DE948820C

DE948820C - Einrichtung zur Behandlung von Fluessigkeiten oder Gasen mit mechanischen Schwingungen im Durchlaufverfahren

Info

Publication number: DE948820C
Application number: DES21398A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Wenk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-12-28
Filing date: 1950-12-28
Publication date: 1956-09-06

Description

Einrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten oder Gasen mit mechanischen Schwingungen im Durchlaufverfahren Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für eine sehr intensive Behandlung von Flüssigkeiten oder Gasen im Durchlaufverfahren mit mechanischen Schwingungen, bei der die aufgewandte Schwingungsenergie mit hohem Wirkungsgrad ausgenutzt werden kann.
Die Einrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Durchlaufgefäß für das zu behandelnde Gut, einem derart angeordneten Schwingungserzeuger, vorzugsweise ein Ulltraschallschwinger, mit konvergierender Strahlung, daß sein Konvergenzbereich in dem Durchlaufgefäß liegt, und einem Zuführmittel, z. B. einem Rohr, das das Gut unmittelbar dem Konvergenzbereich des Schwingers zuführt.
Für die Einrichtung nach der Erfindung lassen sich besonders vorteilhaft keramische Schwinger, die D ickenschwingungen ausführen, verwendet, und die eine vielfältige Gestaltungsmöglichkeit zulassen und somit leicht auch so gestaltet werden können. daß sich ihre Schwingungen in bestimmten Punkten oder Linien konzentrieren.
Es ist ferner möglich, mit entsprechend gestalteten Piezoschwingern oder Magnetostriktionsschwingern zu arbeiten. Es können aber auch ebene Schwinger verwendet werden, die in Verbindung mit Sammellinsen oder Reflektoren ausgeprägte konvergierende Schwingungsabstrahlung ermöglichen. Die Schwingungserreger können dabei an oder in einem Behandlungsgefäß angebracht sein; besonders zweckmäßig ist es jedoch, die Schwinger gleich ganz oder teilweise als Behandlungsgefäß auszubilden.
Zur näheren Erläuterung der Einrichtung nach der Erfindung, ihre Ausführungsmöglichkeiten und ihre Vorteile, sei auf die in der Zeichnung dargestellten Beispiele verwiesen.
In Fig. I ist eine Einrichtung gezeigt, bei der ein Rohr 1 in einem kolbenartigen Durchlaufgefäß 2 so angebracht ist, daß die Austrittsöffnung des Rohres im Konvergenzpunkt des halbkugelförmigen Schwingllngserregers 3 liegt. Das zu behandelnde Gut strömt durch das Rohr in Pfeilrichtung ein und tritt dann oben aus dem Durchlaufgefäß 2 wieder aus. Das Gut wird auf diese Weise gezwungen, durch den Konvergenzbereich des Schwingers 3 zu strömen und erfährt dabei eine sehr starke Einwirkung.
In Fig. 2 ist ein ähnliches Beschallungsgefäß dargestellt. Im Gegensatz zu Fig. I erfolgt hier die Zuführung des zu beschallenden Gutes nicht durch ein Rohr, sondern durch die Öffnung 4 einer Blende 5 im Konvergenzbereich des halbkugelförmigen Schwingers 6. Die Blende 5 trennt den eigentlichen Behandlungsraum 7 von dem Vorratsbehälter 8. Durch ein Rohr g strömt das Gut aus.
Es ist aber auch möglich, die Behandlungseinrichtung durch das Rohr g zu beschicken, so daß sich das Gut dann in dem Vorratsbehälter 8 ansammelt.
Die Einrichtung nach Fig. 2 weist noch eine andere Besonderheit auf. Während bei der Einrichtung nach Fig. I ein selbständiger Schwinger außerhalb des Behandlungsgefäß es angebracht ist, ist hier das Behandlungsgefäß selbst teilweise als Schwinger ausgeführt. Die Schwingungen treffen so unmittelbar, ohne durch die Gefäßwandung hindurch zu müssen, auf das zu behandelnde Gut.
In Fig. 3 ist der Schwinger II fast ganz kugelförmig ausgebildet, wodurch sich eine fast allseitige punktförmige, noch konzentriertere Behandlung als bei den Einrichtungen in den Figuren 2 und 3 ergibt. Als weitere Besonderheit erfolgt die Zuführung des zu behandelnden Gutes hier durch das innere Rohr 12 einer konzentrischen Doppelleitung und die Abführung durch deren äußeres Rohr 13. Das innere Rohr I2 ist dabei an seinem unteren Ende offen, während das äußere Rohr 13 kugelförmig abgeschlossen ist. Zwischen dem Schwingungserzeuger II und dem äußeren Rohr I3 befindet sich eine Flüssigkeit 14, beispielsweise ein Ö1, die unter anderem zur Ankopplung der mechanischen Schwingungen an den zu behandelnden Stoff dient. Die Flüssigkeit kann auch zur Kühlung dienen, da bekanntlich bei sehr hohen Energiedichten mechanischer Schwingungen starke Erwärmungen auftreten können.
In Fig. 4 ist der schwingungserzeugende Teil der Behandlungseinrichtung rohrförmig als Hohlzylinder 15 ausgebildet. Er besteht ganz aus einem keramischen Schwingungsmaterial und kann beliehig lang sein. Zur Ankopplung der Schwingungen und zur Kühlung des beschallten Gutes dient hier ebenfalls eine Flüssigkeit. In der Achse des Zylinders 15 ist ein Durchlaufrohr I6 angeordnet, durch das das zu behandelnde Gut bei der Schwingungsbehandlung hindurchfließt. Die Schwingungen wirken hier zwar auch konzentrisch, jedoch nicht punktförmig, wie bei der Einrichtung nach Fig. 3, sondern in einer Linie, entsprechend der Länge des Zylinders I5, auf das Gut in dem Rohr I6 ein.
Die Einrichtung nach Fig. 4 hat im Gegensatz zur Einrichtung nach Fig. 3 den Vorteil einer besseren Kühlungsmöglichkeit, indem es leicht möglich ist, ein Gegenstromverfahren anzuwenden, und ist ferner da von Vorteil, wo längere Behandlungszeiten gebraucht werden. Das zu behandelnde Gut erwärmt sich auf dem Wege durch das Durchflußrohr I6 in der durch den Pfeil dargestellten Richtung immer mehr. Wird jetzt die Kühlflüssigkeit in entgegengesetzter Pfeilrichtung durch den rohrförmigen Teil 15 geleitet, so erfolgt eine Abkühlung des zu behandelnden Gutes im Gegenstrom.
Das Gegenstromverfahren ist bekanntlich das wirksamste Kühlungsverfahren, das es gibt.
In Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens, eine hochwirksame konzentrierte Schwingungsbehandlung durchzuführen, kann es zweckmäßig sein, insbesondere bei konzentrisch wirkenden, selbstschwingenden Behandlungsgefäßen, wie sie die Fig. 3 und 4 darstellen, den Durchmesser der Gefäße einerseits und die benutzte Schwingungsfrequenz andererseits in bezug auf die sich ausbildende Wellenlänge der Schwingungen aufeinander abzustimmen, so daß besondere Schwingungsverhältnisse auftreten können, z. B. Resonanzen oder stehende Wellen, wodurch die Behandlungswirkung noch beachtlich gesteigert wird.
Als mechanische Schwingungen können bei der Einrichtung nach der Erfindung je nach Behandlungszweck geeignete Schwingungen beliebiger Frequenz verwendet werden, also sowohl Schallals auch Ultraschallwellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Einrichtung zum Behandeln von Flüssigkeiten oder Gasen mit mechanischen Schwein gungen im Durchlaufverfahren, gekennzeichnet durch ein Durchlaufgefäß für das zu behandelnde Gut, einen derart angeordneten Schwingungserzeuger, vorzugsweise einen Ultraschallschwinger, mit konvergierender Strahlung, daß sein Konvergenzbereich in dem Durchlauf gefäß liegt, und ein Zuführungsmittel, z. B. ein Rohr, das das Gut unmittelbar dem Konvergenzbereich des Schwingers zuführt.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwingungserzeuger innerhalb oder außerhalb des Durchlaufgefäßes befindet.
3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger ganz oder teilweise die Wandung des Durchlaufgefäßes bildet.
4. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchlaufgefäß kugelförmig oder teilkugelförmig ausgebildet ist und daß die Zuführung des zu behandelnden Gutes im Kugelmittelpunkt erfolgt.
5. Einrichtung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchlaufgefäß als Hohlzylinder oder Teil-Hohlzylinder ausgebildet ist, in dessen Achse sich ein Durchfluß roher für das zu behandelnde Gut befindet.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet durch eine konzentrische Doppelrohrleitung als Zuführungsmittel, wobei das Gut durch das eine Rohr, vorzugsweise durch das innere, zufließt und durch das andere abfließt.
7. Einrichtung nach Anspruch I bis 6, gekennzeichnet durch ein Kühlmittel, z. B.

Wasser oder Öl, zwischen dem Schwingungserzeuger und dem Gut, das vorzugsweise an dem Zuführungsrohr im Gegenstrom zu dem darin befindlichen Gut entlang fließt.
8. Einrichtung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuführungsmittel die Öffnung einer Blende vorgesehen ist, die beispielsweise eine Trennwand zwischen dem Durchlaufgefäß und einem Vorratsbehälter des Gutes bildet.
9. Einrichtung nach Anspruch I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingungserzeuger ein keramischer Schwinger, z. B. aus Bariumtitanat, vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 7I8 744, 749 02I; französische Patentschriften Nr. 597 706, 873 757; Unterlagen des deutschen Patents 759 999 (Fiat-Kopie); Firmendruckschrift Atlas-Werke A. G. A. 3wo7, Das Atlas Ultraschall-Therapie-Gerät; Firmendruckschrift Brush Development Co., Piezoelectric ceramic Elements, In50.