EP2783754A1 - Device for breaking up solid material - Google Patents

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Publication number
EP2783754A1
EP2783754A1 EP14001091.9A EP14001091A EP2783754A1 EP 2783754 A1 EP2783754 A1 EP 2783754A1 EP 14001091 A EP14001091 A EP 14001091A EP 2783754 A1 EP2783754 A1 EP 2783754A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical conductors
electrical
container
solids
pressure wave
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14001091.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg BECKMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HLW-LSA Hoch-Leistungs Werkstoffe GmbH
Original Assignee
HLW-LSA Hoch-Leistungs Werkstoffe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HLW-LSA Hoch-Leistungs Werkstoffe GmbH filed Critical HLW-LSA Hoch-Leistungs Werkstoffe GmbH
Publication of EP2783754A1 publication Critical patent/EP2783754A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • B02C2019/183Crushing by discharge of high electrical energy

Definitions

  • the invention relates to a device for comminuting solids, the device comprising a container for receiving the solids, a voltage source for generating a voltage and a pressure wave generator, which is connected via two electrical conductors to the voltage source and is arranged in a liquid, which is in the container to create pressure waves.
  • Such a device is for example from the DE 195 43 914 C1 known.
  • the solids to be crushed are introduced into the container of the device, which is filled with a liquid or is subsequently filled.
  • pressure waves can be generated by the pressure wave generator, which propagate in the liquid and meet the charged solids. As a result, they are mechanically crushed.
  • the pressure wave generator often has two protruding into the liquid electrodes.
  • a receiving basket in which the solids are placed is used as one of the electrodes. Between these two electrodes, a voltage is applied which is so high that breakdown occurs. Thus, an arc arises within the liquid which, due to the hydroelectric effect, leads to shock waves which propagate in the liquid.
  • the container has an interior which is formed elliptical.
  • This ellipse which describes the contour of the interior, has two foci, with the material to be crushed near one focal point, and the two electrodes positioned to form the arc at the second focal point of the ellipse.
  • this has the consequence that the two electrodes must be positioned relatively accurately to ensure that the arc is generated at the desired location.
  • kidney stones can be smashed.
  • kidney stones can be smashed.
  • the present invention has for its object to improve a generic device according to the preamble of claim 1 so that it has a better efficiency.
  • the invention achieves the stated object in that the electrical conductors are plate-shaped, each having an upper side and an upper side opposite the underside and are arranged so that the upper side of an electrical conductor faces the underside of the other electrical conductor.
  • the invention is based on the finding that particularly strong pressure waves can be generated, for example, by a generated arc when the voltage peak sent by the electrical conductors to the pressure wave generator has as steep flanks as possible. This is achieved in particular by the fact that the device and in particular the electrical conductors are formed as low induction. Such considerations are not known from the prior art.
  • the respective electrical conductors in a first direction perpendicular to the current flow direction a clear greater extent than in a second direction, which is perpendicular to the first direction and in the current flow direction.
  • the electrical conductors have an upper side, a lower side and two side surfaces, wherein the upper side and the lower side are larger than the side surfaces.
  • the respective surfaces need not be flat, but may be curved or curved.
  • Such electrical conductors which may be made of copper, for example, lead to a significant reduction in the current density and thus to a reduction in the magnetic fields in the outer space in comparison to the previously used coaxial cables, which have a significantly smaller cross-sectional area for the respective electrical conductors the electrical conductors around.
  • the magnetic fields of the two electrical conductors for the case that they are traversed by current hardly influence each other when the two electrical conductors are arranged together so that an upper side of the one conductor facing the underside of the other conductor is.
  • the inductances in the system are consequently minimized so that there is little or no displacement of the current peak relative to the voltage peak. This results in a particularly steep increase of the current pulse, so that a particularly advantageous arc and thus a particularly strong pressure wave can be generated.
  • the pressure wave generator therefore preferably has two electrodes projecting into the liquid. Of these, one is connected to the first electrical conductor and the other to the second electrical conductor, so that the circuit closes at the moment where an arc is generated between the two electrodes. This leads in the liquid to a sudden evaporation of a part of the liquid and thus to a sudden volume increase. As a result, a first pressure wave is generated. Upon later collapse of the cavities thus produced, another Pressure wave generated so that two pressure waves of opposite sign propagate in the liquid and meet the shredded solids.
  • the two electrical conductors are advantageously encased in an electrically insulating material.
  • the two conductors are wrapped together in this material.
  • the material can be present for example in prefabricated moldings, in which the two electrical conductors are inserted, for example.
  • the moldings can then be connected to each other, for example, glued, screwed or riveted to ensure the most secure attachment of the moldings to each other. This secure attachment is necessary to accommodate the forces caused by the large currents and voltages can.
  • the electrical conductors are completely surrounded in this state by the insulating material, of course, an electrical contact continues to be possible.
  • the two electrical conductors are cast in the electrically insulating material.
  • a particularly secure connection between the insulating material and the conductor is ensured and a precise production of any required molded parts made of the electrically insulating material is unnecessary. This reduces the manufacturing effort and at the same time increases the quality of the electrical insulation.
  • the electrically insulating material is advantageously a ceramic material, a glass fiber reinforced plastic or an epoxy resin.
  • the glass fiber reinforced plastic is characterized by easy processability, good customization options to the particular shape of the electrical conductor and a low weight.
  • epoxy or liquid ceramics can be used to pour the conductors into the material to achieve the advantages already mentioned.
  • the pressure wave generator is advantageously switchable by a switching element that is designed as a thyratron.
  • a thyratron is known as a high-power switch of the prior art and can be used in particular when large electrical currents and / or electrical voltages must be used. This is the case in particular for the design of the device with two electrodes, in which an arc has to be generated in the liquid.
  • electrically insulating materials are advantageous in which the electrical conductors can be cast in order that the sometimes considerable current forces which can occur in the electrical conductors can be absorbed.
  • a distance between the two electrodes is preferably infinitely adjustable.
  • the distance on the one hand, the length of the generated arc and on the other hand, the voltage and current required for this purpose are set.
  • the smaller the arc the smaller the expansions of the generated pressure waves. This may be particularly advantageous in the event that small solid components continue to be crushed. In this way, it is possible to act in a focused manner on the respective workpiece while at the same time reducing the energy required.
  • the position of the electrodes in the container is adjustable.
  • the position of the electrodes in the container is adjustable.
  • the pressure waves generated by the arc decrease in their intensity with the distance from the arc from square, so that an efficient and effective crushing the smallest possible distance from the arc is desirable.
  • the position of the arc can be adjusted freely, so that the best possible position is achievable relative to the solids to be crushed.
  • the pressure wave generator can advantageously also have, for example, a pulsed laser, by means of which shock or pressure waves can likewise be generated in the liquid.
  • shock or pressure waves can likewise be generated in the liquid.
  • other ways known in the art are also useful in a device according to one embodiment of the present invention.
  • a swirling device may be present, which circulates the liquid and thus the solids present in the liquid. In this way ensures that all solids are moved and can be brought into the most favorable distance to the generated arc or the pressure waves generated in any other way.
  • the device for example, in continuous operation and so for example by a sieve at the bottom of the container to dissipate the solids components which have a sufficiently small size and at the same time introduce fresh material and fresh solids to be crushed into the container.
  • the duration, strength and frequency of the individual pressure waves generated by the pressure wave generator depends not only on the solids to be comminuted but also on the size distribution of the solids before and, of course, also after comminution.
  • the container advantageously has an inlet and a discharge line through which the liquid can be filled into or removed from the container. It has also been found to be advantageous if different liquids can optionally be introduced into or removed from the container at different temperatures and pressures through this inlet and outlet. So does the device For example, a feeder for supplying liquid CO2 in the container. For this purpose, the said supply line is used.
  • the liquid CO2 is under a pressure of 70 bar, so that the solids which are to be comminuted by the device are permanently exposed to this pressure. As a result, process oils and other, in particular, liquid substances are pressed out of the solids, for example.
  • the device also advantageously has a pressure relief device, through which the container can be vented or relaxed so that the pressure at which the carbon dioxide is reduced. As a result, the carbon dioxide enters the gaseous phase. If the solids are contaminated solids, components extracted from the liquid CO2, and especially toxic and hazardous substances, can be removed in a gaseous manner with the carbon dioxide from the container and then extracted from the CO2. The carbon dioxide can be purified and reused. Again, the device has suitable facilities.
  • water can be introduced as a new liquid via the supply line.
  • this liquid are then generated by the pressure wave generator for crushing necessary pressure waves.
  • the crushed and crushed solids can subsequently as in any other device described herein, for example by ultrafine sieves, in the continuous Procedure the container be withdrawn.
  • FIG. 1 shows a device 1 according to a first embodiment of the present invention. It has a container 2, in which in the in FIG. 1 shown embodiment to crushing solids 4 are located.
  • the container 2 can be closed by a cover 6, in which there is an opening 8, through which a pressure wave generator 10 projects into the container 2.
  • This has two electrodes 12 whose distance from each other via an adjustment device, which in FIG. 1 not shown, can be adjusted.
  • the pressure wave generator 10 is connected by two electrical conductors 14 with a Voltage source 16 connected.
  • the electrical conductors 14 are represented by parallel double lines. They are plate-shaped and in FIG. 1 shown in a side view, so that the electrical conductors 14 in a direction perpendicular to the plane of a significantly greater extent than those in FIG. 1 shown extension from top to bottom.
  • the representation of the electrical conductors 14 has been chosen to illustrate that only a very small distance must be maintained between the two electrical conductors 14 in order to prevent a flashover of an electrical spark between the two electrical conductors.
  • the electrical conductors 14 are cast in an electrically insulating compound.
  • a switching element 18 is inserted, which may be formed for example in the form of a thyratron.
  • the electrical voltage is conducted from the voltage source 16 to the electrodes 12, between which then the arc is formed.
  • the voltage source 16 is preferably connected to a plurality of capacitors, which apply the voltage required for the arc.
  • an operating device 20 in which, for example, the desired voltages and currents are adjustable and readable via display elements 22.
  • a distance of the two electrodes 12 from one another or a position of the electrodes 12 relative to the introduced solids 4 can be set.
  • FIG. 2 shows the device 1 from FIG. 1 in which the switching element 18 has forwarded the electrical voltage generated by the voltage source 16 to the electrodes 12. This creates an arc 24 through which the in FIG. 2 schematically indicated pressure waves 26 are generated. The solids 4, which are located in the container 2, are crushed by these pressure waves 26.
  • FIG. 3 shows a section of the device 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the central switching element 18 is shown in the form of a thyratron, which is surrounded by the plate-shaped electrical conductors 14.
  • Each of the two electrical conductors 14 has an upper side 28 and a lower side 30, wherein the two electrical conductors 14 are arranged such that the upper side 28 of the lower electrical conductor 14 faces the underside 30 of the upper electrical conductor 14.
  • the electrical conductors 14 are located to the left and right of the switching element 18, wherein the electrical conductor 14, which forms the upper electrical conductor 14 on the right side, forms the lower electrical conductor on the left side. In between, these two components are connected by columnar conductor elements 32. The connection between the other two electrically conductive components, which form the second electrical conductor 14, takes place through the switching element 18.
  • FIG. 4 shows a further section of a device 1. It can be seen again the switching element 18 and the two electrical conductors 14. Am in FIG. 4 Right end of the two electrical conductors 14 is in each case a contact element 34, at the lower ends of which there is an electrical lead 36 which leads to the electrodes 12 which are contained in the container 2 shown.
  • the distance between the two electrical conductors 14 is formed from each other relatively small relative to their extent in the remaining spatial directions. This is possible due to the special geometric configuration of the electrical conductors 14. In the Figures 3 and 4 the electrical conductors 14 are not yet embedded in an insulating material.
  • FIG. 5 whereas the device is shown in FIGS Figures 3 and 4 wherein the electrical conductors 14 are enclosed in an electrically insulating material 38.
  • the insulating material 38 is in FIG. 5 shown embodiment in the form of rail elements, which are wrapped around the electrical conductors 14 and connected to a plurality of connecting elements 40, which may be formed, for example, as screws.
  • an electrically insulating material 38 which can be processed, for example, in the liquid state and pour the electrical conductors 14 into this material.
  • the electrical leads 36 extend from in FIG. 5 right end of the electrical conductors 14 down into the container 2 of the device first

Abstract

The device (1) has container (2) for receiving solid materials (4). A pressure wave generator (10) is connected to voltage source (16) through plate-shaped electric conductors (14), to generate pressure waves in the liquid. The electric conductors are set with top side (28) and bottom side (30). The top side of electric conductor is set to face bottom side of other electric conductor. The electric conductors are wrapped by electrically insulating material e.g. ceramic material, glass-fiber reinforced plastic or epoxy resin.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Feststoffen, wobei die Vorrichtung einen Behälter zum Aufnehmen der Feststoffe, eine Spannungsquelle zum Erzeugen einer elektrischen Spannung und einen Druckwellenerzeuger aufweist, der über zwei elektrische Leiter mit der Spannungsquelle verbunden ist und eingerichtet ist, in einer Flüssigkeit, die sich in dem Behälter befindet, Druckwellen zu erzeugen.The invention relates to a device for comminuting solids, the device comprising a container for receiving the solids, a voltage source for generating a voltage and a pressure wave generator, which is connected via two electrical conductors to the voltage source and is arranged in a liquid, which is in the container to create pressure waves.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 195 43 914 C1 bekannt. Die zu zerkleinernden Feststoffe werden in den Behälter der Vorrichtung eingefüllt, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist oder nachträglich gefüllt wird. In dieser Flüssigkeit können durch den Druckwellenerzeuger Druckwellen erzeugt werden, die sich in der Flüssigkeit ausbreiten und auf die eingefüllten Feststoffe treffen. Dadurch werden diese mechanisch zerkleinert. Mit einer derartigen Vorrichtung ist es möglich, die Feststoffe soweit zu zerkleinern, dass sie in Nanopartikeln vorliegen. Der Druckwellenerzeuger verfügt oft über zwei in die Flüssigkeit hineinragende Elektroden. Bei der DE 195 43 914 C1 wird beispielsweise ein Aufnahmekorb, in dem die Feststoffe angeordnet werden, als eine der Elektroden verwendet. Zwischen diesen beiden Elektroden wird eine Spannung angelegt, die so hoch ist, dass es zum Durchschlag kommt. Es entsteht also innerhalb der Flüssigkeit ein Lichtbogen, der aufgrund des hydroelektrischen Effektes zu Schockwellen führt, die sich in der Flüssigkeit ausbreiten.Such a device is for example from the DE 195 43 914 C1 known. The solids to be crushed are introduced into the container of the device, which is filled with a liquid or is subsequently filled. In this fluid pressure waves can be generated by the pressure wave generator, which propagate in the liquid and meet the charged solids. As a result, they are mechanically crushed. With such a device, it is possible to reduce the solids to the extent that they are present in nanoparticles. The pressure wave generator often has two protruding into the liquid electrodes. In the DE 195 43 914 C1 For example, a receiving basket in which the solids are placed is used as one of the electrodes. Between these two electrodes, a voltage is applied which is so high that breakdown occurs. Thus, an arc arises within the liquid which, due to the hydroelectric effect, leads to shock waves which propagate in the liquid.

Derartige Anlagen werden gepulst betrieben, so dass an den Elektroden kurze Spannungsspitzen anliegen, die den Lichtbogen hervorrufen. Dazu sind neben hohen Spannungen auch große Stromstärken nötig, so dass der Energiebedarf relativ hoch ist. Aus dem Stand der Technik sind daher einige Versuche bekannt, gattungsgemäße Vorrichtungen effizienter zu gestalten und einen besseren Wirkungsgrad zu erreichen. Aus der DE 195 34 232 C2 ist es beispielsweise bekannt, die Form der Spannungsspitzen auf das jeweilige Material abzustimmen, so dass der Lichtbogen nicht oder nicht nur in der Flüssigkeit, sondern zumindest auch in dem zu zerkleinernden Feststoff selbst erzeugt wird. Dadurch werden in den Festkörpern oder Festkörperfragmenten entlang interner Entladewege Schockwellen ausgelöst, durch die die einzelnen Festkörper explodieren. Dies hat jedoch eine sehr genaue Kenntnis der Materialien und eine individuelle Einstellung der Spannungsspitzen auf die jeweiligen Materialien zur Folge. Dies führt zu einem erhöhten Steueraufwand, so dass kompliziertere und aufwändigere Steuermechanismen vorgesehen sein müssen. Dadurch wird der apparative Aufbau komplex und somit kostenintensiv.Such systems are operated pulsed, so that abut the electrodes short voltage spikes, which cause the arc. In addition to high voltages and large currents are needed, so that the energy consumption is relatively high. From the prior art, therefore, some attempts are known to make generic devices more efficient and to achieve better efficiency. From the DE 195 34 232 C2 For example, it is known to tune the shape of the voltage spikes to the respective material, so that the arc is not generated or not only in the liquid, but at least in the solid itself to be crushed. As a result, shock waves are triggered in the solids or solid fragments along internal discharge paths through which the individual solids explode. However, this results in a very precise knowledge of the materials and an individual adjustment of the voltage peaks on the respective materials. This leads to an increased tax expense, so that more complicated and complex control mechanisms must be provided. This makes the apparatus design complex and thus expensive.

Aus der US 5,758,831 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der Behälter einen Innenraum aufweist, der ellipsenförmig ausgebildet ist. Diese Ellipse, die die Kontur des Innenraums beschreibt, verfügt über zwei Brennpunkte, wobei das zu zerkleinernde Material in der Nähe des einen Brennpunkts angeordnet ist und die beiden Elektroden so positioniert sind, dass der Lichtbogen im zweiten Brennpunkt der Ellipse entsteht. Dies hat jedoch zur Folge, dass die beiden Elektroden relativ genau positioniert werden müssen, um sicherzustellen, dass der Lichtbogen an der gewünschten Stelle erzeugt wird. Zudem ist es nicht möglich, den Abstand beispielsweise der Elektroden von dem Material, das zu zerkleinern ist, zu verändern, um auf geänderte Materialeigenschaften oder Größenverteilungen in den zu zerkleinernden Feststoffen eingehen zu können.From the US 5,758,831 a device is known in which the container has an interior which is formed elliptical. This ellipse, which describes the contour of the interior, has two foci, with the material to be crushed near one focal point, and the two electrodes positioned to form the arc at the second focal point of the ellipse. However, this has the consequence that the two electrodes must be positioned relatively accurately to ensure that the arc is generated at the desired location. In addition, it is not possible to change the distance, for example, of the electrodes from the material to be comminuted in order to be able to respond to changed material properties or size distributions in the solids to be comminuted.

Ähnliche Vorrichtungen sind aus der Medizintechnik bekannt, mit denen beispielsweise Nierensteine zertrümmert werden können. Beispielhaft sei hier auf die DE 197 18 513 C2 und die EP 590 177 B1 verwiesen.Similar devices are known from medical technology, with which, for example, kidney stones can be smashed. As an example, be here on the DE 197 18 513 C2 and the EP 590 177 B1 directed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass sie einen besseren Wirkungsgrad aufweist.The present invention has for its object to improve a generic device according to the preamble of claim 1 so that it has a better efficiency.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die elektrischen Leiter plattenförmig ausgebildet sind, jeweils eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüber liegende Unterseite aufweisen und so angeordnet sind, dass die Oberseite eines elektrischen Leiters der Unterseite des anderen elektrischen Leiters zugewandt ist.The invention achieves the stated object in that the electrical conductors are plate-shaped, each having an upper side and an upper side opposite the underside and are arranged so that the upper side of an electrical conductor faces the underside of the other electrical conductor.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beispielsweise durch einen erzeugten Lichtbogen besonders starke Druckwellen erzeugt werden können, wenn die Spannungsspitze, die durch die elektrischen Leiter an den Druckwellenerzeuger gesandt wird, möglichst steile Flanken aufweist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Vorrichtung und insbesondere die elektrischen Leiter möglichst induktionsarm ausgebildet werden. Derartige Überlegungen sind aus dem Stand der Technik bisher nicht bekannt.The invention is based on the finding that particularly strong pressure waves can be generated, for example, by a generated arc when the voltage peak sent by the electrical conductors to the pressure wave generator has as steep flanks as possible. This is achieved in particular by the fact that the device and in particular the electrical conductors are formed as low induction. Such considerations are not known from the prior art.

Aus der US 5,758,831 ist im Gegenteil bekannt, die elektrischen Leiter gemeinsam zum Druckwellenerzeuger zu leiten. Dafür wird ein einzelnes Koaxialkabel verwendet, wobei die Seele oder der Innenleiter den ersten elektrischen Leiter und der Außenleiter oder die Abschirmung den zweiten elektrischen Leiter bildet. Wird nun durch ein derartiges Kabel eine Spannungsund Stromspitze gesandt, um beispielsweise zwischen zwei Elektroden einen Lichtbogen zu erzeugen, kommt es zu starken Magnetfeldern und Induktionen, die eine rasche Weiterleitung des Stromes mit der anliegenden Spannung verhindern. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die elektrischen Leiter plattenförmig auszubilden. Dies bedeutet, dass die jeweiligen elektrischen Leiter in einer ersten Richtung senkrecht zur Stromflussrichtung eine deutlich größere Ausdehnung aufweisen als in einer zweiten Richtung, die senkrecht auf der ersten Richtung und auf der Stromflussrichtung steht. Die elektrischen Leiter weisen eine Oberseite, eine Unterseite und zwei Seitenflächen auf, wobei die Oberseite und die Unterseite größer als die Seitenflächen sind. Die jeweiligen Flächen müssen dabei nicht eben ausgebildet sein, sondern können gewölbt oder gebogen sein. Derartige elektrische Leiter, die beispielsweise aus Kupfer gefertigt sein können, führen im Vergleich zu den bisher verwendeten Koaxialkabeln, die für die jeweiligen elektrischen Leiter eine deutlich geringere Querschnittsfläche aufweisen, zu einer deutlichen Verringerung der Stromdichte und damit zu einer Verringerung der magnetischen Felder im Außenraum um die elektrischen Leiter herum. Hinzu kommt, dass die magnetischen Felder der beiden elektrischen Leiter für den, Fall, dass diese von Strom durchflossen werden, sich gegenseitig kaum beeinflussen, wenn die beiden elektrischen Leiter so aneinander angeordnet werden, dass eine Oberseite des einen Leiters der Unterseite des anderen Leiters zugewandt ist.From the US 5,758,831 On the contrary, it is known to conduct the electrical conductors together to the pressure wave generator. For this purpose, a single coaxial cable is used, wherein the core or the inner conductor forms the first electrical conductor and the outer conductor or the shield forms the second electrical conductor. Now, if a voltage and current spike is sent through such a cable, for example, to generate an arc between two electrodes, strong magnetic fields and inductions occur which prevent a rapid transmission of the current with the applied voltage. Therefore, the invention proposes to form the electrical conductor plate-shaped. This means that the respective electrical conductors in a first direction perpendicular to the current flow direction a clear greater extent than in a second direction, which is perpendicular to the first direction and in the current flow direction. The electrical conductors have an upper side, a lower side and two side surfaces, wherein the upper side and the lower side are larger than the side surfaces. The respective surfaces need not be flat, but may be curved or curved. Such electrical conductors, which may be made of copper, for example, lead to a significant reduction in the current density and thus to a reduction in the magnetic fields in the outer space in comparison to the previously used coaxial cables, which have a significantly smaller cross-sectional area for the respective electrical conductors the electrical conductors around. In addition, the magnetic fields of the two electrical conductors for the case that they are traversed by current, hardly influence each other when the two electrical conductors are arranged together so that an upper side of the one conductor facing the underside of the other conductor is.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der beiden elektrischen Leiter werden folglich die Induktivitäten in der Anlage minimiert, so dass es nicht oder kaum zu einer Verschiebung der Stromspitze relativ zur Spannungsspitze kommt. Dies hat einen besonders steilen Anstieg des Strompulses zur Folge, so dass ein besonders vorteilhafter Lichtbogen und damit eine besonders starke Druckwelle erzeugt werden kann.As a result of the configuration of the two electrical conductors according to the invention, the inductances in the system are consequently minimized so that there is little or no displacement of the current peak relative to the voltage peak. This results in a particularly steep increase of the current pulse, so that a particularly advantageous arc and thus a particularly strong pressure wave can be generated.

Vorzugsweise verfügt der Druckwellenerzeuger folglich über zwei in die Flüssigkeit hineinragende Elektroden. Von diesen ist eine mit dem ersten elektrischen Leiter und die andere mit dem zweiten elektrischen Leiter verbunden, so dass sich der Stromkreis in dem Moment schließt, wo zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen erzeugt wird. Dieser führt in der Flüssigkeit zu einem plötzlichen Verdampfen eines Teils der Flüssigkeit und damit zu einer schlagartigen Volumenzunahme. Dadurch wird eine erste Druckwelle erzeugt. Beim späteren Zusammenbrechen der so erzeugten Kavitäten wird eine weitere Druckwelle erzeugt, so dass zwei Druckwellen mit entgegengesetztem Vorzeichen sich in der Flüssigkeit ausbreiten und auf die zu zerkleinernden Feststoffe treffen.The pressure wave generator therefore preferably has two electrodes projecting into the liquid. Of these, one is connected to the first electrical conductor and the other to the second electrical conductor, so that the circuit closes at the moment where an arc is generated between the two electrodes. This leads in the liquid to a sudden evaporation of a part of the liquid and thus to a sudden volume increase. As a result, a first pressure wave is generated. Upon later collapse of the cavities thus produced, another Pressure wave generated so that two pressure waves of opposite sign propagate in the liquid and meet the shredded solids.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die beiden elektrischen Leiter parallel zueinander verlaufen. Dies hat eine besonders homogene Ausbildung der einzelnen magnetischen Felder und damit eine möglichst geringe Beeinflussung des Stromflusses in den elektrischen Leitern durch die magnetischen Felder des jeweils anderen Leiters zur Folge. Zudem ist es eine konstruktiv einfache und damit vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung.As has been found advantageous if the two electrical conductors are parallel to each other. This results in a particularly homogeneous formation of the individual magnetic fields and thus the lowest possible influence on the current flow in the electrical conductors by the magnetic fields of the other conductor. In addition, it is a structurally simple and thus advantageous embodiment of the device.

Die beiden elektrischen Leiter sind vorteilhafterweise in ein elektrisch isolierendes Material eingehüllt. Besonders vorzugsweise sind die beiden Leiter gemeinsam in dieses Material eingehüllt. Das Material kann beispielsweise in vorgefertigten Formteilen vorliegen, in die die beiden elektrischen Leiter beispielsweise eingelegt werden. Die Formteile können anschließend miteinander verbunden, beispielsweise verklebt, verschraubt oder vernietet werden, um eine möglichst sichere Befestigung der Formteile aneinander zu gewährleisten. Diese sichere Befestigung ist nötig, um die durch die großen Ströme und Spannungen auftretenden Kräfte aufnehmen zu können. Die elektrischen Leiter sind in diesem Zustand vollständig von dem isolierenden Material umgeben, wobei natürlich eine elektrische Kontaktierung weiterhin ermöglicht bleibt.The two electrical conductors are advantageously encased in an electrically insulating material. Particularly preferably, the two conductors are wrapped together in this material. The material can be present for example in prefabricated moldings, in which the two electrical conductors are inserted, for example. The moldings can then be connected to each other, for example, glued, screwed or riveted to ensure the most secure attachment of the moldings to each other. This secure attachment is necessary to accommodate the forces caused by the large currents and voltages can. The electrical conductors are completely surrounded in this state by the insulating material, of course, an electrical contact continues to be possible.

Vorzugsweise sind die beiden elektrischen Leiter in das elektrisch isolierende Material eingegossen. Dadurch wird eine besonders sichere Verbindung zwischen dem isolierenden Material und dem Leiter gewährleistet und eine präzise Fertigung von eventuell benötigten Formteilen aus dem elektrisch isolierenden Material ist unnötig. Dadurch wird der Fertigungsaufwand reduziert und gleichzeitig die Qualität der elektrischen Isolierung erhöht.Preferably, the two electrical conductors are cast in the electrically insulating material. As a result, a particularly secure connection between the insulating material and the conductor is ensured and a precise production of any required molded parts made of the electrically insulating material is unnecessary. This reduces the manufacturing effort and at the same time increases the quality of the electrical insulation.

Das elektrisch isolierende Material ist vorteilhafterweise ein Keramikmaterial, ein glasfaserverstärkter Kunststoff oder ein Epoxidharz. Natürlich sind auch Kombinationen dieser Werkstoffe möglich. Insbesondere der glasfaserverstärkte Kunststoff zeichnet sich durch eine leichte Verarbeitbarkeit, gute Anpassungsmöglichkeiten an die jeweilige Form des elektrischen Leiters sowie ein geringes Eigengewicht aus. Hingegen können Epoxidharz oder auch flüssige Keramiken verwendet werden, um die Leiter in das Material einzugießen und so die bereits erwähnten Vorteile zu erreichen.The electrically insulating material is advantageously a ceramic material, a glass fiber reinforced plastic or an epoxy resin. Of course, combinations of these materials are possible. In particular, the glass fiber reinforced plastic is characterized by easy processability, good customization options to the particular shape of the electrical conductor and a low weight. On the other hand, epoxy or liquid ceramics can be used to pour the conductors into the material to achieve the advantages already mentioned.

Der Druckwellenerzeuger ist vorteilhafterweise durch ein Schaltelement schaltbar, dass als ein Thyratron ausgebildet ist. Ein Thyratron ist als Hochleistungsschalter aus dem Stand der Technik bekannt und kann insbesondere dann verwendet werden, wenn große elektrische Ströme und/oder elektrische Spannungen verwendet werden müssen. Dies ist insbesondere für die Ausbildung der Vorrichtung mit zwei Elektroden der Fall, bei denen in der Flüssigkeit ein Lichtbogen erzeugt werden muss. Insbesondere in diesen Fällen sind elektrisch isolierende Materialien von Vorteil, in die die elektrischen Leiter eingegossen werden können, damit die teilweise erheblichen Stromkräfte, die bei den elektrischen Leitern auftreten können, aufgenommen werden können. So ist es insbesondere möglich, besonders geringe Isolationsabstände zwischen den beiden elektrischen Leitern zu erreichen, so dass die Anlage baulich kompakt ausgebildet werden kann. Versuche haben ergeben, dass ein Abstand zwischen den beiden plattenförmigen elektrischen Leitern von fünf Millimetern bei einer Kondensatorspannung von 15.000 Volt ausreichend ist.The pressure wave generator is advantageously switchable by a switching element that is designed as a thyratron. A thyratron is known as a high-power switch of the prior art and can be used in particular when large electrical currents and / or electrical voltages must be used. This is the case in particular for the design of the device with two electrodes, in which an arc has to be generated in the liquid. Particularly in these cases, electrically insulating materials are advantageous in which the electrical conductors can be cast in order that the sometimes considerable current forces which can occur in the electrical conductors can be absorbed. Thus, it is particularly possible to achieve very low insulation distances between the two electrical conductors, so that the system can be structurally compact. Experiments have shown that a distance between the two plate-shaped electrical conductors of five millimeters at a capacitor voltage of 15,000 volts is sufficient.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn ein Abstand zwischen den beiden Elektroden vorzugsweise stufenlos einstellbar ist. Durch den Abstand wird einerseits die Länge des erzeugten Lichtbogens und andererseits auch die dafür benötigte Spannung und Stromstärke eingestellt. Je kleiner der Lichtbogen ist, desto geringere Ausdehnungen haben die erzeugten Druckwellen. Dies kann insbesondere für den Fall von Vorteil sein, dass kleine Feststoffbauteile weiter zerkleinert werden sollen. Auf diese Weise kann fokussiert auf das jeweilige Werkstück eingewirkt werden und gleichzeitig der benötigte Energieaufwand reduziert werden.It has proven to be advantageous if a distance between the two electrodes is preferably infinitely adjustable. By the distance, on the one hand, the length of the generated arc and on the other hand, the voltage and current required for this purpose are set. The smaller the arc, the smaller the expansions of the generated pressure waves. This may be particularly advantageous in the event that small solid components continue to be crushed. In this way, it is possible to act in a focused manner on the respective workpiece while at the same time reducing the energy required.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Position der Elektroden in den Behälter einstellbar. Auch auf diese Weise kann auf die jeweiligen Gegebenheiten der zu zerkleinernden Feststoffe reagiert werden und beispielsweise der Abstand zwischen den Elektroden und dem zwischen ihnen zu erzeugenden Lichtbogen und den zu zerkleinernden Feststoffen eingestellt werden. Die durch den Lichtbogen erzeugten Druckwellen nehmen in ihrer Intensität mit dem Abstand von dem Lichtbogen quadratisch ab, so dass dafür eine effiziente und effektive Zerkleinerung ein möglichst kleiner Abstand zum Lichtbogen wünschenswert ist. Durch eine Verschiebung der Elektroden innerhalb des Behälters kann die Position des Lichtbogens frei eingestellt werden, so dass eine möglichst optimale Position relativ zu den zu zerkleinernden Feststoffen erreichbar ist.In a particularly preferred embodiment of the device, the position of the electrodes in the container is adjustable. In this way it is possible to react to the particular conditions of the solids to be comminuted and, for example, the distance between the electrodes and the arc to be generated between them and the solids to be comminuted be adjusted. The pressure waves generated by the arc decrease in their intensity with the distance from the arc from square, so that an efficient and effective crushing the smallest possible distance from the arc is desirable. By a displacement of the electrodes within the container, the position of the arc can be adjusted freely, so that the best possible position is achievable relative to the solids to be crushed.

Natürlich sind auch andere Möglichkeiten der Druckwellenerzeugung denkbar. Der Druckwellenerzeuger kann vorteilhafterweise beispielsweise auch einen gepulsten Laser aufweisen, durch den ebenfalls Schock- bzw. Druckwellen in der Flüssigkeit erzeugbar sind. Natürlich sind auch andere Möglichkeiten aus dem Stand der Technik bekannt und in einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendbar.Of course, other possibilities of pressure wave generation are conceivable. The pressure wave generator can advantageously also have, for example, a pulsed laser, by means of which shock or pressure waves can likewise be generated in the liquid. Of course, other ways known in the art are also useful in a device according to one embodiment of the present invention.

Mit der Vorrichtung ist es möglich, Feststoffe so weit zu zerkleinern, dass sie in Nanopartikelgröße vorliegen, die eine Ausdehnung von wenigen zehn Nanometern haben können. Um zu verhindern, dass diese Partikel sich am Boden des Behälters absetzen und so einen großen und damit ungünstigen Abstand von beispielsweise den Elektroden des Druckwellenerzeugers einnehmen können, kann eine Verwirbelungseinrichtung vorhanden sein, die die Flüssigkeit und damit die in der Flüssigkeit befindlichen Feststoffe umwälzt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass alle Feststoffe bewegt werden und in einen möglichst günstigen Abstand zu dem erzeugten Lichtbogen beziehungsweise den auf andere Weise erzeugten Druckwellen gebracht werden können. Zudem ist es möglich, die Vorrichtung beispielsweise im Dauerbetrieb zu betreiben und so beispielsweise durch ein Sieb am Boden des Behälters die Feststoffanteile, die eine ausreichend kleine Größe aufweisen, abzuführen und gleichzeitig frisches Material und frische zu zerkleinernde Feststoffe in den Behälter einzuführen. Die Dauer, Stärke und Frequenz der einzelnen Druckwellen, die durch den Druckwellenerzeuger erzeugt werden, hängt neben den zu zerkleinernden Feststoffen auch von der Größenverteilung der Feststoffe vor und natürlich auch nach der Zerkleinerung ab.With the device, it is possible to reduce solids to nanoparticle size, which may have an extension of a few tens of nanometers. In order to prevent these particles settle to the bottom of the container and so can take a large and thus unfavorable distance from, for example, the electrodes of the pressure wave generator, a swirling device may be present, which circulates the liquid and thus the solids present in the liquid. In this way ensures that all solids are moved and can be brought into the most favorable distance to the generated arc or the pressure waves generated in any other way. In addition, it is possible to operate the device, for example, in continuous operation and so for example by a sieve at the bottom of the container to dissipate the solids components which have a sufficiently small size and at the same time introduce fresh material and fresh solids to be crushed into the container. The duration, strength and frequency of the individual pressure waves generated by the pressure wave generator depends not only on the solids to be comminuted but also on the size distribution of the solids before and, of course, also after comminution.

Insbesondere für den Fall, dass die Druckwellen über einen elektrischen Lichtbogen erzeugt werden, wirken neben den Druckwellen auch elektrische und magnetische Felder auf die zu zerkleinernden Werkstoffe. Trifft ein derartiger elektrohydraulischer Impuls in einem flüssigen Medium beispielsweise auf ein Elastomer, fällt dessen Glastemperatur abhängig von der Konsistenz des Elastomers um bis zu 20 Grad. Dies bedeutet, dass Materialien, deren Glastemperatur in einem Bereich knapp oberhalb der Temperatur der verwendeten Flüssigkeit liegt, vor dem Zerkleinern mit der Vorrichtung nicht versprödet werden müssen. Eine zusätzliche Verwendung von flüssigem Stickstoff oder ähnlichen Versprödungsmitteln entfällt daher. So wird auch die Zerkleinerung dieser Elastomere, die ansonsten ohne zusätzliche Versprödung durch mechanische Impulseinwirkungen nicht zu zerkleinern sind, möglich.In particular, in the event that the pressure waves are generated by an electric arc, in addition to the pressure waves and electrical and magnetic fields act on the materials to be crushed. If such an electrohydraulic pulse encounters, for example, an elastomer in a liquid medium, its glass transition temperature drops by up to 20 degrees, depending on the consistency of the elastomer. This means that materials whose glass transition temperature is in a range just above the temperature of the liquid used need not be embrittled before comminution with the device. An additional use of liquid nitrogen or similar embrittlement is therefore eliminated. Thus, the comminution of these elastomers, which are otherwise not to be comminuted without additional embrittlement by mechanical impulse effects, is possible.

Der Behälter verfügt vorteilhafterweise über eine Zu- und eine Ableitung, durch die die Flüssigkeit in den Behälter eingefüllt bzw. aus ihm entfernt werden kann. Als vorteilhaft hat sich zudem herausgestellt, wenn durch diese Zu- und Ableitung unterschiedliche Flüssigkeiten gegebenenfalls bei unterschiedlicher Temperatur und unterschiedlichem Druck in den Behälter eingefüllt beziehungsweise aus ihm entfernt werden können. So weist die Vorrichtung beispielsweise eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von flüssigem CO2 in den Behälter auf. Dafür wird die genannte Zuleitung verwendet. Das flüssige CO2 steht dabei beispielsweise unter einem Druck von 70 bar, so dass die Feststoffe, die durch die Vorrichtung zerkleinert werden sollen, diesem Druck permanent ausgesetzt sind. Dadurch werden beispielsweise Prozessöle und andere insbesondere flüssige Stoffe aus den Feststoffen herausgedrückt.The container advantageously has an inlet and a discharge line through which the liquid can be filled into or removed from the container. It has also been found to be advantageous if different liquids can optionally be introduced into or removed from the container at different temperatures and pressures through this inlet and outlet. So does the device For example, a feeder for supplying liquid CO2 in the container. For this purpose, the said supply line is used. For example, the liquid CO2 is under a pressure of 70 bar, so that the solids which are to be comminuted by the device are permanently exposed to this pressure. As a result, process oils and other, in particular, liquid substances are pressed out of the solids, for example.

Die Vorrichtung verfügt zudem vorteilhafterweise über eine Druckentlastungseinrichtung, durch die der Behälter so belüftet beziehungsweise entspannt werden kann, dass der Druck, unter dem das Kohlendioxyd steht, verringert wird. Dadurch tritt das Kohlendioxyd in die gasförmige Phase über. Handelt es sich bei den Feststoffen um kontaminierte Feststoffe, können durch das flüssige CO2 extrahierte Bestandteile und insbesondere Gift- und Gefahrstoffe in gasförmiger Weise mit dem Kohlendioxyd dem Behälter entzogen und anschließend aus dem CO2 extrahiert werden. Das Kohlendioxyd kann aufgereinigt und wieder verwendet werden. Auch hierfür verfügt die Vorrichtung über geeignete Einrichtungen.The device also advantageously has a pressure relief device, through which the container can be vented or relaxed so that the pressure at which the carbon dioxide is reduced. As a result, the carbon dioxide enters the gaseous phase. If the solids are contaminated solids, components extracted from the liquid CO2, and especially toxic and hazardous substances, can be removed in a gaseous manner with the carbon dioxide from the container and then extracted from the CO2. The carbon dioxide can be purified and reused. Again, the device has suitable facilities.

Durch das Überführen des flüssigen Kohlendioxyds in die gasförmige Phase kommt es zudem zu einem starken Abkühlen der Temperatur innerhalb des Behälters und damit auch der Temperatur der Feststoffe. Dies ist insbesondere für die weitere Zerkleinerung von Elastomeren oder anderen Kunststoffen von Vorteil, die durch die starke Abkühlung versprödet werden und so der mechanischen Zertrümmerung zugänglich werden.By transferring the liquid carbon dioxide in the gaseous phase, it also leads to a strong cooling of the temperature within the container and thus also the temperature of the solids. This is particularly advantageous for the further comminution of elastomers or other plastics which are embrittled by the strong cooling and thus become accessible to mechanical fragmentation.

Nachdem das Kohlendioxid dem Behälter entnommen wurde, kann beispielsweise Wasser als neue Flüssigkeit über die Zuleitung eingefüllt werden. In dieser Flüssigkeit werden anschließend durch den Druckwellenerzeuger die zur Zertrümmerung notwendigen Druckwellen erzeugt. Die zertrümmerten und zerkleinerten Feststoffe können anschließend wie bei jeder anderen hier beschriebene Vorrichtung, beispielsweise durch Feinstsiebe, im kontinuierlichen Verfahren dem Behälter entzogen werden.After the carbon dioxide has been removed from the container, for example, water can be introduced as a new liquid via the supply line. In this liquid are then generated by the pressure wave generator for crushing necessary pressure waves. The crushed and crushed solids can subsequently as in any other device described herein, for example by ultrafine sieves, in the continuous Procedure the container be withdrawn.

Mit Hilfe einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

  • Figur 1 - die schematische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
  • Figur 2 - die schematische Darstellung aus Figur 1, in der die Druck wellen erzeugt werden,
  • Figur 3 - die Darstellung eines Teils einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • Figur 4 - die Darstellung eines weiteren Ausschnittes einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
  • Figur 5 - eine weitere Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
With the aid of a drawing, an embodiment of the present invention will be explained in more detail below. It shows:
  • FIG. 1 - The schematic view of an apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 - The schematic representation of FIG. 1 in which the pressure waves are generated,
  • FIG. 3 the representation of a part of a device according to an embodiment of the present invention,
  • FIG. 4 - The representation of another section of a device according to an embodiment of the present invention and
  • FIG. 5 - Another illustration of a device according to an embodiment of the present invention.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Sie verfügt über einen Behälter 2, in dem sich im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zu zerkleinernde Feststoffe 4 befinden. Der Behälter 2 ist durch einen Deckel 6 verschließbar, in dem sich eine Öffnung 8 befindet, durch die ein Druckwellenerzeuger 10 in den Behälter 2 hineinragt. Dieser verfügt über zwei Elektroden 12, deren Abstand voneinander über eine Einstellvorrichtung, die in Figur 1 nicht dargestellt ist, eingestellt werden kann. FIG. 1 shows a device 1 according to a first embodiment of the present invention. It has a container 2, in which in the in FIG. 1 shown embodiment to crushing solids 4 are located. The container 2 can be closed by a cover 6, in which there is an opening 8, through which a pressure wave generator 10 projects into the container 2. This has two electrodes 12 whose distance from each other via an adjustment device, which in FIG. 1 not shown, can be adjusted.

Der Druckwellenerzeuger 10 ist durch zwei elektrische Leiter 14 mit einer Spannungsquelle 16 verbunden. Die elektrischen Leiter 14 sind durch parallele Doppellinien dargestellt. Sie sind plattenförmig und in Figur 1 in einer Seitenansicht dargestellt, so dass die elektrischen Leiter 14 in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene eine deutlich größere Ausdehnung aufweisen als die in Figur 1 gezeigte Ausdehnung von oben nach unten. Die Darstellung der elektrischen Leiter 14 ist gewählt worden, um darzustellen, dass zwischen den beiden elektrischen Leitern 14 nur ein sehr geringer Abstand einzuhalten ist, um ein Überschlagen eines elektrischen Funkens zwischen den beiden elektrischen Leitern zu verhindern. Vorzugsweise sind die elektrischen Leiter 14 in eine elektrisch isolierende Masse eingegossen.The pressure wave generator 10 is connected by two electrical conductors 14 with a Voltage source 16 connected. The electrical conductors 14 are represented by parallel double lines. They are plate-shaped and in FIG. 1 shown in a side view, so that the electrical conductors 14 in a direction perpendicular to the plane of a significantly greater extent than those in FIG. 1 shown extension from top to bottom. The representation of the electrical conductors 14 has been chosen to illustrate that only a very small distance must be maintained between the two electrical conductors 14 in order to prevent a flashover of an electrical spark between the two electrical conductors. Preferably, the electrical conductors 14 are cast in an electrically insulating compound.

In den Verlauf der elektrischen Leiter 14 ist ein Schaltelement 18 eingefügt, das beispielsweise in Form eines Thyratrons ausgebildet sein kann. Durch das Schaltelement 18 wird die elektrische Spannung aus der Spannungsquelle 16 zu den Elektroden 12 geleitet, zwischen denen anschließend der Lichtbogen entsteht.In the course of the electrical conductors 14, a switching element 18 is inserted, which may be formed for example in the form of a thyratron. By the switching element 18, the electrical voltage is conducted from the voltage source 16 to the electrodes 12, between which then the arc is formed.

Die Spannungsquelle 16 ist bevorzugt mit einer Mehrzahl von Kondensatoren verbunden, die für den Lichtbogen benötigte Spannung aufbringen. Neben der Spannungsquelle 16 befindet sich ein Bediengerät 20, bei dem beispielsweise die gewünschten Spannungen und Stromstärken einstellbar und über Anzeigeelemente 22 ablesbar sind. Zudem kann beispielsweise ein Abstand der beiden Elektroden 12 voneinander oder eine Position der Elektroden 12 relativ zu den eingeführten Feststoffen 4 eingestellt werden.The voltage source 16 is preferably connected to a plurality of capacitors, which apply the voltage required for the arc. In addition to the voltage source 16 is an operating device 20, in which, for example, the desired voltages and currents are adjustable and readable via display elements 22. In addition, for example, a distance of the two electrodes 12 from one another or a position of the electrodes 12 relative to the introduced solids 4 can be set.

Figur 2 zeigt die Vorrichtung 1 aus Figur 1, bei der das Schaltelement 18 die elektrische Spannung, die von der Spannungsquelle 16 erzeugt wurde, an die Elektroden 12 weitergeleitet hat. Dadurch entsteht ein Lichtbogen 24, durch den die in Figur 2 schematisch angedeuteten Druckwellen 26 erzeugt werden. Die Feststoffe 4, die sich im Behälter 2 befinden, werden durch diese Druckwellen 26 zerkleinert. FIG. 2 shows the device 1 from FIG. 1 in which the switching element 18 has forwarded the electrical voltage generated by the voltage source 16 to the electrodes 12. This creates an arc 24 through which the in FIG. 2 schematically indicated pressure waves 26 are generated. The solids 4, which are located in the container 2, are crushed by these pressure waves 26.

Man erkennt sowohl in Figur 1 als auch in Figur 2, dass die beiden elektrischen Leiter 14 so angeordnet sind, dass eine Oberseite 28 des in den Figuren unteren elektrischen Leiters 14 einer Unterseite 30 des in den Figuren oberen elektrischen Leiters 14 zugewandt ist.One recognizes both in FIG. 1 as well as in FIG. 2 in that the two electrical conductors 14 are arranged such that an upper side 28 of the lower electrical conductor 14 in the figures faces an underside 30 of the upper electrical conductor 14 in the figures.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Vorrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Zentral ist das Schaltelement 18 in Form eines Thyratrons dargestellt, das von den plattenförmigen elektrischen Leitern 14 umgeben ist. Jeder der beiden elektrischen Leiter 14 verfügt über eine Oberseite 28 und eine Unterseite 30, wobei die beiden elektrischen Leiter 14 so angeordnet sind, dass die Oberseite 28 des unteren elektrischen Leiters 14 der Unterseite 30 des oberen elektrischen Leiters 14 zugewandt ist. FIG. 3 shows a section of the device 1 according to another embodiment of the present invention. The central switching element 18 is shown in the form of a thyratron, which is surrounded by the plate-shaped electrical conductors 14. Each of the two electrical conductors 14 has an upper side 28 and a lower side 30, wherein the two electrical conductors 14 are arranged such that the upper side 28 of the lower electrical conductor 14 faces the underside 30 of the upper electrical conductor 14.

Man erkennt, dass die elektrischen Leiter 14 sich links und rechts vom Schaltelement 18 befinden, wobei der elektrische Leiter 14, der auf der rechten Seite den oberen elektrischen Leiter 14 bildet, auf der linken Seite den unteren elektrischen Leiter bildet. Dazwischen sind diese beiden Bauteile über säulenartige Leiterelemente 32 verbunden. Die Verbindung zwischen den anderen beiden elektrisch leitenden Bauteilen, die den zweiten elektrischen Leiter 14 bilden, erfolgt durch das Schaltelement 18.It can be seen that the electrical conductors 14 are located to the left and right of the switching element 18, wherein the electrical conductor 14, which forms the upper electrical conductor 14 on the right side, forms the lower electrical conductor on the left side. In between, these two components are connected by columnar conductor elements 32. The connection between the other two electrically conductive components, which form the second electrical conductor 14, takes place through the switching element 18.

Figur 4 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus einer Vorrichtung 1. Zu erkennen ist wieder das Schaltelement 18 sowie die beiden elektrischen Leiter 14. Am in Figur 4 rechten Ende der beiden elektrischen Leiter 14 befindet sich jeweils ein Kontaktelement 34, an deren unteren Enden sich eine elektrische Zuleitung 36 befindet, die zu den Elektroden 12 führt, die in dem gezeigten Behälter 2 enthalten sind. FIG. 4 shows a further section of a device 1. It can be seen again the switching element 18 and the two electrical conductors 14. Am in FIG. 4 Right end of the two electrical conductors 14 is in each case a contact element 34, at the lower ends of which there is an electrical lead 36 which leads to the electrodes 12 which are contained in the container 2 shown.

Sowohl in Figur 3 als auch in Figur 4 ist zu erkennen, dass der Abstand der beiden elektrischen Leiter 14 voneinander relativ zu ihrer Ausdehnung in den übrigen Raumrichtungen sehr gering ausgebildet ist. Dies ist aufgrund der besonderen geometrischen Ausgestaltung der elektrischen Leiter 14 möglich. In den Figuren 3 und 4 sind die elektrischen Leiter 14 noch nicht in ein isolierendes Material eingebettet.As well in FIG. 3 as well as in FIG. 4 It can be seen that the distance between the two electrical conductors 14 is formed from each other relatively small relative to their extent in the remaining spatial directions. This is possible due to the special geometric configuration of the electrical conductors 14. In the Figures 3 and 4 the electrical conductors 14 are not yet embedded in an insulating material.

Figur 5 hingegen zeigt die Vorrichtung aus den Figuren 3 und 4, wobei die elektrischen Leiter 14 in einem elektrisch isolierenden Material 38 eingeschlossen ist. Das isolierende Material 38 ist im Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von Schienenelementen ausgeführt, die um die elektrischen Leiter 14 herumgelegt und mit einer Vielzahl von Verbindungselementen 40, die beispielsweise als Schrauben ausgebildet sein können, verbunden sind. FIG. 5 whereas the device is shown in FIGS Figures 3 and 4 wherein the electrical conductors 14 are enclosed in an electrically insulating material 38. The insulating material 38 is in FIG. 5 shown embodiment in the form of rail elements, which are wrapped around the electrical conductors 14 and connected to a plurality of connecting elements 40, which may be formed, for example, as screws.

Natürlich ist es auch möglich, ein elektrisch isolierendes Material 38 zu verwenden, das beispielsweise im flüssigen Zustand verarbeitet werden kann und die elektrischen Leiter 14 in dieses Material einzugießen.Of course, it is also possible to use an electrically insulating material 38, which can be processed, for example, in the liquid state and pour the electrical conductors 14 into this material.

Die elektrischen Zuleitungen 36 verlaufen vom in Figur 5 rechten Ende der elektrischen Leiter 14 nach unten in den Behälter 2 der Vorrichtung 1.The electrical leads 36 extend from in FIG. 5 right end of the electrical conductors 14 down into the container 2 of the device first

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
Behältercontainer
44
Feststoffesolids
66
Deckelcover
88th
Öffnungopening
1010
DruckwellenerzeugerPressure wave generator
1212
Elektrodenelectrodes
1414
Elektrische LeiterElectric conductors
1616
Spannungsquellevoltage source
1818
Schaltelementswitching element
2020
Bediengerätcontrol unit
2222
Anzeigeelementdisplay element
2424
LichtbogenElectric arc
2626
Druckwellenpressure waves
2828
Oberseitetop
3030
Unterseitebottom
3232
Leiterelementconductor element
3434
Kontaktelementcontact element
3636
Elektrische ZuleitungElectrical supply
3838
Elektrisch isolierendes MaterialElectrically insulating material
4040
Verbindungselementconnecting element

Claims (10)

Vorrichtung (1) zum Zerkleinern von Feststoffen (4), wobei die Vorrichtung (1)
einen Behälter (2) zum Aufnehmen der Feststoffe (4),
eine Spannungsquelle (16) zum Erzeugen einer elektrischen Spannung und
einen Druckwellenerzeuger (10) aufweist, der
über zwei elektrische Leiter (14) mit der Spannungsquelle (16) verbunden ist, und
eingerichtet ist, in einer Flüssigkeit, die sich in dem Behälter (2) befindet, Druckwellen (26) zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (14)
plattenförmig ausgebildet sind,
jeweils eine Oberseite (28) und eine der Oberseite (28) gegenüber liegende Unterseite (30) aufweisen und
so angeordnet sind, dass die Oberseite (28) eines elektrischen Leiters (14) der Unterseite (30) des anderen elektrischen Leiters (14) zugewandt ist.
Device (1) for comminuting solids (4), wherein the device (1)
a container (2) for receiving the solids (4),
a voltage source (16) for generating an electrical voltage and
a pressure wave generator (10), the
via two electrical conductors (14) to the voltage source (16) is connected, and
is arranged to generate pressure waves (26) in a liquid which is located in the container (2),
characterized in that the electrical conductors (14)
are plate-shaped,
each have an upper side (28) and one of the upper side (28) opposite underside (30) and
are arranged so that the upper side (28) of an electrical conductor (14) faces the underside (30) of the other electrical conductor (14).
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwellenerzeuger (10) zwei in die Flüssigkeit ragende Elektroden (12) aufweist.Device (1) according to claim 1, characterized in that the pressure wave generator (10) has two protruding into the liquid electrode (12). Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrischen Leiter (14) parallel zueinander verlaufen.Device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the two electrical conductors (14) extend parallel to one another. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrischen Leiter (14) insbesondere gemeinsam in ein elektrisch isolierendes Material eingehüllt sind.Device (1) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the two electrical conductors (14) are sheathed in particular in an electrically insulating material. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (14) in das elektrisch isolierende Material eingegossen sind.Device (1) according to claim 4, characterized in that the electrical conductors (14) are cast in the electrically insulating material. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Material ein Keramikmaterial, ein glasfaserverstärkter Kunststoff oder ein Epoxidharz ist.Device (1) according to claim 4 or 5, characterized in that the electrically insulating material is a ceramic material, a glass fiber reinforced plastic or an epoxy resin. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwellenerzeuger (10) durch ein Schaltelement (18) schaltbar ist, dass als ein Thyratron ausgebildet ist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure wave generator (10) by a switching element (18) is switchable, which is designed as a thyratron. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand der beiden Elektroden (12) voneinander vorzugsweise stufenlos einstellbar ist.Device (1) according to one of claims 2 to 7, characterized in that a distance of the two electrodes (12) from each other is preferably infinitely adjustable. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position der Elektroden (12) in dem Behälter (2) einstellbar ist.Device (1) according to one of claims 2 to 8, characterized in that a position of the electrodes (12) in the container (2) is adjustable. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwellenerzeuger (10) einen gepulsten Laser aufweist.Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure wave generator (10) comprises a pulsed laser.
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