WO2017153038A2 - Verfahren und vorrichtung zur abscheidung und/oder reinigung von aerosolen und feststoffpartikeln und -fasern aus gasen sowie von feststoffpartikeln und -fasern aus flüssigkeiten durch akustophorese - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur abscheidung und/oder reinigung von aerosolen und feststoffpartikeln und -fasern aus gasen sowie von feststoffpartikeln und -fasern aus flüssigkeiten durch akustophorese Download PDF

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aerosol
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fibers
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Gregor Luthe
Ludger Gausling
Niels TEN THIJE
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WindplusSonne GmbH
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D43/00—Separating particles from liquids, or liquids from solids, otherwise than by sedimentation or filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/28—Mechanical auxiliary equipment for acceleration of sedimentation, e.g. by vibrators or the like
    • B01D21/283—Settling tanks provided with vibrators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/30—Control equipment
    • B01D21/34—Controlling the feed distribution; Controlling the liquid level ; Control of process parameters
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for aggregating solid particles and fibers of a liquid material, the use of acoustophoresis for aggregating the solid particles and fibers of the liquid material, and an aggregating device for aggregating the solid particles and fibers of the liquid material and their deposition and / or purification the fluid materials by acoustophoresis.
  • the present invention relates to a method for separating and / or purifying aerosols, in particular by means of aggregation, agglomeration, compression, separation, concentration change and / or separation of components of the aerosol.
  • the present invention further relates to an apparatus for carrying out the method and the use of Akustophorese for separating and / or cleaning the aerosols.
  • ammonia is bound by strong acids such as sulfuric acid in the manure.
  • the resulting ammonium salts must be disposed of costly.
  • the ammonia is also ozonized, resulting in highly toxic oximes.
  • the amount of ammonia reacted is also very low during ozonization.
  • the manure is centrifuged.
  • the solid particles in the manure have one of the same or similar density.
  • the separation is incomplete. Therefore, evaporation of the remaining liquid fraction or high-speed centrifugation is also essential in this process.
  • US Pat. No. 4,759,775 discloses the separation or separation of particles from a liquid by means of the beating of two ultrasonic waves. From the US patent application US 2008/0181828 A1 a working with ultrasound Lamdaviertelwellentrennsch is known, which serves, among other things, the separation of living cells.
  • US Pat. No. 7,674,620 B2 discloses a method and an apparatus for separating particles in liquids with standing ultrasonic waves. Here are the standing ultrasonic waves between two different frequencies out and switched. This allows particles of different properties to be separated from each other.
  • aerosols are produced that can have different structures.
  • Such aerosols can be formed from particles, fibers, particles, emulsions or liquids in a gas.
  • the aerosols must be separated by fractions, separated, aggregated, agglomerated, and / or compressed, and / or the concentrations of their constituents must be changed to separate their reusable constituents and / or waste constituents. So far, this is usually done by means of filters or an air vortex, such as a vortex, which can be filtered.
  • filters have the disadvantage of clogging them to form dusts, fiber aggregates, and / or adhesions, which in turn lead to contamination.
  • the performance or performance of the filters is never the same, but depending on the status of the loading of the filter and its properties.
  • Filters must therefore be replaced regularly. Their effectiveness is not constant. The cleaning achieved with them is thus variable. In addition, the filters fall as additional waste. Also, water walls, air supply, fall winch, cardboard boxes and other catchers are used to catch the aerosols. However, these lead to a additional generation of waste, clogging of the filter and / or an energetically unfavorable exhaust air purification. In addition, they are very expensive and labor intensive. Furthermore, their use hampers the continuous operation of the equipment, for example a paint line.
  • German patent DE 697 05 226 T2 (EP 0 923 410 B1) discloses in connection with the international patent application WO 92/09354 a method and a device for the agglomeration of particles in a gas stream.
  • the gas stream passes through an acoustic agglomeration chamber, selectively removing a portion of the flow at the outlet of the chamber, preferring larger particles, and feeding it back to the inlet of the chamber.
  • the device can be installed at the entrance of a known filter which retains, in particular, large particles.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2009 036 948 A1 discloses a method and a system for reducing nitrogen oxides in dust-containing exhaust gases by means of an SCR catalyst, in which the apparatus is preceded by a device for separating dust by means of ultrasound.
  • Object of the present invention is to provide a method and apparatus, with the liquid materials such as liquid waste, fermentation residues, animal waste, especially manure, slaughterhouse waste, manure, excrement, kitchen waste, biowaste, organic and / or inorganic particulate and fiber material can be disposed of in a liquid, biogas plant waste, surface coating, paint residues, sewage sludge and / or effluent, sustainable, cost-effective and environmentally friendly, the solid content is recyclable.
  • the method and the device filters in particular HEPA filters, can be upstream, so that the filters clog or not to a very limited extent, so their life can be significantly extended. The process should be able to be carried out on a technical and industrial scale with the correspondingly dimensioned devices.
  • the object of the present invention to provide a method which avoids the disadvantages mentioned above, and the separation, deposition and / or cleaning, an aerosol into its components environmentally friendly, qualitatively consistently good and inexpensive, and a device therefor provide.
  • the method and the device filters in particular HEPA filters, can be upstream, so that the filters clog or not to a very limited extent, so their life can be significantly extended. This method should also be feasible on a technical and industrial-scale industrial scale with the appropriately sized devices.
  • the methods and the devices should permit the destruction of microorganisms, in particular bacterial cells, by means of high-energy ultrasound waves.
  • A) is or will be at least one type of aerosol and / or at least one type of fluid material selected from the group consisting of a conveyor belt, a liquid pressure, a liquid column, and a fluid wave of the fluid material, in the conveying direction modulated sound waves Centrifugal force, a centripetal force, a Coholiskraft, the
  • Gravity an injector, a venturi, a diffuser, a liquid multiplier, a gas multiplier, a dyson, a shell turbine, a delta wing concentrator, a ring venturi, a magnus effect turbine, a berwian or berlin wind turbine, passive and active convection, effusion and diffusion, in at least Promotes a conveying direction in at least one aggregating device,
  • a liquid material according to the invention is an organic and / or inorganic liquid material, in particular a dispersion or a suspension.
  • Such liquid materials are, for example, liquid waste, biogas plant waste, surface coating agents, paint residues, sludges from the textile or paper industry, fermentation residues, animal waste, manure, slaughterhouse waste, manure, excrement, fecal wastewater, silage, grain post waste, garbage or effluent.
  • the liquid material may contain solid particles and fibers of different size and / or density. The size of the solid particles and fibers can be nanometers, microns, millimeters, centimeters, and / or decimeters.
  • the liquid material may have a slightly liquid, low to pasty, or high viscosity.
  • the liquid material with the sound wave When applying the liquid material with the sound wave, this penetrates the liquid material.
  • the liquid material is put into natural vibration.
  • the application of the liquid material with the at least one acoustic sound wave causes the solid particles and fibers to be moved toward the pressure node or the pressure belly.
  • the solid particles and fibers accumulate in a space around the pressure node or the abdomen. In this case, the solid particles and fibers move depending on, for example, their size, their tightness, their moment of inertia and / or their compressibility to the pressure node or the pressure abdomen.
  • the liquid material is acted upon by a plurality of acoustic sound waves, which are spatially spaced from each other.
  • the spatial area extends approximately concentrically around a line connecting the pressure nodes or the pressure bellies.
  • the liquid material is acted upon by the acoustic sound waves, while it is conveyed in the conveying direction.
  • the solid particles and fibers are accumulated in the space area while being conveyed in the conveying direction.
  • the sound waves are preferably formed as standing waves. Particularly preferred standing ultrasonic waves are used.
  • the sound waves preferably propagate at an angle> 0 ° to the conveying direction.
  • the angle is a right angle.
  • corresponding exciters which are provided for generating the standing waves, can be arranged opposite to each other.
  • the line connecting pressure nodes or bellies then extends in the conveying direction.
  • the propagation direction can also be arranged at a different angle to the conveying direction, wherein the pathogens are then likewise arranged at an angle to one another.
  • the method may also provide to apply to the liquid material with sound waves of different frequency, shape and / or amplitude.
  • the sound waves are preferably spatially spaced from each other.
  • the shape of the sound waves can be arbitrary, for example sinusoidal, sawtooth, rectangular or triangular.
  • the control of the individual printnotes and the print usages takes place by means of a combination of Boolean logic gates
  • harmonics of the sound waves having a plurality of pressure nodes and bellies.
  • various solid particles and fibers are aggregated in the various pressure nodes and pressure bellies.
  • the various solid particles and fibers are separated from each other.
  • Such sub-streams of different solid particles and fibers are further preferably focused by being subjected to a few pressure nodes and pressure bellies having harmonic wave of the sound wave, or a sound wave of different frequency, shape and / or amplitude, which has fewer pressure nodes and bellies.
  • the partial flows are brought together.
  • sound waves whose frequency and / or volume is outside the hearing range of humans and animals.
  • sound-insulating means in particular noise-reducing or noise-reducing speakers (active noise canceling, passive noise canceling orsurpression) to use.
  • the pressure acting on the solid particles and fibers is great. As a result, the solid particles and fibers are pushed away.
  • the solid particles and fibers are thereby enriched in the spatial area and therefore the liquid material in the spatial area is dried and solidified.
  • the liquid material in the spatial area is dried and solidified.
  • the liquid material in the spatial area forms around the space area, a liquid film, due to which the liquid material is transportable even with pasty consistency by container with relatively small pipe diameter.
  • the liquid material can also be introduced into a conveying fluid (sheet layer) before it is charged with the sound wave, which preferably surrounds the liquid material in its entirety.
  • the delivery fluid forms a laminar or turbulent boundary layer.
  • the delivery fluid also forms a phase separation line, which increases the ability of the liquid material to phase separate.
  • the first part of the material containing aggregated solid particles and fibers, which has been enriched in the area, is subsequently separated from the liquid material.
  • the first material part is spatially separated from the liquid material. Such separation is possible without evaporation of ammonia, hydrogen sulfide or other gases.
  • the process is preferably repeated until the first material part contains less than a defined limit liquid.
  • the application of the liquid material with the sound waves therefore not only makes it possible to aggregate the solid particles and fibers, but with such sound waves is a targeted separation of certain solid particles and fibers from the liquid material or other solid particles and fibers contained in the liquid material possible.
  • the application of the liquid material with the sound waves allows the conveying of the liquid material in the conveying direction. The process not only makes it possible to utilize the solids content of material flows. It also allows drying and / or solidifying of paper, textiles or other fibers.
  • the object is further achieved with the use of Akustophorese for aggregating solid particles and fibers of a liquid material.
  • Akustophorese for aggregating solid particles and fibers of a liquid material.
  • an aggregating device for the separation and / or purification of aerosols and solid particles and fibers from gases as well as solid particles and fibers from liquid materials by condensation, aggregation, agglomeration, compression, separation, deposition and / or concentration changes of components of Aerosols and / or the solid particles and / or solid fibers, comprising
  • At least one conveying agent selected from the group consisting of a conveyor belt, a fluid pressure, a liquid column and a liquid shaft of the fluid material, conveying direction modulated sound waves, a centrifugal force, a centripetal force, a Coriolis force, gravity, an injector, a venturi, a diffuser, a liquid multiplier, a gas multiplier, a Dyson, a shell turbine, a delta wing concentrator, a ring venturi, a Magnus effect turbine, a Berwian or Berlin wind turbine, a passive and active convection, effusion and diffusion, in particular an injector, a venturi, a diffuser, a liquid multiplier, a gas multiplier, a dyson, a shell turbine, a delta wing concentrator, a ringventuri and a
  • Magnus effect turbine for receiving and / or conveying at least one type of aerosol and / or at least one type of liquid material in at least one conveying direction in the aggregating device, II) at least one exciter for generating at least one acoustic sound wave intended to apply the at least one type of aerosol and / or the at least one type of liquid material, and III) at least one means for separating at least one first condensed liquid and / or aggregated solids containing material portion of the at least one type of aerosol and / or the at least one type of liquid material.
  • the solid particles and fibers contained in the liquid material are at least partially moved to a pressure node or to a pressure belly of the sound wave.
  • a plurality of mutually spaced, in particular spatially offset, exciter for generating an acoustic sound wave are provided in a direction of extension of the means for receiving and / or conveying the liquid material.
  • the spatial area extends concentrically around a line connecting the pressure nodes or the pressure bellies. It is preferred that the acoustic sound waves generated by the means propagate transversely to the direction of extent so that the line extends in the direction of extent.
  • the sound wave is preferably a standing ultrasonic wave.
  • the aggregating device furthermore preferably has in each case two mutually corresponding exciter for generating a sound wave.
  • the mutually corresponding means are preferably two piezoelectric elements, speakers or a piezoelectric element and / or a reflector.
  • exciter for generating a sound wave speakers, which generate the sound wave by means of the piezoelectric elements.
  • immersion coils magnetostatic (ribbon, foil, jet tweeters) loudspeakers, electrostatic loudspeakers, horn drivers, flexural wave transducers, plasma loudspeakers, electromagnetic loudspeakers, exciters or ultrasound transducers can also be used.
  • the spatial region or the spatial regions are selectively directed, for example by changing the amplitude of the sound wave and / or by changing the arrangement of the exciter to produce the sound wave.
  • the means for separating the aggregated solid particles and fibers containing first material part from the liquid material preferably comprises at least a first outlet for the first material part, or at least one outlet for the liquid material. However, it can also have a second sequence for the respective other material part. In addition, it can have further processes if several material parts of different composition are enriched in different spatial areas.
  • the means for receiving and / or conveying the liquid material preferably comprises a container, in particular a pipe and / or a tank.
  • the container may be made of a metal, a plastic or a composite. In principle, it can have any shape.
  • the liquid is preferably conveyed in a conveying direction.
  • the container comprises at least two mutually parallel planar plates, on each of which at least two pathogens or in each case a pathogen and a reflector are arranged opposite each other.
  • the sheet-like plates are PCB plates.
  • the sound waves emitted by the at least two pairs of associated pathogens are dynamically controllable digitally via the phase of different waves using a combination of Boolean logic gates such that the pressure nodes and the bell bottoms in the at least one aggregator are controllably movable to preselected locations.
  • the means for receiving and / or conveying the fluid material for this preferably comprises a conveying means.
  • the conveying means is preferably a liquid multiplier, a dyson or a conveyor belt.
  • the extension direction is preferably the conveying direction.
  • a liquid pressure, a liquid column or a liquid shaft of the liquid material a centrifugal force, a Zentripedalkraft, a Coriolis force, gravity, an injector, a Venturi, a diffuser, a Liquidmultiplier, a dyson, a shell turbine , a delta wing concentrator, a ringventuri and a magnus effect turbine.
  • the generated with the pathogens Sound waves are used as a conveyor for conveying the liquid material.
  • the sound waves in the conveying direction are successively modulated, so that the liquid material, in particular the solid particles and fibers, are conveyed in the conveying direction.
  • an acoustic conveyor sound wave is used whose propagation direction is the conveying direction.
  • an inlet is preferably provided at the front end of the aggregating device in the conveying direction. This is particularly preferably arranged in the container.
  • the means for separating the first material part from the liquid material is preferably arranged in the conveying direction behind the inlet, preferably at the rear end of the aggregating device.
  • the means for receiving and / or for conveying the liquid material is designed as a conveyor belt.
  • a container in particular a tank, can be provided.
  • the conveyor belt can then simultaneously form the means for separating the first material part.
  • the conveyor belt is immersed in the liquid material.
  • the liquid material is then received at a front in the conveying direction, immersed end of the conveyor belt of this.
  • At a rear end in the conveying direction of the first material part is separated.
  • the exciters for generating the sound wave in an extending direction of the conveyor belt are arranged therealong. For this, they are preferably positioned on or in the conveyor belt or in the vicinity of the conveyor belt. It is also preferred that the exciters for generating the sound wave are arranged in an extension direction of the aggregating device, particularly preferably in an extension direction of the container, the means for separating the first material part and / or the conveying means.
  • Purification of the aerosol according to the invention comprises aggregating, agglomerating, compressing, separating, changing the concentration and / or separating the aerosol.
  • An aerosol comprises a gas and a liquid and / or distributed therein a solid distributed therein.
  • the liquid may be a pure liquid, a mixture of liquids, a dispersion and / or an emulsion.
  • Liquids may furthermore be water, tars, pitches, organic solvents, inorganic solvents and / or mixtures thereof and emulsions.
  • Solids can be particles, particles and fibers of organic and / or inorganic composition or bacteria, viruses and biofilms.
  • the solids may further contain a residual liquid. Aerosols in the sense of sensation arise, for example, in the surface coating with paints, lacquers and sealants, in paper and / or textile production and in their further processing. Gases may be air, nitrogen and / or other gases.
  • the first material part solid and / or liquid components of the aerosol, in particular during and / or after the cleaning process (stages of separation, aggregation, concentration and agglomeration) are referred to as the first material part.
  • the second part of the material referred to below is the aerosol purified from the first material part. In the following, therefore, the terms second material part and aerosol are used synonymously.
  • the aerosol may contain liquids, in particular as drops, and / or solids, in particular particles and / or fibers, of different shape, size and or density.
  • the size can be nanometer, ⁇ , millimeter, centimeter and / or decimeter, the distribution can be homogeneous and inhomogeneous.
  • the liquid and / or solid material of the aerosol may have different viscosities and / or densities.
  • the application of the aerosol with the at least one acoustic sound wave causes a kinetic force through which liquids and / or solids are moved toward the print notes or the pressure belly.
  • the liquid and / or solid components of the aerosol rich in a space around the pressure notes or the abdomen around.
  • the liquids and / or solids move in dependence on, for example, their size, their density, their moment of inertia and / or their compressibility towards the print notes or the print belly.
  • the aerosol is acted upon by a plurality of acoustic sound waves, which are spatially spaced from each other.
  • the spatial area extends approximately concentrically around a line connecting the pressure nodes or the pressure bellies.
  • the aerosol is acted upon by the acoustic sound waves, while it is conveyed in the conveying direction.
  • the Liquids and / or solids enriched in the space area while being conveyed in the conveying direction.
  • the sound waves preferably propagate at an angle greater than 0 ° to the conveying direction.
  • the angle is a right angle.
  • the sound waves are preferably formed as standing waves. Particularly preferred standing ultrasonic waves are used.
  • the method may further provide for impinging the aerosol with sound waves of different frequency, shape and / or amplitude.
  • the sound waves are preferably spatially spaced from each other.
  • the shape of the sound waves may be arbitrary, for example sinusoidal, rectangular or triangular.
  • Such sub-streams of different liquids and / or solids are further preferably focused by applying a sound wave of different frequency, shape and / or amplitude, which has fewer printing notes and bellies. As a result, the partial flows are brought together.
  • the aerosol may also be introduced into a delivery fluid, in particular into a gas, a particle stream and / or a fibrous stream (sheet layer), before being exposed to the sound wave.
  • the delivery fluid preferably completely surrounds the aerosol and / or the first material part.
  • the delivery fluid also forms a phase separation line at which a responsiveness of the aerosol is increased.
  • the method is preferably repeated until the second material part contains less than a defined limit value of the first material part.
  • the aerosol does not only allow the liquids and / or solids to be aggregated. But with such sound waves targeted separation certain liquids and / or solids from the aerosol or other aerosol-containing liquids and / or solids is possible.
  • the application of the aerosol with the sound waves makes it possible to convey the aerosol in the conveying direction.
  • the aerosol is preferably a surface coating material. By using the acoustophoresis, the fluids and / or solids present in the aerosol can be recovered and recycled.
  • aerosols which contain paints, lacquers, sealants and / or fibrous material, such as textile, paper and / or their components and / or constituents, in particular additives, fillers, solvents, binders, hardeners and / or pigments.
  • the aerosol method according to the invention is carried out by means of the above-described aggregating device according to the invention.
  • liquids and / or solids containing the aerosol are at least partially converted to a pressure node or to a pressure belly of the aerosol Sound wave moves. As a result, they concentrate in a space around the pressure node or the abdomen.
  • a plurality of mutually spaced, in particular spatially offset pathogens for generating an acoustic wave are provided in the conveying direction.
  • the space area concentrically extends around a line connecting the printnotes or the bellies. It is preferred that the acoustic sound waves generated by the means propagate transversely to the conveying direction.
  • the line extends in the conveying direction.
  • the sound waves are preferably standing ultrasonic waves.
  • the aggregating device furthermore preferably has at least two pathogens, each designed to correspond to one another, for generating a sound wave.
  • the mutually corresponding means are preferably two piezoelectric elements or loudspeakers or a piezoelectric element and / or a reflector.
  • exciters Preferably used as exciters for generating the sound waves speakers, which generate the sound waves by means of piezoelectric elements.
  • dip coils magnetostatic loudspeakers, horn drivers, flexural wave transducers, plasma loudspeakers, electromagnetic loudspeakers, exciters or ultrasonic transducers can also be used.
  • the spatial region or the spatial regions are specifically directed, for example by changing the amplitude of the sound waves and / or by changing the arrangement of the exciter to produce the sound waves.
  • the sound waves are dynamically controlled digitally via the phase of different waves using a combination of Boolean logic gates, so that the printnotes and bellies in the aggregator can be controlled to pre-selected locations.
  • the means for receiving and / or conveying the aerosol may be the conveying means described above.
  • the container may be constructed of a metal, a plastic and / or a composite. In principle, it can have any shape.
  • a laminar aerosol stream is preferred which forms laminar boundary layers and promotes separation and aggregation.
  • the sound waves are used as conveying means for conveying the aerosol.
  • the sound waves in the conveying direction are successively modulated, so that the aerosol, in particular the liquids and / or solids, are conveyed in the conveying direction.
  • an acoustic conveyor sound wave is used whose propagation direction is the conveying direction.
  • an inlet is preferably provided at the front end of the aggregating device in the conveying direction. This is particularly preferably arranged in the container described above.
  • the means for separating the first material part from the aerosol is preferably arranged in the conveying direction behind the inlet, preferably at the rear end of the aggregating device.
  • the exciters for generating the sound wave in an extension direction of the aggregating device particularly preferably in an extension direction of the means for receiving and / or conveying the aerosol, in particular the container and / or the conveying means and / or the means for separating of the first material part of the second material part, are arranged.
  • the aggregating device is dynamically mobile, so that it can follow a spray head, for example in a painting line.
  • the aggregating device comprises a plurality of containers for receiving and / or conveying the aerosol.
  • the plurality of containers are preferably arranged one inside the other and / or nested inside each other. They are preferably formed from different tubes of the same or different diameters. Preferably, a plurality of tubes are surrounded by a tube.
  • the exciters are preferably arranged on the tubes. The embodiment has the advantage that there is a laminar flow in the tubes.
  • the configuration containing the plates described above, in particular PCB plates is used.
  • the aggregating device is embedded in a closed gas flow, for example circulating air in a room, for example in houses, in air conditioners, in medical ventilation, in closed vehicles, in particular in automobiles, trucks, buses, trains, ships and planes.
  • the aggregating device is embedded in space transitions, for example from inside to outside.
  • the combination with a heat recovery is advantageous.
  • the aggregating device has a radiator, in particular a UV, IR or microwave radiator and / or a reflector arranged behind and opposite the radiator, wherein the radiator is intended to photochemically excite and / or to heat the first material part ,
  • a radiator in particular a UV, IR or microwave radiator and / or a reflector arranged behind and opposite the radiator, wherein the radiator is intended to photochemically excite and / or to heat the first material part .
  • the aggregating device for collecting the separated from the aerosol first material part on a surface which is in particular renewing, structured, smooth or rough, biocidal and / absorbent formed.
  • the first part of the material is preferably conducted to the surface. This may be superhydrophobic, superhydrophilic, hydrophilic, hydrophobic and / or electrostatically charged or grounded. It may be movable and / or be overflowed by a delivery fluid, preferably water. It is preferred that the surface bind and / or remove the first part of the material to prevent back migration into the aerosol or the generation of other contaminants.
  • a surface is preferably formed of a conveyor belt with a separator for depositing the first material part or a moisture film, wherein the deposited material part or the moisture film combined with the first material part can be discharged in a material container or a drain.
  • Such a surface is formed in a further preferred embodiment of a particular renewable and / or wet film, fiber and / or textile film, which is constructed for example of a paper, a cardboard or a plastic film.
  • the fiber and / or textile film and / or the film are disposable.
  • the aggregating device comprises a device for cooling or a device for heating.
  • the aggregating device according to the invention is suitable for equipping a painting device, in particular a painting line.
  • the aerosols produced in the paint line can be separated and disposed of without elaborate filters.
  • the aggregating device according to the invention is outstandingly suitable for being connected in front of filters, in particular HEPA filters, as already described above.
  • the aggregating device according to the invention and the methods according to the invention are thus outstanding for the disposal of liquid waste, digestate, animal waste, manure, slaughterhouse waste, manure, excrement, kitchen waste, biowaste, organic and / or inorganic particles and fiber materials in a liquid, biogas plant waste, surface coating agents, paint residues, Sewage sludge and / or effluent and / or aerosols containing paints, varnishes, sealants and / or fiber material, for the destruction of microorganisms, in particular bacteria, for cleaning air in the house, in air conditioning, in medical ventilation in closed vehicles, especially automobiles , Trucks, buses, trains, ships and aircraft, as well as in cell cultures.
  • the recovered solids are recyclable
  • First material part containing aggregated liquids and / or solids 21 1 liquids and / or solids
  • the aggregating device 1 comprises a container 1 1 for receiving and conveying a fluid material 2 (see Fig. 1 (d), (e)).
  • the container 1 1 extends in an extension direction 71st
  • the container 1 1 here has a round cross-section and extends concentrically to an axis 7. However, it is also container 1 1 with a different cross-section, for example, with a rectangular or square cross-section, usable.
  • the container 1 1 is formed as a hollow cylinder and has an inner space 1 10 (see Fig. 1 (b), (c)).
  • the container 1 1 For admitting the liquid material 2, the container 1 1 has an inlet 1 1 1, which is provided in a conveying direction 4 at a front end 102 of the container.
  • the liquid material 2 is conveyed by means of an additional conveyor 8 in the conveying direction 4 through the container 1 1.
  • conveying means 8 As conveying means 8, a dyson is shown schematically here.
  • the aggregating device 1 has a means for separating 12 a first material part 21 (see Fig. 1 (d), (e)) from the liquid material 2.
  • the means for separating 12 is formed by a tubular container branch.
  • the container branch 12 has a branch outlet 122 for the first material part 21.
  • the container 1 1 For discharging the liquid material 2, the container 1 1 has a container outlet 1 12.
  • the container outlet 1 12 is aligned here only for clarity transversely to the extension direction 71.
  • a plurality of exciters 3 for generating an acoustic sound wave 5 are provided on the container 1 1. These are arranged in the direction of extent 71 in rows (not designated) and spaced from each other by a distance a. In a circumferential direction 74 to the axis 7, the rows are arranged evenly distributed. In this case, the exciters 3 adjacent rows are offset in the extension direction 3 to each other.
  • a standing sound wave 5 preferably an ultrasonic wave, by wave interference, in each case two mutually corresponding exciters 3 for generating a sound wave 5 of the same frequency, shape and amplitude are arranged opposite one another.
  • FIG. 1 (b) shows a sectional view AA of the aggregating device from (a). Visible is the cross section of the container 1 1.
  • the exciters 3 are arranged on a surface 1 13 of the container 1 1. They each generate the sound wave 5 of the same frequency, shape and amplitude. Since two exciters 3 are formed corresponding to each other and arranged opposite to each other, the standing sound wave 5 is generated by interference.
  • the standing sound waves 5 generated in each case by two mutually corresponding exciters 3 are shown here by dashed lines. Their shape is chosen only as an example sinusoidal.
  • the standing sound waves 5 here have a pressure node 51 in the middle of the container 1 1, and each on an inner surface 1 14 of the container 1 1 a pressure belly 52.
  • the sound waves 5 therefore oscillate in their fundamental frequency.
  • oscillating sound waves 5 can also be used in harmonics.
  • a first material part 21 with aggregated solid particles and fibers 21 1 arises along the region extending concentrically around the axis 7.
  • the remaining liquid material 2, also referred to below as the second material part 22, contains correspondingly less solid particles and fibers 21 1.
  • sound waves 5 with which the liquid of the liquid material 2 is pressed inwards, so that the solid particles and fibers 21 1 move towards the container inner surface 14.
  • the region along which the first material part 21 accumulates extends approximately concentrically around a line 77 connecting the pressure nodes 51. Since the liquid material 2 is conveyed in the conveying direction 4 while it is being acted upon by the sound wave 5, the first material part 21 becomes Promoted conveying direction 4. In addition, the sound waves 5 propagate at right angles 53 to the conveying direction 4. As a result, the line 77 extends in the conveying direction 4.
  • the aggregating device 1 with the cross section of FIG. 1 (c) has only two opposite rows with mutually corresponding exciters 3 for generating the sound waves 5.
  • FIG. 1 (d) shows a sectional view of the aggregating device 1 from (a), wherein it is shown rotated about the axis 7 by a right angle of rotation. Schematically, the enrichment of the solid particles and fibers 21 1 in the region around the axis 7 is shown.
  • the liquid material 2 is conveyed in the conveying direction 4 through the container 1 1.
  • the solid particles and fibers 21 1 are applied to the standing waves 5. It is visible that the standing waves 5 propagate in a propagation direction 54 transversely to the conveying direction 4.
  • the solid particles and fibers 21 1 are moved by applying the sound waves 5 to the pressure node 51 and accumulate there.
  • the liquid contained in the liquid material 2 is pressed outward.
  • the first material part 21 with the enriched, aggregated solid particles and fibers 21 1 is formed. Since the container 11 has a circular cross-section and the exciters 3 are arranged concentrically about the axis 7, the line 77 connecting the pressure nodes 51 extends along the axis 7.
  • the container branch 12 For separating the first material part 21 from the liquid material 2, the container branch 12 extends into the container 11. It extends concentrically to the axis 7.
  • the container branch 12 has a branch inlet 121, the center of the container 1 1 is arranged.
  • a diameter (not designated) of the container branch 12 is chosen to be sufficiently large so that the first material part 21 is received by the branch branch 12 through the branch inlet 121.
  • pathogens 3 are provided. These are arranged here in the container branch 12 limiting wall 1 15. As a result, the solid particles and fibers 211 are pushed even further into the pressure node 51 and liquid is forced outward. The result is a sliding film 23, through which the first material part 21, despite its viscous consistency through the container branch 12 can be promoted without this clogged.
  • conveying fluid 24 is suitable depending on the liquid material 2, for example, water.
  • FIG. 2 (a) An introduction of the liquid material 2 into the conveying fluid 24 is shown schematically in FIG. 2 (a).
  • the container 1 1 is flowed through in the conveying direction 4 by the conveying fluid 24.
  • the liquid material 2 is introduced through a filler neck 1 16 in the middle of the container 1 1.
  • the delivery fluid 24 surrounds the fluid material 2.
  • the branch drain 122 is provided as a means for separating.
  • the exciters 3 are positioned so that the standing sound waves 5 generated with them have a pressure node 51, which are arranged in a spatial direction 72 transversely to the conveying direction 4 below the branch outlet 122.
  • the line 77, around which the first material part 21 accumulates, is therefore below the branch outlet 122.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of an aggregating device 1.
  • a container 11 namely a tank
  • the tank 1 1 has a container inlet 1 1 1 at the front end 101 of the aggregating device 1 and a container outlet 1 12 at the rear end 102 of the aggregating device 1.
  • the container inlet 1 1 1 and the container outlet 1 12 are arranged approximately at the same height H of the tank 1 1.
  • spaced-apart exciter 3 are arranged.
  • the exciters 3 are arranged in rows in a second spatial direction 72 transversely to the extension direction 71 below and above the tank 1 1.
  • the exciters 3 above the tank 1 1 are placed so that a liquid level 25 of the liquid material 2 extends below the exciter 3.
  • a pathogen 3, 31 above the tank 1 1 and a pathogen 3, 32 below the tank 1 1 are formed corresponding to each other and produce a standing sound wave 5.
  • the sound waves 5 propagate in the tank 1 1 and have a pressure belly 52, which extends along the line 77.
  • the line 77 is arranged in the second spatial direction 72 below the height H of the container inlet 1 1 1 and the container outlet 1 12.
  • the solid particles and fibers 21 1 of the liquid material 22 conveyed into the tank 11 are moved to the pressure nodes 51 by means of the force of the sound waves 5. Since the pressure nodes 51 of the exciter 3 arranged in the second spatial direction 72 above the line 77 are positioned outside the liquid material 2, the solid particles and fibers 21 1 concentrate here on the bottom 17 of the tank 11 and form the first material part 21.
  • a branch outlet 122 is arranged close to the ground, through which the first material part 21 is conveyed from the tank 1 1 in the conveying direction 4.
  • the second material part 22 flows through the arranged in the height H container outlet 1 12.
  • the fluid pressure is used to convey the fluid material 2.
  • a further conveying means 8 for example a liquid multiplier, can be provided.
  • the aggregating device of Fig. 4 is also provided as a container 1 1 for receiving and / or for conveying the liquid material 2, a tank.
  • the one with the Sound wave 5 acted upon liquid material 2 here also promoted by means of a conveyor belt 8.
  • the conveyor belt 8 dives with a lower return end 85 into the tank 1 1 and the liquid material 2 a. It has a conveyor belt surface 81 which has a slope 82 to the horizontal (not designated). On a conveyor cable 83 of the conveyor belt 8, the conveyor belt surface 81 is transported in a conveying direction 4.
  • the exciters 3 are arranged in rows below and above the conveyor belt surface 81. In each case a pathogen 3, 31 below and a pathogen 3, 32 above the conveyor belt surface 81 act corresponding to each other and produce a standing sound wave5.
  • the exciters 3 are placed so that a pressure node 51 forms at or below the conveyor belt surface 81. At this pressure node 51, the solid particles and - fibers 21 1 moves. The first material part 21 therefore accumulates on the conveyor belt surface 81. When arranged below the conveyor belt surface 81 pressure node 51, the solid particles and fibers 21 1 are pressed onto the conveyor belt 8. He is dropped at an upper return end 84 of the conveyor belt 8 in a collecting container 13.
  • the conveyor belt 8 is therefore also used here as a means 12 for separating the first material part 21 from the liquid material 2.
  • the liquid can flow off the side or center of the conveyor belt 8 and partially evaporated.
  • a return 9 is provided, on which condenses. The return 9 is arranged obliquely to the horizontal, so that the evaporated liquid is returned to the tank 1 1 back. But it can also be derived separately.
  • Such a conveyor belt 8 with the exciters 3 can also be used separately for solidifying and drying solid particles and fibers 21 1. Depending on the liquid level of the liquid material, it may form the means for receiving and / or conveying the liquid material. In addition, containers for the liquid material, the first and / or the second material part may be provided. It is therefore suitable, for example, for drying and solidifying paper, drying and felting of textiles, drying and solidifying sewage sludge and / or kitchen waste.
  • FIGS. 5 (a) - (d) show, by way of example and schematically, the attachment of exciters 3 for generating a sound wave 5 on a container wall 1 15.
  • FIGS. 5 (a) and (d) show, by way of example and schematically, the attachment of exciters 3 for generating a sound wave 5 on a container wall 1 15.
  • FIG. 5 (a) the container walls on a recess 1 19.
  • the exciter 3 is attached to the surface 1 13 of the container wall 1 15 in alignment with the recess 1 19 19 by means of a holding plate. This is fixed with fastening means 91 such as rivets or screws in the container wall 15.
  • the holding plate 1 18 has a receptacle (not labeled) for the exciter 3, which surrounds it. It is elastically designed to seal the recess 19 on the outside.
  • the exciter 3 in the recess 1 19 is arranged.
  • a plurality of holding plates 1 18 are provided, which are arranged on the inner surface 1 14 and on the surface 1 13 of the container wall 15 1. Again, the holding plates 1 18 are elastically formed to seal the container 1 1.
  • screws with nuts 92 are provided here as a fastener.
  • the exciters 3 can also be glued to the container wall 1 15, in particular to its surface 1 13, riveted or stapled. It is also possible to mount the exciters 3 in the container interior 1 10.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of an aggregating device 1 according to the invention.
  • This aggregating device 1 has as container 1 1 for transporting the liquid material 2 an inner tube.
  • it has an outer tube as a collecting container 13.
  • the inner tube 1 1 has a plurality of outlet openings as a branch outlet 122, which are provided for discharging the liquid.
  • the terms container 1 1 and inner tube, collecting container 13 and outer tube and outlet opening and branch outlet 122 are used synonymously.
  • the liquid material 2 is introduced at the front end 101 into the inner tube 1 1.
  • the exciters 3 are arranged on the inner tube 1 1. They act on the liquid material 2 with the acoustic sound waves 5.
  • the solid particles and fibers 21 1 are moved by means of the force of the sound waves 5 to the pressure node 51 or the pressure bellies 52 out. In this case, the liquid surrounding it is displaced into the second material part 22.
  • the acoustic sound waves 5 are provided here in such a way that the solid particles and fibers 21 1 move into the inner tube center 7.
  • 5 different harmonics are used here as acoustic sound waves.
  • the number of pressure nodes 51 and pressure bellies 52 of the harmonics decreases in the conveying direction 4.
  • the solid particles and fibers 21 1 are focused with the harmonics in the inner tube center 7 in.
  • the first, aggregated solid particles and fibers 21 1 containing material part 21 is therefore further promoted by the inner tube 1 1.
  • the second, mainly containing the liquid, material part 22, however, can be discharged through the outlet openings 122 in the outer tube 13.
  • the inner tube 1 1 tapers in the conveying direction 4.
  • a delivery fluid 24 can also be used in the inner tube 11 and / or in the outer tube 13.
  • the aggregating device 1 comprises a container 1 1 for receiving and conveying an aerosol 2 (see Fig. 1 (d), (e)).
  • the container 1 1 extends in an extension direction 71st
  • the container 1 1 here has a round cross-section and extends concentrically to an axis 7. However, it is also container 1 1 with a different cross-section, for example, with a rectangular or square cross-section, usable.
  • the Container 1 1 is formed as a hollow cylinder and has an inner space 10 (see Fig. 1 (b), (c)).
  • the container 1 1 has an inlet 1 1 1, which is provided in a conveying direction 4 at a front end 102 of the container.
  • the aerosol 2 is conveyed by means of an additional conveying means 8 in the conveying direction 4 through the container 1 1.
  • conveying means 8 a dyson is shown schematically here.
  • the aggregating device 1 has a means for separating 12 a first material part 21 (see Fig. 1 (d), (e)) from the aerosol 2.
  • the means for separating 12 is formed by a tubular container branch.
  • the container branch 12 has a branch outlet 122 for the first material part 21.
  • the container 1 1 For discharging the aerosol 2, the container 1 1 has a container outlet 1 12.
  • the container outlet 1 12 is aligned here only for clarity transversely to the extension direction 71.
  • a plurality of exciters 3 for generating an acoustic sound wave 5 are provided on the container 1 1. These are arranged in the direction of extent 71 in rows (not designated) and spaced from each other by a distance a. In a circumferential direction 74 to the axis 7, the rows are arranged evenly distributed. In this case, the exciters 3 adjacent rows are offset in the extension direction 3 to each other.
  • a standing sound wave 5 preferably an ultrasonic wave, by waves interference
  • two mutually corresponding exciters 3 for generating a sound wave 5 of the same frequency, shape and amplitude are arranged opposite one another.
  • the mutually corresponding exciters 3 are designed as speakers and have a piezoelectric element (not shown) for generating the sound wave 5 on.
  • one of the two exciters 3, a speaker, and the other are designed as a reflector.
  • FIG. 1 (b) shows a sectional view AA of the aggregating device from (a). Visible is the cross section of the container 1 1.
  • the exciters 3 are arranged on a surface 1 13 of the container 1 1. They each generate the sound wave 5 of the same frequency, shape and amplitude. Since two exciters 3 are formed corresponding to each other and arranged opposite to each other, the standing sound wave 5 by interference generated.
  • the standing sound waves 5 generated in each case by two mutually corresponding exciters 3 are shown here by dashed lines. Their shape is chosen only as an example sinusoidal.
  • the standing sound waves 5 here have a pressure node 51 in the middle of the container 1 1, and each on an inner surface 1 14 of the container 1 1 a pressure belly 52.
  • the sound waves 5 therefore oscillate in their fundamental frequency.
  • oscillating sound waves 5 can also be used in harmonics.
  • the remaining aerosol 2 also referred to below as the second material part 22, contains correspondingly less solid particles and fibers 21 1.
  • sound waves 5 with which the liquid of the aerosol 2 is pressed inwards, so that the solid particles and fibers 21 1 move toward the container inner surface 14.
  • the region along which the first material part 21 accumulates extends approximately concentrically around a line 77 connecting the pressure nodes 51. Since the aerosol 2 is conveyed in the conveying direction 4 while it is being acted upon by the sound wave 5, the first material part 21 is formed in FIG Promoted conveying direction 4. In addition, the sound waves 5 propagate at right angles 53 to the conveying direction 4. As a result, the line 77 extends in the conveying direction 4.
  • the aggregating device 1 with the cross section of FIG. 1 (c) has only two opposite rows with mutually corresponding exciters 3 for generating the sound waves 5.
  • FIG. 1 (d) shows a sectional view of the aggregating device 1 from (a), wherein it is shown rotated about the axis 7 by a right angle of rotation. Schematically, the enrichment of the solid particles and fibers 21 1 in the region around the axis 7 is shown.
  • the aerosol 2 is conveyed in the conveying direction 4 through the container 1 1.
  • the solid particles and fibers 211 are acted upon by the standing waves 5. It is visible that the standing waves 5 propagate in a propagation direction 54 transversely to the conveying direction 4.
  • the solid particles and fibers 21 1 are moved by applying the sound waves 5 to the pressure node 51 and accumulate there. In this case, the liquid contained in the aerosol 2 is pressed outward. In the region concentric around the line 77, the first material part 21 with the enriched, aggregated solid particles and fibers 21 1.
  • the container 11 has a circular cross-section and the exciters 3 are arranged concentrically about the axis 7, which extends the pressure node 51 connecting line 77 along the axis 7.
  • the container branch 12 extends into the container 11. It extends concentrically to the axis 7.
  • the container branch 12 has a branch inlet 121, which is arranged centrally of the container 11. A diameter (not designated) of the container branch 12 is chosen to be sufficiently large so that the first material part 21 is received by the branch branch 12 through the branch inlet 121.
  • pathogens 3 are provided. These are arranged here in the container branch 12 limiting wall 1 15. As a result, the solid particles and fibers 211 are pushed even further into the pressure node 51 and liquid is forced outward. The result is a sliding film 23, through which the first material part 21, despite its viscous consistency through the container branch 12 can be promoted without this clogged.
  • a delivery fluid 24 is suitable depending on the aerosol 2, for example, water.
  • FIG. 2 (a) An introduction of the aerosol 2 into the conveying fluid 24 is shown schematically in FIG. 2 (a).
  • the container 1 1 is flowed through in the conveying direction 4 by the conveying fluid 24.
  • the aerosol 2 is centrally introduced into the container 1 1 through a filler neck 1 16.
  • the delivery fluid 24 surrounds the aerosol 2.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of an aggregating device 1.
  • a container 1 1, namely a tank provided.
  • the tank 1 1 has a container inlet 1 1 1 at the front end 101 of the aggregating device 1 and a container outlet 1 12 at the rear end 102 of the aggregating device 1.
  • the container inlet 1 1 1 and the container outlet 1 12 are arranged approximately at the same height H of the tank 1 1.
  • exciters 3 are arranged in rows in a second spatial direction 72 transversely to the extension direction 71 below and above the tank 1 1.
  • the exciters 3 above the tank 1 1 are placed so that a liquid level 25 of the aerosol 2 passes below the exciter 3.
  • a pathogen 3, 31 above the tank 1 1 and a Exciters 3, 32 below the tank 1 1 are formed corresponding to each other and produce a standing sound wave 5.
  • the sound waves 5 propagate in the tank 1 1 and have a pressure belly 52 which extends along the line 77.
  • the line 77 is arranged in the second spatial direction 72 below the height H of the container inlet 1 1 1 and the container outlet 1 12.
  • the solid particles and fibers 21 1 of the aerosol 22 conveyed into the tank 1 1 are moved to the pressure nodes 51 by means of the force of the sound waves 5. Since the pressure nodes 51 of the exciter 3 arranged in the second spatial direction 72 above the line 77 are positioned outside the aerosol 2, the solid particles and fibers 21 1 accumulate here on the bottom 17 of the tank 11 and form the first material part 21.
  • a branch outlet 122 is arranged close to the ground, through which the first material part 21 is conveyed from the tank 1 1 in the conveying direction 4.
  • the second material part 22 flows through the arranged in the height H container outlet 1 12.
  • the fluid pressure is used to convey the aerosol 2.
  • It can also be a further conveyor 8, for example, a Liquidmultipiier be provided.
  • the aggregating device of Fig. 4 is also provided as a container 1 1 for receiving and / or for conveying the aerosol 2, a tank.
  • the aerosol 2 acted upon by the sound wave 5 is also conveyed here by means of a conveyor belt 8.
  • the conveyor belt 8 dives with a lower return end 85 into the tank 1 1 and the aerosol 2 a. It has a conveyor belt surface 81 which has a slope 82 to the horizontal (not designated). On a conveyor cable 83 of the conveyor belt 8, the conveyor belt surface 81 is transported in a conveying direction 4.
  • the exciters 3 are arranged in rows below and above the conveyor belt surface 81. In each case a pathogen 3, 31 below and a pathogen 3, 32 above the conveyor belt surface 81 act corresponding to each other and produce a standing sound wave5.
  • the exciters 3 are placed so that a pressure node 51 forms at or below the conveyor belt surface 81. At this pressure node 51, the solid particles and - fibers 21 1 moves. The first material part 21 therefore accumulates on the conveyor belt surface 81. When arranged below the conveyor belt surface 81 pressure node 51, the solid particles and fibers 21 1 are pressed onto the conveyor belt 8. He is at an upper Returning 84 of the conveyor belt 8 dropped into a collecting container 13.
  • the conveyor belt 8 is therefore also used here as a means 12 for separating the first material part 21 from the aerosol 2. Liquid can flow off laterally or in the middle of the conveyor belt 8 and partially also be evaporated.
  • a return 9 is provided, on which it condenses. The return 9 is arranged obliquely to the horizontal, so that the evaporated liquid is returned to the tank 1 1 back. But it can also be derived separately.
  • Such a conveyor belt 8 with the exciters 3 can also be used separately for solidifying and drying solid particles and fibers 21 1. Depending on the liquid level of the aerosol, it may form the means for receiving and / or delivering the aerosol.
  • containers for the aerosol, the first and / or the second material part can be provided. It is therefore suitable, for example, for drying and solidifying paper, drying and felting of textiles, drying and solidifying sewage sludge and / or kitchen waste.
  • FIGS. 5 (a) - (d) show, by way of example and schematically, the attachment of exciters 3 for generating a sound wave 5 on a container wall 1 15.
  • FIGS. 5 (a) and (d) show, by way of example and schematically, the attachment of exciters 3 for generating a sound wave 5 on a container wall 1 15.
  • the exciter 3 is attached to the surface 1 13 of the container wall 1 15 in alignment with the recess 1 19 19 by means of a holding plate. This is fixed with fastening means 91 such as rivets or screws in the container wall 15.
  • the holding plate 1 18 has a receptacle (not labeled) for the exciter 3, which surrounds it. It is elastically designed to seal the recess 1 19 on the outside.
  • Fig. 5 (b) the exciter 3 in the recess 1 19 is arranged.
  • a plurality of holding plates 1 18 are provided, which are arranged on the inner surface 1 14 and on the surface 1 13 of the container wall 15 1. Again, the holding plates 1 18 are elastically formed to seal the container 1 1.
  • fasteners with nuts 92 are provided here as fastening means.
  • the attachment of the exciter 3 in Fig. 5 (c) corresponds to that in Fig. 5 (a), but no recess is provided in the container wall. Instead, the pathogen is flat on the Surface arranged. This has the advantage that it does not come into contact with the aerosol 2.
  • the exciters 3 can also be glued to the container wall 1 15, in particular to its surface 1 13, riveted or stapled. It is also possible to mount the exciters 3 in the container interior 1 10.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of an aggregating device 1 according to the invention.
  • This aggregating device 1 has as container 1 1 for transporting the aerosol 2 an inner tube.
  • it has an outer tube as a collecting container 13.
  • the inner tube 1 1 has a plurality of outlet openings as a branch outlet 122, which are provided for discharging the liquid.
  • branch outlet 122 the terms container 1 1 and inner tube, collection container 13 and outer tube and outlet opening and branch outlet 122 are used synonymously.
  • the aerosol 2 is introduced at the front end 101 into the inner tube 1 1.
  • the exciters 3 are arranged on the inner tube 1 1. They act on the aerosol 2 with the acoustic sound waves 5. As a result, the solid particles and fibers 21 1 are moved by means of the force of the sound waves 5 to the pressure nodes 51 or the pressure bellies 52. In this case, the liquid surrounding it is displaced into the second material part 22.
  • the acoustic sound waves 5 are provided here in such a way that the solid particles and fibers 21 1 move into the inner tube center 7.
  • 5 different harmonics are used here as acoustic sound waves.
  • the number of pressure nodes 51 and pressure bellies 52 of the harmonics decreases in the conveying direction 4.
  • the solid particles and fibers 21 1 are focused with the harmonics in the inner tube center 7 in.
  • the first, aggregated solid particles and fibers 21 1 containing material part 21 is therefore further promoted by the inner tube 1 1.
  • the second, especially the liquid containing, material part 22, however, can be derived through the outlet openings 122 in the outer tube 13.
  • the inner tube 1 1 tapers in the conveying direction 4.
  • a delivery fluid 24 can also be used in the inner tube 1 and / or in the outer tube 13.

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Abstract

Aggregiervorrichtung zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen sowie von Feststoffpartikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen durch Akustophorese, umfassend I) ein Fördermittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Flüssigkeitsdruck, einer Flüssigkeitssäule und einer Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, in Förderrichtung modulierten Schallwellen, einer Zentrifugalkraft, einer Zentripedalkraft, einer Coholiskraft, der Gravitation, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri, einer Magnuseffektturbine, einem Berwian oder Berliner Windkraftanlage, einer passiven und aktiven Konvektion, Effusion und Diffusion, zur Aufnahme und/oder Förderung eines Aerosols und/oder eines Flüssigwerkstoffs in eine Förderrichtung in der Aggregiervorrichtung, II) mindestens einen Erreger zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle, die zum Beaufschlagen des Aerosols und/oder des Flüssigwerkstoffs vorgesehen ist, und III) ein Mittel zum Separieren eines ersten, kondensierte Flüssigkeiten und/oder aggregierte Feststoffe enthaltenden Werkstoffteils von dem Aerosol und/oder dem Flüssigwerkstoff, und ihre Verwendung zur Durchführung akustophoretischer Verfahren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen sowie von Feststoffpartikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen durch Akustophorese Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs, die Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs, sowie eine Aggregiervorrichtung zum Aggregieren der Feststoffpartikel und -fasern des Flüssigwerkstoffs und ihre Abscheidung und/oder Reinigung aus den Flüssigwerkstoffen durch Akustophorese.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden und/oder Reinigen von Aerosolen, insbesondere mittels Aggregieren, Agglomerieren, zusammenpressen, Abtrennen, Konzentrationsverändern und/oder Auftrennen von Bestandteilen des Aerosols. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sowie die Verwendung von Akustophorese zum Abscheiden und/oder Reinigen der Aerosole. Stand der Technik
Die in der vorliegenden Anmeldung zitierten Dokumente werden durch die Bezugnahme Bestandteil der Anmeldung. In der Landwirtschaft entstehen aufgrund des Transportes und der Entsorgung von Gülle erhebliche Kosten. Um diese zu verringern, wird der Flüssigkeitsanteil der Gülle heute zumeist verdampft. Dadurch wird das Gewicht der Gülle verringert und die Transport- und Entsorgungskosten somit reduziert. Der verbleibende Feststoffanteil kann dann verbrannt werden. Alternativ ist er auch als Dünger verwendbar.
Das Verdampfen des Flüssigkeitsanteils verursacht jedoch aufgrund der dabei erforderlichen hohen Temperaturen (>80°C) erhebliche Kosten. Zudem werden dabei Ammoniak, Schwefelwasserstoff und weitere Gase mit verdampft und treten in die Umgebung aus. Um das Ammoniak nicht in die Umgebung zu verdampfen, werden der Gülle beim Verdampfen Bindemittel zugefügt. Dies ist aber nur bei Raumtemperatur zufriedenstellend möglich.
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BESTÄTIGUNGSKOPIE Alternativ wird das Ammoniak mittels starken Säuren wie beispielsweise Schwefelsäure in der Gülle gebunden. Die dabei entstehenden Ammoniumsalze müssen kostenaufwendig entsorgt werden.
Teilweise wird das Ammoniak auch ozonisiert, wobei hoch giftige Oxime entstehen. Der umgesetzte Anteil Ammoniak ist beim Ozonisieren zudem nursehrgering.
Um den Feststoffanteil vom Flüssigkeitsanteil zu trennen, wird die Gülle alternativ zentrifugiert. Die Feststoffpartikel in der Gülle weisen aber eine der Flüssigkeit gleiche oder ähnliche Dichte auf. Dadurch erfolgt die Trennung dabei unvollständig. Daher ist auch bei diesem Verfahren ein Verdampfen des verbleibenden Flüssigkeitsanteils oder ein hochtouriges Zentrifugieren unerlässlich. Insgesamt gibt es derzeit keine kostengünstige Möglichkeit, die Gülle zu entsorgen. Insbesondere gibt es kein Verfahren, mit dem der Feststoffanteil der Gülle kostengünstig verwertbar gemacht werden kann.
Akustische Verfahren und Vorrichtungen zur Abtrennung von Feststoffpartikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen mithilfe von stehenden Ultraschallwellen sind an sich bekannt.
So beschreiben Kapishnikov et al. in dem Artikel„Continuous particle size Separation and size sorting using ultrasound in microchannel" in Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment, IOP Publishing, 2006, die kontinuierliche Abscheidung und Teilchensortierung von Partikeln und Blutzellen in einer Mikrokanalströmung.
Aus dem amerikanischen Patent US 4,759,775 sind die Abtrennung oder Abscheidung von Partikeln aus einer Flüssigkeit mithilfe der Schwebung von zwei Ultraschallwellen bekannt. Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2008/0181828 A1 ist eine mit Ultraschall arbeitende Lamdaviertelwellentrennkammer bekannt, die unter anderem der Abtrennung von lebenden Zellen dient.
Aus dem amerikanischen Patent US 7,674,620 B2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von Partikeln in Flüssigkeiten mit stehenden Ultraschallwellen bekannt. Hierbei werden die stehenden Ultraschallwellen zwischen zwei unterschiedlichen Frequenzen hin und her geschaltet. Dadurch können Partikel unterschiedlicher Eigenschaften voneinander getrennt werden.
Aus dem deutschen Patent DE 696 28 389 T2 (EP 0 773 055 B1 ) ist eine Vorrichtung zur Handhabung von Teilchen in Flüssigkeiten mit Ultraschallwellen bekannt, bei dem die Wellenlänge des Ultraschall-Strahls größer ist als der Durchmesser einer Saugleitung, die im Wesentlichen senkrecht zur Strömung der Suspension in dem Strömungskanal in einer Wandfläche des Strömungskanals vorgesehen ist. Aus dem amerikanischen Patent US 5,527,460 sind ebenfalls einer Vorrichtung und ein Verfahren zur Abtrennung von Partikeln, insbesondere von lebenden Zellen, aus Dispersionen bekannt. Die Vorrichtung ist direkt mit einem Bioreaktor verbunden.
Diese bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind indes nicht dazu geeignet, im technischen oder großtechnischen, industriellen Maßstab durchgeführt zu werden.
In der Produktion, beispielsweise in der Lack-, Papier- und Textilindustrie, entstehen Aerosole, die unterschiedlich aufgebaut sein können. Solche Aerosole können aus Partikeln, Fasern, Teilchen, Emulsionen oder Flüssigkeiten in einem Gas gebildet sein. Die Aerosole müssen nach Fraktionen abgetrennt, aufgetrennt, aggregiert, agglomeriert, und/oder verpresst werden, und/oder die Konzentrationen ihrer Bestandteile müssen verändert werden, um ihre wiederverwendbaren Bestandteile und/oder Abfallbestandteile voneinander zu trennen. Bisher geschieht dies zumeist mittels Filtern oder einem Luftstrudel, beispielsweise einer Vortex, die gefiltert werden kann. Jedoch haben Filter den Nachteil, dass sie verstopfen, so dass sich Stäube, Faseranhäufungen, und/oder Verklebungen bilden, die ihrerseits zu Verunreinigungen führen. Zudem ist die Leistung oder Performance der Filter nie gleich, sondern abhängig vom Status der Beladung des Filters und seiner Eigenschaften.
Filter müssen daher regelmäßig ausgetauscht werden. Ihre Wirksamkeit ist dabei nicht gleichbleibend. Die mit ihnen erzielte Säuberung ist somit variabel. Zudem fallen die Filter als zusätzlicher Abfall an. Auch werden Wasserwände, Luftzufuhr, Fallwinde, Kartonagen und andere Auffangvorrichtungen zum Auffangen der Aerosole verwendet. Diese führen jedoch zu einer zusätzlichen Erzeugung von Abfall, Verstopfungen der Filter und/oder einer energetisch ungünstigen Abluftreinigung. Außerdem sind sie sehr kostenaufwendig und arbeitsintensiv. Weiterhin behindert ihr Einsatz den kontinuierlichen Betrieb der Anlagen, beispielsweise einer Lackierstrasse.
Die Herstellung von brennbaren Gasen, beispielsweise die Verbrennung und Pyrolyse von organischen Materialien, führt zu Teilchen, Wasser, Pech, Ölen und/oder Wachsen, die gefiltert werden müssen, damit sie nicht in die Umgebung gelangen. Um die entstehenden Gase zu reinigen, werden Kohlefilter und Trocknungsstrassen eingesetzt.
Insgesamt gibt es derzeit kein kostengünstiges Verfahren zur Reinigung und Trennung von Aerosolen, das umweltfreundlich ist, möglichst zu einer Wiederverwertung der im Aerosol vorhandenen Bestandteile und einer gleichbleibenden Qualität der Reinigung führt. Akustische Verfahren und Vorrichtungen zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen mithilfe stehender Ultraschallwellen sind an sich bekannt.
Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2015/0265961 A1 ist eine Vorrichtung zur Agglomeration und Abtrennung von Aerosolen mithilfe von Ultraschall bekannt, bei der eine Vorrichtung zur Kühlung der Ultraschallquelle vorgesehen ist.
Aus dem deutschen Patent DE 697 05 226 T2 (EP 0 923 410 B1 ) sind in Verbindung mit der internationalen Patentanmeldung WO 92/09354 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Agglomeration von Partikeln in einem Gasstrom bekannt. Der Gasstrom durchströmt eine akustische Agglomerationskammer, wobei man selektiv unter Bevorzugung größerer Partikel einen Teil der Strömung am Auslass der Kammer entnimmt und an den Einlass der Kammer zurückspeist. Die Vorrichtung kann am Eingang eines bekannten Filters installiert werden, der insbesondere große Partikel zurückhält.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 195 13 603 A1 sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen aus einem Fluid unter Verwendung bestehender Ultraschallwellen bekannt. Die konzentrierten Feststoffteilchen und/oder Tröpfchen werden mittels eines an sich bekannten Abscheiders vom Fluid abgetrennt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 036 948 A1 sind ein Verfahren sowie eine Anlage zur Reduktion von Stickoxiden in staubhaltigen Abgasen mittels eines SCR-Katalysators bekannt, bei denen dem Katalysator eine Vorrichtung zur Staubabscheidung mithilfe von Ultraschall vorgeschaltet ist.
Diese bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind indes nicht dazu geeignet, im technischen oder großtechnischen, industriellen Maßstab durchgeführt zu werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Flüssigwerkstoffe, wie beispielsweise Flüssigabfälle, Gärreste, tierische Abfälle, insbesondere Gülle, Schlachtabfälle, Jauche, Exkremente, Küchenabfall, Bioabfall, organische und/oder anorganische Partikel- und Faserwerkstoff in einer Flüssigkeit, Biogasanlagenabfall, Oberflächenbeschichtungsmittel, Lackreste, Klärschlamm und/oder Effluent, nachhaltig, kostengünstig und umweltfreundlich entsorgt werden können, wobei der Feststoffanteil verwertbar ist. Außerdem sollen das Verfahren und die Vorrichtung Filtern, insbesondere HEPA-Filtern, vorgeschaltet werden können, damit die Filter nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß verstopfen, sodass sich ihre Standzeit signifikant verlängern lässt. Das Verfahren soll in technischem und großtechnischem, industriellem Maßstab mit den entsprechend dimensionierten Vorrichtungen durchgeführt werden können.
Außerdem ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen, das die oben genannten Nachteile vermeidet, und die Auftrennung, die Abscheidung und/oder die Reinigung, eines Aerosols in seine Bestandteile umweltfreundlich, qualitativ gleichbleibend gut und kostengünstig ermöglicht, sowie eine Vorrichtung dafür bereitzustellen. Außerdem sollen das Verfahren und die Vorrichtung Filtern, insbesondere HEPA-Filtern, vorgeschaltet werden können, damit die Filter nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß verstopfen, sodass sich ihre Standzeit signifikant verlängern lässt. Dieses Verfahren soll auch in technischem und großtechnischem, industriellem Maßstab mit den entsprechend dimensionierten Vorrichtungen durchführbar sein.
Nicht zuletzt sollen es die Verfahren und die Vorrichtungen gestatten, mithilfe energiereicher Ultraschallwellen Mikroorganismen, insbesondere Bakterienzellen, zu zerstören.
Lösung der Aufgabe Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß mithilfe des Verfahrens gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 , der Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 5, der Verwendung gemäß dem unabhängigen Anspruch 14 und der Lackiervorrichtung gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen sowie von Feststoffpartikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen durch Kondensation, Aggregation, Agglomeration, Zusammenpressen, Auftrennung, Abscheidung und/oder Konzentrationsveränderungen von Bestandteilen des Aerosols und/oder der Feststoffpartikel und/oder Feststofffasern in mindestens einer Aggregiervorrichtung
A) wird oder werden mindestens ein Typ von Aerosol und/oder mindestens ein Typ von Flüssigwerkstoff mithilfe mindestens eines Fördermittels, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Flüssigkeitsdruck, einer Flüssigkeitssäule und einer Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, in Förderrichtung modulierten Schallwellen, einer Zentrifugalkraft, einer Zentripedalkraft, einer Coholiskraft, der
Gravitation, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri, einer Magnuseffektturbine, einem Berwian oder Berliner Windkraftanlage, einer passiven und aktiven Konvektion, Effusion und Diffusion, in mindestens eine Förderrichtung in mindestens einer Aggregiervorrichtung gefördert,
B) wobei der mindestens eine Typ von Aerosol und/oder der mindestens eine Typ von Flüssigwerkstoff währenddessen mit mindestens einer akustischen Schallwelle so beaufschlagt wird oder werden, dass sich die Aerosole und Feststoffpartikel und -fasern aus den Gasen und/oder die Feststoffpartikel und -fasern aus den Flüssigwerkstoffen mittels der Kraft der mindestens einen Schallwelle zu mindestens einem Drucknoten oder zu mindestens einem Druckbauch hin bewegen und wobei
C) mindestens ein erster, kondensierte Flüssigkeiten und/oder aggregierte Feststoffe enthaltender Werkstoffteil anschließend von dem mindestens einen Aerosol und/oder dem mindestens einen Flüssigwerkstoff separiert wird. Ein Flüssigwerkstoff im Sinne der Erfindung ist ein organischer und/oder anorganischer Flüssigwerkstoff, insbesondere eine Dispersion oder eine Suspension. Solche Flüssigwerkstoffe sind beispielsweise Flüssigabfälle, Biogasanlagenabfall, Oberflächenbeschichtungsmittel, Lackreste, Schlämme aus der Textil- oder der Papierindustrie, Gärreste, tierische Abfälle, Gülle, Schlachtabfälle, Jauche, Exkremente, Fäkalabwässer, Silagen, Kornpostabfälle, Gärabfälle oder Effluent. Im Flüssigwerkstoff können Feststoffpartikel und -fasern unterschiedlicher Größe und/oder Dichte enthalten sein. Die Größe der Feststoffpartikel und -fasern kann Nanometer, Mikrometer, Millimeter, Zentimeter und/oder Dezimeter groß sein. Der Flüssigwerkstoff kann eine leicht flüssige, niedrige bis pastöse, oder hohe Viskosität aufweisen.
Beim Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit der Schallwelle durchdringt diese den Flüssigwerkstoff. Dabei wird der Flüssigwerkstoff in Eigenschwingung versetzt. Das Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit der zumindest einen akustischen Schallwelle bewirkt, dass die Feststoffpartikel und -fasern zum Druckknoten oder zum Druckbauch hin bewegt werden. Dadurch reichern sich die Feststoffpartikel und -fasern in einem Raumbereich um den Druckknoten oder den Druckbauch herum an. Dabei bewegen sich die Feststoffpartikel und -fasern in Abhängigkeit von beispielsweise ihrer Größe, ihrer Dichtigkeit, ihrem Trägheitsmoment und/oder ihrer Kompressibilität zum Druckknoten oder zum Druckbauch hin.
Bevorzugt wird der Flüssigwerkstoff mit einer Vielzahl akustischer Schallwellen beaufschlagt, die räumlich voneinander beabstandet sind. Dadurch erstreckt sich der Raumbereich etwa konzentrisch um eine die Druckknoten oder die Druckbäuche verbindende Linie. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Flüssigwerkstoff mit den akustischen Schallwellen beaufschlagt, während er in Förderrichtung gefördert wird. In dieser Ausführungsform werden die Feststoffpartikel und -fasern in dem Raumbereich angereichert, während sie in Förderrichtung gefördert werden.
Die Schallwellen sind bevorzugt als stehende Wellen ausgebildet. Besonders bevorzugt werden stehende Ultraschallwellen genutzt.
Die Schallwellen breiten sich bevorzugt in einem Winkel>0° zur Förderrichtung aus. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel ein rechter Winkel. Dadurch können korrespondierende Erreger, die zum Erzeugen der stehenden Wellen vorgesehen sind, einander gegenüber liegend angeordnet werden. Die Linie, die Druckknoten oder Druckbäuche verbindet, erstreckt sich dann in Förderrichtung.
Prinzipiell kann die Ausbreitungsrichtung dafür aber auch in einem anderen Winkel zur Förderrichtung angeordnet werden, wobei die Erreger dann ebenfalls in dem Winkel zueinander angeordnet sind. Um bestimmte Feststoffpartikel und -fasern von anderen Feststoffpartikel und - fasern zu trennen, kann das Verfahren außerdem vorsehen, den Flüssigwerkstoff mit Schallwellen unterschiedlicher Frequenz, Form und/oder Amplitude zu beaufschlagen. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Schallwellen bevorzugt räumlich voneinander beabstandet. Prinzipiell kann die Form der Schallwellen beliebig sein, beispielsweise sinusförmig, sägezahnförmig, rechteckförmig oder dreieckförmig.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, die Schallwellen dynamisch digital über die Phase unterschiedlicher Wellen zu steuern, sodass die Druckknoten und die Druckbäuche in der mindestens einen Aggregiervorrichtung kontrolliert zu vorgewählten Stellen bewegt werden können. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung der individuellen Drucknoten und der Druckbräuche mithilfe einer Kombination von booleschen Logikgattern
Um bestimmte Feststoffpartikel und -fasern von anderen Feststoffpartikel und -fasern zu trennen, ist es auch bevorzugt, Oberwellen der Schallwellen zu nutzen, die mehrere Druckknoten und Druckbäuche aufweisen. Dadurch werden verschiedene Feststoffpartikel und -fasern in den verschiedenen Druckknoten und Druckbäuchen aggregiert. Die verschiedenen Feststoffpartikel und -fasern werden dabei voneinander getrennt.
Solche Teilströme aus verschiedenen Feststoffpartikeln und -fasern werden weiterhin bevorzugt fokussiert, indem sie mit einer wenige Druckknoten und Druckbäuche aufweisenden Oberwelle der Schallwelle, oder einer Schallwelle anderer Frequenz, Form und/oder Amplitude, die weniger Druckknoten und Druckbäuche aufweist, beaufschlagt werden. Dadurch werden die Teilströme zusammengeführt. Es ist weiterhin bevorzugt, Schallwellen zu verwenden, deren Frequenz und/oder Lautstärke außerhalb des Hörbereiches von Menschen und Tieren liegt. Zusätzlich oder alternativ ist dafür es bevorzugt, schallisolierende Mittel, insbesondere geräuschmindernde oder geräuschreduzierende Lautsprecher (active noise cancelling, passive noise cancelling odersurpression), einzusetzen. Im Wellenbauch der Schallwelle ist der auf die Feststoffpartikel und -fasern wirkende Druck groß. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern weggedrückt. Zum Einen werden die Feststoffpartikel und -fasern dadurch in dem Raumbereich angereichert und der Flüssigwerkstoff im Raumbereich daher getrocknet und verfestigt. Zudem bildet sich um den Raumbereich daher ein Flüssigkeitsfilm, aufgrund dessen der Flüssig Werkstoff auch bei pastöser Konsistenz durch Behälter mit verhältnismäßig kleinem Rohrdurchmesser transportierbar ist.
Um das Fördern des Flüssigwerkstoffs noch zu verbessern, kann der Flüssigwerkstoff zudem vor dem Beaufschlagen mit der Schallwelle in ein Förderfluid (sheet layer) eingeleitet werden, welches den Flüssigwerkstoff bevorzugt vollumfänglich umgibt. Das Förderfluid bildet eine laminare oder turbulente Grenzschicht. Dadurch kann ein Anhaften des Flüssigkeitswerkstoffs an einer Behälterinnenwand vermieden und/oder eine Fördergeschwindigkeit des Flüssigwerkstoffs im Behälter erhöht werden. Das Förderfluid bildet zudem eine Phasentrennlinie, an der eine Fähigkeit des Flüssigwerkstoffs zur Phasentrennung erhöht ist. Dadurch wird gleichzeitig eine Vortrennung des Flüssigwerkstoffs erreicht, ein Separieren der Feststoffpartikel und -fasern aus dem Flüssigwerkstoff verbessert und/oder ein Separationskeim erzeugt.
Um die Feststoffpartikel und -fasern als Wertstoff, beispielsweise Dünger, nutzbar zu machen, wird der aggregierte Feststoffpartikel und -fasern enthaltende erste, im Raumbereich angereicherte Werkstoffteil anschließend von dem Flüssigwerkstoff separiert. Vorzugsweise wird der erste Werkstoffteil räumlich vom Flüssig Werkstoff getrennt. Eine solche Trennung ist ohne ein Verdampfen von Ammoniak, Schwefelwasserstoff oder anderen Gasen möglich.
Das Verfahren wird bevorzugt solange wiederholt, bis der erste Werkstoffteil weniger als einen definierten Grenzwert Flüssigkeit enthält.
Das Beaufschlagen des Flüssigwerkstoffs mit den Schallwellen ermöglicht daher nicht nur, die Feststoffpartikel und -fasern zu aggregieren, sondern mit solchen Schallwellen ist ein gezieltes Trennen bestimmter Feststoffpartikel und -fasern vom Flüssigwerkstoff oder anderen im Flüssigwerkstoff enthaltenen Feststoffpartikeln und -fasern möglich. Zudem ermöglicht das Beaufschlagen des Flüssig Werkstoffs mit den Schallwellen das Fördern des Flüssigwerkstoffs in Förderrichtung. Mit dem Verfahren kann nicht nur der Feststoffanteil von Werkstoffströmen nutzbar gemacht werden. Es ermöglicht auch ein Trocknen und/oder Verfestigen von Papier, Textilien oder anderen Fasern.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit der Verwendung von Akustophorese zum Aggregieren von Feststoffpartikeln und -fasern eines Flüssigwerkstoffs. Durch die Verwendung von Akustophorese können die im Flüssigwerkstoff vorhandenen Feststoffpartikel und -fasern nutzbar gemacht werden. Dies ist ohne ein Verdampfen des Flüssigwerkstoffs, ohne ein Verdampfen des ersten Werkstoffteils und ohne ein Zufügen von Bindemitteln kostengünstig möglich.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Aggregiervorrichtung zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen sowie von Feststoffpartikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen durch Kondensation, Aggregation, Agglomeration, Zusammenpressen, Auftrennung, Abscheidung und/oder Konzentrationsveränderungen von Bestandteilen des Aerosols und/oder der Feststoffpartikel und/oder Feststofffasern, umfassend
I) mindestens ein Fördermittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Flüssigkeitsdruck, einer Flüssigkeitssäule und einer Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, in Förderrichtung modulierten Schallwellen, einer Zentrifugalkraft, einer Zentripedalkraft, einer Corioliskraft, der Gravitation, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri, einer Magnuseffektturbine, einem Berwian oder Berliner Windkraftanlage, einer passiven und aktiven Konvektion, Effusion und Diffusion, insbesondere einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri und einer
Magnuseffektturbine, zur Aufnahme und/oder Förderung mindestens eines Typs von Aerosol und/oder mindestens eines Typs von Flüssigwerkstoff in mindestens eine Förderrichtung in der Aggregiervorrichtung, II) mindestens einen Erreger zum Erzeugen mindestens einer akustischen Schallwelle, die zum Beaufschlagen des mindestens einen Typs eines Aerosols und/oder des mindestens einen Typs eines Flüssigwerkstoffs vorgesehen ist, und III) mindestens ein Mittel zum Separieren mindestens eines ersten, kondensierte Flüssigkeiten und/oder aggregierte Feststoffe enthaltenden Werkstoffteils von dem mindestens einen Typ eines Aerosols und/oder dem mindestens einen Typs eines Flüssigwerkstoffs. Mittels einer Kraft der Schallwelle werden die im Flüssigwerkstoff enthaltenen Feststoffpartikel und -fasern zumindest teilweise zu einem Druckknoten oder zu einem Druckbauch der Schallwelle hin bewegt. Dadurch konzentrieren sie sich in einem Raumbereich um den Druckknoten oder den Druckbauch herum. Vorzugsweise sind in einer Erstreckungsrichtung des Mittels zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs eine Vielzahl voneinander beabstandeter, insbesondere räumlich zueinander versetzter, Erreger zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle vorgesehen. Dadurch erstreckt sich der Raumbereich konzentrisch um eine die Druckknoten oder die Druckbäuche verbindende Linie. Es ist bevorzugt, dass sich die mit den Mitteln erzeugten akustischen Schallwellen quer zur Erstreckungsrichtung ausbreiten, so dass sich die Linie in Erstreckungsrichtung erstreckt.
Die Schallwelle ist bevorzugt eine stehende Ultraschallwelle. Dafür weist die Aggregiervorrichtung weiterhin bevorzugt jeweils zwei zueinander korrespondierend ausgebildete Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle auf. Die zueinander korrespondierenden Mittel sind vorzugsweise zwei piezoelektrische Elemente, Lautsprecher oder ein piezoelektrisches Element und/oder ein Reflektor.
Vorzugsweise werden als Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle Lautsprecher verwendet, die die Schallwelle mittels der piezoelektrischen Elemente erzeugen. Verwendbar sind aber auch Tauchspulen, magnetostatische (Bändchen-, Folien-, Jet- Hochtöner) Lautsprecher, elektrostatische Lautsprecher, Horntreiber, Biegewellenwandler, Plasmalautsprecher, elektromagnetische Lautsprecher, Exciter oder Ultraschallwandler.
Um mehrere Werkstoffteile verschiedener Zusammensetzung in verschiedenen Raumbereichen anzureichen, ist es bevorzugt, Schallwellen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und/oder Form zu verwenden.
Weiterhin bevorzugt wird der Raumbereich oder werden die Raumbereiche gezielt gelenkt, beispielsweise durch Veränderung der Amplitude der Schallwelle und/oder durch Veränderung der Anordnung der Erreger zum Erzeugen der Schallwelle.
Das Mittel zum Separieren des aggregierten Feststoffpartikel und -fasern enthaltenden ersten Werkstoffteils vom Flüssigwerkstoff umfasst bevorzugt zumindest einen ersten Ablauf für den ersten Werkstoffteil, oder zumindest einen Ablauf für den Flüssigwerkstoff. Es kann aber auch einen zweiten Ablauf für den jeweils anderen Werkstoffteil aufweisen. Zudem kann es weitere Abläufe aufweisen, wenn mehrere Werkstoffteile verschiedener Zusammensetzung in verschiedenen Raumbereichen angereichertsind.
Bevorzugt umfasst das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs einen Behälter, insbesondere ein Rohr und/oder einen Tank. Der Behälter kann aus einem Metall, einem Kunststoff oder einem Komposit hergestellt sein. Prinzipiell kann er eine beliebige Form aufweisen. In dem Behälter wird die Flüssigkeit bevorzugt in eine Förderrichtung gefördert. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Behälter mindestens zwei parallel zueinander angeordnete flächenförmige Platten, auf denen jeweils mindestens zwei Erreger oder jeweils ein Erreger und ein Reflektor einander gegenüber angeordnet sind. Vorzugsweise sind die flächenförmigen Platten PCB-Platten. Die von den mindestens zwei Paaren einander zugeordneten Erregern emittierten Schallwellen dynamisch digital über die Phase unterschiedlicher Wellen mithilfe einer Kombination von booleschen Logikgattern steuerbar sind, sodass die Druckknoten und die Druckbäuche in der mindestens einen Aggregiervorrichtung kontrolliert zu vorgewählten Stellen bewegbar sind. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs dafür bevorzugt ein Fördermittel. Das Fördermittel ist bevorzugt ein Liquidmultiplier, ein Dyson oder ein Förderband. In dieser Ausführungsform ist die Erstreckungsrichtung bevorzugt die Förderrichtung. Zusätzlich oder anstelle des Fördermittels kann zum Fördern des Flüssigwerkstoffs auch ein Flüssigkeitsdruck, eine Flüssigkeitssäule oder eine Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, eine Zentrifugalkraft, eine Zentripedalkraft, eine Corioliskraft, Gravitation, ein Injektor, ein Venturi, ein Diffusor, ein Liquidmultiplier, ein Dyson, eine Mantelturbine, ein Deltaflügelkonzentrator, ein Ringventuri und eine Magnuseffektturbine genutzt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die mit den Erregern erzeugten Schallwellen als Fördermittel zum Fördern des Flüssigwerkstoffs genutzt. Dafür werden die Schallwellen in Förderrichtung nacheinander moduliert, so dass der Flüssigwerkstoff, insbesondere die Feststoffpartikel und -fasern, in Förderrichtung gefördert werden. Weiterhin bevorzugt wird eine akustische Förderschallwelle genutzt, deren Ausbreitungsrichtung die Förderrichtung ist.
Zum Einlassen des Flüssigwerkstoffs ist bevorzugt am in Förderrichtung vorderen Ende der Aggregiervorrichtung ein Zulauf vorgesehen. Dieser ist besonders bevorzugt im Behälter angeordnet. Das Mittel zum Separieren des ersten Werkstoffteils vom Flüssigwerkstoff ist hingegen bevorzugt in Förderrichtung hinter dem Zulauf angeordnet, vorzugsweise am hinteren Ende der Aggregiervorrichtung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs als Förderband ausgebildet. In dieser Ausführungsform kann zudem ein Behälter, insbesondere ein Tank, vorgesehen sein. Das Förderband kann dann gleichzeitig das Mittel zum Separieren des ersten Werkstoffteils bilden. In Abhängigkeit davon, wie flüssig der Flüssig Werkstoff ist, ist es dabei bevorzugt, dass das Förderband in den Flüssigwerkstoff eintaucht. Der Flüssigwerkstoff wird dann an einem in Förderrichtung vorderen, eintauchenden Ende des Förderbandes von diesem aufgenommen. An einem in Förderrichtung hinteren Ende wird der erste Werkstoffteil separiert. Bei dieser Ausführungsform sind die Erreger zum Erzeugen der Schallwelle in einer Erstreckungsrichtung des Förderbandes entlang diesem angeordnet. Dafür sind sie bevorzugt an oder in dem Förderband oder in der Nähe des Förderbandes positioniert. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Erreger zum Erzeugen der Schallwelle in einer Erstreckungsrichtung der Aggregiervorrichtung, besonders bevorzugt in einer Erstreckungsrichtung des Behälters, des Mittels zum Separieren des ersten Werkstoffteils und/oder des Fördermittels, angeordnet sind.
Im Folgenden werden die erfindungsgemäßen Aggregiervorrichtung und die erfindungsgemäßen Verfahren im Zusammenhang mit Aerosolen beschrieben.
Ein Reinigen des Aerosols im Sinne der Erfindung erfasst ein Aggregieren, Agglomerieren, Zusammenpressen, Abtrennen, Veränderung der Konzentration und/oder eine Auftrennung des Aerosols. Ein Aerosol umfasst dabei ein Gas sowie eine darin verteilte Flüssigkeit und/oder einen darin verteilten Feststoff. Die Flüssigkeit kann eine reine Flüssigkeit, eine Mischung von Flüssigkeiten, eine Dispersion und/oder eine Emulsion sein. Flüssigkeiten können weiterhin Wasser, Teere, Peche, organische Lösemittel, anorganische Lösemittel und/oder deren Gemische und Emulsionen sein. Feststoffe können Teilchen, Partikel und Fasern organischer und/oder anorganischer Zusammensetzung oder Bakterien, Viren und Biofilme sein. Die Feststoffe können weiterhin eine Restflüssigkeit enthalten. Aerosole im Sinne der Empfindung entstehen beispielsweise bei der Oberflächenbeschichtung mit Farben, Lacken und Versiegelungen, bei der Papier- und/oder Textilherstellung und bei ihrer Weiterverarbeitung. Gase können Luft, Stickstoff und/oder weitere Gase sein.
Als erster Werkstoffteil werden im Folgenden feste und/oder flüssige Bestandteile des Aerosols, insbesondere während und/oder nach dem Reinigungsvorgang (Stadien der Trennung, Aggregierung, Aufkonzentrierung und Agglomerierung) bezeichnet. Als zweiten Werkstoffteil wird im Folgenden das vom ersten Werkstoffteil gereinigte Aerosol bezeichnet. Im Folgenden werden daher die Begriffe zweiter Werkstoffteil und Aerosol synonym verwendet.
Im Aerosol können Flüssigkeiten, insbesondere als Tropfen, und/oder Feststoffe, insbesondere Partikel und/oder Fasern, unterschiedlicher Form, Größe und oder Dichte enthalten sein. Die Größe kann Nanometer, μηη, Millimeter, Zentimeter und/oder Dezimeter groß sein, die Verteilung kann homogen und inhomogen sein. Das flüssige und/oder feste Material des Aerosols kann unterschiedliche Viskositäten und/oder Dichten aufweisen.
Das Beaufschlagen des Aerosols mit der zumindest einen akustischen Schallwelle bewirkt eine kinetische Kraft, durch die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zum Drucknoten oder zum Druckbauch hin bewegt werden. Dadurch reichem sich die flüssigen und/oder festen Bestandteile des Aerosols in einem Raumbereich um den Drucknoten oder den Druckbauch herum an. Dabei bewegen sich die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe in Abhängigkeit von beispielsweise ihrer Größe, ihrer Dichte, ihrem Trägheitsmoment und/oder ihrer Kompressibilität zum Drucknoten oder zum Druckbauch hin.
Bevorzugt wird das Aerosol mit einer Vielzahl akustischer Schallwellen beaufschlagt, die räumlich voneinander beabstandet sind. Dadurch erstreckt sich der Raumbereich etwa konzentrisch um eine die Druckknoten oder die Druckbäuche verbindende Linie. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Aerosol mit den akustischen Schallwellen beaufschlagt, während es in Förderrichtung gefördert wird. In dieser Ausführungsform werden die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe in dem Raumbereich angereichert, während sie in Förderrichtung gefördert werden.
Die Schallwellen breiten sich bevorzugt in einem Winkel größer als 0° zur Förderrichtung aus. Besonders bevorzugt ist der Winkel ein rechter Winkel. Dadurch erstreckt sich die Linie, die Druckknoten oder Druckbäuche verbindet, in Förderrichtung.
Die Schallwellen sind bevorzugt als stehende Wellen ausgebildet. Besonders bevorzugt werden stehende Ultraschallwellen benutzt.
Um bestimmte Flüssigkeiten und/oder Feststoffe des Aerosols von anderen Flüssigkeiten und/oder Feststoffen des Aerosols zu trennen, kann das Verfahren außerdem vorsehen, dass das Aerosol mit Schallwellen unterschiedlicher Frequenz, Form und/oder Amplitude zu beaufschlagen. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Schallwellen bevorzugt räumlich voneinander beabstandet. Prinzipiell kann die Form der Schallwellen beliebig sein, beispielsweise sinusförmig, rechteckförmig oder dreieckförmig.
Um bestimmte Flüssigkeiten und/oder Feststoffe des Aerosols von anderen Flüssigkeiten und/oder Feststoffen des Aerosols zu trennen, ist es auch bevorzugt, Oberwellen der Schallwellen zu nutzen, die mehrere Druckknoten und Druckbäuche aufweisen. Dadurch werden verschiedene Flüssigkeiten und/oder Feststoffe in den verschiedenen Drucknoten und Druckbäuchen in Abhängigkeit von ihrer Dichte und/oder Trägheit aggregiert, konzentriert, verpresst, agglomeriert und/oder vereinigt. So können die im Aerosol enthaltenden Flüssigkeiten und/oder Feststoffe auch voneinander separiert werden.
Solche Teilströme aus verschiedenen Flüssigkeiten und/oder Feststoffen werden weiterhin bevorzugt fokussierten, indem sie mit einer Schallwelle anderer Frequenz, Form und/oder Amplitude, die weniger Drucknoten und Druckbäuche aufweist, beaufschlagt. Dadurch werden die Teilströme zusammengeführt.
Es ist weiterhin bevorzugt, Schallwellen zu verwenden, deren Frequenz und/oder Lautstärke außerhalb des Hörbereichs von Menschen und Tieren liegt. Zusätzlich oder alternativ ist es hierfür bevorzugt, Schall isolierende Mittel, insbesondere acitive noise cancelling, einzusetzen. Im Druckbauch der Schallwellen ist der auf die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe wirkende Druck groß. Im Druckknoten ist der auf die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe wirkende Druck hingegen klein. Dadurch werden die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zum Drucknoten hin ausgetrieben. Zum einen werden sie im Raumbereich daher vereinigt, getrocknet und verfestigt. Zum anderen bildet sich um den Raumbereich daher ein Gasfilm, aufgrund dessen das Aerosol mit verhältnismäßig kleinem Rohrdurchmesser transportierbar ist.
Um das Fördern des Aerosols noch zu verbessern, kann das Aerosol zudem vor dem Beaufschlagen mit der Schallwelle in ein Förderfluid, insbesondere in ein Gas, einen Teilchenstrom und/oder einen Faserstrom (sheet layer), eingeleitet werden. Das Förderfluid umgibt das Aerosol und/oder den ersten Werkstoffteil bevorzugt vollumfänglich. Dadurch kann ein Anhaften des Aerosols an einer Behälterinnenwand vermieden und eine volle Geschwindigkeit des Aerosols im Behälter erhöht werden. Das Förderfluid bildet zudem eine Phasentrennlinie, an der eine Reaktionsbereitschaft des Aerosols erhöht ist. Dadurch wird gleichzeitig eine Vortrennung des Aerosols erreicht, ein Separieren der Flüssigkeiten und/oder Feststoffe verbessert und/oder Separationskeime erzeugt.
Das Verfahren wird bevorzugt so lange wiederholt, bis der zweite Werkstoffteil weniger als einen definierten Grenzwert des ersten Werkstoffteils enthält.
Das Beaufschlagen des Aerosols mit den Schallwellen ermöglicht daher nicht nur, die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zu aggregieren. Sondern mit solchen Schallwellen ist ein gezieltes Trennen bestimmte Flüssigkeiten und/oder Feststoffen vom Aerosol oder von anderen im Aerosol enthaltenden Flüssigkeiten und/oder Feststoffen möglich. Zudem ermöglicht das Beaufschlagen des Aerosols mit den Schallwellen das Fördern des Aerosols in Förderrichtung. Das Aerosol ist bevorzugt eine Oberflächenbeschichtungsmaterial. Durch die Verwendung der Akustophorese können die im Aerosol vorhandenen Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zurückgewonnen und recycelt werden. Dies gilt insbesondere für Aerosole, die Farben, Lacke, Versiegelungsmittel und/oder Fasermaterial enthalten, wie beispielsweise Textil, Papier und/oder deren Komponenten und/oder Bestandteile, insbesondere Additive, Füller, Lösemittel, Bindemittel, Härter und/oder Pigmente.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit Aerosol wird mithilfe der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Aggregiervorrichtung durchgeführt. Mittels der Kraft der Schallwelle werden dem Aerosol enthaltenden Flüssigkeiten und/oder Feststoffe zumindest teilweise zu einem Druckknoten oder zu einem Druckbauch der Schallwelle hin bewegt. Dadurch konzentrieren sie sich in einem Raumbereich um den Druckknoten oder den Druckbauch herum.
Vorzugsweise sind in Förderrichtung eine Vielzahl voneinander beabstandeter, insbesondere räumlich zueinander versetzter Erreger zum erzeugen einer akustischen Welle vorgesehen. Dadurch erstreckt sich der Raumbereich konzentrisch um eine die Drucknoten oder die Druckbäuche verbindende Linie. Es ist bevorzugt, dass sich die mit den Mitteln erzeugten akustischen Schallwellen quer zur Förderrichtung ausbreiten. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Linie in Förderrichtung.
Die Schallwellen sind bevorzugt stehende Ultraschallwellen. Dafür weist die Aggregiervorrichtung weiterhin bevorzugt mindestens zwei jeweils zueinander korrespondierend ausgebildete Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle auf. Die zueinander korrespondierenden Mittel sind vorzugsweise zwei piezoelektrische Elemente oder Lautsprecher oder ein piezoelektrisches Element und/oder ein Reflektor.
Vorzugsweise werden als Erreger zum Erzeugen der Schallwellen Lautsprecher verwendet, die die Schallwellen mittels piezoelektrischer Elemente erzeugen. Verwendbar sind aber auch Tauchspulen, magnetostatische Lautsprecher, Horntreiber, Biegewellenwandler, Plasmalautsprecher, elektromagnetische Lautsprecher, Exciter oder Ultraschallwandler.
Um mehrere Flüssigkeiten und/oder Feststoffe verschiedene Zusammensetzung in verschiedenen Raumbereichen anzureichern, ist es weiterhin bevorzugt, Schallwellen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und/oder Form zu verwenden.
Ebenso bevorzugt wird der Raumbereich oder werden die Raumbereiche gezielt gelenkt, beispielsweise durch Veränderung der Amplitude der Schallwellen und/oder durch Veränderung der Anordnung der Erreger zum Erzeugen der Schallwellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schallwellen dynamisch digital über die Phase unterschiedlicher Wellen mithilfe einer Kombination von booleschen Logikgattern gesteuert, sodass die Drucknoten und die Druckbäuche in der Aggregiervorrichtung kontrolliert zu vorgewählten Stellen bewegt werden können. Das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Aerosols können die vorstehend beschriebenen Fördermittel verwendet werden. Ebenso kommen die vorstehend beschriebenen Behälter in Betracht. Der Behälter kann aus einem Metall, einem Kunststoff und/oder einem Komposit aufgebaut sein. Prinzipiell kann er eine beliebige Form aufweisen.
Neben turbulenten Strömungsverhältnissen des Aerosols im Behälter ist ein laminarer Aerosolstrom bevorzugt, der laminarer Grenzschichten ausbildet und der die Separierung und Aggregierung fördert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Schallwellen als Fördermittel zum Fördern des Aerosols genutzt. Dafür werden die Schallwellen in Förderrichtung nacheinander moduliert, sodass das Aerosol, insbesondere die Flüssigkeiten und/oder Feststoffe, in Förderrichtung gefördert werden. Weiterhin bevorzugt wird eine akustische Förderschallwelle genutzt, deren Ausbreitungsrichtung die Förderrichtung ist.
Zum Einlassen des Aerosols ist bevorzugt am in Förderrichtung vorderen Ende der Aggregiervorrichtung ein Einlass vorgesehen. Dieser ist besonders bevorzugt im dem vorstehend beschriebenen Behälter angeordnet. Das Mittel zum Separieren des ersten Werkstoffteils vom Aerosol ist hingegen bevorzugt in Förderrichtung hinter dem Einlass angeordnet, vorzugsweise am hinteren Ende der Aggregiervorrichtung. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Erreger zum Erzeugen der Schallwelle in einer Erstreckungsrichtung der Aggregiervorrichtung, besonders bevorzugt in einer Erstreckungsrichtung des Mittels zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Aerosols, insbesondere des Behälters und/oder des Fördermittels und/oder des Mittels zum Separieren des ersten Werkstoffteils vom zweiten Werkstoffteil, angeordnet sind.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Aggregiervorrichtung dynamisch mobil angeordnet, sodass sie einem Sprühkopf nachfolgen kann, zum Beispiel in einer Lackierstraße.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Aggregiervorrichtung eine Vielzahl Behälter zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Aerosols. Die Vielzahl Behälter sind bevorzugt ineinander angeordnet und/oder ineinander verschachtelt. Sie sind bevorzugt aus verschiedenen Rohren gleicher oder unterschiedlicher Durchmesser gebildet. Vorzugsweise sind eine Vielzahl Rohr von einem Rohr umgeben. In dieser Ausführungsform sind an den Rohren bevorzugt jeweils die Erreger angeordnet. Die Ausführungsform hat den Vorteil dass in den Rohren eine Laminarströmung vorliegt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die vorstehend beschriebene Platten, insbesondere PCB-Platten, enthaltende Konfiguration verwendet.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aggregiervorrichtung eingebettet in einen geschlossenen Gasstrom, zum Beispiel einer Umluft in einem Raum, beispielsweise in Häusern, in Klimaanlagen, in der medizinischen Beatmung, in geschlossenen Fortbewegungsmitteln, insbesondere in Automobilen, Lastkraftwagen, Bussen, Zügen, Schiffen und Flugzeugen. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Aggregiervorrichtung eingebettet in Raumübergänge, zum Beispiel von innen nach außen. Hierbei ist die Kombination mit einer Wärmerückgewinnung vorteilhaft.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aggregiervorrichtung einen Strahler auf, insbesondere einen UV-, IR- oder Mikrowellenstrahler und/oder einen hinter und gegenüber dem Strahler angeordneten Reflektor, wobei der Strahler dazu vorgesehen ist, den ersten Werkstoffteil photochemisch anzuregen und/oder zu erwärmen. Dies hat den Vorteil, dass aus einer Flüssigkeit des Aerosols größere, zähere und/oder einfacher zu sammelnde Teilchen geformt werden. Dadurch kann eine Erhärtung des Aerosols beschleunigt werden. Zudem wird die Agglomeration durch Temperatur chemisch induziert und beschleunigt. Weiterhin werden Bakterien, Biofilme und/oder Viren mit der Strahlung des Strahlers abgetötet. Der Strahler wird in einer Wandung, auf der Wandung, innerhalb oder außerhalb des Behälters befestigt. Um eine durch Strahlung des Aerosols zu ermöglichen, weist der Behälter gegebenenfalls ein Fenster für den Strahler auf. Dabei ist es bevorzugt, den Strahler vibrationsfrei zu befestigen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aggregiervorrichtung zum Auffangen des aus dem Aerosol abgetrennten ersten Werkstoffteils eine Oberfläche auf, die insbesondere sich erneuernd, strukturiert, glatt oder rau, biozid und/absorbierende ausgebildet ist. Der erste Werkstoffteil wird bevorzugt auf die Oberfläche geleitet. Diese kann superhydrophob, superhydrophil, hydrophil, hydrophob und/oder elektrostatisch geladen oder geerdet sein. Sie kann beweglich sein und/oder von einem Förderfluid, bevorzugt Wasser, überspült sein. Es ist bevorzugt, dass die Oberfläche den ersten Werkstoffteils bindet und/oder abführt, um eine Rückmigration in das Aerosol oder das Entstehen anderer Verunreinigungen zu vermeiden. Eine solche Oberfläche ist bevorzugt aus einem Förderband mit einem Abscheider zum Abscheiden des ersten Werkstoffteils oder einem Feuchtigkeitsfilm gebildet, wobei der abgeschiedene Werkstoffteil oder der mit dem ersten Werkstoffteil zusammengeführte Feuchtigkeitsfilm in einem Werkstoffbehälter oder einem Abfluss abführbar ist.
Eine solche Oberfläche ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform aus einem insbesondere erneuerbaren und/oder feuchten Folien-, Faser- und/oder Textilfilm gebildet, der beispielsweise aus einem Papier, einem Karton oder einer Kunststofffolie aufgebaut ist. In dieser Form sind der Faser- und/oder Textilfilm und/oder die Folie entsorgbar.
Anwendungsabhängig ist es weiterhin bevorzugt, dass die Aggregiervorrichtung eine Vorrichtung zum Kühlen oder eine Vorrichtung zum Erwärmen umfasst.
Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Aggregiervorrichtung zur Ausrüstung einer Lackiervorrichtung, insbesondere einer Lackierstraße. Mittels der Aggregiervorrichtung sind die in der Lackierstraße anfallenden Aerosole ohne aufwändige Filter separierbar und entsorgbar.
Generell ist die erfindungsgemäße Aggregiervorrichtung hervorragend dazu geeignet, Filtern, insbesondere HEPA-Filtern, wie vorstehend bereits beschrieben, vorgeschaltet zu werden.
Die erfindungsgemäße Aggregiervorrichtung und die erfindungsgemäßen Verfahren sind somit hervorragend zur Entsorgung von Flüssigabfällen, Gärresten, tierischen Abfällen, Gülle, Schlachtabfälle, Jauche, Exkremente, Küchenabfall, Bioabfall, organischen und/oder anorganischen Partikeln und Faserwerkstoffen in einer Flüssigkeit, Biogasanlagenabfall, Oberflächenbeschichtungsmitteln, Lackresten, Klärschlamm und/oder Effluent und/oder Aerosolen, die Farben, Lacke, Versiegelungsmittel und/oder Fasermaterial enthalten, zur Zerstörung von Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, zur Reinigung von Luft im Haus, in Klimaanlagen, in der medizinischen Beatmung in geschlossenen Fortbewegungsmitteln, insbesondere Automobilen, Lastkraftwagen, Bussen, Zügen, Schiffen und Flugzeugen, sowie bei Zellkulturen geeignet. Hinzu kommt noch, dass die wiedergewonnenen Feststoffanteile verwertbar sind
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wobei weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden. Es zeigen: in (a) eine erste Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung, in (b) ein Schnittbild A-A der Aggregiervorrichtung aus (a), in (c) ein Schnittbild einer weiteren Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung, und in (d) und (e) jeweils ein weiteres Schnittbild durch die Aggregiervorrichtung aus (a); in (a) und (b) jeweils einen Ausschnitt aus weiteren Ausführungsformen einerAggregiervorrichtung; jeweils eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung; in (a) - (d) jeweils eine Befestigung eines Mittels zum Erzeugen einer Schallwelle an einer Behälterwand einerAggregiervorrichtung; eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung und einen Querschnitt durch eine Lackieranlage.
In den Figuren 1 bis 7 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
1 Aggregiervorrichtung
10 Lackierstraßen
101 Vorderes Ende
102 Hinteres Ende
1 1 Bilder zur Aufnahme des Flüssigwerkstoffs oder des Aerosols, Rohr, Tank
110 Behälterinnenraum
111 Behälterzulauf
1 12 Behälterablauf
113 Oberfläche
114 Innenfläche
115 Wand
116 Einfüllstutzen
117 Boden
118 Halteplatte
119 Ausnehmung
12 Mittel zum Separieren
121 Abzweigzulauf 122 Abzweigablauf
13 Auffangbehälter
14 Auffangbehälter für Flüssigkeiten und/oder Feststoffe
15 Strahler und Reflektor (UV, IR, Mikrowelle)
16 Werkstück
17 Roboter, Sprüharme, Farbauftrag
181 Bodengitter
182 Deckengitter
19 Förderband, Fließband
2 Flüssigwerkstoff, Aerosol
21 Erster, aggregierte Flüssigkeiten und/oder Feststoffe enthaltender Werkstoffteil 21 1 Flüssigkeiten und/oder Feststoffe
22 Zweiter Werkstoffteil
23 Gleitfilm
24 Förderfluid, sheet layer
3 Erreger zum Erzeugen einer Schallwelle
31 , 32 Erster und zweiter Erreger zum Erzeugen einer stehenden Welle
4 Förderrichtung des Flüssigwerkstoffs 2 oder des Aerosols 2
5 Akustische Schallwelle, stehende Welle
51 Drucknoten
52 Druckbauch
53 Winkel
54 Ausbreitungsrichtung
7 Achse, Behältermitte
71 , 72, 73 Erste, zweite und dritte Raumrichtung
74 Umfangsrichtung
77 Linie
8 Fördermittel, Dyson, Förderband
81 Förderbandfläche
82 Neigung
83 Förderseite
84 Oberes Umlaufende
85 Unteres Umlaufende
9 Rücklaufboden
91 Befestigungsmittel, Schraube, Niete
92 Mutter a Abstand
d1 Durchmesser des Förderraums
H Höhe Ausführliche Beschreibung der Figuren
Aggregiervorrichtungen 1 und Verfahren mit Flüssigwerkstoffen 2
Die Fig. 1 a zeigt eine erste Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung 1 . Die Aggregiervorrichtung 1 umfasst zur Aufnahme und zum Fördern eines Flüssigwerkstoffs 2 einen Behälter 1 1 (s. Fig. 1 (d), (e)). Der Behälter 1 1 erstreckt sich in eine Erstreckungsrichtung 71 . Der Behälter 1 1 weist hier einen runden Querschnitt auf und erstreckt sich konzentrisch zu einer Achse 7. Es sind aber auch Behälter 1 1 mit einem anderen Querschnitt, beispielsweise mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, verwendbar. Der Behälter 1 1 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Innenraum 1 10 (s. Fig. 1 (b), (c)) auf.
Zum Einlassen des Flüssigwerkstoffs 2 weist der Behälter 1 1 einen Zulauf 1 1 1 auf, der in einer Förderrichtung 4 an einem vorderen Ende 102 des Behälters vorgesehen ist. Der Flüssigwerkstoff 2 wird mittels eines zusätzlichen Fördermittels 8 in Förderrichtung 4 durch den Behälter 1 1 gefördert. Als Fördermittel 8 ist hier schematisch ein Dyson gezeigt.
An einem in Förderrichtung 4 hinteren Ende 101 weist die Aggregiervorrichtung 1 ein Mittel zum Separieren 12 eines ersten Werkstoffteils 21 (s. Fig. 1 (d), (e)) vom Flüssigwerkstoff 2 auf. Das Mittel zum Separieren 12 ist durch einen rohrförmigen Behälterabzweig gebildet. Der Behälterabzweig 12 weist einen Abzweigablauf 122 für den ersten Werkstoffteil 21 auf.
Zum Auslassen des Flüssigwerkstoffs 2 weist der Behälter 1 1 einen Behälterablauf 1 12 auf. Der Behälterablauf 1 12 ist sich hier lediglich zur Verdeutlichung quer zur Erstreckungsrichtung 71 ausgerichtet.
Am Behälter 1 1 sind eine Vielzahl Erreger 3 zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle 5 (s. Fig. 1 (b) - (e)) vorgesehen. Diese sind in Erstreckungsrichtung 71 in Reihen (nicht bezeichnet) angeordnet und jeweils um einen Abstand a voneinander beabstandet. In einer Umfangsrichtung 74 zur Achse 7 sind die Reihen gleichmäßig verteilt angeordnet. Dabei sind die Erreger 3 benachbarter Reihen in Erstreckungsrichtung 3 zueinander versetzt. Um eine stehende Schallwelle 5, vorzugsweise eine Ultraschallwelle, durch Welleninterferenz zu erzeugen, sind jeweils zwei zueinander korrespondierende Erreger 3 zum Erzeugen einer Schallwelle 5 gleicher Frequenz, Form und Amplitude einander gegenüberliegend angeordnet. Die zueinander korrespondierenden Erreger 3 sind als Lautsprecher ausgebildet und weisen ein piezoelektrisches Element (nicht dargestellt) zum Erzeugen der Schallwelle 5 auf. Alternativ ist es bevorzugt, dass einer der beiden Erreger 3 ein Lautsprecher, und der andere als ein Reflektor ausgebildet sind. Die Figuren 1 (b) zeigt ein Schnittbild A-A der Aggregiervorrichtung aus (a). Sichtbar ist der Querschnitt des Behälters 1 1 . Die Erreger 3 sind an einer Oberfläche 1 13 des Behälters 1 1 angeordnet. Sie erzeugen jeweils die Schallwelle 5 gleicher Frequenz, Form und Amplitude. Da jeweils zwei Erreger 3 korrespondierend zueinander ausgebildet und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wird die stehende Schallwelle 5 durch Interferenz erzeugt. Die jeweils von zwei einander korrespondierenden Erregern 3 erzeugten stehenden Schallwellen 5 sind hier durchgestrichelte Linien dargestellt. Ihre Form ist nur beispielhaft sinusförmig gewählt.
Die stehenden Schallwellen 5 weisen hier einen Druckknoten 51 mittig des Behälters 1 1 auf, sowie jeweils an einer Innenfläche 1 14 des Behälters 1 1 einen Druckbauch 52. Die Schallwellen 5 schwingen daher in ihrer Grundfrequenz. Es sind auch stehende Wellen 5, die in ihrer Grundfrequenz schwingen, erzeugbar, deren Druckbauch 52 in der Mitte 7 des Behälters 1 1 angeordnet ist, und deren Druckknoten 51 an der Innenfläche 1 14 angeordnet sind. Prinzipiell sind auch in Oberschwingungen schwingende Schallwellen 5 nutzbar.
Bei einem Flüssigwerkstoff 2, der den Innenraum 1 10 des Behälters 1 1 durchströmt, und dabei mit den stehenden Wellen 5 beaufschlagt wird, werden Feststoffpartikel und -fasern 21 1 (s. Fig. 1 (d), (e)), die im Flüssigwerkstoff 2 enthalten sind, in den Druckknoten 51 oder in den Druckbauch 52 bewegt. Dargestellt ist hier beispielhaft ein Flüssigwerkstoff 2, dessen Feststoffpartikel und -fasern 21 1 sich dadurch in einem Bereich (nicht bezeichnet) um den Druckknoten 51 herum anreichern. Durch das Anreichern der Feststoffpartikel und -fasern 21 1 wird eine im Flüssigwerkstoff 2 enthaltene Flüssigkeit (nicht bezeichnet) nach außen, also zur Behälterinnenfläche 1 14 hin gedrückt. Entlang des sich konzentrisch um die Achse 7 erstreckenden Bereiches entsteht daher ein erster Werkstoffteil 21 mit aggregierten Feststoffpartikeln und -fasern 21 1 . Der verbleibende Flüssigwerkstoff 2, im folgenden auch zweiter Werkstoffteil 22 genannt, enthält entsprechend weniger Feststoffpartikel und -fasern 21 1 . Es sind hier prinzipiell aber auch Schallwellen 5 verwendbar, mit denen die Flüssigkeit des Flüssigwerkstoffs 2 nach innen gedrückt wird, so dass sich die Feststoffpartikel und - fasern 21 1 zur Behälterinnenfläche 1 14 hin bewegen. Der Bereich, entlang dem sich der erste Werkstoffteil 21 anreichert, erstreckt sich etwa konzentrisch um eine die Druckknoten 51 verbindende Linie 77. Da der Flüssigwerkstoff 2 in Förderrichtung 4 gefördert wird, während er mit der Schallwelle 5 beaufschlagt wird, wird der erste Werkstoffteil 21 in Förderrichtung 4 gefördert. Zudem breiten sich die Schallwellen 5 im rechten Winkel 53 zur Förderrichtung 4 aus. Dadurch erstreckt sich die Linie 77 in Förderrichtung 4.
Im Gegensatz zur Aggregiervorrichtung 1 aus Fig. 1 (a) und (b), bei der Erreger 3 in Umfangsrichtung 74 verteilt um den Behälter 1 1 angeordnet sind, weist die Aggregiervorrichtung 1 mit dem Querschnitt der Fig. 1 (c) nur zwei einander gegenüberliegende Reihen mit zueinander korrespondierenden Erregern 3 zum Erzeugen der Schallwellen 5 auf.
Figur 1 (d) zeigt ein Schnittbild der Aggregiervorrichtung 1 aus (a), wobei diese um einen rechten Drehwinkel um die Achse 7 gedreht dargestellt ist. Schematisch ist das Anreichern der Feststoffpartikel und -fasern 21 1 in dem Bereich um die Achse 7 dargestellt. Der Flüssigwerkstoff 2 wird in die Förderrichtung 4 durch den Behälter 1 1 gefördert. Die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 werden dabei mit den stehenden Wellen 5 beaufschlagt. Sichtbar ist, dass sich die stehenden Wellen 5 in einer Ausbreitungsrichtung 54 quer zur Förderrichtung 4 ausbreiten.
Mit der Kraft der Schallwellen 5 werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 durch das Beaufschlagen mit den Schallwellen 5 zum Druckknoten 51 bewegt und reichern sich dort an. Dabei wird die im Flüssigwerkstoff 2 enthaltene Flüssigkeit nach außen gedrückt. In dem Bereich konzentrisch um die Linie 77 entsteht der erste Werkstoffteil 21 mit den angereicherten, aggregierten Feststoffpartikeln und -fasern 21 1 . Da der Behälter 1 1 einen kreisrunden Querschnitt aufweist und die Erreger 3 konzentrisch um die Achse 7 angeordnet sind, erstreckt sich die die Druckknoten 51 verbindende Linie 77 entlang der Achse 7.
Zum Separieren des ersten Werkstoffteils 21 vom Flüssigwerkstoff 2 reicht der Behälterabzweig 12 in den Behälter 1 1 hinein. Er erstreckt sich konzentrisch zur Achse 7. Der Behälterabzweig 12 weist einen Abzweigzulauf 121 auf, der mittig des Behälters 1 1 angeordnet ist. Ein Durchmesser (nicht bezeichnet) des Behälterabzweigs 12 ist ausreichend groß gewählt, so dass der erste Werkstoffteil 21 durch den Abzweigzulauf 121 vom Behälterabzweig 12 aufgenommen wird. Auch am Behälterabzweig 12 sind Erreger 3 vorgesehen. Diese sind hier in der den Behälterabzweig 12 begrenzenden Wand 1 15 angeordnet. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 noch weiter in den Druckknoten 51 hinein und Flüssigkeit nach außen gedrückt. Es entsteht ein Gleitfilm 23, durch den der erste Werkstoffteil 21 trotz seiner zähflüssigen Konsistenz durch den Behälterabzweig 12 gefördert werden kann, ohne dass dieser verstopft.
Bei der Ausführungsform der Aggregiervorrichtung 1 der Fig. 1 (e) werden mit den an der Oberfläche 1 13 des Behälters 1 1 angeordneten Erregern 3 Schallwellen 5 erzeugt, deren Druckknoten 51 an der Innenfläche 1 14 des Behälters 1 1 , und deren Druckbauch 52 mittig des Behälters 1 1 angeordnet sind. Dadurch wird die im Flüssigwerkstoff 2 enthaltene Flüssigkeit in die Mitte 7 und die Feststoffpartikel und - fasern 21 1 nach außen zur Behälterinnenfläche 1 14 hin gedrückt.
Mit dem Behälterabzweig 12 wird hier daher mittig des Behälters 11 der zweite, flüssige Werkstoffteil 22 abgeschöpft. Daher sind im oder am Behälterabzweig 12 keine weiteren Erreger 3 vorgesehen.
Um den Flüssigwerkstoff 2 trotz seiner pastösen Konsistenz ohne ein Verstopfen durch den Behälter 1 1 fördern zu können, ist es möglich, ihn vorab in ein Förderfluid 24 einzuleiten. Als Förderfluid 24 eignet sich je nach Flüssigwerkstoff 2 beispielsweise Wasser.
Ein Einleiten des Flüssigwerkstoffs 2 in das Förderfluid 24 zeigt Fig. 2 (a) schematisch. Der Behälter 1 1 wird in Förderrichtung 4 vom Förderfluid 24 durchströmt. Der Flüssigwerkstoff 2 wird durch einen Einfüllstutzen 1 16 mittig in den Behälter 1 1 eingeleitet. Dadurch umgibt das Förderfluid 24 den Flüssigwerkstoff 2.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 (b) ist als Mittel zum Separieren lediglich der Abzweigablauf 122 vorgesehen. Die Erreger 3 sind so positioniert, dass die mit ihnen · erzeugten stehenden Schallwellen 5 einen Druckknoten 51 aufweisen, der in einer Raumrichtung 72 quer zur Förderrichtung 4 unterhalb des Abzweigablaufs 122 angeordnet sind. Die Linie 77, um die herum sich der erste Werkstoffteil 21 anreichert, liegt daher unterhalb des Abzweigablaufs 122.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung 1 . Als Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs 2 ist hier ein Behälter 1 1 , nämlich ein Tank, vorgesehen. Der Tank 1 1 weist einen Behälterzulauf 1 1 1 am vorderen Ende 101 der Aggregiervorrichtung 1 und einen Behälterablauf 1 12 am hinteren Ende 102 der Aggregiervorrichtung 1 auf. Der Behälterzulauf 1 1 1 und der Behälterablauf 1 12 sind etwa auf derselben Höhe H des Tankes 1 1 angeordnet. In einer Erstreckungsrichtung 71 des Tankes 1 1 sind voneinander beabstandet Erreger 3 angeordnet. Die Erreger 3 sind reihenweise in einer zweiten Raumrichtung 72 quer zur Erstreckungsrichtung 71 unterhalb und oberhalb des Tankes 1 1 angeordnet. Die Erreger 3 oberhalb des Tankes 1 1 sind so platziert, dass ein Flüssigkeitspegel 25 des Flüssigwerkstoffs 2 unterhalb der Erreger 3 verläuft. Jeweils ein Erreger 3, 31 oberhalb des Tankes 1 1 und ein Erreger 3, 32 unterhalb des Tankes 1 1 sind zueinander korrespondierend ausgebildet und erzeugen eine stehende Schallwelle 5. Die Schallwellen 5 breiten sich im Tank 1 1 aus und weisen einen Druckbauch 52 auf, der sich entlang der Linie 77 erstreckt. Die Linie 77 ist in der zweiten Raumrichtung 72 unterhalb der Höhe H des Behälterzulaufs 1 1 1 und des Behälterablaufs 1 12 angeordnet.
Die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 des in den Tank 1 1 geförderten Flüssigwerkstoffs 22 werden mittels der Kraft der Schallwellen 5 zu den Druckknoten 51 bewegt. Da die Druckknoten 51 der in der zweiten Raumrichtung 72 oberhalb der Linie 77 angeordneten Erreger 3 außerhalb des Flüssigwerkstoffs 2 positioniert sind, reichern sich die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 hier am Boden 1 17 des Tankes 1 1 an und bilden den ersten Werkstoffteil 21 .
Als Mittel zum Separieren 12 ist ein Abzweigablauf 122 bodennah angeordnet, durch den der erste Werkstoffteil 21 in Förderrichtung 4 aus dem Tank 1 1 gefördert wird. Der zweite Werkstoffteil 22 fließt durch den in der Höhe H angeordneten Behälterablauf 1 12 ab. Bei dieser Ausführungsform der Aggregiervorrichtung 1 wird der Flüssigkeitsdruck zum Fördern des Flüssigwerkstoffs 2 genutzt. Es kann zudem ein weiteres Fördermittel 8, beispielsweise ein Liquidmultiplier, vorgesehen sein. Bei der Aggregiervorrichtung der Fig. 4 ist als Behälter 1 1 zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs 2 ebenfalls ein Tank vorgesehen. Jedoch wird der mit der Schallwelle 5 beaufschlagte Flüssigwerkstoff 2 hier zudem mittels eines Förderbandes 8 gefördert. Das Förderband 8 taucht dafür mit einem unteren Rücklaufende 85 in den Tank 1 1 und den Flüssigwerkstoff 2 ein. Es weist eine Förderbandfläche 81 auf, die eine Neigung 82 zur Horizontalen (nicht bezeichnet) aufweist. An einer Förderseile 83 des Förderbandes 8 wird die Förderbandfläche 81 in eine Förderrichtung 4 transportiert.
Die Erreger 3 sind reihenweise unterhalb und oberhalb der Förderbandfläche 81 angeordnet. Jeweils ein Erreger 3, 31 unterhalb und ein Erreger 3, 32 oberhalb der Förderbandfläche 81 wirken korrespondierend zueinander und erzeugen eine stehende Schallwelle5.
Die Erreger 3 sind so platziert, dass sich ein Druckknoten 51 an der oder unterhalb der Förderbandfläche 81 bildet. Zu diesem Druckknoten 51 werden die Feststoffpartikel und - fasern 21 1 bewegt. Der erste Werkstoffteil 21 reichert sich daher an der Förderbandfläche 81 an. Bei unterhalb der Förderbandfläche 81 angeordneten Druckknoten 51 werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 auf das Förderband 8 gedrückt. Er wird an einem oberen Rücklaufende 84 des Förderbandes 8 in einen Auffangbehälter 13 fallen gelassen. Das Förderband 8 wird hier daher auch als Mittel 12 zum Separieren des ersten Werkstoffteils 21 vom Flüssigwerkstoff 2 genutzt. Die Flüssigkeit kann seitlich oder mittig des Förderbandes 8 abfließen und teilweise auch verdampft werden. Für den verdampfenden Flüssigwerkstoff 2 ist ein Rücklauf 9 vorgesehen, an dem dieser kondensiert. Der Rücklauf 9 ist schräg zur Horizontalen angeordnet, so dass die verdampfte Flüssigkeit in den Tank 1 1 zurück geleitet wird. Sie kann aber auch separat abgeleitet werden.
Ein solches Förderband 8 mit den Erregern 3 kann auch separat zum Verfestigen und Trocknen von Feststoffpartikeln und -fasern 21 1 genutzt werden. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsgrad des Flüssigwerkstoffs kann es das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Flüssigwerkstoffs bilden. Zusätzlich können Behälter für den Flüssigwerkstoff, den ersten und/oder den zweiten Werkstoffteil vorgesehen sein. Es eignet sich daher beispielsweise zum Trocknen und Verfestigen von Papier, Trocknen und Verfilzen von Textilien, Trocknen und Verfestigen von Klärschlamm und/odervon Küchenabfällen.
Die Fig. 5 (a) - (d) zeigen beispielhaft und schematisch die Befestigung von Erregern 3 zum Erzeugen einer Schallwelle 5 an einer Behälterwand 1 15. In den Fig. 5(a) und
(b) weisen die Behälterwände eine Ausnehmung 1 19 auf. In Fig. 5 (a) ist der Erreger 3 an der Oberfläche 1 13 der Behälterwand 1 15 fluchtend zur Ausnehmung 1 19 mittels einer Halteplatte 1 18 befestigt. Diese ist mit Befestigungsmitteln 91 wie beispielsweise Nieten oder Schrauben in der Behälterwand 1 15 festgelegt. Die Halteplatte 1 18 weist eine Aufnahme (nicht bezeichnet) für den Erreger 3 auf, die diesen umgibt. Sie ist elastisch ausgebildet, um die Ausnehmung 19 außenseitig abzudichten.
In Fig. 5 (b) ist der Erreger 3 in der Ausnehmung 1 19 angeordnet. Dafür sind mehrere Halteplatten 1 18 vorgesehen, die an der Innenfläche 1 14 und an der Oberfläche 1 13 der Behälterwand 1 15 angeordnet sind. Auch hier sind die Halteplatten 1 18 elastisch ausgebildet, um den Behälter 1 1 abzudichten. Zur Befestigung der Halteplatten 1 18 sind hier als Befestigungsmittel 91 Schrauben mit Muttern 92 vorgesehen.
Die Befestigung des Erregers 3 in Fig. 5 (c) entspricht der in Fig. 5 (a), wobei jedoch keine Ausnehmung in der Behälterwand vorgesehen ist. Stattdessen ist der Erreger flächig an der Oberfläche angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass er nicht mit dem Flüssigwerkstoff 2 in Berührung kommt.
In Fig. 5 (d) ist der Erreger 3 an der Innenfläche 1 13 der Behälterwand 1 15 flächig angeordnet. Es sind ebenfalls Halteplatten 1 18 vorgesehen, die den Erreger 3 an der Behälterwand 1 15 halten. Auch hier sind zur Befestigung Nieten 91 vorgesehen.
Die Erreger 3 können aber auch an die Behälterwand 1 15, insbesondere an ihre Oberfläche 1 13, geklebt, genietet oder geheftet werden. Es ist weiterhin möglich, die Erreger 3 in den Behälterinnenraum 1 10 einzuhängen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aggregiervorrichtung 1. Diese Aggregiervorrichtung 1 weist als Behälter 1 1 zum Transportieren des Flüssig Werkstoffs 2 ein Innenrohr auf. Zudem weist sie ein Außenrohr als Auffangbehälter 13 auf. Das Innenrohr 1 1 weist eine Vielzahl Austrittsöffnungen als Abzweigablauf 122 auf, die zum Ableiten der Flüssigkeit vorgesehen sind. Im Folgenden werden die Begriffe Behälter 1 1 und Innenrohr, Auffangbehälter 13 und Außenrohr sowie Austrittsöffnung und Abzweigablauf 122 synonym verwendet. Der Flüssigwerkstoff 2 wird am vorderen Ende 101 in das Innenrohr 1 1 eingeleitet. Die Erreger 3 sind am Innenrohr 1 1 angeordnet. Sie beaufschlagen den Flüssigwerkstoff 2 mit den akustischen Schallwellen 5. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 mittels der Kraft der Schallwellen 5 zu den Druckknoten 51 oder den Druckbäuchen 52 hin bewegt. Dabei wird die sie umgebende Flüssigkeit in den zweiten Werkstoffteil 22 hinein verdrängt.
Die akustischen Schallwellen 5 sind hier so vorgesehen, dass sich die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 in die Innenrohrmitte 7 hinein bewegen. Dafür werden hier als akustische Schallwellen 5 verschiedene Oberwellen genutzt. Die Anzahl der Druckknoten 51 und Druckbäuche 52 der Oberwellen verringert sich aber in Förderrichtung 4. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 mit den Oberwellen in die Innenrohrmitte 7 hinein fokussiert. Der erste, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern 21 1 enthaltende Werkstoffteil 21 wird daher weiterhin durch das Innenrohr 1 1 gefördert. Der zweite, vornehmlich die Flüssigkeit enthaltende, Werkstoffteil 22 kann hingegen durch die Austrittsöffnungen 122 in das Außenrohr 13 abgeleitet werden. Das Innenrohr 1 1 verjüngt sich in Förderrichtung 4. Ein Außendurchmesser (nicht bezeichnet) des Außenrohres 13 ist hingegen konstant. Dadurch bleibt der Gesamtquerschnitt, in dem der Flüssigwerkstoff 2 transportiert wird, erhalten. Es ist aber auch die Verwendung eines Innenrohrs 1 1 mit gleichbleibendem Durchmesser d1 bevorzugt. Um den Transport des ersten Werkstoffteils 21 und/oder des zweiten Werkstoffteils 22 zu verbessern und/oder eine Phasentrennlinie zu schaffen, kann zudem im Innenrohr 1 1 und/oder im Außenrohr 13 ein Förderfluid 24 verwendet werden.
Aggregiervorrichtungen 1 und Verfahren mit Aerosolen 2
Die Fig. 1 a zeigt eine erste Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung 1 . Die Aggregiervorrichtung 1 umfasst zur Aufnahme und zum Fördern eines Aerosols 2 einen Behälter 1 1 (s. Fig. 1 (d), (e)). Der Behälter 1 1 erstreckt sich in eine Erstreckungsrichtung 71 . Der Behälter 1 1 weist hier einen runden Querschnitt auf und erstreckt sich konzentrisch zu einer Achse 7. Es sind aber auch Behälter 1 1 mit einem anderen Querschnitt, beispielsweise mit rechteckigem oder quadratischem Querschnitt, verwendbar. Der Behälter 1 1 ist hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen Innenraum 1 10 (s. Fig. 1 (b), (c)) auf.
Zum Einlassen des Aerosols 2 weist der Behälter 1 1 einen Zulauf 1 1 1 auf, der in einer Förderrichtung 4 an einem vorderen Ende 102 des Behälters vorgesehen ist. Der Aerosol 2 wird mittels eines zusätzlichen Fördermittels 8 in Förderrichtung 4 durch den Behälter 1 1 gefördert. Als Fördermittel 8 ist hier schematisch ein Dyson gezeigt.
An einem in Förderrichtung 4 hinteren Ende 101 weist die Aggregiervorrichtung 1 ein Mittel zum Separieren 12 eines ersten Werkstoffteils 21 (s. Fig. 1 (d), (e)) vom Aerosol 2 auf. Das Mittel zum Separieren 12 ist durch einen rohrförmigen Behälterabzweig gebildet. Der Behälterabzweig 12 weist einen Abzweigablauf 122 für den ersten Werkstoffteil 21 auf.
Zum Auslassen des Aerosols 2 weist der Behälter 1 1 einen Behälterablauf 1 12 auf. Der Behälterablauf 1 12 ist sich hier lediglich zur Verdeutlichung quer zur Erstreckungsrichtung 71 ausgerichtet.
Am Behälter 1 1 sind eine Vielzahl Erreger 3 zum Erzeugen einer akustischen Schallwelle 5 (s. Fig. 1 (b) - (e)) vorgesehen. Diese sind in Erstreckungsrichtung 71 in Reihen (nicht bezeichnet) angeordnet und jeweils um einen Abstand a voneinander beabstandet. In einer Umfangsrichtung 74 zur Achse 7 sind die Reihen gleichmäßig verteilt angeordnet. Dabei sind die Erreger 3 benachbarter Reihen in Erstreckungsrichtung 3 zueinander versetzt.
Um eine stehende Schallwelle 5, vorzugsweise eine Ultraschallwelle, durch Wellen Interferenz zu erzeugen, sind jeweils zwei zueinander korrespondierende Erreger 3 zum Erzeugen einer Schallwelle 5 gleicher Frequenz, Form und Amplitude einander gegenüberliegend angeordnet. Die zueinander korrespondierenden Erreger 3 sind als Lautsprecher ausgebildet und weisen ein piezoelektrisches Element (nicht dargestellt) zum Erzeugen der Schallwelle 5 auf. Alternativ ist es bevorzugt, dass einer der beiden Erreger 3 ein Lautsprecher, und der andere als ein Reflektor ausgebildet sind.
Die Figuren 1 (b) zeigt ein Schnittbild A-A der Aggregiervorrichtung aus (a). Sichtbar ist der Querschnitt des Behälters 1 1 . Die Erreger 3 sind an einer Oberfläche 1 13 des Behälters 1 1 angeordnet. Sie erzeugen jeweils die Schallwelle 5 gleicher Frequenz, Form und Amplitude. Da jeweils zwei Erreger 3 korrespondierend zueinander ausgebildet und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wird die stehende Schallwelle 5 durch Interferenz erzeugt. Die jeweils von zwei einander korrespondierenden Erregern 3 erzeugten stehenden Schallwellen 5 sind hier durchgestrichelte Linien dargestellt. Ihre Form ist nur beispielhaft sinusförmig gewählt. Die stehenden Schallwellen 5 weisen hier einen Druckknoten 51 mittig des Behälters 1 1 auf, sowie jeweils an einer Innenfläche 1 14 des Behälters 1 1 einen Druckbauch 52. Die Schallwellen 5 schwingen daher in ihrer Grundfrequenz. Es sind auch stehende Wellen 5, die in ihrer Grundfrequenz schwingen, erzeugbar, deren Druckbauch 52 in der Mitte 7 des Behälters 1 1 angeordnet ist, und deren Druckknoten 51 an der Innenfläche 1 14 angeordnet sind. Prinzipiell sind auch in Oberschwingungen schwingende Schallwellen 5 nutzbar.
Bei einem Aerosol 2, der den Innenraum 1 10 des Behälters 1 1 durchströmt, und dabei mit den stehenden Wellen 5 beaufschlagt wird, werden Feststoffpartikel und -fasern 21 1 (s. Fig. 1 (d), (e)), die im Aerosol 2 enthalten sind, in den Druckknoten 51 oder in den Druckbauch 52 bewegt. Dargestellt ist hier beispielhaft ein Aerosol 2, dessen Feststoffpartikel und -fasern 21 1 sich dadurch in einem Bereich (nicht bezeichnet) um den Druckknoten 51 herum anreichern. Durch das Anreichern der Feststoffpartikel und -fasern 21 1 wird eine im Aerosol 2 enthaltene Flüssigkeit (nicht bezeichnet) nach außen, also zur Behälterinnenfläche 1 14 hin gedrückt. Entlang des sich konzentrisch um die Achse 7 erstreckenden Bereiches entsteht daher ein erster Werkstoffteil 21 mit aggregierten Feststoffpartikeln und -fasern 21 1 . Der verbleibende Aerosol 2, im folgenden auch zweiter Werkstoffteil 22 genannt, enthält entsprechend weniger Feststoffpartikel und -fasern 21 1 . Es sind hier prinzipiell aber auch Schallwellen 5 verwendbar, mit denen die Flüssigkeit des Aerosols 2 nach innen gedrückt wird, so dass sich die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 zur Behälterinnenfläche 1 14 hinbewegen.
Der Bereich, entlang dem sich der erste Werkstoffteil 21 anreichert, erstreckt sich etwa konzentrisch um eine die Druckknoten 51 verbindende Linie 77. Da der Aerosol 2 in Förderrichtung 4 gefördert wird, während er mit der Schallwelle 5 beaufschlagt wird, wird der erste Werkstoffteil 21 in Förderrichtung 4 gefördert. Zudem breiten sich die Schallwellen 5 im rechten Winkel 53 zur Förderrichtung 4 aus. Dadurch erstreckt sich die Linie 77 in Förderrichtung 4.
Im Gegensatz zur Aggregiervorrichtung 1 aus Fig. 1 (a) und (b), bei der Erreger 3 in Umfangsrichtung 74 verteilt um den Behälter 1 1 angeordnet sind, weist die Aggregiervorrichtung 1 mit dem Querschnitt der Fig. 1 (c) nur zwei einander gegenüberliegende Reihen mit zueinander korrespondierenden Erregern 3 zum Erzeugen der Schallwellen 5 auf.
Figur 1 (d) zeigt ein Schnittbild der Aggregiervorrichtung 1 aus (a), wobei diese um einen rechten Drehwinkel um die Achse 7 gedreht dargestellt ist. Schematisch ist das Anreichern der Feststoffpartikel und -fasern 21 1 in dem Bereich um die Achse 7 dargestellt. Der Aerosol 2 wird in die Förderrichtung 4 durch den Behälter 1 1 gefördert. Die Feststoffpartikel und -fasern 211 werden dabei mit den stehenden Wellen 5 beaufschlagt. Sichtbar ist, dass sich die stehenden Wellen 5 in einer Ausbreitungsrichtung 54 quer zur Förderrichtung 4 ausbreiten.
Mit der Kraft der Schallwellen 5 werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 durch das Beaufschlagen mit den Schallwellen 5 zum Druckknoten 51 bewegt und reichern sich dort an. Dabei wird die im Aerosol 2 enthaltene Flüssigkeit nach außen gedrückt. In dem Bereich konzentrisch um die Linie 77 entsteht der erste Werkstoffteil 21 mit den angereicherten, aggregierten Feststoffpartikeln und -fasern 21 1. Da der Behälter 11 einen kreisrunden Querschnitt aufweist und die Erreger 3 konzentrisch um die Achse 7 angeordnet sind, erstreckt sich die die Druckknoten 51 verbindende Linie 77 entlang der Achse 7. Zum Separieren des ersten Werkstoffteils 21 vom Aerosol 2 reicht der Behälterabzweig 12 in den Behälter 1 1 hinein. Er erstreckt sich konzentrisch zur Achse 7. Der Behälterabzweig 12 weist einen Abzweigzulauf 121 auf, der mittig des Behälters 11 angeordnet ist. Ein Durchmesser (nicht bezeichnet) des Behälterabzweigs 12 ist ausreichend groß gewählt, so dass der erste Werkstoffteil 21 durch den Abzweigzulauf 121 vom Behälterabzweig 12 aufgenommen wird.
Auch am Behälterabzweig 12 sind Erreger 3 vorgesehen. Diese sind hier in der den Behälterabzweig 12 begrenzenden Wand 1 15 angeordnet. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 211 noch weiter in den Druckknoten 51 hinein und Flüssigkeit nach außen gedrückt. Es entsteht ein Gleitfilm 23, durch den der erste Werkstoffteil 21 trotz seiner zähflüssigen Konsistenz durch den Behälterabzweig 12 gefördert werden kann, ohne dass dieser verstopft.
Bei der Ausführungsform der Aggregiervorrichtung 1 der Fig. 1 (e) werden mit den an der Oberfläche 113 des Behälters 11 angeordneten Erregern 3 Schallwellen 5 erzeugt, deren Druckknoten 51 an der Innenfläche 1 14 des Behälters 11 , und deren Druckbauch 52 mittig des Behälters 1 1 angeordnet sind. Dadurch wird die im Aerosol 2 enthaltene Flüssigkeit in die Mitte 7 und die Feststoffpartikel und - fasern 21 1 nach außen zur Behälterinnenfläche 1 14 hin gedrückt. Mit dem Behälterabzweig 12 wird hier daher mittig des Behälters 1 1 der zweite, flüssige Werkstoffteil 22 abgeschöpft. Daher sind im oder am Behälterabzweig 12 keine weiteren Erreger 3 vorgesehen.
Um den Aerosol 2 trotz seiner pastösen Konsistenz ohne ein Verstopfen durch den Behälter 1 1 fördern zu können, ist es möglich, ihn vorab in ein Förderfluid 24 einzuleiten. Als Förderfluid 24 eignet sich je nach Aerosol 2 beispielsweise Wasser.
Ein Einleiten des Aerosols 2 in das Förderfluid 24 zeigt Fig. 2 (a) schematisch. Der Behälter 1 1 wird in Förderrichtung 4 vom Förderfluid 24 durchströmt. Der Aerosol 2 wird durch einen Einfüllstutzen 1 16 mittig in den Behälter 1 1 eingeleitet. Dadurch umgibt das Förderfluid 24 den Aerosol 2.
Bei der Ausführungsform der Fig. 2 (b) ist als Mittel zum Separieren lediglich der Abzweigablauf 122 vorgesehen. Die Erreger 3 sind so positioniert, dass die mit ihnen ■ erzeugten stehenden Schallwellen 5 einen Druckknoten 51 aufweisen, der in einer Raumrichtung 72 quer zur Förderrichtung 4 unterhalb des Abzweigablaufs 122 angeordnet sind. Die Linie 77, um die herum sich der erste Werkstoffteil 21 anreichert, liegt daher unterhalb des Abzweigablaufs 122. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Aggregiervorrichtung 1 . Als Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Aerosols 2 ist hier ein Behälter 1 1 , nämlich ein Tank, vorgesehen. Der Tank 1 1 weist einen Behälterzulauf 1 1 1 am vorderen Ende 101 der Aggregiervorrichtung 1 und einen Behälterablauf 1 12 am hinteren Ende 102 der Aggregiervorrichtung 1 auf. Der Behälterzulauf 1 1 1 und der Behälterablauf 1 12 sind etwa auf derselben Höhe H des Tankes 1 1 angeordnet.
In einer Erstreckungsrichtung 71 des Tankes 1 1 sind voneinander beabstandet Erreger 3 angeordnet. Die Erreger 3 sind reihenweise in einer zweiten Raumrichtung 72 quer zur Erstreckungsrichtung 71 unterhalb und oberhalb des Tankes 1 1 angeordnet. Die Erreger 3 oberhalb des Tankes 1 1 sind so platziert, dass ein Flüssigkeitspegel 25 des Aerosols 2 unterhalb der Erreger 3 verläuft. Jeweils ein Erreger 3, 31 oberhalb des Tankes 1 1 und ein Erreger 3, 32 unterhalb des Tankes 1 1 sind zueinander korrespondierend ausgebildet und erzeugen eine stehende Schallwelle 5. Die Schallwellen 5 breiten sich im Tank 1 1 aus und weisen einen Druckbauch 52 auf, der sich entlang der Linie 77 erstreckt. Die Linie 77 ist in der zweiten Raumrichtung 72 unterhalb der Höhe H des Behälterzulaufs 1 1 1 und des Behälterablaufs 1 12 angeordnet.
Die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 des in den Tank 1 1 geförderten Aerosols 22 werden mittels der Kraft der Schallwellen 5 zu den Druckknoten 51 bewegt. Da die Druckknoten 51 der in der zweiten Raumrichtung 72 oberhalb der Linie 77 angeordneten Erreger 3 außerhalb des Aerosols 2 positioniert sind, reichern sich die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 hier am Boden 1 17 des Tankes 1 1 an und bilden den ersten Werkstoffteil 21 .
Als Mittel zum Separieren 12 ist ein Abzweigablauf 122 bodennah angeordnet, durch den der erste Werkstoffteil 21 in Förderrichtung 4 aus dem Tank 1 1 gefördert wird. Der zweite Werkstoffteil 22 fließt durch den in der Höhe H angeordneten Behälterablauf 1 12 ab. Bei dieser Ausführungsform der Aggregiervorrichtung 1 wird der Flüssigkeitsdruck zum Fördern des Aerosols 2 genutzt. Es kann zudem ein weiteres Fördermittel 8, beispielsweise ein Liquidmultipiier, vorgesehen sein. Bei der Aggregiervorrichtung der Fig. 4 ist als Behälter 1 1 zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Aerosols 2 ebenfalls ein Tank vorgesehen. Jedoch wird der mit der Schallwelle 5 beaufschlagte Aerosol 2 hier zudem mittels eines Förderbandes 8 gefördert. Das Förderband 8 taucht dafür mit einem unteren Rücklaufende 85 in den Tank 1 1 und den Aerosol 2 ein. Es weist eine Förderbandfläche 81 auf, die eine Neigung 82 zur Horizontalen (nicht bezeichnet) aufweist. An einer Förderseile 83 des Förderbandes 8 wird die Förderbandfläche 81 in eine Förderrichtung 4 transportiert.
Die Erreger 3 sind reihenweise unterhalb und oberhalb der Förderbandfläche 81 angeordnet. Jeweils ein Erreger 3, 31 unterhalb und ein Erreger 3, 32 oberhalb der Förderbandfläche 81 wirken korrespondierend zueinander und erzeugen eine stehende Schallwelle5.
Die Erreger 3 sind so platziert, dass sich ein Druckknoten 51 an der oder unterhalb der Förderbandfläche 81 bildet. Zu diesem Druckknoten 51 werden die Feststoffpartikel und - fasern 21 1 bewegt. Der erste Werkstoffteil 21 reichert sich daher an der Förderbandfläche 81 an. Bei unterhalb der Förderbandfläche 81 angeordneten Druckknoten 51 werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 auf das Förderband 8 gedrückt. Er wird an einem oberen Rücklaufende 84 des Förderbandes 8 in einen Auffangbehälter 13 fallen gelassen. Das Förderband 8 wird hier daher auch als Mittel 12 zum Separieren des ersten Werkstoffteils 21 vom Aerosol 2 genutzt. Flüssigkeit kann seitlich oder mittig des Förderbandes 8 abfließen und teilweise auch verdampft werden. Für den verdampfenden Aerosol 2 ist ein Rücklauf 9 vorgesehen, an dem dieser kondensiert. Der Rücklauf 9 ist schräg zur Horizontalen angeordnet, so dass die verdampfte Flüssigkeit in den Tank 1 1 zurück geleitet wird. Sie kann aber auch separat abgeleitet werden.
Ein solches Förderband 8 mit den Erregern 3 kann auch separat zum Verfestigen und Trocknen von Feststoffpartikeln und -fasern 21 1 genutzt werden. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsgrad des Aerosols kann es das Mittel zur Aufnahme und/oder zum Fördern des Aerosols bilden. Zusätzlich können Behälter für den Aerosol, den ersten und/oder den zweiten Werkstoffteil vorgesehen sein. Es eignet sich daher beispielsweise zum Trocknen und Verfestigen von Papier, Trocknen und Verfilzen von Textilien, Trocknen und Verfestigen von Klärschlamm und/odervon Küchenabfällen.
Die Fig. 5 (a) - (d) zeigen beispielhaft und schematisch die Befestigung von Erregern 3 zum Erzeugen einer Schallwelle 5 an einer Behälterwand 1 15. In den Fig. 5(a) und
(b) weisen die Behälterwände eine Ausnehmung 1 19 auf.
In Fig. 5 (a) ist der Erreger 3 an der Oberfläche 1 13 der Behälterwand 1 15 fluchtend zur Ausnehmung 1 19 mittels einer Halteplatte 1 18 befestigt. Diese ist mit Befestigungsmitteln 91 wie beispielsweise Nieten oder Schrauben in der Behälterwand 1 15 festgelegt. Die Halteplatte 1 18 weist eine Aufnahme (nicht bezeichnet) für den Erreger 3 auf, die diesen umgibt. Sie ist elastisch ausgebildet, um die Ausnehmung 1 19 außenseitig abzudichten.
In Fig. 5 (b) ist der Erreger 3 in der Ausnehmung 1 19 angeordnet. Dafür sind mehrere Halteplatten 1 18 vorgesehen, die an der Innenfläche 1 14 und an der Oberfläche 1 13 der Behälterwand 1 15 angeordnet sind. Auch hier sind die Halteplatten 1 18 elastisch ausgebildet, um den Behälter 1 1 abzudichten. Zur Befestigung der Halteplatten 1 18 sind hierals Befestigungsmittel 91 Schrauben mit Muttern 92 vorgesehen. Die Befestigung des Erregers 3 in Fig. 5 (c) entspricht der in Fig. 5 (a), wobei jedoch keine Ausnehmung in der Behälterwand vorgesehen ist. Stattdessen ist der Erreger flächig an der Oberfläche angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass er nicht mit dem Aerosol 2 in Berührung kommt.
In Fig. 5 (d) ist der Erreger 3 an der Innenfläche 1 13 der Behälterwand 1 15 flächig angeordnet. Es sind ebenfalls Halteplatten 1 18 vorgesehen, die den Erreger 3 an der Behälterwand 1 15 halten. Auch hier sind zur Befestigung Nieten 91 vorgesehen.
Die Erreger 3 können aber auch an die Behälterwand 1 15, insbesondere an ihre Oberfläche 1 13, geklebt, genietet oder geheftet werden. Es ist weiterhin möglich, die Erreger 3 in den Behälterinnenraum 1 10 einzuhängen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aggregiervorrichtung 1. Diese Aggregiervorrichtung 1 weist als Behälter 1 1 zum Transportieren des Aerosols 2 ein Innenrohr auf. Zudem weist sie ein Außenrohr als Auffangbehälter 13 auf. Das Innenrohr 1 1 weist eine Vielzahl Austrittsöffnungen als Abzweigablauf 122 auf, die zum Ableiten der Flüssigkeit vorgesehen sind. Im Folgenden werden die Begriffe Behälter 1 1 und Innenrohr, Auffang behälter 13 und Außenrohr sowie Austrittsöffnung und Abzweigablauf 122 synonym verwendet. Der Aerosol 2 wird am vorderen Ende 101 in das Innenrohr 1 1 eingeleitet.
Die Erreger 3 sind am Innenrohr 1 1 angeordnet. Sie beaufschlagen den Aerosol 2 mit den akustischen Schallwellen 5. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 mittels der Kraft der Schallwellen 5 zu den Druckknoten 51 oder den Druckbäuchen 52 hin bewegt. Dabei wird die sie umgebende Flüssigkeit in den zweiten Werkstoffteil 22 hinein verdrängt.
Die akustischen Schallwellen 5 sind hier so vorgesehen, dass sich die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 in die Innenrohrmitte 7 hinein bewegen. Dafür werden hier als akustische Schallwellen 5 verschiedene Oberwellen genutzt. Die Anzahl der Druckknoten 51 und Druckbäuche 52 der Oberwellen verringert sich aber in Förderrichtung 4. Dadurch werden die Feststoffpartikel und -fasern 21 1 mit den Oberwellen in die Innenrohrmitte 7 hinein fokussiert. Der erste, aggregierte Feststoffpartikel und -fasern 21 1 enthaltende Werkstoffteil 21 wird daher weiterhin durch das Innenrohr 1 1 gefördert. Der zweite, vornehmlich die Flüssigkeit enthaltende, Werkstoffteil 22 kann hingegen durch die Austrittsöffnungen 122 in das Außenrohr 13 abgeleitet werden.
Das Innenrohr 1 1 verjüngt sich in Förderrichtung 4. Ein Außendurchmesser (nicht bezeichnet) des Außenrohres 13 ist hingegen konstant. Dadurch bleibt der Gesamtquerschnitt, in dem der Aerosol 2 transportiert wird, erhalten. Es ist aber auch die Verwendung eines Innenrohrs 1 1 mit gleichbleibendem Durchmesser d1 bevorzugt.
Um den Transport des ersten Werkstoffteils 21 und/oder des zweiten Werkstoffteils 22 zu verbessern und/oder eine Phasentrennlinie zu schaffen, kann zudem im Innenrohr 1 und/oder im Außenrohr 13 ein Förderfluid 24 verwendet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen sowie von Feststoffpartikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen durch Kondensation, Aggregation, Agglomeration, Zusammenpressen, Auftrennung, Abscheidung und/oder Konzentrationsveränderungen von Bestandteilen des Aerosols und/oder der Feststoffpartikel und/oder Feststofffasern in mindestens einer Aggregiervorrichtung (1) , dadurch gekennzeichnet, dass
A) mindestens ein Typ von Aerosol (2) und/oder mindestens ein Typ von Flüssigwerkstoff (2) mithilfe mindestens eines Fördermittels (8), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Flüssigkeitsdruck, einer Flüssigkeitssäule und einer Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, in Förderrichtung modulierten Schallwellen, einer Zentrifugalkraft, einer Zentripedalkraft, einer Corioliskraft, der Gravitation, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri, einer Magnuseffektturbine, einem Berwian oder Berliner Windkraftanlage, einer passiven und aktiven Konvektion, Effusion und Diffusion, in mindestens eine Förderrichtung (4) in mindestens einer Agg reg iervorrichtung (1) gefördert wird,
B) wobei der mindestens eine Typ von Aerosol (2) und/oder mindestens ein Typ von Flüssigwerkstoff (2) währenddessen mit mindestens einer akustischen Schallwelle (5) so beaufschlagt wird oder werden, dass die Aerosole und Feststoffpartikel und -fasern aus den Gasen und/oder die Feststoffpartikel und - fasern aus den Flüssigwerkstoffen, dass die Aerosole und/oder Feststoffpartikel und -fasern (21 1) mittels der Kraft der mindestens einen Schallwelle (5) zu mindestens einem Drucknoten (51) oder zu einem Druckbauch (52) hin bewegen und wobei
C) mindestens ein erster, kondensierte Flüssigkeiten und/oder aggregierte Feststoffe (211) enthaltender Werkstoffteil (21) anschließend von dem mindestens einen Aerosol (2) und/oder dem mindestens einen Flüssigwerkstoff (2) separiert wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (8) aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri und einer Magnuseffektturbine, ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwellen (5) dynamisch digital über die Phase unterschiedlicher Wellen gesteuert werden, sodass die Druckknoten (51) und die Druckbäuche (52) in der mindestens einen Aggregiervorrichtung (1) kontrolliert zu vorgewählten Stellen bewegt werden können.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der individuellen Druckknoten (51) und der Druckbäuche (52) mithilfe einer Kombination von booleschen Logikgattern erfolgt.
Aggregiervorrichtung (1) zur Abscheidung und/oder Reinigung von Aerosolen und Feststoffpartikeln und -fasern aus Gasen sowie von Feststoff Partikeln und -fasern aus Flüssigwerkstoffen durch Kondensation, Aggregation, Agglomeration, Zusammenpressen, Auftrennung, Abscheidung und/oder Konzentrationsveränderungen von Bestandteilen des Aerosols und/oder der Feststoffpartikel und/oder Feststofffasern, umfassend
I) mindestens ein Fördermittel (8), ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Flüssigkeitsdruck, einer Flüssigkeitssäule und einer Flüssigkeitswelle des Flüssigwerkstoffs, in Förderrichtung modulierten Schallwellen, einer Zentrifugalkraft, einer Zentripedalkraft, einer Corioliskraft, der Gravitation, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einem Dyson, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri, einer Magnuseffektturbine, einem Berwian oder Berliner Windkraftanlage, einer passiven und aktiven Konvektion, Effusion und Diffusion, zur Aufnahme und/oder Förderung mindestens eines Typs von Aerosol (2) und/oder mindestens eines Typs von Flüssigwerkstoff (2) in mindestens eine Förderrichtung (4) in der Aggregiervorrichtung (1),
II) mindestens einen Erreger (3) zum Erzeugen mindestens einer akustischen Schallwelle (5), die zum Beaufschlagen des mindestens einen Typs eines Aerosols (2) und/oder des mindestens einen Typs eines Flüssigwerkstoffs (2) vorgesehen ist, und
III) mindestens ein Mittel (12) zum Separieren mindestens eines ersten, kondensierte Flüssigkeiten und/oder aggregierte Feststoffe (21 1) enthaltenden Werkstoffteils (21) von dem mindestens einen Typ eines Aerosols (2) und/oder des mindestens einen Typs eines Flüssigwerkstoffs (2).
Aggregiervorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fördermittel (8) aus der Gruppe, bestehend aus einem Förderband, einem Injektor, einem Venturi, einem Diffusor, einem Liquidmultiplier, einem Gasmultiplier, einer Mantelturbine, einem Deltaflügelkonzentrator, einem Ringventuri und einer Magnuseffektturbine, ausgewählt ist.
Aggregiervorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fördermittel (8) des Weiteren mindestens einen Behälter (11) umfasst.
Aggregiervorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Behälter (11) mindestens ein Rohr, mindestens einen Tank und/oder mindestens einen Behälter mit mindestens zwei parallel zueinander angeordneter flächenförmiger Platten, auf denen jeweils mindestens zwei Erreger (3) und/oder mindestens ein Erreger (3) und ein Reflektor einander gegenüber angeordnet sind.
Aggregiervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von den mindestens zwei Paaren einander zugeordneten Erregern (3) emittierten Schallwellen (5) dynamisch digital über die Phase unterschiedlicher Wellen mithilfe einer Kombination von booleschen Logikgattern steuerbar sind, sodass die Druckknoten (51) und die Druckbäuche (52) in der mindestens einen Aggregiervorrichtung (1 ) kontrolliert zu vorgewählten Stellen bewegbar sind.
Aggregiervorrichtung (1 ) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die flächenförmigen Platten PCB-Platten sind.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie in mindestens einem geschlossenen Gaskreislauf integriert ist und/oder in einem Raumübergang angeordnet ist und/oder mit einer Wärmerückgewinnung kombiniert ist und/oder einem Luftfilter vorgeschaltet und/oder nachgeschaltet ist.
Aggregiervorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter ein HEPA-Filter ist.
Aggregiervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Strahler zum Bestrahlen der mindestens einen ersten, kondensierte Flüssigkeiten und/oder aggregierte Feststoffe (21 1) enthaltenden Werkstoffteil (21) aufweist.
Verwendung der Aggregiervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13 und/oder des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Entsorgung von Flüssigabfällen, Gärresten, tierischen Abfällen, Gülle, Schlachtabfälle, Jauche, Exkremente, Küchenabfall, Bioabfall, organischen und/oder anorganischen Partikeln und Faserwerkstoffen in einer Flüssigkeit, Biogasanlagenabfall,
Oberflächenbeschichtungsmitteln, Lackresten, Klärschlamm und/oder Effluent und/oder Aerosolen, die Farben, Lacke, Versiegelungsmittel und/oder Fasermaterial enthalten, zur Zerstörung von Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, zur Reinigung von Luft im Haus, in Klimaanlagen, in der medizinischen Beatmung in geschlossenen Fortbewegungsmitteln, insbesondere Automobilen, Lastkraftwagen, Bussen, Zügen, Schiffen und Flugzeugen, sowie bei Zellkulturen.
Lackiervorrichtung (10) mit mindestens einer Aggregiervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13 zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.
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