Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Flockung, F _ä llung, Ag lomeration oder Koagulation von in einer Flüssig¬ keit gelosten, kolloidal gelosten, suspendierten oder emul- giertεn Inhal sstoffen oder Mikroorganismen und zur Abtrennung dieser Stoffe oder Mikroorganismen aus dieser Flüssigkeit, wobei die mit den abzutrennenden Inhaltεstoffen oder Mikro¬ organismen beladene Flüssigkeit der Feldwirkung von Ultra¬ schallwellen unterworfen wird, welche eine Ansammlung abzu¬ trennender Teilchen in den Schwingungsknotenoereichen oder Schwingungsbauchbereichen der Ultraschallwel le bewirken, und die so angesammelten Teilchen von αer Flüssigkeit abgetrennt werden, welche Abtrennung insbesondere durch Sedimentation erfolgt.

Um suspendierte Partikel oder Mikroorganismen, welcne aucn submikroskopische Abmessungen nahen Können, in vertretbar kurzer Ze t aus Flüssigkeiten mittels Sedimentation oder mittels Filtration abscheiden zu können, müssen diese zu größeren Teilchen vereinigt oder an größere Teilchen angela¬ gert werden. Es können m einem dispersen System durch Aböau der elektrostatischen Ober lachenladungen der Partikel (.Entstabilisierung und durch Zufuhr von Bewegungsenergie (.Transport; Koagulationsvorgange ermöglicht werden.

Es ist ein Verfahren eingangs erwähnter Art bekannt, bei oem in Flüssigkeiten suspendierte Partikel dadurch, daß die De¬ treffende Flüssigkeit einem Ultraschaliwel lenfeld ausgesetzt wird, geflockt werden und das geflocktε Material dann von der Flüssigkeit abgetrennt wird (.US-PS Q55 1 .

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren eingangs erwähnter Art zu schaffen, oεi dem auf mαglicnst wirkungsvolle Weise bei einfachem und energieεparendem Ver¬ ahrensablauf Flüssigkeiten, lnsossαnαere Wasser, zum Zweck der Reinigung sowie auch Suspensionen zur Gewinnung und Ruckgewinnung von Rohstoffen urd Mikroorganismen behandelt

werden können. Es soll auch die Gewinnung von feinkörniger Kohle aus kohlehaltigen Suspensionen, auch wenn diese Suspen¬ sionen noch andere Stoffe beinhalten, möglich sein.

Wie bekannt ist, befördert der Schallstrahlungεdruck die Partikel in die Schnellebauchflächen des Ultraschallfeldes, an jene orte also, an denen die Ausienkung der Wassermoieküie am größten ist. Wenn die Ultraschall requenz eine bestimmte Grenz requenz fo übersteigt, dann folgen die Partikel nur minimal der Schwingung des Wassers. In den Schnellebäuchen herrscht somit maximale Relativbewegung zwischen den Partikeln und dem oszillierenden Wasser. Die Wassermoieküie passieren periodisch die Schnellebauch lächen im rechten Winkel mit maximaler Schallschnelle. Durch die in den Schneileöauch- lachen angesammelten Partikel, welche die Schwingung des Wassers nur minimal mitmachen, ist dort eine Verringerung des durchströmbaren Querschnittes gegeben. Die Geschwindigkeit des schwingenden Wassers muß sich daher zwischen den Partikeln erhöhen, wodurch sich dort bei Erhaltung der Gesamtenergie zwangsläufig eine örtliche Verringerung des Druckes zwischen den Partikeln ergibt. Dieser relative Unterdruck zwischen den Partikeln bewirkt deren gegenseitige Anziehung, weicns erfindungsgemäß zur Koagulation der Partikel benutzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die mit Inhaltsstof en oder Mikro¬ organismen beladene Flüssigkeit einem oder mehreren Feldern stεnender Ultraschallwellen ausgesetzt wird, wobei die Ultra¬ schalI requenz f größer ist als ein Siebentel der Grsnzfrε- quenz fo, wobei der Bereich oberhalb der Hälfte der Grenz¬ frequenz fo bevorzugt ist und für fo gilt:

fo CHz) = 0,4775 n/R ² ;

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hieoei ist n die kinematische Viskosität der Flüssigkeit in m^/s und R der wirksame Partikeiradius in m; der wirksame Partikeiradius R ist bei kugel örmigen Partikeln gleich deren Radien; für Partikel anderer Gestalt ist R der Radius jener Kugel aus gleichem Stoff, welche der oszillierenden Flüssigkeit den gleichen Stromungswiderstand entgegensetzt. Durch diese Maßnahmen kann der vorstehend angeführten Ziel¬ setzung gut entsprochen werden. Es wird bei geringem Energie¬ bedarf eine rasche Koagulation DZW. ZusammenDai lung der Iπ- haltsstoffe der Flüssigkeit erzielt. Hiebei üben die vorge¬ sehene Wahl der Ultraschal 1frequenz und die Beschallung in einem stehenden Wellenfeld einen sehr vorteilhaften Ξmtluß aus .

Die Bildung stehender Ultraschallwellen elder kann emfacn dadurch erfolgen, daß piezoelektrische elektro-akus"ciscne Wandler in der Resonanzfrequenz oder in einer der ungerad- zahligen Oberwellen des einen Resonator bildenden Eeschal- lungsraumes angeregt werden, so daß sich im Bescnal lungsraum ein stehendes Ultraschal 1wel lenfeld auϊdaut, wodei als Resona¬ tor das Paket aller durchschallten akustischen Schi nten ein¬ schließlich jener Oderfiachen, an welchen die Schallwellen reflektiert werden, zu verstehen ist.

Die auf die zu reinigende Flüssigkeit wirkenden Kräfte eines stehenden und ebenen Ultraschallwellenfeldes bewirken, daß sich die Partikel in rechtwinkelig zur Schallausöreitungsricn- tung stehenden Flachen anordnen. Der Abstand der Flachen ent¬ spricht der halben Lange der Ultraschallwellen m oer oetre - ienden Flüssigkeit. In den jeweiligen Flachen kommt es m der Folge zu einem Agglome ieren der Partikel. Daosi entstenen Agg 1omerate, die so groß sind, daß sie durch Sedimentation oder Filtration von der Fl ssigkeit leicht abgetrennt wεrαer können.

Es ist in den meisten Fällen vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit im Durchfluß beschallt wird. Hiebei ist es weiter günstig, wenn die Flüssigkeit in anähernd im rechten Winkel zur Schallausbreitungsrichtung des Ultraschalles verlaufendem Durchfluß durch ein oder mehrere Felder stehender Ultraschallwellen hindurchgeleitεt wird. Es ist dabei weitεrs vorteilhaft, wenn die Flüssigkeit laminar strömt.

Wenn die Suspension durch das UltraεchalIfeld fließt, werden dort die Partikel festgehalten und agglomeriert, während die Flüssigkeit gereinigt das Schallfeld verläßt. Zur Entnahme der Agglo eratε kann unterhalb des Beschallungsraumes ein Ansetz- raum vorgesehen werden. Wenn nun die Schallausbreitungsrich¬ tung horizontal ist, ordnen sich die Partikel in vertikalen Ebenen an und sinken dort, nachdem sie sich zu größeren Agglo- meraten zusammengeschlossen haben, der Schwerkraft folgend in den Absetzraum.

Die Strömungsgeεchwindigkεit der Flüssigkeit im Beεchai- lungsaum kann jedoch auch so hoch gewählt werden, daß die Koagulate mit der Flüssigkeit ausgetragen wεrdεn; dabei er¬ folgt darauf olgend das Abtrennen der Inhaitεstαf iε von der Flüssigkeit durch Sedimentation oder Filtration.

Man kann auch diε Flüssigkeit in oder gegen die Schallaus¬ breitungsrichtung des Ultraεchall eldes durch das Ultra- schalIfeld leiten.

Eine vorteilhaftε Ausführungεform des erfindungsgemäßεn Vεrfahrens sisht vor, die Flüssigkeit in einem stehenden Ultraschaliwellεn eld, das zwischen zwei parallelen und einander gegenüber1iegεnd angeordneten UltraschaiIwandlern gebildet wird, beschallt wird, wobei die einander gegenüber- liεgendεn UltraschalIwan lεr mit elektrischen Schwingungen gleicher Frequenz angεrεgt werden, deren gegenseitiger Phaεsn- winkel sich stetig ändert und so eine langsame Rei tivoewegung

des Wellenfeldes in bezug auf die UltraεchalIwand ler nerdεigε fuhrt wird. Der besondere Vorteil dieser Aus uhrungsform liegt darin, daß die Partikel, welche sich m den Sehne1 ledauch la¬ chen angeordnet haben, der Relativbewegung des Ultraschall¬ feldes, welche vorteilhaft quer zur Stromungεπchtung αer Flüssigkeit gewählt wird, folgen und auf diese Weise mit be¬ sonders geringem Energieaufwand koaguliert und einfach von der Flüssigkeit abgetrennt werden können.

Eine andere Ausfuhrungsfarm aes er mdungsgemaßεn Verfahrens sieht vor, daß die Flüssigkeit zwei Ultraεchal 1feidern ausge¬ setzt wird, welche einander r umlich innerhalb des Bescnai- lungsraumes überschneiden und gleichzeitig oder alternierend auf die Flüssigkeit einwirken, wαoei vorzugsweise zwei eoenε Ultraschallfelder, die einander im rechten Winkel scnneiden, angεwendet werden, wobei die Schnittlinien der Scnwmgungεkno- tenebenen parallεl zur Fliεßπchtung der Flüssigkeit verlau¬ fen. Ein besondεrer Vorteil diesεr Aus uhrungsfarm besteht dann, daß sich die Partikel m Linien anordnen und sicπ dadurch dort m weit hoherεm Ausmaß konzentrieren als oei einer eindimensionalen Beschallung. Die Linien, in weicnεn sich die Partikel anordnen, stellen den Schnitt der Schnei ie- bauchebenεn der beiden Ultraschal1 eider dar.

Eine weitere gunstige Ausfuhrungsϊorm des erfmoungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekennzeicnnet, daß die Flüssigkeit in einem zylindrischen Ultraschal1feld , dessen Schwingungεknoter m annähernd zylindrischen und zueinander koaxialen Flachen liegen und durch das die Flüssigkeit annähernd parallel zur geometrischen Achse dεs Feldεs hindurcngsleitet wird, oder au εmanoerfolpend in enrerεn solchen Feldern αεschallt wird.

InεDesondεre bei hohem Enεrgieeintrag ist es viεitacn gunstig, daß die Ultraschal 1üehandlung zur Vermeidung von Kavitation in geεc ossenen Behältern oder Rohren unter einem Druck durenge-

führt wird, der h her ist alε die 5umme des Dampfdruckε≤ der Flüssigkeit und der Druckamplitudε dεr Ultraεchal lεchwingung. Die durchschallte Flüssigkeitsstrecke wird vorteilhaft kleiner als 1 m, mit Bevorzugung des Bεr ^' εicheε untεr 0,6 m, gεwählt.

Die Leistung der elektrischen Schwingung, mit welcher die UltraschalIwandler erregt werden, wird vorteilhaft mit wenigεr als 3 Watt pro c ^ der angesteuerten UltraschalIwandϊerober- flächε gewählt, wobei der Bereich zwischen Q,S und 2 Watt/cm- bevorzugt ist.

Der Energiεεintrag pro m ³ Suspension wird abhängig von dεrεn Dichte und der elektrαstatischεn öbεr lächεnladung dεr suspen¬ dierten Partikεl vorteilhaft zwischen 0,05 und 10 kWh ge¬ wählt,wobεi der Bereich zwischen 0,1 und 4 kWh bevorzugt ist.

Für Mineralstoffεuspεnεionen eieht man vorteilhaft einε Bε- schallung mit Ultraschall rεquεnzen zwischen fo/3 und 10 fo vor, wobεi bei weitgεstuftεn Korngrößεnvεrtεilungεn diε Ver¬ wendung von Frequenzen zwischen fo/2 und 4 fo besonders gün¬ stig iεt. Für εuεpendierte organiεchε Stoffe oder Stoffε, dε- ren Dichte annähernd dεr Dichtε der Flüssigkeit entspricht, iεt eε günεtig, bei Frεquεnzεn zwiεchen 2 fo und 12 fo zu ar¬ beiten, wαbεi dεr Bereich zwischen 3 fo und 5 fo bevorzugt iεt.

Für diε Koagulation von Kohlepartikεln, diε sich in Wasser befinden, sowie für dεrεn Abtrennung sind Ultraschal1 rεquεn¬ zεn zwiεchεn fo/2 und 10 fo vortεiihaft, wobεi eine beεonderε intsnsivs Flockung im Bεrεich zwischen fo und 4 fo erreicht wird. Für diε Koagulation von Inhaltεstoffen höherεr Dichtε - wiε z.B. Mεtallstäube - werden vorteilhaft UltraεchalIfre- quεnzεn zwischen fo/7 und 10 fo verwendet, wobei im Hinblick auf εinεn wirtschaftlichen Enεrgiεεinεatz dεr Bεrεich zwiscnεn fo 6 und fo/2 zu bεvorzugεn ist.

Mit dε Heranwachsen der Koagulate vergrößert sich derεr Radius R und die von R abhängige Grenz requenz fo wird klei¬ ner. In bestimmten Fallen ist es gunstig, die Ultraschal 1de- handlung m zwei oder mεhrεren au einanderfolgenden Stufen mit abnehmender Frequenz durchzufuhrεn. Diε in dεr ersten Stufe gebildeten Agglomerate können dann m den nachfolgendεn Stufen nachmals vereint werden. Dεr Radius R der Agglomerate kann maximal bis zum Viertel der jeweiligεn Ultraschal iwεl isnl nge heranwachsen.

Viεlfach kann durch ein Bεschallen mit amplltudenmoduilertem Ultraschall eine deutlich raschere Koagulation erreicht wer¬ den. Besonders vorteilhaft erwies sich eine Amplitudenmodula¬ tion mit Frequenzen DIS 20 kHz, wobei als Mαdulationssignal z.B. Sinus- und Rechtεcksignale verwεndet werden können.

Unabnangig von einer allfalligen hooulatiαn ist es mitunter günstig, die Ultraschallbehandlung intermittierend durchzu¬ fuhren.

Viellach finden Aktivkohle oder andere ober lächenaktive Stofie, wie z.B. manche Tone, Anwendung als Adsorptionsmedien für Flussigkeitsinhaltsstoffe, diε auch gεlost sein können. Eine pulvert ^" ormigε Einbringung der Adsorp ionsmedien bewirkt eine innigere Vermischung mit der Flusεigkeit und ermöglicht dadurch kürzere Kontaktzεiten, wodurch Desorptionsvorgange vermieden werden. Nach einer Ultraschallbehandlung entspre¬ chend dem er indungsgemaßen Verfahrεn können die agglome¬ rierten Partikel durch Sedimentation oder Filtration von der Flüssigkeit adgetrεnnt werden. Darubεrhmaus kann die Ultra¬ schallbehandlung auch die Anlagerung der Flussigkeitεinnalts¬ stof le an das Adsorptionsmedium begünstigen.

Zur Erleichterung der gegenseitigen Annäherung der Partikel ist es alt vorteilhaft, allenfalls vorhandene elek rαstatiscne Oben 1achenladunqεn der Partikel durch Zudoεieren von

Flockungε ittεln zu verringern oder zu neutralisieren. Mitun ^¬ ter kann auch die Zudosierung von Polymeren als Flockungs- hilfε ittel zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Agglomerate zweckmäßig sein.

Durch den Zusatz von bis zu 5 % öl kann die Kαhlεabschεidung im Wasεεr durch die Bildung von größeren und εtabiiεrεn Flocken verbessert wsrden.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf einε Vorrichtung zur Durchführung dεε εrfindungsgεmäßεn Vεrfahrεn≤.

Eine vorteilhafte Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß dεr Beschallungsraum der Vor¬ richtung durch ein gerades Rohr gεbildεt iεt, daε an einεm Endε durch einen UltraechalIwandler und am anderen Ende durch einen vorzugswεis-ε schallharten Reflektor rechtwinkelig und dicht abgεschiαssεn iεt, wobei nahe der beiden Röhrenden eεitlich diε ∑ulεitung und die Ableitung für die zu beschal¬ lende Flüssigkeit angebracht sind.

Eine anderε günstigε Ausführungεform εinεr solchen Vorrichtung ist dadurch gεkennzεichnε , daß dεr Beschallungεraum der Vor¬ richtung durch ein gεradeε Rohr gebildet iεt, daε an seinem unteren Ende durch einen Ultraschallwandler rechtwinkelig und dicht abgeεchloεεεn iεt und an seinem oberen Ende offen ist, wobei nahe dεr beidεn Rαhrεnden εeitlich diε Zulεitung und diε Ablεitung für diε zu bεεchallendε Flüεεigkεit angebracht εmd.

Einε sεhr εinfach gεbautε Vorrichtung ist dadurch gεkεnnzεieh- net, daß die Vorrichtung ein Beschällungεbeckεn aufwsiεt, an dessen Boden horizontal ein oder mehrere Ultraschallwandler angebracht sind.

Einε bεvorzugtε Ausführungε orm der erfindungεgε äßεn Vorrich¬ tung hat einen vorzugsweise quadεrförmigen BeschallungstanK,

der oben auch offen sein kann, und den Beschallungsraum αεr Flussigkeit bildet; dieser Beschäl lungstank weist an einer zur horizontalen Durchflußrichtung der Flüssigkeit parallelen Seitenwand einen oder mehrere Ultraschal Iwandler und an der gegen _ü be liegenden parallelen Seitεnwand Schallrεf lεktαrεn auf. So erfolgt die Schal lauεbreitung horizontal und im rechten Winkel zur Stromungsrichtung. An den beiden recht¬ winkelig zur Stromungsrichtung stehenden Seltenwanden befinden sich der Zulauf und der Ablauf für die Fl ssigkeit. Im Eαdεn des Beschal lungstankε εmd ein oder mehrere, vorzugsweise trichterartige, Absetzraume, die an ihren tiefsten Punkten Entnahmevorrichtungen aufweisen, vorgesehen. Die Absetzraume sind vorzugsweise durch eine no izontale gitterro≤tartige Stromungsblende vom Beschäl1ungstank getrennt. Nach dem Zulauf und vor dem Ablauf kann man lotrechte, im rechten Winkel zur Stromungεrichtung stehende Beruhigungsgitter vorsenen. Unmit¬ telbar vor der Zulaufoffnung und dεr Ablaufoffnung kann man im Beschallungstank je εme Umlenkblende anbringen.

Eine weitεre Ausfuhrungs orm der erf mαungsgema'.εn Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Beschällungεrau der Vor¬ richtung durch eine Beschallungskammer gebildet ist, wslcne von der Flusεigkeit horizontal durchströmt wird, daß an den beiden zur Stromungsrichtung im rechten Winkel verlaufenden Seltenwanden der Beschallungskammer ein oder menrerε Ultra¬ schaliwandlεr oder UltraschalIwandler und Refiektorεn εmanoεr gegenüberliegend und parallel zueinander angeordnet sind, und daß im Boden der Beschal lungskammεr ein oder mehrere trichter¬ förmige Absetzraume vorgesehen sind, welche vorzugsweise ooen durch Stromungsblenden begrenzt sind und an ihren tiefsten Stellen Entnahmεvorπchtungen für die abgesunkenen Partil-el auiweisen .

Eine andere vorteilhafte Ausfuhrungs orm der er mdungsgemaßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichne , daß der Eεsrnai lungs- raum der Vorrichtung durch ein Gefäß m Form eines geraden

Zylinders aus vorzugsweise schallhartem Material gεbildεt ist, in welchen ein zylindrischer, radial εchwingender Ultraεchall- wandlεr koaxial εingεbaut ist. Hiεbei ergibt sich eins vor ^¬ teilhafte Wεiterbildung, wenn man vorsieht, daß der zylindri¬ sche Ultraschallwandεr rohrför ige Gestalt hat und sowohl in seinem Inneren von der Flüsεigkeit durchεtrö t als auch außen von der Flüssigkeit umströmt wird. Bei dieser Ausbildung kann die gemeinsame Achse des Wandlers und dεs Gεfäßeε lotrecht sein, wobei diε Flüsεigkeit zueret von oben nach unten durch daε Innere dεε rαhrförmigεn UltraεchalIwandlεrε geieitεt wird und danach an dεssεn unterem Ende in das äußere Gefäß austritt und dort nach .oben strömt, während die Koagulate nach unten sinken und dadurch von der Flüεsigkεit gεtrennt werden.

Eine weitεrε Ausführungsform der εrfindungεgεmäßεn Vorrichtung iεt dadurch gekennzeichnet, daß der Bεεchallungsrau der Vor¬ richtung durch einen durchεtrömbaren quadεrförmigεn Bεεchal- lungεtank gebildεt iεt, in den zwei zueinandεr im rechten Winkel εtehεnde und εbεnε Wändε eingebaut eind, welche Gruppen von Ultraεchal wandlεrn tragεn, wobεi dieεε Wände zu den Seitenflächεn es Bεschallungstankεs parallεl verlaufen und εinandεr innerhalb des Beschallungεraumes vorzugsweise so schneidεn, daß der Beschal lungsraum in zwei oder mehrere durchströmbarε Teilräumε getεilt wird. Der durchströmbarε BeschälIungεtank kann auf diese Weieε z.B. in viεr Tεilräumε untεrtεilt werdεn, welche auch einen untεrechiedlichen uεr- schnitt habεn können und sowohl parallel als auch in Ssriε gεschaltεt durchströmt werden können, wobei die einzelnen Teilräume auch in entgεgεngεsetztεn Richtungεn durchströmt wεrdεn können.

Einε andεre Ausführungεform der εrfindungegemäl?en Vorrichtung ist dadurch gekennzεichnεt , daß im Bεschallungsraum der Vor¬ richtung ein Paral lεlplattεnabεchsider angεordnεt iεt, durch dεssεn zwischεn den Abεcheidepiattεn liεgεnde Zwischenräume diε Flüssigkeit hind ^' urchgεlεitεt wird, und daß zwεi ebene

Gruppεn von Ultraschallerzeugern parallel zum Abscneide- plattenpakεt angεordnεt sind, wobεi das gesamte Abεcheide- plattenpakεt zwischen den Ultraschal Iwandlern liegt, und die Dicke der Abscheideplatten vorzugsweise einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viεrtεis dsr Wεllenlange des Ul raschalles in diεsen Abεcheideplatten entspricht und die Oberf 1acnεnraunig- keit der Abscheideplatten ein Zehntel der Ultraschal Iweiien- lange nicht übersteigt. Es wird ein stehendes Wellenfeld erzeugt, welches sich relativ zu den UltraschalIwandlern so bewegt, daß die Vertikalkomponente der RelativDeweg ng nach unten gεrichtεt ist. Der besondere Vorteil dieser Ausfunrungs- form bestεht darin, daß die Partikel im Ultraschal 1feld koa- guliert werden und dεr Bewεgung dεs Feldes folgend zu den Abscheideplatten befordert werden und dort εedimentierεn, wodurch eine wesentlich höhere Abscheideleistung als in herkömmlichen Parallelplattenabεcheidern erreicht wird.

Neben den gebräuc lichen elektroakustischen Ultraschal 1Wand¬ lern aus piezokeramischen Materialien können vorteilhaft bei dεr erf mdungsgemaßen Vorrichtung - speziell f r höhere Frequenzen - auch UltraschalIwandler aus piezoelektπεcnen Kunststof en, wiε z.B. Polyvmy1ldenf luorld ⁽ .PVDF ^* Verwendung finden. Bei dεr Hεrstεllung eines PVDF-Wandlers wird eine Metallplatte porenfrei mit PVDF bsscnichtet. Nachfolgend wird die PVDF-Schicht polarisiert und die freie Obεrflache etalliscn - vorzugsweise mit Gold -deschichtet.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnan e auf Beispiele, welche in der Zeichnung dargestellt sind, weiter erl utert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsf orm der erfmdungsgemaßen Vor¬ richtung im Schnitt,

t-ig. la eine zweite Ausfuhrungsform der erf mdungsgemaßen Vorrichtung im horizontalen Schnitt r.ach der Linie lla-IIa in

Fig. 2b und Fig. 2b diese Aus ührungs orm im Schnitt nach dεr Linie Ilb-IIb,

Fig. 3a einε andere Ausführungsform der er indungεgemäßen Vorrichtung im Längεschnitt nach der Linie Illa-IIIa in Fig. 3b und Fig. 3b diese Auεfuhrungsform im Schnitt nach der Linie Illb-IIIb,

Fig. 4a einε weitere Ausführungsform der erfindungsgεmäßεn Vorrichtung im vertikalen Schnitt und Fig. 4b diese Ausfüh- rungεform im Schnitt nach dεr Liniε IVb-IVb, bεi wslcner in εinεm Rohr ein koaxiales zylinder örmiges Wellenfeid εrzεugt wird ,

Fig. 5 εinε Ausführungsform dεr εrfindungεgεmäßen Vorrichtung, bεi wεlchεr die freiε Flüssigkεitsobsrflächε als Schallre lek¬ tor dient, im vertikalen Schnitt,

Fig. 6 eine weitere Auε uhrungsform der εr indungsgsmäßen Vor¬ richtung in εinem vertikalen Schnitt, bei wεlcher εinε Wannε von unten bεschalit wird,

Fig. 7 die Korngrößεnvεrtεilungεlinie einεε Kohlεpulvεrε, wεl- cheε in wäεεεriger Suepension vorliegt,

Fig. 8 eine Verεuchsanordnung mit εinεr erfindungεgεmäßen Vorrichtung ,

Fig. 9a eine weitere Auεführungεform der erf dungsgemaßen Vorrichtung im vertikalεn Schnitt und Fig. 9b diεee Aus üh- rungεform im Schnitt nach dεr Liniε IXb-IXb,

Fig. 10 eine Auεf hrungεfarm dεr εr indungεgεmäßεn Vorrichtung in εiπer Ansicht, bei wεlcher emε zweidi ensionalε Bεεchal- lung εrfolgt, und

Fig. 11 ε ε Pπnzipεkizze einer mit einem Paral lelplatten- abεchεidεr versehenen Ausfuhrungsform der erfmαungsgemaßen Vorrichtung .

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist als Beschal¬ lungsraum ein gerades Rohr 1 vorgesehen, welches die Flussigkεit 6 über εmen Zuleitungsstutzεn 2 eingeleitet und über einen Ableitungsstut∑en 3 ausgeleitet wird. Das eine Rohrende la ist durch einen UltraschalIwandler 4, das andere Rohrεndε lb durch εmεn als steife Metallplatte ausgebildeten Reflektor 5 rεchtwinkεlig und dicht abgeschlossen. Der Ultra¬ schal Iwandler 4 wird mit nαchfrequεntε Strom gespeist.

Bei der in Fig. 2a und Fig. 2b dargestel ltεn Vorrichtung ist alε Beschallungsraum ein Bεschallungstank 8 vorgesehen, in dessen Boden 7 Absetztrichtεr 9 eingebaut sind, welche an ihren tiefstεn Stεllen versc 1leßdare Abiau stutzεn 10 auf¬ weisen. Die Absetztrichter 9 εmd vom Beschäl lungstank durch eine gitterrostartige Ξtromungsdlsndε 11 getrennt. An den bεidεn zur Durchflußrichtung 6a parallεlen Seitenwanoen 13 und 14 des Beschallungstanks 8 sind einander gegεnuder1ιεgεnd und parallel zueinander Ultraschal Iwandler 4 und Ultraεchal lre- flektorεn 12 angebracht. Nach dem Zuleitungsstutzεn 2 und vor dem Ableitungsεtutzen 3 sind Stromungsblenden 15 und 16 und Beruhigungsgitter 17 und 18 angeordnet. Die Durchflußrichtung 6a verlauft im rechten Winkel zur Schallausbreitungsrichtung.

Die in Fig. 3a und 3b dargestellte Vorrichtung hat als Beschal lungsraum eine Beschallungskammer 19, an oerεn Stirn- sεitεnwandεn 20 und 21 der Ul raschal Iwandler 4 und der Reflεktor 12 angebracht sind. Im Boden dεr Bescnal 1ungεkammer 19 sind trichterförmige Absetzraume 9 vorgesehen, an deren tiefsten Stellen verschließbare Entnahmestutzen 10 angebracnt sind. Die Aosetzrau e 9 sind von der Beschallungskammer 1 ^c durch eine gittεrrostartige Stromungsblende il getrennt. Die Flussigkεit wird ubεr den Zuleitungsstutzen 2 zugeleitet unc

übεr dεn Ableitungsstutzen 3 abgeleitet. Die Durchflußrichtung 6a verläuft in Schallauεbreitungεrichtung . Diε Stirnseiten¬ wände 20, 21 verlaufen im rechten Winkel zur Durchflußrich¬ tung .

Bei der in Fig. 4a und 4b dargestellten Vorrichtung iεt alε Beschallungsraum ein Gefäß 22 in Form einεs gεradεn, aus schallhartem Material bεstεhεndεπ, zylindriεchεn Rohrεε vorgε- sehen, in welchεm εin zylinderf rmiger, radial schwingendεr Ultraεchal Iwandler 23 koaxial εingebaut iεt. Im Gefäß 22 wird εin dazu koaxialεε zylindrischε≤ UltraεchalIfeld εrzεugt.

Diε in Fig. 5 dargestεlltε Vorrichtung bεεtεht aus εinεm gεradεn lotrεchtεn Rohr 1, in welchεs die Flüssigkeit über einen Stutzen 2 εingεleitet und über εinen weitεrεn Stutzεn 3 ausgeleitεt wird. Dae untεrε Röhrende la ist durch einen Ultraschal Iwandler 4 dicht abgeschlossen. Daε obεrε Rohrεndε 1b ist offen. Die freiε Flüssigkeitsobεrflache 37 wirkt hier als schalIwεichεr Rεflεktor.

Die in Fig. 6 dargeεtellte Vorrichtung hat als Bsschal lungs¬ raum ein oben offenes Bεschallungsbεckεn 38, an dessen Bodεn εin UltraschalIwandler 4 horizontal angebracht ist. Diε frεiε Flüsεigkεitsobεrflächε 37 wirkt als εchallwεichεr Reflektor.

Die in Fig. 8 dargeεtεlltε Vεrεuchsanαrdnung ist mit εinεr erfinduπgsgεmäßen Vorrichtung versehen, derεn Ultraεchall- wandler 27 von einem Breitbano ^' vεrεtärkεr 33 gεepeist wird, wobei diεsεr Brεitbandvεrεtärkεr von εinεm Hochfrεquεnz- Signalgεnεrator 32 geeteuεrt wird. Der Beεchallungεrau cεr Vorrichtung iεt durch εin Beschallungsbecken 24 gebildet. An einer Schmalseite 25 des Bsschaliungsbεckεns 24 ist der Ultra¬ εchalIwandler 27 auf einer Mesεingpiattε 26 angebracht und εs ist an dεr gεgεnübεrliεgenden Schmal≤sits 30 dεs Bsschal iungs- bεckεns 2 - εin Rεflεktor in Form εinεr Mεsεingpiatts 3l ange¬ ordnet.

Die Fig. 9a und 9b dargestellte Vorrichtung weist als Beschallungsraum einen lotrechten zylindrischen Beschallungs¬ tank 39 auf, welcher unten durch einen trichterförmigen Ab- εetzraum 9 abgeschlossen ist, der einen verschließbaren Ent- nahmεstutzεn 10 bεsitzt. Im Bεschal lungstank 39 ist ein rαhr- for iger Ultraεchal Iwandler 40, durch welchen die Flüssigkeit in den Beschallungsraum geleitet wird, koaxial eingebaut. Am oberen Ende des Beschallungstanks 39 befindet sich einε hori¬ zontale, kreisring örmige Rinne 41 zur Ableitung der gereinig ten Flüssigkeit. Die zu beschallende Flüssigkeit 6 durchström zuerst den Ultraschal Iwandlεr 40 und strömt dann an der Außen¬ seite dieses Wandlεrs im Bεεchal lungstank 39 nach oben, wonacn siε ber die Rinne 41 adgεleitst wird.

Die Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung, die einen quaderf ormigen Beschallungstank 42 aufweist, in welchεn zwei W noe 43 und 44 eingebaut sind, welche Ultraschal Iwandler 4 tragen. Die Wände 43 und - verlaufen parallel zu den Seitenflächen 45, 46, 47, ^8 des Beεcnal lungstanks 42 und stehen im rεchtεn Winkel zu¬ einander und schneiden einander, so daß oer Besch l lungsraum in vier durchstro bare Teilraume 50, 51, 52, 53 geteilt wird. Die UltraschalIwan ler bilden m den Teilrau εn Ultraschall¬ felder, die einander im rechten Winkel schneiden.

Die Fig. 11 dargestellte Vorrichtung weist einen Parallεl- plattenabεcneider mit einer Gruppe geneigter und zueinander paralleler Abscheideplatten 54 und zwei zu dεn Abscheidepl t¬ ten parallele Ultraεchal Iwandler 4 auf.

Das erfindungsgemaße Verfahren wird nachstehend an Hand eines Beispiels weiter erläutert:

B e i s p i e l : Eε wurde eins Vεrεuchsanoronung nach Fig. 8 verwendet und das quaoer or igε Beschallungsbecken 25 der Vorrichtung, welches die Abmessungen 12 x 6 x 5 cm hatte, mit

wässeriger Kohlesuspension 28 gefüllt. Der Kαhieantεil dεr Suspension 28 war ca. 10 g/I. Die Korngrößεnvεrteilungekurve der suspendiertεn Kαhlεpartikεl ist in Fig. 7 dargestεllt. Vor dεm Beschallungsverεuch wurde die raεch abεetzbare Korngrößen¬ fraktion durch Sedimεntation von dεr Kαhlsεuspension 28 abge- trεnnt.

An einer Schmalseitε 25 des Beschallungεbεckεnε 24 wurdε ε e auf eine Meεεingplatte 26 leitend aufgeklebte Piezαkεramik- εcheibe 27 mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke von ca. 2 mm in lotrechter Lage der Mεssingpiattε 26 in diε Suspension 28 getaucht. An der gεgenüberliegenden Schmalseite 30 des Beεchallungεbeckεnε "24 wuro ^' ε εinε ca. 3 mm θicκe Mεεsingplattε 31 lotrecht und parallεl zur Piεzokεramikschsibε 27 in die Suspension 28 gεtaucht.

Sodann wurde eine hoch requεntε Wechselspannung mit εinεr Frequenz von 1,1 MHz an diε Piezokeramikεcheibe angεiegt. Die Hoch rεquεnzεpannung wurdε mittεlε εinεε Signalgεnεrators 32 und eines Brsitbandverstärkerε 33 erzeugt. Die vorlau endε εowiε diε reflektierte elektrische Leistung wurden mittεis sinεs Hochfrquenzwattmeterε 34 gemessen. Im gsgεnständIicnεn Vεrεuch wurdε die vorlaufende Leistung mit 7 Watt gsmεsεen. Eε trat praktisch keinε rεfiεktierte Lεistung auf. Etwa 20 Sεkun- dεn nach Bεginn dεr Bεschallung ordnεtεn εich dis Kohlεparti- kel in lotrechten Ebenen 36 an, welche einen gegεnεεitigεn Normalabεtand von εtwa 0,7 mm hattεn und zur Piεzokεramik¬ schεibε 27 parallεl waren.

Nach etwa weitεrεn ^" 20 Sekunden konnte eine Koagulation der Kohlepartikεl in dεn Ebenen 36 mit freiem Auge dεutlich bεαd- achtεt wεrdεn. Diε Koagulatε bεgannεn bεrεitε während der Beschallung, welchε nach ca. 4 Minuten bεεncεt wurdε, zu sεdimεntiεrεn. Diε Koagulatε waren auch nach Beendigung der Bεschaliung stabil.