对含粒料的声处理液进行声处理 并将振动传送到其中的方法和装置 本发明涉及对含粒料的声处理液进行声处理并将振动传送到该声处理液以便借助一声处理装置将杂质从声处理液所含粒料上分离下来的一种方法，该声处理装置有一个声波发生器、一个电/声转换器和一个与该电/声转换器相连接并由其激发的共振器。本发明还涉及一种产生振动并用声探头将振动传送到声处理容器中含粒料的声处理液的装置，该装置具有至少一个电/声转换器和一个与该电/声转换器连接并由其引起振动的共振器。
多年来，超声波除垢器已用来清理珠宝玉石品和机械零部件的表面，这些除垢器通常由一个盛有清洗液的容器、一个超声波发生器和一个或多个电/声转换器组成。这些电/声转换器装在容器外壁上，使容器外壁振动，并将振动传到清洗液中。
这些电/声转换器有这样的缺点，即它们不易适应由容器与装在容器内的清洗液或耦合剂及待清洗的物品组成的负荷，这是早先众所周知的事。此外，诸如工作频率、容器在传振过程中的性能、以及耦合液和待清洗物料的减振作用之类的物理因素，都限制了除垢器地尺寸。
从欧洲专利EP-B1-0044800知道，一般工作频率为20千赫的压电式电/声转换器，长约100毫米，宽约65毫米。这种电/声转换器发送到耦合剂的能量只有2％至6％，其余的能量对电/声转换器起加热作用，因而必须加以散热，否则只能短时间工作。从上述欧洲专利中还知道另有一个阻碍负荷充分适应耦合液和容器内待清洗物品的能力的因素。由于气窝现象部分破坏了电/声转换器与耦合液之间的耦合，因而不能任意提高单位表面发出的声能。了解这一点就知道在除垢器较大的情况下须要在容器的下方装上若干电/声转换器。这样做不仅提高了投资成本，也提高了相应的操作费用。尽管有了这种改进，但引用必要的声能将这些粒料清理成悬浮液，使之含有较大量的待用声处理法处理的粒料，这种方法还是不能令人满意，这是因为这些粒料的减振作用大大降低或妨碍了声波的散播过程。
从上述欧洲专利检索报告中还知道有一种用以测定液体性能的测量仪表(美国专利US-A-3,680,841)。该专利将放入盛有液体容器中的声处理装置设计成使其能阻止在测量电极的浸入液体中的部分处形成沉积物。为了保护电/声转换器免受性能待测定的液体(例如酸)的侵蚀，用护套将电/声转换器罩住。振动从电/声转换器构成的振动器到罩住电/声转换器的护套的传递是借助装在电/声转换器内的液体进行的。这种护套起共振器的作用，直接将超声波传送到待测定的液体。按照上述美国专利的报道，借助于振动器以不大的能量应该可以防止在两个电极上形成沉积物，这就是说，例如，即使液体局部晶化，pH值测定的质量仍然是恒定的。电/声转换器由于是用护套罩住的，因而可以直接用于既热而又有腐蚀性的液体，并可用该液体对其进行冷却。这种液体(例如pH值待测定的液体)不含可能会阻碍声波散播的待清理的悬浮粒料。该专利申请中没有提到按照该申请使振动器工作或保持其连续工作所遇到的问题。在具有强减振作用的声处理剂中采用象美国专利US-A-3,680,841中已知的那种探头是不可能的。
使用欧洲专利EP-B1-0044800的那种管形转换器对悬浮在耦合液中的被沉积物污染了的粉状、粒状或其它形式的生成物进行声处理的方法，实践证明，当待清理的生成物与耦合液的百分比超过某范围时是不可能的。在大多数情况下，由于耦合液连同包含在其中的待清理生成物的减振作用太大，要使共振器在浸到液体中时振动是不可能的。考虑到生产率和生产成本，大幅度降低浸在液体中的上述生成物的百分率来减小减振作用，这种作法是不可取的。因此迄今为止，在实际应用中还没有一种能大规模对诸如磨料、铸造用砂之类可浇注的散装材料进行声处理的装置。
法国专利FR-PS-1,212,496即提到这个问题。该专利试图以声处理装置发出的声波来处理极小的声处理容器中的少量材料。由于外加物质比声处理液经，且清理过的部分更重一些，因此两者能自然分离开，无需额外的装置也无须施加其他影响力。这种装置除处理能力极低外，还不能用以清理例如将金刚砂与重金属杂质加以分离时必须使用的磨料。此外，清理铸造用砂时也出现同样的问题。
从欧洲专利申请91115504.2号中，我们知道有一种利用超声波进行处理的方法，该方法用来处理使附在铸造用砂上的外来物质分离出来的松散物质。但实验证明，声处理液中即使含有少量的、从浓度上考虑其经济价值不大的松散物质，该声深头也不能工作。
实践证明，光靠完美无缺的分离过程，对须分离的物质也达不到预期的特殊分离效果，因为沉积物往往会重新附上。
本发明的目的是提供一种产生声波并清除包含在声处理液中由沉积物构成的粒料或附在这些粒料上的外来物质的方法和装置。
上述目的是通过本说明书开端所述的那种方法和装置实现的。
意想不到的是，本发明的方法和装置尽管因加入了传振介质而使能量有所损失(传振介质的加入，阻碍了共振器、声处理液与包含在其中的待清理粒料之间的接触)，但还是能成功地使声探头或共振器投入工作。上述成功基本上与粒料以及含粒料的声处理和耦合液的减振性能无关。共振器发出的声波使隔离传振介质的间壁振动，然后这些振动传到待进行声处理的粒料上。
采用具有表面结构的共振器时，共振器使振动向四面八方传送，而且这些振动彼此交叉传播。共振器带有呈小杆或凸起形式的凸出部分时，振动传向声处理液的发送也是向四面八方的，这就是说，声波能在声处理介质中穿过，从而从各个面向待进行声处理的粒料冲击。
采用耦合液能渗透的间壁时，不需要另外的传振液，这时声处理能量可从共振器直接传送到共振器与间壁之间的声处理液中；该声处理液形成了保护流或保护层，但不含粒料。
下面就一些实施例对本发明进行更详细的说明。附图中，
图1示出了放在声处理容器中的间壁呈护套形式的声处理装置的纵剖面；
图2示出了间壁呈袋状形式的声处理装置的纵剖面；
图3示出了间壁呈波纹状形式的声处理装置的纵剖面；
图4示出了间壁带有凸出部分的声处理装置的纵剖面；
图5示出了带有包含间壁的管形共振器的声处理装置的纵剖面；
图6示出了带有由流动传振液形成的护套的声处理装置的纵剖面；
图7示出了带有间壁及带有设计成为上升液流筛分器的容器(图中只画出一半)的声处理装置的纵剖面；
图8示出了带有封装探头的双壁渗透管的声处理装置的纵剖面(图中只画出一半)；
图9示出了图8所示的但不带使共振器与声处理液分隔开来的间壁的声处理装置的纵剖面(图中只画出一半)；
图10示出了带有螺旋管形间壁和离心机的声处理装置的纵剖面；
图11示出了带有其上升液流筛分器中采用了螺旋管形间壁的声处理装置的纵剖面。
按照本发明，声处理装置1装有直径d为例如48.5毫米的空心或实心共振器3，该共振器与电/声转换器6(图1中仅示意性画出)相连接。电/声转换器6安置在共振器3外面，本例中设计成管形，与共振器3的前端连接。磁致伸缩式或压电式转换器6可装在顶部。含有电/声转换器6的声深头(总的用编号2表示)，其端部经法兰13声处理容器10的器壁8相连接。共振器3除管形外还可以取其它形状。
共振器3和声处理容器10外面还有声波发生器16，它通过线路12给电/声转换器6供电。
在第一实例中，护套状的间壁9将共振器3封装起来，从而形成中间区间7。里面装有共振器3的间壁9浸入准备用声波进行处理的声处理液11中。直径D为例如85毫米的间壁9借助于振动经盛在共振器3表面与间壁9内表面之间的中间区间中的传振介质或传振液15的传递，与共振器3至少局部分连接。共振器3与间壁9之间的中间区间7可以部分地或全部充满传振液15，振动(先从共振器3传到传振液15)由传振液15传到声处理液11，从而传到声处理液中的粒料32，并传到附在粒料32(图1和图2中只画出一些)上的沉积物34。
间壁9可以是供间接传振用的封闭振动体，也可以是供直接传振用的多孔体；它还可以制成网状或栅格状或者纺织品的形式，从而可让传振液15或声处理液11在正反方向通过，而不会造成在中间区间7中待进行声处理的粒料的减振作用。
此外还可以将间壁9的底板18设计成具有渗透性。
因此，间壁9用来在共振器3与带有粒料的声处理液11之间形成一个减振作用不大的区域。
间壁9没有渗透性时，可以采用水作为传振流体15，而不致对在共振器3处产生的振动向间壁9的传振过程产生强劲的减振作用。护套状的间壁9可以由例如金属、玻璃或塑料制成，其自共振特性最好调节到所要求的声处理频率。
间壁9具有渗透性时其作用同筛子一样，在这种情况下，共振器3与间壁9之间的液体与声处理液11完全一样。振动从共振器3到待进行声处理的粒料的传递在本发明的这一实施例中是通过不含粒料并与共振器3接触的声处理液11直接进行的，在较小的程度上还通过间壁9进行。振动间壁9起声波或振动发射器的作用，其表面可以制成具有一定的结构形状(如图3)，这样可以使声波在相互交叉的方向上传播。在本发明按图4的另一实施例中，可以在间壁9的表面设置呈尖钉或小杆形式的凸出部分或附着物21，这些凸出部分也使声波能无规则地发射。
在本发明按图2的实施例中，间壁9也可以设计成由薄片或网件组成的袋，用以将传振液15与声处理液11分隔开。袋17可以固定到间壁9的仅封装着共振器3一部分的端部。
在探头102的第二实施例中，共振器103可以制成空心体，空心体中插有间壁109，从而形成供容纳传振液115的中间区间107。
在图5的最简单的实施例中，共振器103和插入其中的间壁109都呈管形。带有待进行声处理的粒料的声处理液111盛在间壁109内部，间壁109则可通过传振液115而振动起来。因此，共振器103的表面与中间区间107中的声处理液111或声处理液111中的粒料132不直接接触。在本实施例的情况下，获得了较高的声处理液111中声波的密度。此外，间壁109可以是渗透性的，也可以是非渗透性的。
在本发明按图6的第三实施例中，通过妥善安排射出的传振液或无粒料声处理液的流线215(图中画成螺旋形)，可以形成液体护套，这个液体护套大幅度阻止了声处理液211中的粒料232与共振器203的直接接触。供振液215流动的路径也可以不取图6所示的那种螺旋形而取平行于共振器203纵轴线的流程(参看图9的实施例)。
图7中，共振器303安置在球面的间壁309的下部分324中，该下部位324通过传振液315与共振器303接触。间壁309上部的圆柱形部分326外安置有导向壁328，它平行于圆柱形部分326。导向壁328的下端330与球面部分324间隔一段距离，形成间隙X。容器310的上部分呈圆筒形，声探头302的共振器303则浸入在容器310的上部分中。在间壁309的球面部分324附近，容器310的边界部分或多或少地算是平行于球面部分324。球面部分324可以独立于间壁309而安设在其下方(图中未示出)。容器310的下部由直线312示出。
上述各零部件组合在一起形成一个上升液流筛分器，悬浮在声处理液311中经探头302分离出来的各种粒度的粒料332即可在此筛分器中筛分出来而分别被清理。筛分过程按下面所述的方式进行。在间壁309与导向壁328之间的分隔区间318，粒料332连同沉积物进入声处理液311中，靠其自身的重量下沉。在下沉的过程中，来自声深头302的声波对它们进行声处理，于是沉积物334脱离粒料332，即被分离出来。由于球面部分324也因声探头302而振动，因此沉积物334保持这种分离状态，因而这些振动也传到导向壁328底下部位的声处理液311中。粒料332和脱落的沉积物334一旦离开间壁309与导向壁328之间的环形区，脱落的沉积物334由于通常小于粒料332，因此被来自管线312而流入环形区的液流(箭头P)带走。液流P将脱落和分离掉的沉积物334向上传送到导向壁328与容器310的器壁之间的环形通道，在该通道中可被清除(箭头Q)。已经没有沉积物334的较重的粒料332靠自身的重量逆着向上流动的液流P下沉，通过管线312离开容器310而被清理出。
在本发明按图8的第四实施例中，间壁409和图1实例一样封闭着共振器403。容器410中有一个处理区间418，该区间以两个渗透壁428、446为界。处理区间418内壁428的下端与底板438连接，外壁446则与容器410的底板连接。容器410底部通过阀440与管线412连接。此外，外壁446底部与冲洗液的进液管442连接，顶部与排液管444连接。
下面述及污染了的粒料432与沉积物434的脱落及分离过程。污染了的粒料432送入处理区间418的环形区间，并下沉入待声处理的声处理液411中。在间壁409与处理区间418的内壁428之间、且通过处理区间436流动的液流(箭头R)，冲洗分离和脱落的沉积物434，再在顶部或底部由另一股液流(箭头S)，在冲洗液逆流的情况下，将这些沉积物从容器410中除掉。清理后的粒料432经过管线412而离开容器410。相当低密度的被污染的粒料，例如碎的污染了的苯乙烯泡沫，在底部进入容器410，并在顶部被除掉。
待清理的粒料432的停留时间可借助于管线412中液流的流速加以控制。
在底部和/或顶部封住处理区间436可以分批地进行处理操作。
在本发明按图9的第五实施例中，间壁509由处理区间518的内壁形成。此外，装置的设计(共振器503、容器510)和粒料532的清理方法，则与第四实施例完全一样。
在本发明按图10和11的第六实施例中，间壁609呈管状，且呈螺旋形地环绕着共振器603。螺旋形间壁609和共振器603都浸入装在容器610中的传振液615中。含有带沉积物634的粒料632的声处理液611盛在管状间壁609内部。
图10中，含有通过处理区时脱落的沉积物634的声处理液611引入分离装置中，在本实例中，分离装置是一离心机650。在离心机650中，沉积物634和声处理液611与粒料632分离开来。粒料632可以是例如过滤啤酒得出的硅藻土粒料，酵母、蛋白等组成的沉积物634即在该装置中被分离出来。
在图11的装置中，粒料632是在螺旋形声处理通路末端的上升液流筛分器中与脱落的杂质634分离开来的。经清理的、大部分是大的粒料632(例如铸造用砂)沉在容器610中，并在其底部排出。冲洗液从下向上进入容器610中，向上输送脱落的杂质634，然后从容器610中排出。
上述说明中使用的传振液一词应理解为基本上不含或少含细粒料因而对声波的传播不起很大阻尼作用的液体。
声处理液可以加有促进清理作用和沉积物脱落的添加剂，例如碱液。
传振液可以和声处理液相同或不同。
声探头可以是例如Telsonic AG公司(CH-9552 Bronschhofen)出品的RS-20超声波探头(这在市面上都可以买到)或类似的产品。
刚性的和袋状的间壁可以只罩住声处理容器的一部分或全部。