WO1994008732A1

WO1994008732A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschallen und zur übertragung von schwingungen auf eine teilchen enthaltende beschallungsflüssigkeit

Info

Publication number: WO1994008732A1
Application number: PCT/CH1993/000241
Authority: WO
Inventors: Franz Gähler; Urs Keller; Roland Meier
Original assignee: Sofima Ag
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1994-04-28
Also published as: DE59302055D1; EP0618847A1; EP0618847B1; AU5105993A; JPH07501981A

Abstract

Beim erfindungsgemässen Verfahren zur Erzeugung von Schwingungen und deren Übertragung auf eine Beschallungsflüssigkeit (11) werden die Schallwellen durch eine Schallsonde (2) mit einem Schallwandler (6) und einem am Schallwandler befestigten Resonator (3) erzeugt. Der Resonator (3) ist erfindungsgemäss von einer Abteilwand (9) umgegen, und der Zwischenraum (7) zwischen dem Resonator (3) und der Abteilwand (9) ist mit einer Übertragungsflüssigkeit (15) aufgefüllt. Diese überträgt die Schwingungen von der Oberfläche des Resonators (3) auf die die Abteilwand (9) umgebende Beschallungsflüssigkeit (11). Unabhängig von den Dämpfungseigenschaften der Beschallungsflüssigkeit (11) und den darin enthaltenen zu beschallenden Teilchen kann der Resonator (3) in Gang gesetzt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschallen und zur Übertragung von Schwingungen auf eine Teilchen enthaltende Beschallungsflüssigkeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschallen und zur Übertragung von Schwingungen auf eine Teilchen enthaltende Beschallungsflüssigkeit ge äsε einem der Ansprüche 1, 7 und 21.

Für die Reinigung der Oberflächen von Schmuckstücken, aber auch Maschinenteilen werden seit vielen Jahren Ultraschall-Reinigungsanlagen eingesetzt, welche aus einem eine Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Behälter, einem Ultraschall-Generator sowie einem oder mehreren Schallwandlern bestehen, die aussen an den Behälterwänden befestigt sind, diese in Schwingung versetzen und die Schwingungen auf die Flüssigkeit übertragen.

Es wurde schon früh als Nachteil erkannt, dass die Schall¬ wandler über eine schlechte Anpassungsfähigkeit an die Last verfügen, die sich aus dem Behälter, der Reinigungsflüssigkeit bzw. dem Kopplungsmedium und den darin zur Reinigung eingetauchten Gegenständen zusammensetzt. Auch die physikalischen Gegebenheiten, wie Arbeitsfrequenz, das Übertragungsverhalten des Behälters, die Dämpfung der Kopplungsflüssigkeit und des zu reinigenden Materials, setzen den Abmessungen der Reinigungsanlagen Grenzen.

Aus der EP-Bl-0044800 ist bekannt, dass ein typischer pie- zoelektrischer Schallwandler für eine Arbeitsfrequenz von 20 kHz eine Länge von ca. 100 mm und eine laterale Abmes¬ sung von ca. 65 mm aufweist. Ein solcher Schallwandler vermag nur 2 bis 6% der Energie an das Kopplungsmedium ab¬ zustrahlen; der Rest verursacht im Schallwandler Wärme, welche abgeführt werden uss und/oder nur kurze Einschalt- zeiten erlaubt. Aus der genannten Schrift ist es auch be¬ kannt, dass einer guten Anpassung der Last an die Kopp- lungsflüssigkeit und der darin eingetauchten zu reinigen¬ den Gegenstände noch ein anderer Faktor entgegensteht. Die pro Flächeneinheit abgestrahlte Schalleistung lässt sich nicht beliebig vergrössern, da durch die Kavitation eine teilweise Entkoppelung des Schallwandlers von der Koppelungsflüssigkeit stattfindet. Diese Erkenntnisse haben dazu geführt, dass bei grösseren Reinigungsanlagen eine Vielzahl von Schallwandlern an den Behälterböden montiert werden müssen. Dies führt zu hohen Investitionen und entsprechend hohen Betriebskosten. Trotz dieser Verbesserung gelingt es bei der Beschallung einer Suspension, in welche eine Vielzahl von zu behandelnden Teilchen eingebracht wurde, nur ungenügend, die zur Reinigung dieser Teilchen notwendige Schallenergie in die Suspension einzubringen, da die durch diese Teilchen verursachte Dämpfung die Ausbreitung der Schallwellen stark reduziert oder verhindert.

Aus dem Europäischen Recherchenbericht ist auch ein Messinstrument zum Messen der Charakteristik von Flüssigkeiten (US-A-3, 680,841) bekannt. Mit einer in einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter eingetauchten Beschallungsvorrichtung soll verhindert werden, dass sich an den in die Flüssigkeit eintauchenden Bereichen von Messelektroden ein Niederschlag bildet. Zum Schutz gegen die Agressivität der zu charakterisierenden Flüssigkeit, z.B. Säure, ist der Schallwandler mit einem Mantel umgeben. Zur Übertragung der Schwingungen des aus einem elektrischen Schallwandler bestehenden Vibrators an den ihn umgebenden Schutzmantel ist in letzteren eine Flüssigkeit eingefüllt. Dieser Schutzmantel wirkt als Resonator und überträgt die Ultraschall-Wellen direkt auf die zu messende Flüssigkeit. Gemäss der US-Schrift soll es mit dem Vibrator möglich sein, mit geringer Energie Ablagerungen an den beiden Elektroden zu verhindern, um so beispielsweise eine stets gleichbleibende Qualität einer pH-Messung vornehmen zu können, auch wenn die Flüssigkeit teilweise kristallisiert ist. Da der Schallwandler von einem Mantel umgeben ist, kann er direkt in heissen und korrosiven Flüssigkeiten eingesetzt und durch die Flüssigkeit gekühlt werden. Die z.B. auf ihren pH-Wert zu messende Flüssigkeit enthält keine zu reinigende Teilchen in suspendierter Form, welche dämpfend auf die Ausbreitung der Schallwellen wirken. Probleme, den Vibrator bei. dieser Anwendung in Gang zu setzen oder dessen Betrieb aufrechtzuerhalten, treten in dieser Anwendung nicht auf. Ein Einsatz der aus der US-A-3 , 680, 841 bekannten Sonde zur Beschallung dämpfungsreicher Beschallungsmedien ist nicht möglich.

Die Verwendung des aus der EP-Bl-0044800 bekannten Rohrschwingers zur Beschallung von in der Koppelungsflüssigkeit suspendierten, mit Ablagerungen verunreinigten pulver-, granulat- oder andersförmigen Produkten hat sich als nicht möglich erwiesen, wenn der prozentuale Anteil von zu reinigenden Produkten bezüglich der Menge der Koppelungsflüssigkeit bestimmte Grenzen überschreitet. In den meisten Fällen gelingt es überhaupt nicht, den Resonator innerhalb der Flüssigkeit in Schwingung zu setzen, da die Dämpfung der Koppelungsflüssigkeit zusammen mit den darin enthaltenen zu reinigenden Produkte zu gross ist. Eine wesentl che Verkleinerung des prozentualen Anteiles des zu reinigenden Produktes in der Flüssigkeit, um die Dämpfung zu verringern, ist aus Produktivitäts- und Kostengründen nicht erwünscht. Aus diesem Grunde sind bis heute keine Anlagen zur grosstechnischen Beschallung von rieselfähigen Schüttgütern, wie Strahlmittel, Giessereisand etc., in die Praxis umgesetzt worden.

Dieses Problem ist deutlich aus der FR-PS-1.212.496 bekannt. Dort wird versucht, in einem sehr kleinen Beschallungsbehälter nur eine kleine Menge von zu beschallendem Material den Schallwellen einer Schallvorrichtung auszusetzen. Da die abgelösten Verunreinigungen leichter, die gereinigten Teilchen jedoch schwerer als die Beschallungsflüssigkeit sind, erfolgt deren Trennung auf natürlichem Wege, und es bedarf dafür keiner zusätzlichen Vorrichtungen oder Einflüsse. Nebst einer sehr geringen möglichen Leistung einer solchen Anlage kann diese z.B. zur Reinigung von Strahlmitteln, bei denen z.B. Korund und Schwermetallverunreinigungen getrennt werden müssen, nicht eingesetzt werden. Auch bei der Reinigung von Giessereisand treten dieselben Probleme auf.

Aus der Europäischen Patentanmeldung Nr. 91115504.2 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Schüttgütern bekannt, bei dem die Liberierung der auf Giessereisand haftenden Verunreinigungen mit Ultraschall vorgenommen werden soll. Es hat sich bei Versuchen allerdings gezeigt, dass schon bei einer wirtschaftlich uninteressanten kleinen Konzentration an Schüttgut in der Beschallungsflussigkeit die Schallsonde nicht mehr in Gang gesetzt werden kann.

Es hat sich auch gezeigt, dass das einwandfreie Ablösen allein noch nicht die erwartete klare Trennung der Komponenten erlaubt, weil die Ablagerungen dazu neigen, erneut anzuhaften.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Erzeugung von Schallwellen und zur Liberierung von in einer Beschallungsfüssigkeit vorliegender Teilchen von deren anhaftenden Ablagerungen oder Verunreinigungen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung ge äss den Merkmalen der Ansprüche 1,7 und 21.

Überraschenderweise gelingt es mit dem erfindungsge ässen Verfahren und der Vorrichtung, die Schallsonde bzw. den Resonator trotz Energieverlust durch die zusätzlichen Übertragungsmedien, welche den Kontakt des Resonators mit der Beschallungsflussigkeit und den darin eingebrachten zu reinigenden Teilchen verhindern, im wesentlichen unabhängig von den Dämpfungseigenschaften der Teilchen und der Teilchen enthaltenden Beschallungs- und Koppelungsflüssigkeit, in Gang zu setzen. Die zur Trennung des Übertragungs ediums eingesetzte Abteilwand wird durch die vom Resonator ausgesandten Schallwellen in Schwingung versetzt und überträgt diese an die zu beschallenden Teilchen.

Bei der Verwendung eines Resonators mit Oberflächenstruktur, werden die Schwingungen sich - 6 -

gegenseitig kreuzend in allen Richtungen vom Resonator abgesandt. Bei einem Resonator mit Erhebungen in Form von Stäbchen, Buckeln etc. , erfolgt die Abgabe der Schwingungen an die Beschallungsflussigkeit ebenfalls nach allen Richtungen, so dass sich die Schallwellen im Beschallungsmedium kreuzen können und so auch von allen Seiten auf die zu beschallenden Teilchen auftreffen.

Bei der Verwendung einer für die Koppelungsflüssigkeit durchlässigen Abteilwand entfällt der Einsatz einer zu¬ sätzlichen ubertragungsflussigke.i , und es wird die Be¬ schallungsenergie direkt vom Resonator in die zwischen dem Resonator und der Abteilwand befindliche, jedoch nicht teilchenbeladene, ein Schutzströmung oder -mantel bildende Beschallungsflüssigkeit eingeleitet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand illustrierter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer mantelförmigen

Abteilwand in einem Beschallungsbehälter, Figur 2 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer beuteiförmigen

Abteilwand, Figur 3 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer gewellten

Abteilwand, Figur 4 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer mit Erhebungen versehenen Abteilwand, Figur 5 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einem rohrförmigen Resonator und einer darin eingesetzten Abteilwand, Figur 6 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einem durch eine strömende Übertragungsflüssigkeit erzeugten Mantel, Figur 7 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer Abteilwand und einem als Aufstromklassierer ausgebildeten Behälter (teilweise als H bschnitt dargestellt), Figur 8 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einem die Sonde umfassenden, doppelwandigen flüssigkeitsdurchlässigen Rohr (teilweise als Halbschnitt dargestellt) , Figur 9 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung ge äss Figur 8 ohne eine den Resonator und die Beschallungsflussigkeit trennende Abteilwand (teilweise als Halbschnitt dargestellt) , Figur 10 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer röhr- und schraubenlinienförmig ausgebildeten Abtei. wand und mit einer Zentrifuge, Figur 11 einen Längsschnitt durch eine

Beschallungsvorrichtung mit einer röhr- und schraubenlinienförmig ausgebildeten Abteilwand in eine Aufstromklassiervorrichtung eingesetzt. Die erfindungsgemässe Beschallungsvorrichtung 1 weist ei¬ nen hohl oder massiv ausgebildeten Resonator 3 auf, mit einem Durchmesser d von z.B. 48,5 mm auf, welcher in Verbindung steht mit einem Schallwandler 6, der in Figur 1 nur schematisch dargestellt ist. Der Schallwandler 6 ist ausserhalb des hier rohrför ig ausgebildeten Resonators 3 angeordnet und stirnseitig mit letzterem verbunden. Es kann ein magnetostriktiver oder ein piezoelektrischer Schallwandler 6 aufgesetzt sein. Die als Ganzes mit 2 bezeichnete Schallsonde ist an ihrem einen, den Schallwandler 6 enthaltenden Ende mit der Wand 8 eines Beschallungsbehälters 10 über Flansch 13 verbunden. Der Resonator 3 kann auch eine andere als rohrförmige geometrische Gestalt aufweisen.

Die Versorgung des Schallwandlers 6 mit Energie erfolgt durch einen Schallgenerator 16, der ebenfalls ausserhalb des Resonators 3 und des Beschallungsbehälters 10 angeordnet ist, über die Leitung 12.

Unter Bildung eines Zwischenraumes 7 umgibt im ersten Beispiel eine mantelförmige Abteilwand 9 den Resonator 3. Die Abteilwand 9 taucht mit dem darin angeordneten Resonator 3 in eine zu beschallende Beschallungs¬ flussigkeit 11 ein. Die Abteilwand 9, deren Durchmesser D z.B. 85 mm beträgt, ist mit dem Resonator 3 über ein im Zwischenraum zwischen der Oberfläche des Resonators 3 und der Innenfläche der Abteilwand 9 befindliches Übertragungsmedium oder einer Übertragungsflüssigkeit 15 mindestens teilweise schwingungsverbunden. Der Zwischenraum 7 zwischen dem Resonator 3 und der Abteilwand 9 kann also ganz oder teilweise mit der Übertragungs¬ flüssigkeit 15 gefüllt werden, welche die vom Resonator 3 vorerst an die Übertragungsflüssigkeit 15 übertragenen Schwingungen an die Beschallungsflussigkeit 11 und die darin eingebrachten Teilchen 32 und die darauf sitzenden Ablagerungen 34 überträgt (nur wenige in den Figuren 1 und 2 dargestellt) . Die Abteilwand 9 kann zur indirekten Übertragung ein geschlossener schwingungsfähiger oder zur direkten Übertragung ein perforierter Körper sein; sie kann auch netz- oder gitterförmig oder als textiles Flächengebilde ausgebildet sein und den Durchtritt von

Übertragunsflüssigkeit 15 oder Beschallungsflussigkeit 11 ohne Beladung mit zu, beschallenden und dämpfenden Teilchen in den Zwischenraum 7 oder in umgekehrter Richtung erlauben.

Es ist auch möglich, nur den Boden .18 der Abteilwand 9 flüssigkeitsdurchlässig auszugestalten.

Die Abteilwand 9 dient folglich dazu, eine dä pfungsarme Zone zwischen dem Resonator 3 und der Beschallungsflussigkeit 11 mit den darin enthaltenen Teilen 32 zu schaffen.

Bei einer flüssigkeitsdichten Abteilwand 9 kann ais dämp¬ fungsarme Übertragungsflüssigkeit 15 für die Übertragung der am Resonator 3 erzeugten Schwingungen auf die Abteilwand 9 Wasser verwendet werden. Die mantelförmige Abteilwand 9 kann beispielsweise aus Metall, Glas oder Kunststoff gefertigt sein, wobei deren

Eigenresonanzverhalten vorzugsweise an die gewünschten Beschallungsfrequenzen angepasst ist.

Bei einer flüssigkeitsdurchlässigen Abteilwand 9 wirkt diese als Sieb und die zwischen dem Resonator 3 und der Abteilwand 9 vorhandene Flüssigkeit ist in diesem Fall identisch mit der Beschallungsflussigkeit 11. Die Übertragung der Schwingungen vom Resonator 3 an die zu beschallenden Teilchen erfolgt in dieser Ausgestaltung der Erfindung nun direkt durch die mit dem Resonator 3 in Kontakt stehende teilchenfreie Beschallungsflussigkeit 11 und in geringerem Aus ass auch durch die Abteilwand 9. Die als Schall- oder Schwingungsύberträgerin wirkende schwingungsfähige Abteilwand 9 kann eine strukturierte Oberfläche aufweisen (Figur 3) . Dies ermöglicht eine Abstrahlung der Schallwellen in sich gegenseitig kreuzenden Richtungen. In einer we teren Ausgestal ung der Erfindung nach Figur 4 können auf der Oberfläche der Abteilwand 9 Erhebungen oder dornför ige oder stäbchenförmige Aufsätze 21 angebracht sein, welche ebenfalls eine wirre Abstrahlung der Schallwellen erlauben.

In der Ausgestaltung der Erfindung nach Figur 2 kann die Abteilwand 9 alternativ die Gestalt eines aus einer Folie oder Netz bestehenden Beutels aufweisen, um die Übertragungsflüssigkeit 15 von der Beschallungsflussigkeit 11 zu trennen. Der Beutel 17 kann auch am Ende einer sich nur über eine Teillänge des Resonators 3 erstreckenden Abteilwand 9 befestigt sein.

In einer zweiten Ausgestaltung der Sonde 102 kann der Resonator 103 als Hohlkörper ausgebildet sein, in welchen die Abteilwand 109 unter Bildung eines Zwischenraumes 107 für die Übertragungsflüssigkeit 115 eingefügt ist.

In der einfachsten Ausgestaltung gemäss Figur 5 sind sowohl der Resonator 103 als auch die in diesem eingesetzte Abteilwand 109 rohrförmig ausgebildet. Die Beschallungsflussigkeit 111 mit den zu beschallenden Teilchen 132 befindet sich dann innerhalb der Abteilwand 109, welche durch die Übertragungsflüssigkeit 115 in Schwingung versetzbar ist. Ein direkter Kontakt zwischen der Oberfläche des Resonators 103 mit der Beschallungsflussigkeit 111 im Zwischenraum 107 sowie den Teilchen 132 darin findet nicht statt. Es wird mit dieser Ausführung eine grössere Schallwellendichte in der Beschallungsflüssigkeit 111 erreicht. Es kann auch hier eine flüssigkeitsdichte oder eine flussigkeitsdurchlassige Abteilwand 109 eingesetzt werden.

Bei einer dritten Ausgestaltung der Erfindung nach Figur 6 kann durch eine entsprechend geführte Einleitung von Übertragungsflüssigkeit 215 (dargestellt als Schraubenlinie) oder teilchenfreier

Beschallungsflüssigkeit ein Flussigkeits antel erzeugt werden, der einen direkten Kontakt der Teilchen 232 in der Beschallungsflussigkeit 211 mit dem Resonator 203 weitgehend verhindert. Anstelle des in Figur 6 scheinatisch dargestellten schraubenlinienförmigen Verlaufes der Strömung der Übertragungsflüssigkeit 215 könnte auch eine parallel zur Längsachse des Resonators 203 verlaufende Strömung des Übertragungs ediums 215 erzeugt werden (vgl. dazu auch Ausführung nach Fig. 9) .

In der Figur 7 ist der Resonator 303 in einer im unteren Bereich 324 kugelförmigen Abteilwand 309 angeordnet, welche durch die Übertragungsflüssigkeit 315 in Kontakt mit dem Resonator 303 steht. Ausserhalb des zylindrischen oberen Abschnittes 326 der Abteilwand 309 ist parallel zu letzterer eine Führungswand 328 angeordnet, deren unteres Ende 330 in einem Abstand zum kugelförmigen Abschnitt 324 unter Bildung eines Spaltes X endet. Der Behälter 310, in welchen der Resonator 303 der Schallsonde 302 einqetaucht ist, weist im oberen Abschnitt eine zylindrische Ausbildung auf. Im Bereich des kugelförmigen Abschnittes 324 der Abteilwand 309 verläuft die Kontur des Behälters 310 streckenweise etwa parallel zum kugelförmigen Abschnitt 324. Der kugelförmige Abschnitt 324 kann von der Abteilwand 309 unabhängig unterhalb dieser angeordnet sein (keine Abb.) . Der Behälter 310 endet unten in eine Leitung 312.

Die Kombination der beschriebenen Merkmale bildet einen AufStromklassierer, in welchem unterschiedlich grosse und/oder ausgebildete Teilchen 332, die in der Beschallungsflüssigkeit 311 suspendiert sind und durch die Schallsonde 302 liberiert worden sind, aufgetrennt und separat abgeführt werden können. Die Auftrennung erfolgt wie nachfolgend beschrieben. In den Trennraum 318 zwischen der Abteilwand 309 und der Führungswand 328 werden mit Ablagerungen beladene Teilchen 332 in die Beschallungsflussigkeit 311 eingegeben und sinken durch ihr Eigengewicht nach unten. Beim Passieren des Weges nach unten werden sie von Schallwellen aus der Schallsonde 302 beschallt, und die Ablagerungen 334 werden von den Teilchen 332 abgelöst, d.h. liberiert. Sie verbleiben in diesem liberierten Zustand, da auch der kugelförmige Abschnitt 324 durch die Schallsonde 302 in Schwingung versetzt wird und diese Schwingungen daher auch im Bereich unter der Führungswand 328 an die Beschallungsflussigkeit 311 überträgt. Sobald die Teilchen 332 und die abgelösten Ablagerungen 334 den ringförmigen Bereich zwischen der Abteilwand 309 und der Führungswand 328 verlassen, geraten die abgelösten Ablagerungen 334, deren Grosse in der Regel kleiner ist als die Grosse der Teilchen 332, in eine Strömung (Pfeil P) , welche durch eine Flüssigkeit erzeugt wird, die durch die Leitung 312 eingelassen wird. Durch die Strömung P werden die abgelösten und liberierten Ablagerungen 311 im ringförmigen Kanal zwischen der Führungswand 328 und der Wand des Behälters 310 nach oben befördert und können dort abgeführt werden (Pfeil Q) . Die schwereren Teilchen 332, die von den Ablagerungen 324 befreit sind, gelangen durch ihr Eigengewicht entgegen der nach oben verlaufenden Strömung P nach unten und können durch die Leitung 312 den Behälter 310 verlassen und entnommen werden.

In der vierten Ausgestaltung der Erfindung gemäss Figur 8 umschliesst die Abteilwand 409 den Resonator 403 wie im Beispiel gemäss Figur 1. Im Behälter 410 ist ein Behandlungsraum 418, welcher durch zwei flüssigkeitsdurchlässige Wandflächen 428,446 begrenzt ist. Das untere Ende der inneren Wand 428 des Behandlungsraumes 418 ist mit einem Boden 438 verbunden; die äussere Wand 446 ist mit dem Boden des Behälters 410 verbunden. Der Behälter 410 ist unten über ein Ventil 440 mit einer Leitung 412 verbunden. Die äussere Wand 446 ist unten weiter mit einer Zuleitung 442 und oben einer Ableitung 444 für Spülflüssigkeit verbunden.

Das Liberieren und Trennen von verunreinigten Teilchen 432 und der Ablagerungen 434 wird nachfolgend beschrieben. In den Ringraum des Behandlungsraumes 418 werden verunreinigte Teilchen 432 eingeführt und sinken in der Beschallungsflussigkeit 411 nach unten und werden gleichzeitig beschallt. Durch einen Flüssigkeitsstrom (Pfeile R) , der zwischen der Abteilwand 409 und der inneren Wand 428 des Behandlungsraumes 418 ein- und durch den Behandlungsraum 436 hindurchgeleitet wird, werden die abgelösten liberierten Ablagerungen 434 ausgespült und können dort von einem weiteren Flüssigkeitsstrom (Pfeile S) oben oder unten, falls die Spülung in entgegengesetzter Richtung erfolgt, aus dem Behälter 410 abgeführt werden. Die gereinigten Teilchen 432 verlassen den Behälter 410 - 11 -

durch die Leitung 412. Verunreinigte Teilchen mit einer sehr geringen Dichte, z.B. geschreddertes verschmutztes

Styropor oder dgl., werden von unten ein- und oben aus dem

Behälter 410 abgeführt.

Die Verweildauer der zu reinigenden Teilchen 432 kann mit der Strömgeschwindigkeit in der Leitung 412 gesteuert werden.

Durch Verschliessen des Behandlungsraumes 436 - unten und/oder oben - kann ein chargenweiser Betrieb erfolgen.

In der fünften Ausgestaltung der Erfindung nach Figur 9 wird die Abteilwand 509 durch die innere Wand des Behandlungsraumes 518 gebildet. Im übrigen sind die Ausbildung der Vorrichtung (Resonator 503, Behälter 510) und die Funktionsweise der Reinigung der Teilchen 532 identisch mit derjenigen im vierten Ausführungsbeispiel .

In der fünften Ausgestaltung der Erfindung gemäss den Figuren 10 und 11 ist die Abteilwand 609 als Rohr ausgebildet und umschlingt den Resonator 603 schraubenlinienförmig. Sowohl die schraubenlinienförmige Abteilwand 609 als auch der Resonator 603 tauchen in die Übertragungsflüssigkeit 615, welche in einem Behälter 610 eingefüllt ist. Im Innern der rohrförmigen Abteilwand befindet sich die Beschallungsflüssigkeit 611 mit den mit Ablagerungen 634 beladenen Teilen 632.

In Figur 10 wird die Beschallungsflussigkeit 611 mit den während des Durchlaufes abgelösten Ablagerung 634 in eine Separationsvorrichtung, im vorliegenden Beispiel in eine Zentrifuge 650 geleitet. In der Zentrifuge 650 werden Ablagerungen 634 und Beschallungsflussigkeit 611 von den Teilchen 632 getrennt. Die Teilchen 632 können beispielsweise Kiesgurpartikel aus der Bierfiltration sein, von denen in der Vorrichtung Ablagerungen 634 aus Hefe, Eiweiss und dergleichen abgel st worden sind. In der Vorrichtung gemäss Figur 11 werden am Ende des schraubenlinienförmig verlaufenden Beschallungsweges die Teilchen 632 von den abgelösten Verunreinigungen 634 in einem Aufstromklassiervorgang getrennt. Die gereinigten, meist grossen Teilchen 632, z.B. Giessereisand, sinken im Behälter 610 ab und verlassen diesen an seinem unteren Ende. Von unter wird eine Spülflüssigkeit eingeführt, welche die abgelösten Teilchen 634 nach oben fördern, wo sie ebenfalls den Behälter 610 verlassen können.

Unter dem in der Beschreibung verwendeten Begriff Übertra¬ gungsflüssigkeit wird eine Flüssigkeit verstanden, die im wesentlichen keine oder nur eine geringe Zahl massearmer Teilchen enthält und folglich der Ausbreitung der Schallwellen eine geringe Dämpfung entgegensetzt.

Die Beschallungsflussigkeit kann die Reinigungswirkung und die Liberierung der Ablagerungen unterstützende Zusatzstoffe, z.B. Lauge, enthalten.

Die Übertragungsflüssigkeit kann mit der Beschallungsflussigkeit identisch oder auch verschieden sein.

Die Schallsonde kann z.B. eine auf dem Markt erhältliche Ultraschallsonde RS-20 der Firma Telsonic AG CH-9552 Bronschhofen oder ein ähnliches Produkt sein.

Sowohl die starre als auch die beuteiförmige Abteilwand können sich nur über einen Teil oder die gesamte Höhe des Beschallungsbehälters erstrecken.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Beschallen und zur Übertragung von

Schwingungen auf eine Teilchen enthaltende Beschal¬ lungsflussigkeit zum Ablosen von Verunreinigungen von in der Beschallungsflussigkeit eingebrachten Teilchen durch eine Beschallungsvorrichtung, mit einem Schallgenerator, einem Schallwandler und einem daran angeschlossenen, vom Schallwandler angeregten Resonator, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Resonator (3,103,203,303,403,503,603) erzeugten Schallwellen vorerst an eine mit dem Resonator (3,103,203,303,403,503,603) direkt in Kontakt stehende Übertragungsflüssigkeit (15, 315, 215, 315,415, 515, 615) übertragen und durch diese weitergeleitet und direkt oder indirekt an die Beschallungsflussigkeit (11,211,311,411,511,611) und die in der Beschallungsflussigkeit (11, 211, 311, 411, 511, 611) eingebrachten zu beschallenden Teilchen (32,132,232,332,432,532,632) übertragen wird, dass Ablagerungen (34,134,234,334,434,534,634) auf den Teilchen (32,132,232,332,432,532,632) abgelöst und in liberierter Form gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Schallwandler (6) erzeugten und vom Resonator (3,103,203,303,403,503,603) übertragenen Schwingungen an die Übertragungsflüssigkeit (15,115,215,315,415,515,615) übertragen werden und dass die Schwingungen von der Übertragungsflüssigkeit (15,115,215,315,415,515,615) über eine Abteilwand (9,109,309,409,509,609) oder durch diese hindurch an die Beschallungsflussigkeit (11,111,211,311,411,511,611) und die darin eingebrachten zu beschallenden Teilchen (32,132,232,332,432,532,632) übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssigkeitsdurchlässige Abteilwand (9,17,109,509,609) eingesetzt ist und als Übertragungsflüssigkeit (15,115,515,615) teilchenfreie oder teilchenarme Beschallungsflussigkeit (11,111,511,611) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschallung durch eine ganz oder in einem Teilabschnitt flüssigkeitsdichte Abteilwand (9,109,309,409,509,609) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsflussigkei (215) oder teilchenfreie Beschallungsflussigkeit eine Schutzströmung (R) bilden und einen direkten Kontakt zwischen den zu beschallenden Teilchen (232,432,532) und/oder der Beschallungsflussigkeit und dem Resonator (203,403,503) verhindern.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteilwand (609) die Beschallungsflüssigkeit (111,611) mindestens im Bereich der Übertragungsflüssigkeit (115,615) u schliesst.

7. Vorrichtung zur Erzeugung und Übertragung von Schwingungen auf eine Beschallungsflussigkeit in einem Beschallungsbehälter, mit einer Schallsonde, mit mindestens einem Schallwandler und einem mit dem Schallwandler verbundenen und von diesem in Schwingung versetzbaren Resonator, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche des Resonators (3,103,303,403,503,603) , der zur Übertragung der Schwingungen an die zu beschallenden, in der Beschallungsflussigkeit (11,111,211,311,411,511,611) eingebrachten Teilchen (32, 32,232,332,432,532,632) bestimmt ist, durch eine Abteilwand (9,109,309,409,509,609) von den zu beschallenden Teilchen abgetrennt ist, wobei zwischen der Oberfläche des Resonators (3,103,303,403,503,603) und der Abteilwand (9,109,309,409,509,609) eine dämpfungsarme Flüssigkeit (15, 115, 215, 315, 4] 5, 515, 615) vorliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Abteilwand (9) strukturiert ist oder dass auf der Abteilwand (9) Erhebungen oder stabförmige Schwingungselemente (21) befestigt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt der Abteilwand (9,109,309,409,509,609) rohrförmig ausgebildet ist oder dass die Abteilwand (9,109,309,409,509,609) Perforationen aufweist, als Beutel oder als Gitter, Netz oder als textiles Flächengebilde ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Abteilwand (9,109,309,409,509,609) über einen Teil oder die gesamte Höhe des Beschallungsbehälters (10,110,210,310,410,510,610) erstreckt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberflache des Resonators (3,103,203,403,503) und der Beschallungsflussigkeit (15,115,215,415) mit den eingebrachten Teilchen (32,232,432,532) eine Schutzströmung (R) vorliegt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteilwand (9,409,509) den Resonator (3,303,403,503) umgibt oder dass die Abteilwand (109) innerhalb des rohrfor ig ausgebildeten Resonators (103) eingesetzt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abteilwand (309) und der Wand des Behalter (310) , unter Bildung zweier Ringraume, eine Fuhrungεwand (328) eingesetzt ist, welche in einem Abstand über dem unteren Ende der Abteilwand (309) endet, und dass am Behalter (310) Mittel (312) zum Einleiten einer Flüssigkeit angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende (324) der Abteilwand (309) eine Verdickung aufweist oder kugel formig ausgebildet ist und dass zwischen dem unteren Ende (330) der Fuhrungswand (328) ein Spalt (S) vorliegt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abteilwand (409) und der Wand des Behalters (410) ein flussigkeitsdurchlassiger Behandlungsraum (418) eingesetzt ist, der mit einer Flüssigkeit (415) durchspülbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspuch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsraum (418) oben und unten für online Betrieb offen oder unten und/oder oben für s batchweisen Betrieb verschliessbar und dazu ausgebildet und bestimmt ist, von oben oder von unten eingebrachte, zu reinigende Teilchen (432) aufzunehmen.

17. Vorrichtung nach Anspuch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen der aussenliegenden Wand des Behandlungsraum (418) und der Wand des Behälters (410) durchspülbar ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Anspüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteilwand gleichzeitig die innere Wand des Behandlungsraum (436) bildet.

19. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteilwand (609) als schraubenlinien örmig verlaufender, den Resonator (603) mindestens teilweise umschlingender oder innerhalb eines Resonators (603) liegender, in die Übertragungsflüssigkeit (615) eintauchender Hohlkörper ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der als Hohlkörper ausgebildeten Abteilwand (609) in eine Separierungsvorrichtung (650) mündet.

21. Vorrichtung zur Erzeugung und Übertragung von Schwingungen auf eine teilchenbefrachtete Beschallungsflussigkeit, mit einer Schallsonde, mit mindestens einem Schallwandler und einem mit dem Schallwandler verbundenen und von diesem in Schwingung versetzbaren Resonator, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Einleiten einer Übertragungsflüssigkeit zur Bildung eines Flüssigkeitsmantels (216) um den Resonator (203) vorgesehen sind.