DE890728C - Vorrichtung zur Schallbehandlung von Stoffen, insbesondere zur Herstellung von Emulsionen - Google Patents

Description

Bei der Behandlung von Stoffen durch Schallwellen ist es wichtig, die Stoffe in möglichst innige Berührung mit den Strahlflächen des Schwingers zu bringen. Hierzu ist schon vorgeschlagen worden, die zu behandelnden Stoffe in einer dünnen Schicht an der Strahlfläche des Schallerzeugers vorbeizuleiten oder den Stoff durch ein dicht vor der Strahlfläche mündendes Zuleitungsrohr gegen die Strahlfläche strömen zu lassen. Ferner ist es bekannt, zur Schallbehandlung magnetostriktive Schwinger zu verwenden, die mit an der Strahlfläche mündenden Kanälen versehen oder selbst als Durchflußrohre für den zu behandelnden Stoff ausgebildet sind oder die aus im Abstand voneinander liegenden Lamellen bestehen, zwischen denen der zu behandelnde Stoff hindurchtritt.

Erfindungsgemäß läßt sich eine stets innige: und gleichmäßige Schallbeeinflussung auch ohne unmittelbare Berührung des elektroakustischen Wandlers mit den zu behandelnden Stoffen und bei ortsveränderlichen, insbesondere als Tauchschwinger ausgebildeten Schallerzeugern dadurch erzielen, daß bei Verwendung von zwei miteinander gekoppelten Schwingern in dem angetriebenen Schwinger mit einem Leitungssystem verbundene as und an der Strahlfläche mündende Kanäle zur Zuführung oder Ableitung von der Schallbehandlung zu unterwerfenden Stoffen angeordnet sind.

Dadurch ist es möglich, die nor male bewährte Bauweise der elektroakustischen Wandler, z. B. Magnetostriktionsschwinger, beizubehalten. Der Magnetostriktionsschwinger.kann in an sich bekannter Weise z. B. mit einem Stab aus Hartporzellan gekoppelt sein, der zur Aufnahme der Kanäle dient. Die Erfindung sei an mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Abb. ι zeigt ein aus zwei Stabschwingern zusammengesetztes gekoppeltes Schwingungssystem, teilweise im Längsschnitt,

Abb. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-II der Abb. i,

Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie HI-III der Abb. 1,

Abb. 4 eine Anordnung von Schwingern nach Abb. ι in schematischer Darstellung,

Abb. 5 eine Abänderung des gekoppelten Stabschwingers nach Abb. 1, ■ ' ■ Abb. 6 eine Seitenansicht zu Abb. 5, teilweise im Schnitt,

Abb. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII der Abb. 5 und 6,

Abb. 8 einen Mittellängsschnitt durch einen gekoppelten Ringschwinger,

Abb. 9 einen Querschnitt nach der Linie IX-IX der Abb. 8.

Die beispielsweise dargestellten Schallerzeuger bestehen im wesentlichen aus zwei in Resonanz betriebenen und in einem Schwingungsbauch miteinander gekoppelten Schwingern, und zwar einem als elektroakustischer Wandler dienenden und einem durch diesen mechanisch erregten, beispielsweise aus Hartporzellan bestehenden Schwinger. Die Kopplung der beiden Schwinger erfolgt z. B, durch Gegeneinanderdrücken der im Schwingungsbauch liegenden Flächen. Zur Kopplung ist nur ein geringer Flächendruck erforderlich, da die Verbindung im Schwingungsbauch erfolgt und außerdem beide Schwinger in Resonanz betrieben werden.

Der elektroakustische Wandler ist als Magnetostriktibnsschwinger ausgebildet und besteht aus einem Paket aufeinandergeschichteter Magnetostriktionsbleche, die mit einer Durchbrechung zur Aufnahme einer Erregerwicklung versehen sind, die an einen in der Abbildung nicht mit dargestellten Hochfrequenzgenerator angeschlossen wird.

Der mit dem elektroakustischen Wandler gekoppelte Schwinger ist mit Kanälen versehen, die an der freien Strahlfläche münden. Diese Kanäle dienen zur Durchführung eines durch die Schallwellen zu beeinflussenden Stoffes, insbesondere zur Durchführung von Flüssigkeiten, auf die eingewirkt werden soll.

Abb. ι bis 7 zeigen gekoppelte Schwingungssysteme, bei denen sowohl der Wandler als auch der mechanisch mit diesem gekoppelte Schwinger .öo Stabform besitzen. Der Magnetostriktionsschwinger ι ist hierbei aus einer Vielzahl von rechteckigen und mit einer Durchbrechung zur Aufnahme der Wicklung 2 versehenen Blechen aufgebaut. Durch die "DurchbrecEung\zur "AufrräEme der Wicklung werden zwei parallele Schwingungsstäbe gebildet, die an ihren Enden durch Joche miteinander verbunden-sind, so daß ein geschlossener magnetischer Kraftflüß vorhanden ist. Der mechanisch mit dem Wandler 1 gekoppelte Stabschwinger 3 ist an seinem Koppelende mit einer rechteckigen Vertiefung zur Aufnahme des freien Endes des Schwingers 1 versehen. Zweckmäßig wird in diese noch etwas öl zur Verbesserung der mechanischen Kopplung eingebracht. Zur Erzeugung des erforderlichen Koppeldruckes ist eine Spannvorrichtung vorgesehen. Diese besteht aus einer Schraubverbindung mit Klemmstücken, die an Vorsprüngen in 'der Mitte der beiden Schwingen und 2 angreifen. Da die Stabschwinger in Resonanz betrieben werden, befindet sich in ihrer Mitte ein Schwingungsknoten und an ihren Enden, insbesondere auch im'Bereich der Koppelflächen, ein Schwingungsbauch. Der gekoppelte Stabschwinger 3 hat im Gegensatz zu dem Wandler eine runde Form und ist entsprechend mit einer ringsum laufenden keilförmigen Rippe 4 zum Angriff der Spannvorrichtung versehen. Die Spannvorrichtung greift an dieser Rippe mit zwei ringförmigen Klemmstücken 5 und 6 an. Das eine dieser Klemmstücke 5 ist mit mehreren Schraubbolzen 7 verbunden, deren freie Enden mit den am Wandler 1 angreifenden Klemmstücken 8 und 9 verbunden sind. Die Klemmstüeke 8 und 9 ihrerseits, die im Gegensatz zu den Klemmstücken 5 und 6 nicht ringförmig ausgebildet sind, sondern an gegenüberliegenden Seiten des Wandlers 1 angreifen, sind durch weitere Schraubbolzen 10 miteinander verbunden. Der mechanisch gekoppelte Stabschwinger 3 ist zur Bildung der an seiner Strahlfläche 11 austretenden Kanäle 12 als Rohr ausgebildet und an seinen beiden Enden mit Stopfen 13 und 14 versehen, von denen der am freien Ende liegende Bohrungen zur Bildung der Kanäle 12 aufweist. In der Nähe des Schwingungsknotens bzw. dicht neben der Rippe 4 für den Angriff der Spannvorrichtung ist eine öffnung 15 mit einem Eintrittsstutzen 16 für die zu behandelnde Flüssigkeit vorgesehen.

Um eine intensive Schalleinwirkung zu erzielen und die abgestrahlte Schallenergie auf einen kleinen Raum "zu konzentrieren, ist es zweckmäßig, der no Strahlfläche des Schwingers eine Reflexionsfläche oder, wie in Abb. 4 dargestellt, die Strahlfläche eines zweiten .Schallerzeugers 3⁰ in geringem Abstand gegenüberzustellen.

Der mechanisch erregte Koppelstab kann, wie in Abb. 5 bis 7 gezeigt, als Mischdüse ausgebildet sein. Der Stabschwinger 17 ist hierbei mit einem in seiner Achse liegenden Kanal 18 für die Zuführung iner Flüssigkeit und einem ringförmigen, dazu konzentrischen Kanal 19 für die Zuführung einer zweiten Flüssigkeit versehen. Diese beiden an der Strahlfläche 11 mündenden Kanäle reichen etwa zur Mitte des Stabes, wo die Flüssigkeiten durch seitliche öffnungen mit Eintri.ttsstutzen 20, 21 in die beiden Kanäle eingeleitet werden. Die Eintrittsstutzen können, wie in diesem Ausführungsbeispiel

gezeigt, auch unmittelbar in der Mitte des Stabschwingers bzw. im Schwingungsknoten angeordnet sein. Dabei kann die Spannvorrichtung ebenfalls im Knoten angreifen. Die Rippe 22 für den Angriff dieser Spannvorrichtung ist dann nur an den Stellen der Eintrittsstutzen zu unterbrechen, und die beiden Klemmstücke sind mit entsprechenden Ausbiegungen 23, 24 zu versehen. Wie ferner in Abb. 5 veranschaulicht, kann an Stelle eines zweiten Schallerzeugers in dem äußeren Durchflußbehälter 25 für die Flüssigkeit bzw. Emulsion auch ein Verdrängerkörper 26 dicht vor der Strahlfläche 11 angeordnet sein.

Das gekoppelte Schwingungssystem kann ferner, wie in Abb. 8 und 9 dargestellt, aus zwei ringförmigen Schwingern 27, 28 zusammengesetzt sein. Der elektroakustische Wandler besteht auch hier aus einer Vielzahl von Blechlamellen, die ringförmig ausgebildet sind und Durchbrechungen zur Aufnahme der Wicklung 29 aufweisen. Die beiden Schwinger sind dadurch miteinander gekoppelt, daß der Wandler 27 auf den inneren, beispielsweise wieder aus Hartporzellan gebildeten Ringschwinger 28 aufgeschrumpft ist. Eine besondere Spannvorrichtung ist daher nicht erforderlich. Durch entsprechende Gestaltung oder Wahl des Materials läßt sich erreichen, daß Wandler 27 und Ringschwinger 28 trotz ihrer verschiedenen Durchmesser gleiche Eigenfrequenzen aufweisen, so daß ebenso wie bei den stabförmigen Schwingungsgebilden beide Schwinger in Resonanz betrieben werden können. Der Ringschwinger 28 ist mit Kanälen 30, 31 zur Zuführung einer Flüssigkeit versehen.

In Abb. 8 und 9 ist gleichzeitig gezeigt, daß die zweite Flüssigkeit auch durch einen der Strahlfläche 32 des Ringschwingers 28 in geringem Abstand gegenüberliegenden Verdrängungskörper 33 zugeführt werden kann, der zu diesem Zweck mit Kanälen 34, 35 versehen ist.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungsformen möglich. Die Spannvorrichtung bei stabförmigen Schwingern nach Abb. 1 bis 7 kann statt in Schwingungsknoten auch an anderen Stellen der zu koppelnden Schwinger angreifen. In diesem Fall muß die Spannvorrichtung nur beispielsweise durch Anordnung von Federn gegenüber den auftretenden Schwingungskräften nachgiebig ausgebildet sein, so daß sie an der Schwingung des Schallerzeugers nicht teilnimmt. Die Schwingerkanäle können statt zur Zuführung auch zur Ableitung der Flüssigkeiten dienen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Schallbehandlung von Stoffen, insbesondere zur Herstellung von Emulsionen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei miteinander gekoppelten Schwingern in dem angetriebenen Schwinger mit einem Leitungssystem verbundene und an der Strahlfläche mündende Kanäle zur Zuführung oder Ableitung von der Schallbehandlung zu unterwerfenden Stoffen angeordnet sind.

2. Schallerzeuger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch brauseartige Ausbildung des auf den Stoff einwirkenden Schwingers.

3. Schallerzeuger nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch mischdüsenartige Ausbildung des auf den Stoff einwirkenden Schwingers.

4. Schallerzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Austrittsstellen der Kanäle an der Strahlfläche des Schallerzeugers in geringem Abstand gegenüberliegend ein Reflexionskörper bzw. die Strahlfläche eines zweiten Schallerzeugers angeordnet ist.

5. Schallerzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden miteinander zu emulgierenden Flüssigkeiten im Gegenstrom in den Behandlungsraum durch die Strahlfläche der Schallerzeuger bzw. durch Kanäle des Reflexionskörpers eintreten.

6. Schallerzeuger nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszuführungen zu den Kanälen des Schallerzeugers im Schwingungsknoten angeordnet sind.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 712 216, 718 744, 767, 664 694.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 5427 9.53