Fläche des Schwingers angeordnet; er kann aber auch parallel dazu sein oder eine beliebig andere Ausbildung haben.
• Er ist in den Gefäßteil 2 eingesetzt und oben mit einem Deckelteil 32 verschlossen. Eine Kühlung erfolgt hier ebenfalls als Mantelkühlung, in dem Zwischenraum zwischen Einsatzteil 31 und Gefäßteil 2, ohne daß also der Gefäß teil doppelwandig ausgebildet ist. Der Einsatzteil 31 ist außerdem für eine durchlaufende Behandlung eingerichtet, er hat ein Zufluß rohr 33 und ein Abflußrohr 34.
• Der Einsatzteil 31 bildet also zusammen mit dein Deckelteil 32 ein in sich abgeschlossenes Durchlaufbehandlungsgefäß, das von außen her beschal lt wird, und zwar über eine schallübertragende Flüssigkeit, die das Durchlaufbehandlungsgefäß rings umgibt. Dieses Durchlaufbehandlungsgefäß kann also als bauliche Einheit je nach Bedarf herausgenommen und durch ein anderes Gefäß gleicher oder ähnlicher Art ersetzt werden. Dies ist namentlich dann von Vorteil, wenn in einem Betrieb wechselweise verschiedenartige Flüssigkeiten in einem Durchlaufgefäß beschallt werden sollen; es kann dann für jede Flüssigkeit ein eigenes Durchlaufgefäß verwendet werden, ohne daß es nötig ist, ein gemeinsames Gefäß nach jedem Gebrauch zu reinigen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für eine Mehrzahl von Durchlaufgefäßen nur ein einziger gemeinsamer Schwingungserzeuger erforderlich ist. Außerdem braucht das in sich geschlossene Durchlaufgefäß nach Fig. 7 mit dem Gefäßteil 2 nicht fest verbunden zu sein, so daß beim Auswechseln des Durchlaufgefäßes dieses aus dem Gefäßteil lediglich herausgehoben zu werden braucht.
• Die Einrichtung nach der Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausfiihrungsbeispiele beschränkt, sondern kann noch in vielen anderen Weisen abgewandelt werden. So ist es beispielsweise bei der Anordnung nach Fig. 7 vorteilhaft, wenn der Behälter des Gutes, zum mindesten seine dem Schwinger gegenüberliegende Wandung, membranartig ausgebildet ist, z.B. als dünne metallische oder keramische Platte.
• Da die Einrichtung nach der Erfindung für Gut verschiedenster Art verwendbar ist, so ist es günstig, wenn mindestens die mit dem zu beschall enden Gut in Berührung kommenden Teile der Aufbauteile aus keramischem Stoff, z. B. Porzellan oder Glas, bestehen, um Korrosionen durch das Gut zu vermeiden. Bei der Anordnung nach Fig. 7 ist es ferner vorteilhaft, wenn der Gutbehälter aus keramischem Stoff und der das Gehäuse bildende Aufbauteil aus Metall bestehen; der Gutbehälter ist dann für Gut verschiedenster Art geeignet, und das Gehäuse gibt dem Ganzen eine bohe mechanische Festigkeit.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen mit Schall- oder Ultraschallwellen, vorzugsweise im Durchlaufverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus selbständigen Bauteilen aufgebaut ist, die derart ausgebildet sind, daß sie je nach Bedarf wahlweise in verschiedener Anzahl und/oder Anordnung zusammengesetzt werden können.

   2. Einrichtung'nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger einen Aufbauteil oder einen Teil eines solchen bildet (Schwingerteil).

   3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie wahlweise mit einem oder mehreren Schwingerteilen ausrüstbar ist.

   4. Einrichtung nach Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Behandlungsgefäß wahlweise aus einem oder mehreren Aufbauteilen, von gleicher oder verschiedener Größe und/oder Ausbildung, zusammensetzbar ist (Gefäßteile).

   5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ringförmige Gefäßteile.

   6. Einrichtung nach Ansprüchen I bis 5, gekennzeichnet durch einen z. B. topfförmigen Aufbauteil, der als Gutbehälter dient und vorzugsweise als in sich geschlossener Durchlaufbeschallungsbehälter ausgebildet ist (Fig. 7).

   7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutbehälter als Einsatz in einen als Gehäuse dienenden Gefäßteil paßt.

   8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutbehlälter, zum mindesten seine dem Schwinger gegenüberliegende Wandung, membranartig ausgebildet ist, z. B. als dünne metallische oder keramische Platte.

   9. Einrichtung nach Ansprüchen ¢ und 5 mit geschlossenem Behandlungsgefäß, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen als Aufbauteil ausgebildeten Deckel besitzt (Deckelteil). lo. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckelteil Vorrichtungen, wie z. B. Reflektoren, Rührwerke, Zu- und Abfluß rohre, Meßgeräte, Regelwerke u. a. Vorrichtungen, für die Schwingungsbehandlung oder eine zusätzliche andere Behandlung enthält.

   II. Einrichtung nach Ansprüchen2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingerteil zugleich Zu- und/oder Abflußöffnungen für das zu behandelnde Gut enthält.

   12. Einrichtung nach Ansprüchen I bis III, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsgefäß mit als Aufbauteil ausgebildeten, z. B. membranartigen lSnterteilungswänden versehen ist.

   13. Einrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Gefäß teile mit Vorrichtungen für eine zusätzliche Behandlung des Gutes, beispielsweise mit Kühl- oder Heizvorrichtungen, versehen ist.

   14. Einrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäß teile doppelwandig ausgebildet sind und der Hohlraum der Doppelwand zur Aufnahme eines z. B. strömenden Kühlmittels eingerichtet ist.

   15. Einrichtung nach Anspruch .13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäß teile mit Vorrichtungen für eine zusätzliche Behandlung des Gutes mit elektromagnetischen Schwingungen, z. B. Hochfrequenzschwingungen oder Ultraviolettstrahlen, versehen sind.

   .16. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbauteile flanschartig ausgebildet sind.

   17. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die mit dem zu beschallenden Gut in Berührung kommenden Teile der Aufbauteile aus keramischem Stoff, z. B. Porzellan oder Glas, bestehen.

   I8. Einrichtung nach Ansprüchen 7, 8 und I6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutbehälter aus keramischem Stoff und der das Gehäuse bildende Aufbauteil aus Metall bestehen.