WO2011003556A2

WO2011003556A2 - Kavitations-vorrichtung zur dispergierung und homogenisierung von strömenden, flüssigen medien, insbesondere kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: WO2011003556A2
Application number: PCT/EP2010/004030
Authority: WO
Inventors: Waldemar Schiebelhut; Ivan Piliptschenko; Volodymyr Kutsko; Theo Appel
Original assignee: Waldemar Schiebelhut; Ivan Piliptschenko; Volodymyr Kutsko; Theo Appel
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2010-07-03
Publication date: 2011-01-13
Also published as: WO2011003556A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kavitations-Vorrichtung (100) zur Dispergierung von über eine Leitung durchströmenden, flüssigen Medien, insbesondere Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem Gehäuse (3), das wenigstens eine Mischkammer (11), wenigstens einen innerhalb der Mischkammer angeordneten Verwirbelungskörper (10.1, 10.2) sowie eine längsaxial angeordnete Einlauföffnung (4) und eine ebenso längsaxial angeordnete Auslauföffnung (5) aufweist. Die ferromagnetischen Verwirbelungskörper (10.1, 10.2) sind hintereinander längs einer Durchflussrichtung (R) des Mediums im Gehäuse (3) angeordnet. Die Verwirbelungskörper sind jeweils durch wenigstens zwei Plattenelemente (1.1, 1.2,... 1.n; 2.1, 2.2,... 2.n) gebildet, die zueinander planparallel angeordnet sind. Ferner sind die Verwirbelungskörper zueinander um einen Drehwinkel verstellt oder verstellbar unter Beibehaltung ihrer längsaxialen Anordnung innerhalb des Gehäuses.

Description

Kavitations-Vorrichtung zur Dispergierung und Homogenisierung von strömenden, flüssigen Medien, insbesondere Kohlenwasserstoffen

Die Erfindung betrifft eine Kavitations-Vorrichtung zur

Dispergierung von durch eine Leitung strömenden, flüssigen Medien, insbesondere Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem Gehäuse, das wenigstens eine Mischkammer, wenigstens einen innerhalb der Mischkammer angeordneten Verwirbelungskörper sowie eine längsaxial angeordnete Einlauföffnung und eine ebenso längsaxial angeordnete AuslaufÖffnung aufweist.

Eine solche Vorrichtung ist aus UA 23529 A bekannt. Die Vorrichtung ist in eine manuell verstellbare Hülse-in-Hülse- Anordnung eingebaut. Der Dispergierungs- und Homogenisierungs- effekt wird durch die Umströmung eines kegelförmigen Wirbel- elementes und eines in Form einer archimedischen Spirale geformten Flügels erzielt. Das Wirbelelement ist mit seinem Scheitel auf die Eingangsöffnung gerichtet.

Nachteilig ist, dass die Herstellung des Flügels und dessen Führung arbeitsaufwändig ist. Die Ausrichtung des kegelförmigen Wirbelelementes auf den Eingang kann sich bei bestimmten Flüssigkeiten als ungünstig erweisen, da eine milde Umströmung für zu wenig Verwirbelung sorgt .

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Kavitations-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu konzipieren, die einfacher herzustellen und kostengünstiger ist als die nach dem Stand Technik hergestellte. Die neue Kavitations-Vorrichtung soll auch für eine stärkere Verwirbelung du damit bessere Homogenisierung sorgen . Diese Aufgabe ist durch eine gattungsgemäße Ultrakavitations- Vorrichtung gelöst, bei der die Verwirbelungskörper hintereinander längs einer Durchflussrichtung (R) des Mediums im Gehäuse angeordnet sind und die Verwirbelungskörper aus einem mag- netisierten magnetischen Material bestehen.

Das magnetisierte Material kann ferrimagnetisch oder ferromag- netisch sein (zur Definition: siehe KITTEL; Solid State Phy- sics) . Die magnetische Koerzitivkraft sollte hoch sein, wobei insbesondere Magnetlegierungen geeignet sind, die Kobalt und Seltenerdmetalle enthalten.

Der Begriff „Kavitation" bzw. „Ultrakavitation" bezieht sich im Zusammenhang mit Durchfluss von Kohlenwasserstoffen, wie Benzin oder Dieselöl, innerhalb einer Rohrleitung, normalerweise auf schädliche Erscheinungen, die vermieden werden sollen. So beispielsweise treten Kavitationsblasen in Einspritz- anlagen auf, die die Funktion der Einspritzanlage beeinträchtigen können. Dabei soll der Begriff „Ultraschall" nicht im akustischen Sinne verstanden werden, sondern lediglich die ständigen Zustandsänderungen im Bereich der Verwirbelungskörper beschreiben.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um das Hervorrufen bzw. Verstärkung des hydrodynamischen Kavitationsfeldes, mit dem die anzustrebende Dispergierung und Homogenisierung der Kohlenwasserstoffe einfacher erzielt werden kann.

Die hydrodynamische Ultraschallkavitation wird in einem durchströmenden Medium, wie Kraftstoff, durch eine Absenkung des statischen Druckes unter den Dampfdruck des Mediums und Steigung des Druckes über den Dampfdruck, beispielsweise infolge einer Aufweitung des Strömungsquerschnitts erzeugt. Hierbei wird auf prioritätsbezogene Dokumente DE 20 2009 009 471.5 und DE 20 2009 009 671.8 der Anmelder verwiesen, die vollumfänglich in die vorliegende Erfindung mit einbezogen sind.

Die Verwirbelungskörper können prismatisch sein oder/und die Form eines Drehkörpers haben.

Der in der Mischkammer untergebrachte Verwirbelungskörper kann also wenigstens teilweise zylindrisch bzw. hülsenförmig sein, wobei der andere Verwirbelungskörper prismatisch ist. Der zylindrische Verwirbelungskörper kann gewindeartige Strömungshindernisse oder nach innen zeigende Vorsprünge aufweisen.

Insbesondere vorteilhaft und herstellungstechnisch kostengünstig ist, wenn die Verwirbelungskörper jeweils durch wenigstens zwei Plattenelemente gebildet sind. Die Plattenelemente können zueinander in einem variablen oder konstanten Abstand liegen. Vorzugsweise sind die Plattenelemente zueinander planparallel angeordnet. Allerdings kann der Abstand veränderlich sein, beispielsweise kann er sich in Eingans- oder Ausgangsrichtung verjüngen. Der Abstand kann sich auch abwechselnd in beide Richtungen verjüngen.

Durch die Abstände zwischen den Plattenelementen sind Flachkanäle bzw. Durchflussspalten gebildet, die herstellungstechnisch relativ einfach zu verwirklichen sind.

Durch mehrfache Anordnung der Verwirbelungskörper innerhalb des Gehäuses hintereinander kann der Kavitationseffekt vervielfacht werden.

Im Gehäuse können wenigstens zwei zylindrische, beispielsweise massive Verwirbelungskörper untergebracht sein, die jeweils mit einer längsaxial verlaufenden, durchgehenden Öffnung, wie Bohrung, versehen sind.

Wie bereits angedeutet, können die ferromagnetischen Verwirbe- lungskörper aus einer Magnetlegierung hergestellt sein, die beispielsweise ein Seltenerdmetall, Eisen und/oder Kobalt, Nickel oder Bor und damit eine hohe Koerzitivkraft aufweist. Es kommt auch eine an sich bekannte Neodym-Eisen-Bor-Legierung in Frage, die besonders stark magnetisierbar ist.

Die Verwirbelungskörper können, abweichend von dem erfindungs- gemäßen Prinzip, auch aus nicht metallenen Materialien gefertigt sein.

Das Gehäuse kann in Durchflussquerschnitt gesehen zylindrisch oder polygonal sein. Es ist auch möglich, ein Gehäuse von einem kombinierten Querschnitt für einen walzenförmigen und einen weiteren, rechteckigen Verwirbelungskörper vorzunehmen, die ein Ensemble bilden.

Gemäß vorliegender Erfindung können im Gehäuse mehrere, jeweils in einer Mischkammer untergebrachte, kegelförmige Verwirbelungskörper angeordnet sein, wobei wenigstens einer der Verwirbelungskörper mit seinem Kegelscheitel auf die Auslauf- Öffnung gerichtet sein soll. Vorteilhaft ist dabei, dass die dem Kegelscheitel gegenüber liegende Kegelbasis eine senkrecht zur Längsachse des Gehäuses angeordnete Prallfläche darstellt. Die senkrechte Anordnung der Prallfläche sorgt für heftige Verwirbelung innerhalb der Mischkammer, die über Fenster und Schlitze mit einem peripheren Hohlraum in Verbindung steht.

Außer kegelförmiger Verwirbelungskörper können andere, vorzugsweise koaxial mit dem Gehäuse angeordnete Wirbelelemente eingesetzt sein. Die Wirbelelemente können in der Form eines Rohres mit Verengungen und Aufweitungen vorliegen. Die zusätzlichen Wirbelelemente können auch in der Form einer Scheibe oder eines Ringes ausgeführt sein, wobei sich die mittlere, d. h. axiale, durchgehende Öffnung der Scheibe oder des Ringes verjüngen kann. Die Scheibe oder der Ring können periphere durchgehende Öffnungen aufweisen.

Die zusätzlichen Wirbelelemente können wendelartig verlaufende Nuten oder Stege aufweisen.

Durch mehrfache Anordnung der Verwirbelungskörper und der Wirbelelemente innerhalb des Gehäuses hintereinander kann der Kavitationseffekt vervielfacht werden.

Von Vorteil ist, dass durch die starke Kavitation auch die Verunreinigungen, wie größere Harzmoleküle, mit dispergiert werden können.

Insgesamt kann die Vorrichtung gemäß Erfindung die Treibstoff- Verbrennung in den Brennkammern optimieren, die Betriebsdauer der Motoren verlängern und die TreibstoffVorbereitung bei den Energieerzeugungsanlagen verbessern.

Die Vorrichtung gemäß Erfindung kann ihre Dienste auch bei der Beförderung des Kraftstoffs, beispielsweise bei Transport- und Lagerprozessen unter Beweis stellen. So kann die Vorrichtung in eine Rohrleitung einmontiert sein, die sich zwischen einem am Hafenkai stehenden Öltanker und einem am Land angeordneten Raffinerie-Behälter erstreckt. Die Vorrichtung gemäß Erfindung kann auch zur Verbesserung der Wasserqualität bei den Haushaltsgeräten, wie Waschautomaten, eingesetzt werden.

Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf eine Verwendung der Vorrichtung bei Otto- und Dieselmotoren, in Heizungs- Brennkammern, in Energieerzeugungsanlagen, in Transportleitun- gen für flüssige Kraftstoffe und für andere flüssige Medien, wie Wasser.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. Ia eine erste, in eine Rohrleitung eingebaute Vorrichtung mit winkelig versetzten Verwirbelungskörpern, in einer axialen Längsschnitt;

Fig. Ib einen Schnitt A-A gemäß Fig. Ia; Fig. Ic einen Schnitt B-B gemäß Fig. Ia;

Fig. 2 die Verwirbelungskörper der Vorrichtung gemäß Fig.

Ia, in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. Ia in einer Stirnansicht, nach der Abnahme der Stirnwand;

Fig. 4 zwei zylindrische Verwirbelungskörper gemäß einer

zweiten Ausführungsform der Vorrichtung;

Fig. 5 die Vorrichtung mit den zylindrischen Verwirbelungskörpern in einem axialen Längsschnitt; und

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung, in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Erfindung, in einem längsaxialen Schnitt;

Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung, ebenso in einem längsaxialen Schnitt; Fig. 9 eine sechste Vorrichtung, in einer dem Konstruktions- prinzip etwas abweichenden Ausführungsform, in einem längsaxialen Teilschnitt;

Fig. 10 die Vorrichtung gemäß Fig. 9 in einer Stirnansicht;

Fig. 11 einen Schnitt C-C gemäß Fig. 9;

Fig. 12 einen Schnitt D-D gemäß Fig. 9 (nur Wirbelelement);

Fig. 13 eine Anordnung von übereinander liegenden, platten- förmigen Verwirbelungskörpern in einer schematischen perspektivischen Ansicht;

Fig. 14a die übereinander liegenden Verwirbelungskörper gemäß

Fig. 13, gezeigt in zwei seitlichen Ansichten;

Fig. 14b die Verwirbelungskörper gemäß Fig. 14b in einer schematischen Draufsicht 3 ;

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäß

Erfindung, in einem längsaxialen Schnitt;

Fig. 16 die Vorrichtung gemäß Fig. 15, in Draufsicht auf ihre

Ausgangsöffnung;

Fig. 17 einen Schnitt A-B gemäß Fig. 16; Fig. 18 einen Schnitt C-D gemäß Fig. 16; Fig. 19 einen Schnitt E-F gemäß Fig. 16; und

Fig. 20 die Vorrichtung gemäß Fig. 9, eingesetzt beim Transport des Erdöls vom Schiff ans Land, in einer schematischen Darstellung. In Figuren Ia und 3 ist eine Kavitations-Vorrichtung 100, in Weiterem „Vorrichtung" genannt, dargestellt, bestehend aus einem zweiteiligen, zylindrischen Gehäuse 3, das eine Mischkammer 11 umschließt, einem das Gehäuse 3 dicht umgebenden, hül- senförmigen Mantel 8 und aus zwei längsaxial nacheinander innerhalb des Gehäuses 3 bzw. der Mischkammer 11 angeordneten Verwirbelungskörpern 10.1, 10.2.

An beiden Enden des Mantels 8 sind ringförmige Stirnwände 12.1, 12.2 angeordnet, die jeweils mit einem Rohrstutzen, nämlich mit einem an einer Einlauföffnung 4 angeordneten Rohrstutzen 9.1 und einem an einer AuslaufÖffnung 5 angeordneten Rohrstutzen 9.2 bestückt sind. Die beiden Rohrstutzen 9.1, 9.2 enden jeweils mit einem Kragen 15.1, 15.2. Wie die Fig. Ia zeigt, sind die Kragen 15.1, 15.2 mit entsprechenden Kragen 17.1, 17.2 einer Rohrleitung 16 abdichtend verschraubt.

Der Mantel 8 ragt über die Gesamtlänge des Gehäuses 3 hinaus und bildet zusammen mit der Stirnwand 12.1 eine Vorkammer 7.

Wie den Figuren 2 und Ic zu entnehmen ist, setzt sich der Ver- wirbelungskörper 10.1 aus mehreren ferromagnetischen Plattenelementen 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 zusammen. Der zweite Verwirbelungskörper 10.2 ist dem ersten baugleich und weist mehrere ferromagnetische Plattenelemente 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 (vgl. Fig. Ib) auf. Im Betriebszustand sind die Plattenelemente magnetsisiert .

Die in das Gehäuse 3 eingebauten Plattenelemente 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 bzw. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 sind den in einer Sägemühle geschnittenen Holzbrettern eines geraden Baumstamms ähnlich, wobei der konstante Abstand zwischen den Holzbrettern der Dicke der Säge entspricht. In vorliegendem Fall ist zwischen den Plattenelementen ebenso ein konstanter Abstand A eingehalten.

Dementsprechend ist zwischen einer äußeren Oberfläche 18 der schmälsten Plattenelementen 1.1 bzw. 1.6 und sowie zwischen den schmälsten Plattenelementen 2.1 bzw. 2.6 und einer Innenfläche 6 jeweils ein Abstand B (vgl. Figuren Ib und Ic) eingehalten. Die Abstände A; B ermöglichen den Durchfluss des Mediums durch die Verwirbelungskörper 10.1, 10.2.

Wie die Fig. 3 zeigt, sind die beiden Verwirbelungskörper 10.1, 10.2 zueinander um einen Drehwinkel α versetzt. Der Drehwinkel α beträgt 90° und ist bei der Herstellung der Vorrichtung festgelegt. Eine nachträgliche Winkeländerung ist in vorliegendem Fall nicht möglich. Bei einer abweichenden, nicht dargestellten Ausführungsform ist nur ein Mehrplatten- Verwirbelungskörper vorgesehen.

In Fig. 5 ist eine Vorrichtung 200 dargestellt, bestehend aus einem hülsenförmigen Gehäuse 23, zwei Stirnwänden 12.1, 12.2, zwei massiven Verwirbelungskörpern 20.1, 20.2 und einem über die Stirnwände ragenden Rohr 14. Die aus einer Neodym-Eisen- Bor-Legierung gefertigten Verwirbelungskörper 20.1, 20.2 weisen jeweils eine längsaxiale Öffnung 19 (vgl. Fig. 4) auf und sind dicht durch das Gehäuse 23 und Stirnwände 12.1, 12.2 umgeben. Das über die Öffnungen 19 geführte Rohr 14 ist fest mit den Stirnwänden 12.1, 12.2 und mit den Verwirbelungskörpern 20.1, 20.2 verbunden. Die massiven Verwirbelungskörper sind aus einer stark magnetisch wirkenden Neodym-Eisen-Bor- Legierung gefertigt.

In Fig. 6 ist eine Vorrichtung 300 gezeigt, derer Konstruktionsprinzip dem der Vorrichtung 100 ähnelt. Innerhalb eines rechteckigen Gehäuses 13 sind rechteckige Plattenelemente 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7 ähnlich wie bei der Vorrichtung 100, d. h. in Abständen A voneinander angeordnet.

Erläuterung der Funktion der Vorrichtung anhand der Fig. Ia:

Die in eine Rohrleitung 16 eingebaute Vorrichtung 100 ist für die Dispergierung von gasförmigen bis viskosen Kohlenwasserstoffen in einer Menge bis zu 100m³ pro Stunde vorbestimmt.

Mit Pfeil R (Fig. Ia) ist eine allgemeine Durchflussrichtung bezeichnet. Das unter einem konstanten Druck beförderte Medium, in vorliegendem Fall Dieselöl, gelangt über die Einlauf- öffnung 4 in die Vorkammer 7. Die Stromgeschwindigkeit verringert sich zuerst leicht, da der Querschnitt der Vorkammer 7 größer als der des Stutzens 9.1 ist.

Ein Teil der Flüssigkeitsmoleküle stößt gegen die Stirnseiten der Plattenelemente 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6 und sorgt für eine erste Verwirbelung in der Vorkammer 7. Danach fließt das Dieselöl über die den Abständen A entsprechenden Flachkanäle 21 (Fig. Ib) bis zu einer Kontaktfläche 22 der beiden Verwir- belungskörper 10.1, 10.2 und weiter in die schlitzförmigen Flachkanäle 23. An der Kontaktfläche 22 entsteht eine heftige Verwirbelung, die Stromgeschwindigkeit steigt und der Druck fällt ab. Nach dem Passieren des zweiten Verwirbelungskörpers 10.1 strömt das Medium in Richtung R über die AuslaufÖffnung 5 in die Rohrleitung hinein. Die Querschnittsveränderungen innerhalb des Gehäuses, die Umströmung der Plattenelemente und damit verbundene Druck- und Strömungsgeschwindigkeitsunterschiede erzeugen ein hydrodynamisches Kavitationsfeld, das dafür sorgt, dass das Medium einer weitgehenden Dispergierung und Homogenisierung unterzogen wird. In Fig. 7 ist eine weitere Vorrichtung (Bezugszahl 400) gezeigt, bestehend aus einem hülsenförmigen Gehäuse 50, das zwei Mischkammer 11.1, 11.2 umschließt, und aus zwei längsaxial nacheinander innerhalb des Gehäuses 50 angeordneten Verwirbe- lungskörpern 60.1, 60.2. In jeder Mischkammer 11.1, 11.2 ist ein Verwirbelungskörper 60.1 bzw. 60.2 untergebracht und dort fixiert .

An beiden Stirnseiten des Gehäuses 50 sind massive Verschlussscheiben 26; 27 fest angebracht und abgedichtet, an denen eine Einlauföffnung 4 und entsprechend eine AuslaufÖffnung 5 eingearbeitet sind. Die Einlauföffnung 4 geht in eine sich verjüngende Bohrung 28 über, die sich wiederum über einen kurzen Bohrungsabschnitt 29 an ein koaxial verlaufendes Rohr 67 anschließt. Das Rohr 67 weist eine Verengung 63 und eine Aufweitung 34 auf und läuft in einen kurzen Rohrabschnitt 35 aus. Das Rohr 67 stellt ein zusätzliches Wirbelelement 70 dar.

Die aus Edelstahl gefertigten, kegelförmigen Verwirbelungskörper 60.1, 60.2 sind mit seinen Kegelscheiteln 48.1, 48.2 auf die AuslaufÖffnung 5 gerichtet und weisen dementsprechend jeweils eine senkrecht zu einer Längsachse L des Gehäuses 50 liegende, durch die Kegelbasis gebildete Prallfläche 49.1, 49.2 auf.

Die kegelförmigen Verwirbelungskörper 60.1, 60.2 weisen jeweils einen stumpfen Scheitelwinkel ß auf, der im Winkelbereich zwischen 145° und 155° liegt.

Zwischen der Verschlussscheibe 26 mit daran angeordneten Einlauföffnung 4 und dem ersten kegelförmigen Verwirbelungskörper 60.1 ist ein aus Neodym-Eisen-Bor-Legierung gefertigtes Magnetelement 77.2 angeordnet, das das Rohr 67 dicht umschließt. Das Magnetelement 77.2 liegt zwischen zwei senkrecht zur

Längsachse L angeordneten Festlegescheiben 31.1, 31.2 und ist am Rohr 67 zusätzlich über ein Ringelement 32 fixiert. Ferner ist das Magnetelernent 77.2 von einer Hülse 36 umgeben, die zwischen der Verschlussscheibe 26 und einem mit einer Innenfläche 68 des Gehäuses 50 in Kontakt stehenden Scheibenelement 37 liegt.

Das Scheibenelement 37 weist eine sich in Durchflussrichtung R verbreitende mittlere Bohrung 38 auf, die direkt in die Mischkammer 11.1 führt. Zwischen der Innenfläche 68 des Gehäuses 50 und einem Umfang 69 jedes kegelförmigen Verwirbelungskörpers 60.1, 60.2 befindet sich ein peripherer, mit der Mischkammer

11.1 kommunizierender Hohlraum 81. Die der AuslaufÖffnung 5 zugewandte Mischkammer 11.2 steht mit einer sich verjüngenden, im Material der Verschlussscheibe 27 eingebrachten Bohrung 39 in Verbindung.

Funktion der Vorrichtung (für Gasmedium) anhand der Fig. 7:

Die Vorrichtung 400 wird in eine Erdgas-Leitung eingebaut und dort über nicht dargestellte Schnellverschlüsse unter Einhaltung der entsprechenden Vorschriften gesichert.

Das über die EinlaufÖffnung 4 und das Rohr 67 unter Druck einströmende Gas gelangt über die Bohrung 38 in die erste Mischkammer 11.1. Innerhalb des Rohrs 67 wird das Gas vorgewirbelt. Die Gasmoleküle stoßen danach gegen die Prallfläche 49.1 und gelangen weiter über den Hohlraum 81 und Fenster 30 zurück in die Mischkammer 11.1, jedoch auf der der Prallfläche abgewandten Seite des kegelförmigen Verwirbelungskörpers 60.1. Die Um- strömung des Verwirbelungskörpers 60.1 sorgt für eine sehr heftige Verwirbelung des Gases. In der zweiten Mischkammer

11.2 wird das Gas einer weiteren Stufe der Verwirbelung unterzogen. In Fig. 8 ist eine Vorrichtung 500 dargestellt, die sich im Wesentlichen aus einem hülsenförmigen Gehäuse 51, der bereits beschriebenen Mischkammer 11.1 mit dem kegelförmigen Verwirbe- lungskörper 60.1 und einer weiteren Mischkammer 40 sowie aus üblichen Gewindeanschlüssen, die in den Bereichen der EinlaufÖffnung 4 und der gegenüber liegenden AuslaufÖffnung 5 angeordnet sind, zusammensetzt.

Die Mischkammer 40 liegt zwischen der EinlaufÖffnung 4 und dem Verwirbelungskörper 60.1 und beinhaltet ein Wirbelelement 89, aufweisend wendelartig verlaufende Nuten 86. Das Wirbelelement 89 ist von einem bis zur Innenfläche 68 des Gehäuses 51 reichenden Magnetelement 77.1 umgeben.

Der Mischkammer 40 ist noch ein zusätzliches Wirbelelement 88 mit einer axialen Öffnung 84 und peripheren Öffnungen 85 (in Figur ist nur eine Öffnung 85 gezeigt) vorgeschaltet. Im Gehäuse 51 befindet sich noch der Hohlraum 81. Außerdem weist der Verwirbelungskörper 60.1 ebenso eine bereits beschriebene Prallfläche 49.1 auf.

Die Figuren 9 bis 12 zeigen eine abweichende Ausführungsform (Bezugszahl 600) der Vorrichtung. Die Vorrichtung 600 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 52 auf, das auf einen Gewindekorpus 41 aufgeschraubt ist. Der Gewindekorpus 41 und das Gehäuse 52 umgeben eine Innenhülse 42, wobei zwischen dem Gehäuse 52 und der Innenhülse 42 ein ebenso hülsenförmiges Magnetelement 77.3 angeordnet ist. Mit der Innenhülse 42 ist eine Reduziermuffe 43 auf der Seite der EinlaufÖffnung 4 verschraubt. Im Bereich der AuslaufÖffnung 5 sind an sich bekannte Gewindeanschlüsse erkennbar. Ein Wirbelelement 30 in Ringform mit zueinander parallelen, abgefrästen Flächen 44.1, 44.2 ist einem Hohlraum 45 vorgeschaltet .

In Fig. 15 ist eine weitere Vorrichtung (Bezugszahl 700) gemäß Erfindung dargestellt, aufweisend ein Gehäuse 53, bestehend aus einem etwa zylindrischen Korpus 54 und einer Gewindemutter 56, einem innerhalb des Korpus liegenden und mit dem Korpus dicht, formschlüssig verbundenen, hülsenförmigen Magnetträger 47. Der Magnetträger 47 weist zwei vorher beschriebene Mischkammern 11.1, 11.2 auf, in denen wiederum Verwirbelungskörper 90.1, 90.2 (mit Strichlinienkontur bezeichnet) ebenso formschlüssig untergebracht sind. Weiterhin ist der Magnetträger 47 mit sich gegenüber liegenden Deckeln 57.1, 57.2 abgedeckt, die jeweils eine durchgehende, axial angeordnete Öffnung 58 aufweisen. Eine gleiche Öffnung 58 befindet sich an einer Innenwand 59, die den Magnetträger 47 in zwei Mischkammern 11.1, 11.2 teilt. Zwischen der Gewindemutter 56 und dem Deckel 57.1 ist noch ein Dichtungsring 61 vorgesehen. Die Vorrichtung 700 ist für den Druck < 3500 bar bestimmt.

Die der Eingangsöffnung 4 zugewandte Mischkammer 11.1 ist größer bzw. länger als die andere. Die Größen der Mischkammern 11.1, 11.2 entspricht den in Figuren 13, 14a und 14b gezeigten Verwirbelungskörpern 90.1, 90.2, die jeweils aus zwei innerhalb der jeweiligen Mischkammer untergebrachten, rechteckigen Plattenelementen 1.1, 1.2; 2.1, 2.2 bestehen. Dabei ist wichtig, dass die Plattenelemente 1.1, 1.2; 2.1, 2.2 aufeinander magnetisch abstoßend gerichtet sind, so dass zwischen den beiden Plattenelementen jedes Verwirbelungskörpers 90.1, 90.2 der Flachkanal 24 entsteht (vgl. Figuren 17, 18, 19). Die Fig. 16 zeigt die Gewindemutter 56 mit einem Gewindestutzen 62.

Schließlich zeigt die Fig. 20 den Einsatz der Vorrichtung 200 beim Transport des Erdöls . Das Erdöl wird von einem am Hafenkai 46 stehenden Öltanker 33 über eine am Schiff angeordnete Pumpvorrichtung 38 und eine Leitung 39 zu einem Raffinerie- Behälter 55 gepumpt. Die Vorrichtung 200 ist in die Leitung 39 eingebaut und sorgt für eine Beschleunigung des Transportprozesses, da die nötigen, umständlichen Reinigungsarbeiten entfallen bzw. zeitlich reduziert werden können.

Claims

Patentansprüche :

1. Kavitations-Vorrichtung (100; 200; 300; 400; 500; 600;

700) zur Dispergierung von durch eine Leitung strömenden, flüssigen Medien, insbesondere Kohlenwasserstoffen, bestehend aus einem Gehäuse (3; 13; 23; 50; 51; 52; 53), das wenigstens eine Mischkammer (11; 11.1, 11.2; 40), wenigstens einen innerhalb der Mischkammer angeordneten Verwirbelungskörper (10.1, 10.2; 20.1, 20.2; 60.1, 60.2; 90.1, 90.2) sowie eine längsaxial angeordnete

Einlauföffnung (4) und eine ebenso längsaxial angeordnete AuslaufÖffnung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Verwirbelungskörper (10.1, 10.2; 20.1, 20.2; 60.1, 60.2; 90.1, 90.2) hintereinander längs einer

Durchflussrichtung (R) des Mediums im Gehäuse (3; 13; 23; 50; 51; 52; 53) angeordnet sind,

- und dass die Verwirbelungskörper (10.1, 10.2; 20.1, 20.2; 60.1, 60.2; 90.1, 90.2) aus einem magnetisierten Material bestehen.

2. Kavitations-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungskörper prismatisch sind oder die Form eines Drehkörpers haben.

3. Kavitations-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungskörper (10.1, 10.2; 90.1, 90.2) jeweils durch wenigstens zwei Plattenelemente (1.1, 1.2, l.n; 2.1, 2.2, 2.n) gebildet sind, die zueinander in einem variablen oder konstanten Abstand (A) liegen.

4. Kavitations-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Plattenelemente (1.1,

1.2, l.n; 2.1, 2.2, 2.n) zueinander planparallel angeordnet sind.

5. Kavitations-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelungskörper

(10.1, 10.2; 20.1, 20.2; 90.1, 90.2) zueinander um einen Drehwinkel (α) verstellt oder verstellbar sind unter Beibehaltung ihrer längsaxialen Anordnung innerhalb des Gehäuses .

6. Kavitations-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierten

Plattenelemente (1.1, 1.2, l.n; 2.1, 2.2, 2.n) jedes

Verwirbelungskörpers (10.1, 10.2; 90.1, 90.2) einander magnetisch abstoßend magnetisiert und ausgerichtet sind.

7. Kavitations-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die prismatischen Verwirbelungskörper (90.1, 90.2) von einem Magnetträger (47) gehalten sind, der formschlüssig mit dem Gehäuse (53) verbunden ist.

8. Kavitations-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwirbelungskörper

(60.1, 60.2) kegelförmig ist und mit seinem Kegelscheitel (48.1, 48.2) auf die AuslaufÖffnung (5) gerichtet ist.

9. Kavitations-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelförmige Verwirbelungskörper (60.1, 60.2) einen stumpfen Scheitelwinkel (ß) aufweist und mit seiner Kegelbasis eine senkrecht zur Längsachse (L) des Gehäuses angeordnete Prallfläche (49.1, 49.2) bildet.

10. Kavitations-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kegelförmigen

Verwirbelungskörper (60.1, 60.2) und einer Innenfläche

(68) des Gehäuses (50; 51) ein peripherer, mit der

Mischkammer (11.1; 11.2) kommunizierender Hohlraum (81) angeordnet ist.

11. Kavitations-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die

Verwirbelungskörper (10.1, 10.2; 20.1, 20.2; 60.1, 60.2; 90.1, 90.2) aus einer Magnetlegierung mit hoher

magnetsicher Koerzitivkraft bestehen, enthaltend

wenigstens ein Seltenerdmetall, Eisen und/oder Kobalt, Nickel oder Bor aufweisenden Legierung, vorzugsweise aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung gefertigt sind.

12. Kavitations-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3, 50; 51; 52, 53) zylindrisch ist.

13. Kavitations-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (13) polygonal, vorzugsweise rechteckig ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) von einem Mantel (8) umgeben ist.

15. Verwendung der Kavitations-Vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 14 eingebaut in Otto- und Dieselmotoren, in Heizungs- Brennkammern, in Energieerzeugungsanlagen und in

Transportleitungen für flüssige Brenn- und Kraftstoffe.