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Einrichtung zur Behandlung beliebigen Gutes durch Schall- oder Ultraschallschwingungen
Es ist bekannt, daß durch die Einwirkung von Schall- oder Ultraschallschwingungen
auf festes, flüssiges, breiförmiges oder auch gasförmiges Gut Veränderungen in dem
Gut hervorgerufen werden können. Hierfür ist eine Einrichtung vorgeschlagen worden,
die im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß als Schwingungserzeuger eine
in einer Flüssigkeit, beispielsweise in der zu beschallenden Flüssigkeit, angeordnete
Schneide und Mittel vorgesehen sind, die in der Flüssigkeit eine Flüssigkeitsströmung
gegen die Schneide erzeugen. Vorteilhaft ist es hierbei, zur Erzeugung der Flüssigkeitsströmung
eine Düse mit zur Schneide paralleler spaltförmiger Auslaßöffnung vorzusehen und
durch die Düse Flüssigkeit strahlförmig gegen die Schneide zu treiben. Es hat sich
gezeigt, daß solche Einrichtungen für die Behandlung beliebigen Gutes durch Schall-
oder Ultraschallschwingungen besonders geeignet sind.
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Die Schwingungen entstehen bei dieser Einrichtung an der Schneide.
Durch Verändern des Abstandes zwischen Düsenmund und Schneide kann die Einrichtung
so eingestellt werden, daß eine möglichst hohe Schallintensität erreicht wird. Beim
Erreichen einer bestimmten Schallintensität ist an der Schneide eine deutliche Kavitationszone
durch helles, weißes Aufleuchten des Wassers zu erkennen. Bei bestimmten Einstellungswerten
wird man außerdem auch am Düsenmund eine deutliche Kavitationszone feststellen.
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Je nach der Einstellung können die beiden Kavitationszonen einander
mehr oder minder genähert
werden, im Grenzfall so weit; daß sie
in eine einzige Kavitationszone übergehen. je nach der Art des zu beschallenden
Gutes und je nach dem Verwendungszweck wird im. praktischen Betrieb die eine oder
andere Einstellung die günstigste sein. Beispielsweise kann je nach dem Verwendungszweck
eine Kavitation am Düsenmund erwünscht oder auch unerwünscht sein.
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Erfindungsgemäß wird bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung
der Düsenkanal in Form einer Laval-Düse kurz vor dem beispielsweise geradlinigen
oder kreisförmigen Auslaßspalt der Düse verengt. Hierdurch wird, wie praktische
Versuche bestätigt haben, eine besonders starke Kavitationsbildung am Düsenmund
erreicht.
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Zur Erläuterung sei hierzu folgendes angeführt: Während bei gewöhnlichen
Düsen die lichte Weite der Düse im allgemeinen in Richtung zum Düsenmund hin mehr
und mehr kleiner wird, besteht ein wesentliches Merkmal einer Laval-Düse darin,
daß ihre lichte Weite nur bis kurz vor dem Düsenmund allmählich kleiner wird, alsdann
aber bis zum Düsenmund wieder allmählich etwas größer wird. Da die bekannte Laval-Düse
für den Betrieb mit Dampf bestimmt ist, so wird der in der Düse zunächst zusammengedrückte
Dampf nach dem Durchlaufen der engsten Stelle wieder allmählich entspannt. Die Form
der Düse wird so gewählt, daß der Dampfdruck bis zum Düsenmund möglichst bis zum
Außendruck herabgesetzt wird. Wird das Profil der Laval-Düse erfindungsgemäß verwendet,
also für den Betrieb der Düse mit einem Flüssigkeitsstrahl innerhalb einer Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser, ist ein Zusammendrücken der Flüssigkeit im Gegensatz zu Gasen
oder Dämpfen nicht möglich. Die Flüssigkeit sucht aber nach dem Durchlaufen der
engsten Stelle an der Wandung des Düsenkanals haften zu bleiben, und es kommt hierdurch
zur Kavitation in der Flüssigkeit.
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Da diese Kavitationsbildung allein durch die Form der Düse erreicht
wird, also unabhängig von dem Vorhandensein der mit dem Düsenstrahl anzublasenden
Schneide, so ist die erfindungsgemäß in Form einer Laval-Düse ausgebildete Flüssigkeitsstrahldüse
auch dann von Vorteil, wenn eine in einer Flüssigkeit angeordnete Düse allein zur
Schwingungs- bzw. Kavitationserzeugung in der Flüssigkeit mittels eines durch die
Düse hindurchgetriebenen Flüssigkeitsstrahles verwendet wird.
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An Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung noch näher erläutert.
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Fig. i zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Düse mit geradlinigem
Auslaßspalt im geschnittenen Aufriß, Fig. 2 im Grundriß und Fig. 3 im geschnittenen
Seitenriß.
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Der Hauptkörper i der Düse ist für die Flüssigkeitszuführung mit einer
Durchbohrung 2 versehen, die sich nach dem Düsenmund zu konisch verjüngt. Der Hauptkörper
besitzt, wie besonders aus Fig. 3 ersichtlich, einen zylindrischen Ansatz, der mit
einer schwalbenschwanzförmigen Führung für die beiden auswechselbaren und verstellbaren
Düsenbacken 3 und 4 versehen ist. Die Düsenbacken haben in ihren einander zugekehrten,
den Düsenspalt bildenden Flächen erfindungsgemäß das Profil einer Laval-Düse. Die
diesen Profilflächen gegenüberliegende Seite der Backen ist, wie besonders aus Fig.
i und 2 ersichtlich, konisch. Die Backen werden durch eine Überwurfmutter 5 zusammengehalten,
deren Innenrand ebenfalls eine konische Fläche hat. Diese konische Fläche der Überwurfmutter
liegt an den konischen Flächen der Backen glatt an (vgl. Fig. i), während sie von
der zylindrischen Fläche des die Backen führenden Ansatzes des Hauptkörpers absteht
(vgl. Fig. 3). je weiter die Überwurfmutter auf den Hauptkörper aufgeschraubt wird,
um so enger rückt sie .die Backen zusammen. Durch den Druck der durch die Düse hindurchtretenden
Flüssigkeit werden die Backen fest gegen die konische Fläche der Überwurfmutter
angedrückt. Auf der Überwurfmutter ist eine in der Zeichnung nur teihveise angedeutete
Skala 6 angebracht, der eine Marke am zylindrischen Ansatz des Hauptkörpers gegenübersteht.
Die Skaleneinstellung zeigt mittelbar die Spaltweite der Düse an und kann daher
gegebenenfalls unmittelbar in Werten der Spaltweite geeicht werden.
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Erwähnt sei, daß der Gedanke, die Düse der Einrichtung mit auswechselbaren
und verstellbaren Backen zu versehen, bereits Gegenstand einer älteren Erfindung
ist.
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In den Fig. 4 und 5 ist noch eine erfindungsgemäß ausgebildete Düse
mit kreisförmigem Düsenspalt gezeigt. In dem konischen Düsenrohr 7 ist ein Kern
8 angeordnet. Die einander zugekehrten Flächen der Teile 7 und 8 sind so geformt,
daß sich auch hier die lichte Weite des Düsenkanals wie bei einer Laval-Düse zunächst
allmählich verringert und nach dem Erreichen eines Kleinstwertes nach dem Düsenmund
zu wieder etwas vergrößert.