WO2013087247A1 - Device for separating particles from a gas or fluid stream - Google Patents

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WO2013087247A1
WO2013087247A1 PCT/EP2012/069759 EP2012069759W WO2013087247A1 WO 2013087247 A1 WO2013087247 A1 WO 2013087247A1 EP 2012069759 W EP2012069759 W EP 2012069759W WO 2013087247 A1 WO2013087247 A1 WO 2013087247A1
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WO
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flow element
flow
sound wave
gas
inlet
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PCT/EP2012/069759
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Inventor
Verena Tritsch
Jennifer Niessner
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Robert Bosch Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D49/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by other methods
    • B01D49/006—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by other methods by sonic or ultrasonic techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/037—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of inertial or centrifugal separators, e.g. of cyclone type, optionally combined or associated with agglomerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Such a device is known from DE 198 46 115 A1.
  • a sound source is arranged on an end face of a tubular Strömungsele- element which generates a standing sound wave in the longitudinal direction of the flow element.
  • a gas particle stream is introduced on the one end side of the flow element and discharged from the other end side via an outlet from the flow element.
  • the known device makes use of the physical effect that when generating standing sound waves different pressure and velocity distributions along the sound wave are present, which cause the particles located in a gas stream accumulate in the maxima and minima of the pressure wave because of At these points, the velocity of the gas particles moved by the pressure wave is lowest.
  • the known device is primarily suitable for filtering out or separating particles from a gas stream.
  • Filter fluid flow in an efficient manner since pressure waves in Liquids have a significantly higher propagation velocity than in gases.
  • the speed of sound in a gas (especially depending on the air pressure) is about 330m / s, while a sound wave in a diesel fuel at ambient pressure and ambient temperature propagates at about 1250m / s.
  • the propagation velocity of a sound wave in a liquid is typically about four times the propagation velocity of a sound wave in a gas.
  • the length of the flow element would have to be about four times the original length, if one wants to generate the same number of maxima and minima in the standing pressure wave to achieve comparable cleaning effects.
  • such a length of a flow element is not acceptable in the space usually present in motor vehicles, for example, in an engine compartment.
  • the invention is based on the Aufge ⁇ be, a device for the separation of particles from a
  • Gas or liquid flow according to the preamble of claim 1 such that it is suitable for the separation of particles from gas streams in addition to the use of the separation of particles from gas streams, wherein a very compact size or length of the flow achieved mung element with high cleaning efficiency shall be.
  • This object is achieved in a device with the features of claim 1, characterized in that the standing in operative connection with the sound wave wall of the flow element at least partially means for reducing the propagation velocity of the sound waves in the gas or liquid keitsstom whose superposition the standing Sound wave generated, and that the means in the use of a material with a relation to a rigid material lower modulus of elasticity, preferably a modulus of elasticity less than 20kN / mm 2 for the wall of the flow element consist.
  • Such a design of the wall of the flow element which is in operative connection with the sound waves, for example in the form of a rubber hose, achieves the effect that the velocity of sound in itself is achieved Medium propagating sound waves is reduced, so that even with longitudinally relatively short flow elements enough maxima and minima are generated in the standing sound wave at which the particles can accumulate.
  • the wall of the flow element in order to achieve a relatively low modulus of elasticity, it is proposed that the wall of the flow element be made of an elastic material, such as rubber, at least on the side facing the sound wave.
  • the device for generating a standing sound wave comprises a piston-like section extending into the flow element, which is displaceable in the longitudinal direction of the flow element and which is in connection with a Sound source is arranged.
  • a sieve or membrane element in the flow cross section is arranged in the flow element on the side facing the inlet.
  • an additional outlet be provided on the flow element for the purpose of cleaning or discharging particles from the flow element. is seen, which is arranged on the side of the inlet for the gas or liquid flow.
  • the device can also be provided to clean the gas or liquid stream in two stages.
  • the device has two separate flow elements, which are flowed through by the gas or liquid flow in succession, wherein the two flow elements are arranged in operative connection with a single means for generating the standing sound wave in the respective flow element. This makes it possible to reduce the device complexity by using only a single device for generating the standing sound wave.
  • a piezoelectric actuator for generating a standing sound source, since they have a high degree of twisting, in particular in resonance mode.
  • an embodiment of the invention is also advantageous in which at least one sensor device for detecting the particle density in the flow element is provided in the region of the flow element, preferably in the form of an optically operating sensor.
  • FIG. 1 shows a first apparatus 10 for separating particles 1 from a gas or liquid stream.
  • a gas flow it may be, for example, the exhaust gas of a motor vehicle, in particular the exhaust gas of a self-igniting internal combustion engine, in which the particles 1 are present in the form of soot particles.
  • a liquid flow it may be, for example, a gasoline or diesel fuel stream in which impurities or foreign particles are present, which, before the gasoline or diesel fuel is used to operate the internal combustion engine, to be cleaned.
  • the device 10 comprises a flow element 11 in the form of an exemplary cylindrical tube 12, whose two end faces 13, 14 are open.
  • the tube 12 has a longitudinal axis 15.
  • the tube 12 has an inlet 16 with an inlet connection 17, which is arranged perpendicular to the longitudinal axis 15.
  • the tube 12 has an outlet 18 with an outlet port 19, which is also aligned perpendicular to the longitudinal axis 15.
  • Embodiment are the inlet port 17 and the outlet port 19 on the same side of the tube 12.
  • the inlet port 17 and the outlet port 19 are also conceivable to arrange the inlet port 17 and the outlet port 19 on opposite sides of the tube 12.
  • piston 20 In the one end face 14, which is located on the side of the outlet 18, projects into a hat-shaped in cross section piston 20 into it.
  • the piston 20 is guided in the region of its cylindrical outer circumference in a guide 21 of the tube 12, such that the piston 20 in the direction of the double arrow 23 in the direction of the longitudinal axis 15 is arranged up and down movable.
  • the protruding into the tube 12 piston surface 24 of the piston 20 has the same cross-section as the tube 12.
  • a radially encircling edge 26 of the piston 20 is sealed by a sealing collar 27 to the tube 12, the sealing sleeve 27, for example, on the Au - Hzseite the guide 21 is attached.
  • a return spring 28 is provided which extends between the edge 26 and the edge 26 opposite. lying end face of the guide 21 is supported, and the piston 20 is acted upon by a spring force, which pushes them out of the tube 12.
  • the piston 20 is connected to a device 30 for generating a standing sound wave 5 in the device 10 or in the tube 12.
  • the device 30 includes, for example, a Wirbelstromaktor 31 or a piezoelectric actuator 32 or a different kind of actuator, which is suitable by exciting the piston 20 and the piston surface 24 in the longitudinal direction of the tube 12 in the pipe 12 flowing through the gas or liquid flow a standing Sound wave 5 to produce.
  • a standing sound wave 5 is formed in a known manner by superposition of two counter-propagating sound waves of the same frequency and the same amplitude, the two sound waves may possibly originate from two different pathogens or arises by reflection of a wave at an obstacle.
  • the device 10 in particular the flow element 1 1, means for reducing the speed of sound
  • Sound wave 5 in the tube 12 has.
  • the wall 35 on the Gas character. Liquid side facing on its entire length with a relatively low modulus of elasticity, preferably a modulus of elasticity less than 20kN / mm 2 equipped.
  • a relatively low modulus of elasticity preferably a modulus of elasticity less than 20kN / mm 2 equipped.
  • the wall 35 is coated or provided on the side facing the gas or liquid flow with an elastic material, for example with rubber.
  • the entire wall 35 may consist of a material with the mentioned low elasticity modulus.
  • a reduction of the modulus of elasticity may in some sem dimensions also be achieved in that the wall thickness of the wall 35 is selected to be relatively low.
  • a discharge nozzle 36 is provided, can be removed via the enriched in the region of the tube 12 particles 1, for example by rinsing with a liquid or with air from the region of the tube 12 ,
  • the device 10 described so far operates as follows: By means of the device 10 30, the standing sound wave 5 is generated via the piston 20 in the tube 12.
  • the separation of the particles 1 can, for example, via the open end face 14 of the tube 12, or as described, by a rinsing process via the ceremoniesstut- 20 zen 36 done.
  • a sensor device 40 is arranged, in particular in the region of the mentioned minima 6 or maxima 7. At least the sensor device 40 must be suitable for detecting the range of the minima 6 and the maxima 7.
  • the sensor device 40 preferably comprises an optically operating sensor 41 which is sensitive to the presence of the particles 1.
  • FIG. 2 shows a modified device 10a.
  • the device 10a differs from the device 10 according to FIG. 1 in that only the region of the wall 35a located longitudinally between the inlet 3516 and the outlet 17 of the tube 12a is provided with the mentioned characteristics of the reduced modulus of elasticity is.
  • the Wall 35a at the level of the inlet nozzle 17 and the outlet port 19 formed solid, ie, it has a relation to the aforementioned intermediate region higher elastic modulus.
  • the end face 13 of the tube 12a is formed closed, and approximately at the level of the inlet nozzle 17 is in the flow cross-section of the tube 12a, an element 45, for example in
  • a device 50 using two tubular flow elements 51, 52 is shown.
  • the two flow elements 51, 52 are in principle identical to the tubes 12, 12 a of the devices 10, 10 a formed and arranged parallel to each other.
  • the two open end faces 53, 54 of the flow elements 51, 52 each projecting into a piston 20 of a device 30, wherein the two devices 30 of the device 50 are exemplified identical to the device 30 in the device 10, 10a.
  • the end faces 53, 54 opposite end faces 56, 57 of the flow elements 51, 52 are connected to each other via a connecting channel 58.
  • a flow flap 59 is arranged, which directs the flowing via the inlet port 61 into the device 50 gas or liquid flow in the direction of the one flow element 51 or the other flow element 52.
  • the two flow elements 51, 52 are connected to one another in the region of the end faces 53, 54 by means of a further connecting channel 62, which has an outlet connection 63 in the center.
  • a further connecting channel 62 which has an outlet connection 63 in the center.
  • FIG. 4 shows a further device 70.
  • the device 70 also comprises two tubular flow elements 71, 72, wherein the flow elements 71, 72 are arranged along a common longitudinal axis 73.
  • the two open end faces 74, 75 of the two flow elements 71, 72 are located directly opposite.
  • a device 76 for generating standing sound waves 5 in the region of the two flow elements 71, 72 is arranged. It is essential that the device 76 is simultaneously arranged in operative connection with two pistons 20, which respectively project into the open end side 74, 75 of the flow elements 71, 72.
  • a single device 76 to simultaneously generate a standing sound wave 5 in both flow elements 71, 72, wherein it is preferably provided that the device 76 or its preferably designed as a piezoelectric actuator operates in resonance mode.
  • the open end 79 forms a drain or flushing channel.
  • the inlet nozzle 80 for the gas or liquid flow, the inlet nozzle 80 having a first check valve 81.
  • the two flow elements 71, 72 are connected to each other in the region of their two opposite end faces 74, 75 by means of a connecting channel 83, wherein in the connecting channel 83, a second check valve 84 and a drain or flushing channel 85 are arranged. Finally, the flow element 72 has an outlet connection 86 on the side opposite the end face 75.
  • An influencing of the cleaning effect in the two flow elements 71, 72 is possible, for example, via different mass ratios of the two pistons 20 and / or different lengths or diameters of the flow elements 71, 72.
  • the devices 10, 10a, 50 and 70 described so far can be more diverse

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Abstract

The invention relates to a device (10; 10a; 50; 70) for separating particles (1) from a gas or fluid stream, having a preferably tubular flow element (11; 51, 52; 71, 72), through which the gas or fluid stream is admitted via an inlet (16) and discharged via an outlet (18), and having at least one device (30; 76) for generating a standing sound wave (5) in a longitudinal direction of the tubular flow element (11; 51, 52; 71, 72) in at least one subsection between the inlet (16) and the outlet (18). The invention proposes that the wall (35; 35a) of the flow element (11; 51, 52; 71, 72), which is in operative connection with the sound wave (5), has means, at least in certain sections, for reducing the propagation velocity of the standing sound wave (5) in the flow element (11; 51, 52; 71, 72).

Description

Beschreibung  description
Vorrichtung zur Ausscheidung von Partikeln aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom Device for separating particles from a gas or liquid stream
Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausscheidung von Partikeln aus einemPRIOR ART The invention relates to a device for removing particles from a particle
Gas- oder Flüssigkeitsstrom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gas or liquid stream according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 198 46 115 A1 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist an einer Stirnseite eines rohrförmigen Strömungsele- ments eine Schallquelle angeordnet, die in Längsrichtung des Strömungselements eine stehende Schallwelle erzeugt. Ein Gaspartikelstrom wird auf der einen Stirnseite des Strömungselements eingeleitet und aus der anderen Stirnseite über einen Auslass aus dem Strömungselement ausgeleitet. Die bekannte Vorrichtung macht sich den physikalischen Effekt zunutze, dass beim Erzeugen von stehenden Schallwellen unterschiedliche Druck- und Geschwindigkeitsverteilungen längs der Schallwelle vorhanden sind, die dazu führen, dass sich die in einem Gasstrom befindlichen Partikel in den Maxima und Minima der Druckwelle anhäufen, da an diesen Stellen die Geschwindigkeit der von der Druckwelle bewegten Gasteilchen am geringsten ist. Die bekannte Vorrichtung ist primär dazu geeignet, Partikel aus einem Gasstrom herauszufiltern bzw. zu separieren. Dies rührt daher, dass die Schallgeschwindigkeit in dem Gaspartikelstrom abhängig ist von dem Material des Strömungselements, durch das der Gaspartikelstrom geführt ist. Insbesondere bei Materialien, die einen relativ hohen Elastizitätsmodul aufweisen, das heißt starr sind, wie dies üblicherweise bei Metallen oder harten Kunststoffen der Fall ist, wird die Schallgeschwindigkeit des Mediums durch dasSuch a device is known from DE 198 46 115 A1. In the known device, a sound source is arranged on an end face of a tubular Strömungsele- element which generates a standing sound wave in the longitudinal direction of the flow element. A gas particle stream is introduced on the one end side of the flow element and discharged from the other end side via an outlet from the flow element. The known device makes use of the physical effect that when generating standing sound waves different pressure and velocity distributions along the sound wave are present, which cause the particles located in a gas stream accumulate in the maxima and minima of the pressure wave because of At these points, the velocity of the gas particles moved by the pressure wave is lowest. The known device is primarily suitable for filtering out or separating particles from a gas stream. This is because the speed of sound in the gas particle stream is dependent on the material of the flow element through which the gas particle stream is passed. In particular, in materials that have a relatively high modulus of elasticity, that is rigid, as is usually the case with metals or hard plastics, the speed of sound of the medium through the
Strömungselement nahezu nicht beeinflusst. Da bei Gaspartikelströmen die Schallgeschwindigkeit der Druckwelle relativ gering ist, können selbst bei einer relativ kurzen Länge des Strömungselements genügend Maxima und Minima in der stehenden Welle erzeugt werden, an denen sich die Partikel anhäufen kön- nen. Die bekannte Vorrichtung ist jedoch nicht dazu geeignet, Partikel aus einemFlow element almost not affected. Since the speed of sound of the pressure wave is relatively low in the case of gas particle streams, even with a relatively short length of the flow element, sufficient maxima and minima can be generated in the standing wave at which the particles can accumulate. However, the known device is not suitable for particles from a
Flüssigkeitsstrom in effizienter Art und Weise herauszufiltern, da Druckwellen in Flüssigkeiten eine bedeutend höhere Ausbreitungsgeschwindigkeit aufweisen als in Gasen. So beträgt beispielsweise die Schallgeschwindigkeit in einem Gas (insbesondere abhängig vom Luftdruck) etwa 330m/s, während sich eine Schallwelle in einem Dieselkraftstoff bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur mit etwa 1250m/s ausbreitet. Somit beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Schallwelle in einer Flüssigkeit typischerweise etwa das Vierfache der Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Schallwelle in einem Gas. Dies würde bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung dazu führen, dass die Baulänge des Strömungselementes etwa das Vierfache der ursprünglichen Baulänge betragen müsste, wenn man dieselbe Zahl von Maxima und Minima in der stehenden Druckwelle erzeugen will, um vergleichbare Reinigungswirkungen zu erzielen. Eine derartige Baulänge eines Strömungselements ist jedoch bei den üblicherweise beispielsweise in Kraftfahrzeugen vorhandenen Bauräumen in einem Motorraum nicht akzeptabel. Filter fluid flow in an efficient manner, since pressure waves in Liquids have a significantly higher propagation velocity than in gases. For example, the speed of sound in a gas (especially depending on the air pressure) is about 330m / s, while a sound wave in a diesel fuel at ambient pressure and ambient temperature propagates at about 1250m / s. Thus, the propagation velocity of a sound wave in a liquid is typically about four times the propagation velocity of a sound wave in a gas. This would result in the device known from the prior art that the length of the flow element would have to be about four times the original length, if one wants to generate the same number of maxima and minima in the standing pressure wave to achieve comparable cleaning effects. However, such a length of a flow element is not acceptable in the space usually present in motor vehicles, for example, in an engine compartment.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ausscheidung von Partikeln aus einemBased on the illustrated prior art, the invention is based on the Aufgewäbe, a device for the separation of particles from a
Gas- oder Flüssigkeitsstrom nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass diese neben der Verwendung zur Ausscheidung von Partikeln aus Gasströmen auch zur Ausscheidung von Partikeln aus Flüssigkeitsströmen geeignet ist, wobei eine möglichst kompakte Baugröße bzw. Länge des Strö- mungselements bei hoher Reinigungswirkung erzielt werden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die in Wirkverbindung mit der Schallwelle stehende Wand des Strömungselements zumindest bereichsweise Mittel zur Reduzierung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwellen in dem Gas- oder Flüssig- keitsstom aufweist, deren Überlagerung die stehende Schallwelle erzeugt, und dass die Mittel in der Verwendung eines Materials mit einem gegenüber einem starren Material geringeren Elastizitätsmoduls, vorzugsweise einem Elastizitätsmodul geringer als 20kN/mm2 für die Wand des Strömungselements bestehen. Durch eine derartige Ausbildung der in Wirkverbindung mit den Schallwellen ste- henden Wand des Strömungselements zum Beispiel in Form eines Gummi- schlauchs wird der Effekt erzielt, dass die Schallgeschwindigkeit von sich in dem Medium ausbreitenden Schallwellen reduziert wird, so dass auch bei in Längsrichtung relativ kurzen Strömungselementen genügend Maxima und Minima in der stehenden Schallwelle erzeugt werden, an denen sich die Partikel anreichern können. Gas or liquid flow according to the preamble of claim 1 such that it is suitable for the separation of particles from gas streams in addition to the use of the separation of particles from gas streams, wherein a very compact size or length of the flow achieved mung element with high cleaning efficiency shall be. This object is achieved in a device with the features of claim 1, characterized in that the standing in operative connection with the sound wave wall of the flow element at least partially means for reducing the propagation velocity of the sound waves in the gas or liquid keitsstom whose superposition the standing Sound wave generated, and that the means in the use of a material with a relation to a rigid material lower modulus of elasticity, preferably a modulus of elasticity less than 20kN / mm 2 for the wall of the flow element consist. Such a design of the wall of the flow element, which is in operative connection with the sound waves, for example in the form of a rubber hose, achieves the effect that the velocity of sound in itself is achieved Medium propagating sound waves is reduced, so that even with longitudinally relatively short flow elements enough maxima and minima are generated in the standing sound wave at which the particles can accumulate.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ausscheidung von Partikeln aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Advantageous developments of the device according to the invention for the separation of particles from a gas or liquid stream are listed in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.
In einer besonders einfach umsetzbaren Ausgestaltung des Strömungselements wird zur Erzielung eines relativ geringen Elastizitätsmoduls vorgeschlagen, dass die Wand des Strömungselements zumindest auf der der Schallwelle zugewand- ten Seite aus einem elastischen Material, wie Gummi, besteht. In a particularly simple embodiment of the flow element, in order to achieve a relatively low modulus of elasticity, it is proposed that the wall of the flow element be made of an elastic material, such as rubber, at least on the side facing the sound wave.
Eine besonders einfache wirkungsvolle Einleitung der Schallwelle in das Strömungselement lässt sich darüber hinaus erzielen, wenn die Einrichtung zur Erzeugung einer stehenden Schallwelle einen in das Strömungselement hineinra- genden, kolbenartigen Abschnitt umfasst, der in Längsrichtung des Strömungselements verschiebbar ist, und der in Wrkverbindung mit einer Schallquelle angeordnet ist. In addition, a particularly simple effective introduction of the sound wave into the flow element can be achieved if the device for generating a standing sound wave comprises a piston-like section extending into the flow element, which is displaceable in the longitudinal direction of the flow element and which is in connection with a Sound source is arranged.
Bei dieser Ausgestaltung ist es darüber hinaus zur Vermeidung von Leckagever- lusten vorteilhaft, wenn der Kolben bzw. der kolbenartige Abschnitt zum Strömungselement hin abgedichtet ist. In this embodiment, it is also advantageous to avoid leakage losses when the piston or the piston-like portion is sealed to the flow element.
Zur Fixierung der stehenden Welle ungestört von Ein- und Auslass kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass in dem Strömungselement auf der dem Ein- lass zugewandten Seite ein Sieb- oder Membranelement im Strömungsquerschnitt angeordnet ist. In order to fix the standing wave undisturbed by the inlet and outlet, it can furthermore be provided that a sieve or membrane element in the flow cross section is arranged in the flow element on the side facing the inlet.
Um ein derartiges Strömungselement möglichst einfach reinigen zu können, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass zur Reinigung bzw. Ausleitung von Partikeln aus dem Strömungselement ein zusätzlicher Auslass am Strömungselement vor- gesehen ist, der auf der Seite des Einlasses für den Gas- oder Flüssigkeitsstrom angeordnet ist. In order to be able to clean such a flow element as simply as possible, it is additionally proposed that an additional outlet be provided on the flow element for the purpose of cleaning or discharging particles from the flow element. is seen, which is arranged on the side of the inlet for the gas or liquid flow.
Es kann auch vorgesehen sein, den Gas- oder Flüssigkeitsstrom zweistufig zu reinigen. Hierzu weist die Vorrichtung zwei separate Strömungselemente auf, die von dem Gas- oder Flüssigkeitsstrom nacheinander durchströmt werden, wobei die beiden Strömungselemente in Wirkverbindung mit einer einzigen Einrichtung zur Erzeugung der stehenden Schallwelle in dem jeweiligen Strömungselement angeordnet sind. Dadurch wird es ermöglicht, den vorrichtungstechnischen Aufwand durch die Verwendung lediglich einer einzigen Einrichtung zur Erzeugung der stehenden Schallwelle zu reduzieren. It can also be provided to clean the gas or liquid stream in two stages. For this purpose, the device has two separate flow elements, which are flowed through by the gas or liquid flow in succession, wherein the two flow elements are arranged in operative connection with a single means for generating the standing sound wave in the respective flow element. This makes it possible to reduce the device complexity by using only a single device for generating the standing sound wave.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Piezoaktors zur Erzeugung einer stehenden Schallquelle, da diese insbesondere im Resonanzbetrieb einen hohen Wrkungsgrad aufweisen. Particularly preferred is the use of a piezoelectric actuator for generating a standing sound source, since they have a high degree of twisting, in particular in resonance mode.
Zur Erkennung des Anreicherungsgrades der Partikel in dem Strömungselement ist weiterhin eine Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, bei der im Bereich des Strömungselements wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Erfassung der Partikeldichte in dem Strömungselement vorgesehen ist, vorzugsweise in Form eines optisch arbeitenden Sensors. In order to detect the degree of enrichment of the particles in the flow element, an embodiment of the invention is also advantageous in which at least one sensor device for detecting the particle density in the flow element is provided in the region of the flow element, preferably in the form of an optically operating sensor.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing
Diese zeigt in: This shows in:
Fig. 1 und 2 unterschiedliche Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung eines einzelnen Strömungselements jeweils in vereinfachtem Längsschnitt und 1 and 2 different embodiments of a device according to the invention using a single flow element in a simplified longitudinal section and
Fig. 3 und 4 Ausgestaltungen der Erfindung bei der Verwendung zweiter Figs. 3 and 4 embodiments of the invention in use second
Strömungselemente, ebenfalls jeweils in vereinfachtem Längsschnitt. Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Flow elements, also in simplified longitudinal section. The same components or components with the same function are provided with the same reference numerals.
In der Fig. 1 ist eine erste Vorrichtung 10 zur Ausscheidung von Partikeln 1 aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom dargestellt. Im Falle eines Gasstroms kann es sich beispielsweise um das Abgas eines Kraftfahrzeugs, insbesondere das Abgas einer selbstzündenden Brennkraftmaschine handeln, bei der die Partikel 1 in Form von Russpartikeln vorhanden sind. Im Falle eines Flüssigkeitsstroms kann es sich beispielsweise um einen Benzin- oder Dieselkraftstoffstrom handeln, in dem Verunreinigungen bzw. Fremdpartikel vorhanden sind, die, bevor das Benzin bzw. der Dieselkraftstoff zum Betrieb der Brennkraftmaschine verwendet wird, gereinigt werden soll. FIG. 1 shows a first apparatus 10 for separating particles 1 from a gas or liquid stream. In the case of a gas flow, it may be, for example, the exhaust gas of a motor vehicle, in particular the exhaust gas of a self-igniting internal combustion engine, in which the particles 1 are present in the form of soot particles. In the case of a liquid flow, it may be, for example, a gasoline or diesel fuel stream in which impurities or foreign particles are present, which, before the gasoline or diesel fuel is used to operate the internal combustion engine, to be cleaned.
Die Vorrichtung 10 umfasst ein Strömungselement 11 in Form eines beispielhaft zylindrisch ausgebildeten Rohres 12, dessen beide Stirnseiten 13, 14 offen ausgebildet sind. Das Rohr 12 weist eine Längsachse 15 auf. Im Bereich der einen Stirnseite 13 weist das Rohr 12 einen Einlass 16 mit einem Einlassstutzen 17 auf, der senkrecht zur Längsachse 15 angeordnet ist. Im Bereich der anderen Stirnseite 14 weist das Rohr 12 einen Auslass 18 mit einem Auslassstutzen 19 auf, der ebenfalls senkrecht zur Längsachse 15 ausgerichtet ist. Im dargestelltenThe device 10 comprises a flow element 11 in the form of an exemplary cylindrical tube 12, whose two end faces 13, 14 are open. The tube 12 has a longitudinal axis 15. In the region of one end face 13, the tube 12 has an inlet 16 with an inlet connection 17, which is arranged perpendicular to the longitudinal axis 15. In the region of the other front side 14, the tube 12 has an outlet 18 with an outlet port 19, which is also aligned perpendicular to the longitudinal axis 15. In the illustrated
Ausführungsbeispiel befinden sich der Einlassstutzen 17 sowie der Auslassstutzen 19 auf derselben Seite des Rohrs 12. Selbstverständlich ist es auch denkbar, den Einlassstutzen 17 und den Auslassstutzen 19 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Rohrs 12 anzuordnen. Embodiment are the inlet port 17 and the outlet port 19 on the same side of the tube 12. Of course, it is also conceivable to arrange the inlet port 17 and the outlet port 19 on opposite sides of the tube 12.
In die eine Stirnseite 14, die sich auf der Seite des Auslasses 18 befindet, ragt ein im Querschnitt hutförmig ausgebildeter Kolben 20 hinein. Der Kolben 20 ist im Bereich seines zylindrisch ausgebildeten Außenumfangs in einer Führung 21 des Rohrs 12 geführt, derart, dass der Kolben 20 in Richtung des Doppelpfeils 23 in Richtung der Längsachse 15 auf- und abbeweglich angeordnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die in das Rohr 12 hineinragende Kolbenfläche 24 des Kolbens 20 denselben Querschnitt auf wie das Rohr 12. Ein radial umlaufender Rand 26 des Kolbens 20 ist mittels einer Dichtmanschette 27 zum Rohr 12 hin abgedichtet, wobei die Dichtmanschette 27 beispielhaft an der Au- ßenseite der Führung 21 befestigt ist. Darüber hinaus ist eine Rückstellfeder 28 vorgesehen, die sich zwischen dem Rand 26 und der dem Rand 26 gegenüber- liegenden Stirnfläche der Führung 21 abstützt, und die den Kolben 20 mit einer Federkraft beaufschlagt, die diesen aus dem Rohr 12 herausdrückt. In the one end face 14, which is located on the side of the outlet 18, projects into a hat-shaped in cross section piston 20 into it. The piston 20 is guided in the region of its cylindrical outer circumference in a guide 21 of the tube 12, such that the piston 20 in the direction of the double arrow 23 in the direction of the longitudinal axis 15 is arranged up and down movable. In the illustrated embodiment, the protruding into the tube 12 piston surface 24 of the piston 20 has the same cross-section as the tube 12. A radially encircling edge 26 of the piston 20 is sealed by a sealing collar 27 to the tube 12, the sealing sleeve 27, for example, on the Au - ßenseite the guide 21 is attached. In addition, a return spring 28 is provided which extends between the edge 26 and the edge 26 opposite. lying end face of the guide 21 is supported, and the piston 20 is acted upon by a spring force, which pushes them out of the tube 12.
Der Kolben 20 ist mit einer Einrichtung 30 zur Erzeugung einer stehenden Schallwelle 5 in der Vorrichtung 10 bzw. in dem Rohr 12 verbunden. Die Einrichtung 30 umfasst beispielsweise einen Wirbelstromaktor 31 oder einen Piezoaktor 32 oder einen anders gearteten Aktor, der dazu geeignet ist, durch Anregen des Kolbens 20 bzw. der Kolbenfläche 24 in Längsrichtung des Rohrs 12 in dem das Rohr 12 durchströmenden Gas- oder Flüssigkeitsstrom eine stehende Schallwel- le 5 zu erzeugen. Eine derartige stehende Schallwelle 5 entsteht in bekannter Art und Weise durch Überlagerung zweier gegenläufig fortschreitender Schallwellen gleicher Frequenz und gleicher Amplitude, wobei die beiden Schallwellen ggf. aus zwei verschiedenen Erregern stammen können oder durch Reflexion einer Welle an einem Hindernis entsteht. The piston 20 is connected to a device 30 for generating a standing sound wave 5 in the device 10 or in the tube 12. The device 30 includes, for example, a Wirbelstromaktor 31 or a piezoelectric actuator 32 or a different kind of actuator, which is suitable by exciting the piston 20 and the piston surface 24 in the longitudinal direction of the tube 12 in the pipe 12 flowing through the gas or liquid flow a standing Sound wave 5 to produce. Such a standing sound wave 5 is formed in a known manner by superposition of two counter-propagating sound waves of the same frequency and the same amplitude, the two sound waves may possibly originate from two different pathogens or arises by reflection of a wave at an obstacle.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung der Einrichtung 30 bzw. des Kolbens 20 auf der dem Auslassstutzen 19 zugewandten Stirnseite 14 des Rohrs 12 wird davon ausgegangen, dass das Rohr 12 von einem Flüssigkeitsstrom durchströmt wird. Soll das Rohr 12 hingegen von einem Gasstrom durchströmt wer- den, so wird der Gasstrom im Bereich des Auslassstutzens 19 in das Rohr 12 eingeführt und im Bereich des Einlassstutzens 17 aus dem Rohr 12 ausgeführt. Einlassstutzen 17 und Auslasstutzen 19 sind somit vertauscht. In the arrangement of the device 30 or of the piston 20 on the outlet port 19 facing end face 14 of the tube 12 shown in FIG. 1, it is assumed that the tube 12 is flowed through by a liquid flow. If, on the other hand, a gas flow is intended to flow through the tube 12, the gas flow is introduced into the tube 12 in the region of the outlet nozzle 19 and out of the tube 12 in the region of the inlet nozzle 17. Inlet 17 and outlet 19 are thus reversed.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung 10, insbesondere das Strömungselement 1 1 , Mittel zum Herabsetzen der Schallgeschwindigkeit derAccording to the invention, it is provided that the device 10, in particular the flow element 1 1, means for reducing the speed of sound
Schallwelle 5 in dem Rohr 12 aufweist. Hierzu ist die Wand 35 auf der dem Gasbzw. Flüssigkeitsstrom zugewandten Seite auf seiner gesamten Länge (mit Ausnahme des Bereichs des Einlassstutzens 17 und des Auslassstutzens 19) mit einem relativ geringem Elastizitätsmodul, vorzugsweise einem Elastizitätsmodul kleiner als als 20kN/mm2 ausgestattet. Eine derartige Ausgestaltung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Wand 35 auf der dem Gas- bzw. Flüssigkeitsstrom zugewandten Seite mit einem elastischen Material, beispielsweise mit Gummi beschichtet bzw. versehen ist. Alternativ hierzu kann jedoch auch die gesamte Wand 35 aus einem Material mit dem angesprochenen geringen Elastizi- tätsmodul bestehen. Eine Herabsetzung des Elastizitätsmoduls kann in gewis- sem Maße auch dadurch erzielt werden, dass die Wandstärke der Wand 35 relativ gering gewählt wird. Sound wave 5 in the tube 12 has. For this purpose, the wall 35 on the Gasbzw. Liquid side facing on its entire length (with the exception of the area of the inlet nozzle 17 and the outlet port 19) with a relatively low modulus of elasticity, preferably a modulus of elasticity less than 20kN / mm 2 equipped. Such a configuration can for example take place in that the wall 35 is coated or provided on the side facing the gas or liquid flow with an elastic material, for example with rubber. Alternatively, however, the entire wall 35 may consist of a material with the mentioned low elasticity modulus. A reduction of the modulus of elasticity may in some sem dimensions also be achieved in that the wall thickness of the wall 35 is selected to be relatively low.
Zuletzt ist auf der dem Einlassstutzen 17 gegenüberliegenden Seite der Stirnsei- 5 te 13 ein Ablaufstutzen 36 vorgesehen, über den im Bereich des Rohrs 12 angereicherte Partikel 1 , beispielsweise durch Ausspülen mit einer Flüssigkeit oder mit Luft, aus dem Bereich des Rohrs 12 entfernt werden können. Finally, on the inlet side 17 opposite side of the Stirnsei- 5 te 13 a discharge nozzle 36 is provided, can be removed via the enriched in the region of the tube 12 particles 1, for example by rinsing with a liquid or with air from the region of the tube 12 ,
Die soweit beschriebene Vorrichtung 10 arbeitet wie folgt: Mittels der Einrichtung 10 30 wird über den Kolben 20 in dem Rohr 12 die stehende Schallwelle 5 erzeugt. The device 10 described so far operates as follows: By means of the device 10 30, the standing sound wave 5 is generated via the piston 20 in the tube 12.
Diese weist in Längsrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse 15 des Rohrs 12 unterschiedliche Druck- und Geschwindigkeitsverteilungen auf, derart, dass sich lokale Minima 6 und lokale Maxima 7 in der Schallwelle 5 ausbilden. Im Bereich der Minima 6 bzw. Maxima 7 der Schallwelle 5 weist diese ihre minimale Gei s schwindigkeit auf. Dies führt dazu, dass im Bereich der Minima 6 und der Maxima 7 sich die in dem Gas- oder Flüssigkeitsstrom befindlichen Partikel 1 anreichern und somit nicht über den Auslass 18 weitertransportiert werden. Das Ausscheiden der Partikel 1 kann beispielsweise über die offene Stirnseite 14 des Rohrs 12, oder wie beschrieben, durch einen Spülvorgang über den Ablaufstut- 20 zen 36 erfolgen.  This has longitudinal direction, i. in the direction of the longitudinal axis 15 of the tube 12 different pressure and velocity distributions, such that form local minima 6 and local maxima 7 in the sound wave 5. In the region of the minima 6 or maxima 7 of the sound wave 5, this has its minimum velocity. As a result, in the region of the minima 6 and the maxima 7, the particles 1 present in the gas or liquid stream accumulate and thus are not transported further via the outlet 18. The separation of the particles 1 can, for example, via the open end face 14 of the tube 12, or as described, by a rinsing process via the Ablaufstut- 20 zen 36 done.
Um festzustellen, ob ein Entfernen der angereicherten Partikel 1 aus dem Rohr 12 erforderlich ist, kann es vorgesehen sein, dass im Bereich des Rohrs 12, beispielsweise in einer Aussparung des Rohrs 12 oder einem transparent ausgebil-In order to determine whether a removal of the enriched particles 1 from the tube 12 is required, it may be provided that in the region of the tube 12, for example in a recess of the tube 12 or a transparent ausgebil-
25 deten Bereich des Rohrs 12 eine Sensoreinrichtung 40 angeordnet ist, insbesondere im Bereich der angesprochenen Minima 6 bzw. Maxima 7. Zumindest muss die Sensoreinrichtung 40 dazu geeignet sein, den Bereich der Minima 6 und der Maxima 7 zu erfassen. Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung 40 einen optisch arbeitenden Sensor 41 , der auf das Vorhandensein der Partikel 1 an-In the region of the tube 12, a sensor device 40 is arranged, in particular in the region of the mentioned minima 6 or maxima 7. At least the sensor device 40 must be suitable for detecting the range of the minima 6 and the maxima 7. The sensor device 40 preferably comprises an optically operating sensor 41 which is sensitive to the presence of the particles 1.
30 spricht. 30 speaks.
In der Fig. 2 ist eine modifizierte Vorrichtung 10a dargestellt. Die Vorrichtung 10a unterscheidet sich von der Vorrichtung 10 gemäß der Fig. 1 dadurch, dass lediglich der Bereich der Wand 35a, der sich in Längsrichtung zwischen dem Einlass 35 16 und dem Auslass 17 des Rohrs 12a befindet, mit den angesprochenen Merkmalen des verringerten Elastizitätsmoduls ausgestattet ist. Demgegenüber ist die Wand 35a in Höhe des Einlasstutzens 17 und des Auslassstutzens 19 massiv ausgebildet, d.h., sie weist einen gegenüber dem angesprochenen Zwischenbereich höheren Elastizitätsmodul auf. Darüber hinaus ist die Stirnseite 13 des Rohrs 12a geschlossen ausgebildet, und in etwa in Höhe des Einlassstutzens 17 ist im Strömungsquerschnitt des Rohrs 12a ein Element 45, beispielsweise inFIG. 2 shows a modified device 10a. The device 10a differs from the device 10 according to FIG. 1 in that only the region of the wall 35a located longitudinally between the inlet 3516 and the outlet 17 of the tube 12a is provided with the mentioned characteristics of the reduced modulus of elasticity is. In contrast, the Wall 35a at the level of the inlet nozzle 17 and the outlet port 19 formed solid, ie, it has a relation to the aforementioned intermediate region higher elastic modulus. In addition, the end face 13 of the tube 12a is formed closed, and approximately at the level of the inlet nozzle 17 is in the flow cross-section of the tube 12a, an element 45, for example in
Form einer Membran oder eines Siebes angeordnet, die bzw. der dazu geeignet ist, die stehende Welle 5 ungestört vom Einlass 16 und vom Ablaufstutzen 36zu fixieren. In der Fig. 3 ist eine Vorrichtung 50 unter Verwendung zweier rohrförmiger Strömungselemente 51 , 52 dargestellt. Die beiden Strömungselemente 51 , 52 sind prinzipiell identisch zu den Rohren 12, 12a der Vorrichtungen 10, 10a ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. In die beiden offenen Stirnseiten 53, 54 der Strömungselemente 51 , 52 ragt jeweils ein Kolben 20 einer Einrichtung 30 hinein, wobei die beiden Einrichtungen 30 der Vorrichtung 50 beispielhaft identisch zu der Einrichtung 30 bei der Vorrichtung 10, 10a ausgebildet sind. Die den Stirnseiten 53, 54 gegenüberliegenden Stirnseiten 56, 57 der Strömungselemente 51 , 52 sind über einen Verbindungskanal 58 miteinander verbunden. Mittig im Verbindungskanal 58 ist eine Strömungsklappe 59 angeordnet, die den über den Einlassstutzen 61 in die Vorrichtung 50 einströmenden Gas- oder Flüssigkeitsstrom in Richtung des einen Strömungselementes 51 oder des anderen Strömungselements 52 leitet. Form of a membrane or a screen, which is or is adapted to fix the standing wave 5 undisturbed by the inlet 16 and the discharge nozzle 36. In Fig. 3, a device 50 using two tubular flow elements 51, 52 is shown. The two flow elements 51, 52 are in principle identical to the tubes 12, 12 a of the devices 10, 10 a formed and arranged parallel to each other. In the two open end faces 53, 54 of the flow elements 51, 52 each projecting into a piston 20 of a device 30, wherein the two devices 30 of the device 50 are exemplified identical to the device 30 in the device 10, 10a. The end faces 53, 54 opposite end faces 56, 57 of the flow elements 51, 52 are connected to each other via a connecting channel 58. Centrally in the connecting channel 58, a flow flap 59 is arranged, which directs the flowing via the inlet port 61 into the device 50 gas or liquid flow in the direction of the one flow element 51 or the other flow element 52.
Die beiden Strömungselemente 51 , 52 sind im Bereich der Stirnseiten 53, 54 mit- tels eines weiteren Verbindungskanals 62 miteinander verbunden, der mittig einen Auslassstutzen 63 aufweist. Mittels der Vorrichtung 50 ist es möglich, die beiden Strömungselemente 51 , 52 abwechselnd zu durchströmen, so dass ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung 50 erzielt werden kann. Dies ist dann erforderlich, wenn aus einem der Strömungselemente 51 , 52 die Partikel 1 entfernt werden sollen, und die Vorrichtung 50 nichtsdestotrotz den benötigten Gas- oderThe two flow elements 51, 52 are connected to one another in the region of the end faces 53, 54 by means of a further connecting channel 62, which has an outlet connection 63 in the center. By means of the device 50, it is possible to flow through the two flow elements 51, 52 alternately, so that a continuous operation of the device 50 can be achieved. This is necessary if the particles 1 are to be removed from one of the flow elements 51, 52, and the device 50 nonetheless supplies the required gas or gas
Flüssigkeitsstrom bereitstellen bzw. reinigen soll. Provide or clean liquid flow.
In der Fig. 4 ist eine weitere Vorrichtung 70 dargestellt. Auch die Vorrichtung 70 umfasst zwei rohrförmige Strömungselemente 71 , 72, wobei die Strömungsele- mente 71 , 72 entlang einer gemeinsamen Längsachse 73 angeordnet sind. Die beiden offenen Stirnseiten 74, 75 der beiden Strömungselemente 71 , 72 liegen direkt gegenüber. Im Zwischenraum zwischen den beiden Strömungselementen 71 , 72 ist eine Einrichtung 76 zur Erzeugung von stehenden Schallwellen 5 im Bereich der beiden Strömungselemente 71 , 72 angeordnet. Wesentlich ist, dass die Einrichtung 76 gleichzeitig in Wirkverbindung mit zwei Kolben 20 angeordnet ist, die jeweils in die offene Stirnseite 74, 75 der Strömungselemente 71 , 72 hineinragen. Somit wird es mittels einer einzigen Einrichtung 76 ermöglicht, in beiden Strömungselementen 71 , 72 gleichzeitig eine stehende Schallwelle 5 zu erzeugen, wobei es bevorzugt vorgesehen ist, dass die Einrichtung 76 bzw. deren vorzugsweise als Piezoaktor ausgebildeter Aktor im Resonanzbetrieb arbeitet. Auf der der Stirnseite 74 des Strömungselements 71 abgewandten Seite ist dieses mit einem Einlasskanal 78 ausgestattet, dessen offenes Ende 79 einen Ablauf bzw. Spülkanal ausbildet. In den Einlasskanal 78 mündet ein Einlassstutzen 80 für den Gas- oder Flüssigkeitsstrom, wobei der Einlassstutzen 80 ein erstes Rückschlagventil 81 aufweist. FIG. 4 shows a further device 70. The device 70 also comprises two tubular flow elements 71, 72, wherein the flow elements 71, 72 are arranged along a common longitudinal axis 73. The two open end faces 74, 75 of the two flow elements 71, 72 are located directly opposite. In the intermediate space between the two flow elements 71, 72, a device 76 for generating standing sound waves 5 in the region of the two flow elements 71, 72 is arranged. It is essential that the device 76 is simultaneously arranged in operative connection with two pistons 20, which respectively project into the open end side 74, 75 of the flow elements 71, 72. Thus, it is possible by means of a single device 76 to simultaneously generate a standing sound wave 5 in both flow elements 71, 72, wherein it is preferably provided that the device 76 or its preferably designed as a piezoelectric actuator operates in resonance mode. On the side facing away from the end face 74 of the flow element 71 this is equipped with an inlet channel 78, the open end 79 forms a drain or flushing channel. Into the inlet channel 78 opens an inlet nozzle 80 for the gas or liquid flow, the inlet nozzle 80 having a first check valve 81.
Die beiden Strömungselemente 71 , 72 sind im Bereich ihrer beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 74, 75 mittels eines Verbindungskanals 83 miteinander verbunden, wobei in dem Verbindungskanal 83 ein zweites Rückschlagventil 84 sowie ein Ablauf- bzw. Spülkanal 85 angeordnet sind. Zuletzt weist das Strö- mungselement 72 auf der der Stirnseite 75 gegenüberliegenen Seite einen Auslassstutzen 86 auf. Mittels der Vorrichtung 70 ist es möglich, den Gas- oder Flüssigkeitsstrom im Bereich des einen, ersten Strömungselements 71 vorzureinigen und im Bereich des zweiten Strömungselements 72 endzureinigen, wobei die beiden Strömungselemente 71 , 72 getrennt voneinander gereinigt bzw. gespült werden können. Eine Beeinflussung der Reinigungswirkung in den beiden Strömungselementen 71 , 72 ist beispielsweise über unterschiedliche Masseverhältnisse der zwei Kolben 20 und/oder unterschiedliche Längen oder Durchmesser der Strömungselemente 71 , 72 möglich. Die soweit beschriebenen Vorrichtungen 10, 10a, 50 und 70 können in vielfältigerThe two flow elements 71, 72 are connected to each other in the region of their two opposite end faces 74, 75 by means of a connecting channel 83, wherein in the connecting channel 83, a second check valve 84 and a drain or flushing channel 85 are arranged. Finally, the flow element 72 has an outlet connection 86 on the side opposite the end face 75. By means of the device 70, it is possible to pre-purify the gas or liquid flow in the region of the one, first flow element 71 and end-clean in the region of the second flow element 72, wherein the two flow elements 71, 72 can be cleaned or rinsed separately. An influencing of the cleaning effect in the two flow elements 71, 72 is possible, for example, via different mass ratios of the two pistons 20 and / or different lengths or diameters of the flow elements 71, 72. The devices 10, 10a, 50 and 70 described so far can be more diverse
Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht darin, die jeweiligen Strömungselemente 1 1 , 51 , 52 bzw. 71 , 72 zumindest bereichsweise derart auszubilden, dass die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Strömungselements 11 , 51 , 52 bzw. 71 , 72 herabgesetzt wird, um die Anzahl der Minima 6 bzw. Maxima 7 der stehenden Schallwellen 5 innerhalb der Strömungselemente 11, 51, 52 bzw.71, 72 höhung der Reinigungswirkung zu vergrößern. Modified or modified manner, without departing from the spirit. This consists in the respective flow elements 1 1, 51, 52 and 71, 72 at least partially form such that the speed of sound within the flow element 11, 51, 52 and 71, 72 is reduced to the number of minima 6 or Maxima 7 of the standing Sound waves 5 within the flow elements 11, 51, 52 and 71, 72 increase the cleaning effect to increase.

Claims

5 Ansprüche 5 claims
1. Vorrichtung (10; 10a; 50; 70) zur Ausscheidung von Partikeln (1) aus einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom, mit einem vorzugsweise rohrförmigen Strömungselement (11 ; 51 , 52; 71 , 72), durch das der Gas- oder Flüssigkeits-0 ström über einen Einlass (16) eingeleitet und über einen Auslass (18) ausgeleitet wird, und mit wenigstens einer Einrichtung (30; 76) zur Erzeugung einer stehenden Schallwelle (5) in Längsrichtung des rohrförmigen Strömungselement (11 ; 51 , 52; 71 , 72) in zumindest einem Teilbereich zwischen dem Einlass (16) und dem Auslass (18),Apparatus (10; 10a; 50; 70) for separating particles (1) from a gas or liquid stream, comprising a preferably tubular flow element (11; 51,52; 71,72) through which the gas or liquid -0 Ström is introduced via an inlet (16) and discharged via an outlet (18), and with at least one means (30; 76) for generating a standing sound wave (5) in the longitudinal direction of the tubular flow element (11; 51, 52; 71, 72) in at least a portion between the inlet (16) and the outlet (18),
5 5
dadurch gekennzeichnet, dass die in Wirkverbindung mit der Schallwelle (5) stehende Wand (35; 35a) des Strömungselements (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) zumindest bereichsweise Mittel o zur Reduzierung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen in dem  characterized in that the wall (35; 35a) of the flow element (11; 51,52; 71,72), which is in operative connection with the sound wave (5), has means o for reducing the propagation velocity of sound waves at least in regions
Gas- oder Flüssigkeitsstom aufweist, deren Überlagerung die stehende Schallwelle (5) erzeugt, und dass die Mittel in der Verwendung eines Materials mit einem gegenüber einem starren Material geringeren Elastizitätsmodul, vorzugsweise einem Elastizitätsmodul geringer als 20kN/mm2 für die 5 Wand (35; 35a) des Strömungselements (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) bestehen. Gas or Flüssigkeitssstom whose superposition generates the standing sound wave (5), and that the means in the use of a material having a relation to a rigid material lower modulus of elasticity, preferably a modulus of elasticity less than 20kN / mm 2 for the 5 wall (35; 35a) of the flow element (1 1, 51, 52, 71, 72).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Apparatus according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Wand (35; 35a) des Strömungselements (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) zu- 0 mindest auf der der Schallwelle (5) zugewandten Seite aus einem elastischen Material, wie Gummi, besteht.  in that the wall (35, 35a) of the flow element (11, 51, 52, 71, 72) at least on the side facing the sound wave (5) consists of an elastic material, such as rubber.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, Apparatus according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Einrichtung (30; 76) zur Erzeugung der stehenden Schallwelle (5) einen in das Strömungselement (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) hineinragenden, kolbenartigen Abschnitt (20) umfasst, der in Längsrichtung des Strömungselements (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) verschiebbar ist, und der in Wirkverbindung mit einem Aktor (31 , 32) zur Erzeugung der Schallquelle (5) angeordnet ist. in that the device (30; 76) for generating the standing sound wave (5) comprises a piston-like section (20) projecting into the flow element (1 1; 51, 52; 71, 72) and arranged in the longitudinal direction of the flow element (1 1; 51, 52; 71, 72) is displaceable, and which is arranged in operative connection with an actuator (31, 32) for generating the sound source (5).
Vorrichtung nach Anspruch 3, Device according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der kolbenartige Abschnitt (20) zum Strömungselement (11 ; 51 , 52; 71 , 72) hin abgedichtet ist. the piston-like portion (20) is sealed towards the flow element (11; 51, 52; 71, 72).
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, Apparatus according to claim 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der kolbenartige Abschnitt (20) in Wirkverbindung mit einer Rückstellfeder (28) angeordnet ist, die den kolbenartige Abschnitt (20) in Richtung des Aktors (31 , 32) kraftbeaufschlagt. in that the piston-like section (20) is arranged in operative connection with a restoring spring (28) which acts on the piston-like section (20) in the direction of the actuator (31, 32).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Device according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass in dem Strömungselement (11) auf der dem Einlass (16) zugewandten Seite ein Element (45) im Strömungsquerschnitt angeordnet ist, welches dem Fixieren der stehenden Schallwelle (5) dient. that in the flow element (11) on the side facing the inlet (16) an element (45) is arranged in the flow cross-section, which serves to fix the standing sound wave (5).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Device according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zur Reinigung bzw. Ausleitung von Partikeln aus dem Strömungselement (11 ; 71 , 72) ein Ablaufstutzen (36) am Strömungselement (11 ; 71 , 72) vorgesehen ist, der auf der Seite des Einlasses (16) für den Gas- oder Flüssigkeitsstrom angeordnet ist. in that for the purpose of cleaning or removing particles from the flow element (11; 71, 72), a discharge connection (36) is provided on the flow element (11; 71, 72) which is located on the side of the inlet (16) for the gas or liquid flow is arranged.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Device according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass zwei separate Strömungselemente (71 , 72) vorgesehen sind, die von dem Gas- oder Flüssigkeitsstrom nacheinander durchströmt werden, und dass die beiden Strömungselemente (71 , 72) in Wirkverbindung mit einer einzigen Einrichtung (76) zur Erzeugung der stehenden Schallwelle (5) in dem jeweiligen Strömungselement (71 , 72) angeordnet sind.  in that two separate flow elements (71, 72) are provided, through which the gas or liquid stream flows successively, and that the two flow elements (71, 72) are in operative connection with a single device (76) for generating the standing sound wave (5). in the respective flow element (71, 72) are arranged.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. Device according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Einrichtung (30; 76) zur Erzeugung der stehenden Schallwelle (5) einen Piezoaktor (32) aufweist, der vorzugsweise im Resonanzbetrieb arbeitet.  in that the device (30; 76) for generating the stationary sound wave (5) has a piezoactuator (32) which preferably operates in resonant mode.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 10. Device according to one of claims 1 to 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass im Bereich des Strömungselements (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) wenigstens eine Sensoreinrichtung (40) zur Erfassung der Partikeldichte in dem  at least one sensor device (40) for detecting the particle density in the region of the flow element (1 1; 51, 52; 71, 72)
Strömungselement (1 1 ; 51 , 52; 71 , 72) vorgesehen ist, vorzugsweise in Form eines optisch arbeitenden Sensors (41).  Flow element (1 1; 51, 52; 71, 72) is provided, preferably in the form of an optically operating sensor (41).
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