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Filterkammer für die HGMS

Bei der Aufbereitung und selektiven Trennung von Suspensionen bei der Hochgradienten-Magnetseparation gilt es, das durchströmbare Volumen sowie die Strömungsgeschwindigkeit möglichst konstant und den Wirkungsgrad hoch zu halten.  Dies wird mit der erfindungsgemäßen Filterkammer mit  optimierter Separator-Geometrie und effizienter Prozesssteuerung erfolgreich erreicht.

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Optische Kamerasonde zur Messung von Partikeln in verfahrenstechnischen Apparaten

 

In verfahrenstechnischen und chemischen Prozessen wird üblicherweise der Prozesszustand laufend überwacht. Herkömmliche Verfahren haben hierbei mit einigen Nachteilen zu kämpfen. Die vorliegende Erfindung umgeht diese Nachteile und vermeidet optische Abbildungsfehler größtenteils.

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Räumliche Parallelkinematik mit drei rotatorischen Freiheiten

Für viele Anwendungen, beispielsweise im Bereich der humanoiden Robotik, sind Gelenke bzw. räumliche Getriebe erforderlich, die eine aktive Verstellung der Orientierung im Raum ermöglichen. Zum Aufbau solcher Gelenke sind drei rotatorische Freiheiten erforderlich, die aktiv, also durch zusätzliche Antriebe, verstellt werden müssen. Bisher werden für derartige Anwendungen sogenannte serielle Kinematiken eingesetzt, die ähnlich wie ein menschlicher Arm aufgebaut sind. Bei einer seriellen Kinematik muss jeder Antrieb die Masse des nachfolgenden Antriebs mit bewegen, was zu erhöhten Trägheitskräften führt und wiederum größere und leistungsstärkere Antriebe erfordert. Dieser Teufelskreis begrenzt die Beschleunigung und Geschwindigkeit derartiger Strukturen. Gerade das hohe Gewicht ist bei mobilen Robotersystemen ein Problem, da für die stärkeren Antriebe die notwendige Energieversorgung sichergestellt werden muss.   Eine Alternative zu diesen seriellen Kinematiken bieten Parallelkinematiken. Weil der Endeffektor bei diesen über mehrere Gelenkketten gestützt wird und die Elastizitäten der einzelnen Antriebe sich nicht addieren, weisen Parallelkinematiken im Vergleich zu seriellen eine höhere Steifigkeit auf. Zudem können in bestimmten Positionen mehrere Antriebe zur Realisierung einer Bewegung genutzt werden. Die Erfindung beschreibt den Aufbau einer räumlichen Parallelkinematik, vergleichbar mit der Funktion eines Kugelgelenkes.

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Schiebefenster

Eine effiziente Kühlung/ Belüftung von Gebäuden kann über eine zentrale Steuervorrichtung kombiniert mit elektrisch betriebenen Fassadenfenstern realisiert werden. Bestehende Konzeptlösungen sind häufig komplex aufgebaut und benötigen eine Vielzahl an kinematisch zusammenwirken-den Bauteilen, um einer Hubfunktion eine anschließende Schiebefunktion folgen zu lassen. In der Regel erfolgt dabei ein Öffnen des Fensters durch eine lineare Verschiebung der Verglasung nach außen. Bei einer solchen Konzeptausführung werden jedoch aufwendige und schwer umsetzbare Führungs- und Sicherungsmaßnahmen benötigt.

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Beschlag für Versatzfenster, der einen vertikalen, horizontalen oder schräg liegenden Einbau ermöglicht. Ein Öffnen und Schließen erfolgt durch eine Parallelverschiebung der Verglasung innerhalb des Fensterrahmens. Alle Bauteile sind bei dieser Konstruktion in den Fensterrahmen eingepasst. Durch den Beschlag werden gleichzeitig die Führung der beweglichen Verglasung sowie die Halterung der stationären Verglasung parallel nach innen verschoben. Durch das nach innen Klappen der stationären Verglasung entsteht ein Freiraum innerhalb des Fensterrahmens, in den die bewegliche Verglasung dann verschoben werden kann. Eine Hebelbewegung bewirkt so zwei unter-schiedliche Hübe um die Verschiebung bei-der Verglasungsteile zu ermöglichen. Beide Bewegungen können dabei von demselben Antrieb, z.B. einem Elektromotor, erzeugt werden. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Systemlösung zur Belüftung/ Kühlung von ganz oder teilweise verglasten Bauten möglich.

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Herstellung von Formkörpern aus SiC mit gradierten Porenstrukturen

Die fehlerfreie Herstellung gradierter Formkörper aus nichtoxidkeramischen Werkstoffen, wie z. B. aus B4C, SiC oder rekristallisiertem SiC erweist sich als äußerst schwierig und mit bisherigen Verfahren nicht umsetzbar. Insbesondere bei der Konfektionierung der keramischen Filter, hat sich die Verbindung der Bereiche mit den unterschiedlichen Porengrößen als äußerst schwierig herausgestellt. Denn bei der Herstellung der Filterkassetten entstehen nach dem Sinterprozess Gefügefehler sowie Delaminationen an den Grenzflächen mit unterschiedlicher Körnung. Des Weiteren treten Inhomogenitäten hinsichtlich Korn- und Porenstruktur an den Grenzflächen der zusammengefügten Gefügestrukturen auf.

Das hier beschriebene neue Verfahren löst diese. Probleme. Dabei wird zwischen den zu laminierenden Schichten der Filterkassette eine individuell angefertigte Suspension aufgetragen, die einen Feststoff mit einer trimodalen Kornverteilung beinhaltet. Die Kornverteilung sollte aus einem Feinkorn und der Grobkornanteil aus den zwei jeweiligen Grobkorngrößen aus den benachbarten zu laminierenden Schichten bestehen. Dadurch kann eine einwandfreie monoli-thisch gradierte Gefüge- und Porenstruktur entstehen und eine hohe Filtrationsschärfe sowie eine hohe chemische, physikalische und mechanische Beständigkeit werden gewährleistet.

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Magnetabscheider

Magnetabscheider werden zur Separation von partikulären Verunreinigungen aus Fluiden be-sonders aus Suspensionen verwendet. Bei der magnetischen Separation werden magnetische oder magnetisierbare Partikel in einem Fluid unter Einfluss eines außerhalb erzeugten Mag-netfeldes an eine Abscheidematrix gebunden. Die Abscheidung der Partikel erfolgt bei der Durchströmung des Fluids durch den Strö-mungskanal. Gebildet wird der Strömungskanal durch eine Einlage zwischen einer Ober- und Unterplatte, die mit Magneten versehen sind. Die Zwischeneinlage, der Abstandhalter ist aus PVC gefertigt, die Platten hingegen bestehen aus Edelstahl. An den Abscheideflächen werden zusätzlich zwei Lochbleche montiert. Aufgrund dieser können abgeschiedene Partikel durch die Strömung in die Löcher der Bleche gefördert und aus dem Strömungskanal entfernt werden.

Mit der neuentwickelten Erfindung ist es möglich eine deutliche Verbesserung der Abscheidewirkung durch magnetische Separation zu erziel-ten. Die neuwertige Ausführungsform des Magnetabscheiders beinhaltet die Integration eines nicht magnetisierbaren, netzartigen Kunststoffgebildes als Strömungsmanipulator. Der Strömungsmanipulator wird einfach in den Strömungskanal eingesetzt. Dieser bewirkt durch Einflussnahme auf einzelne Strömungsparameter, wie Richtung, Geschwindigkeit und Beschleunigung, eine Veränderung der relativen Lage der Partikel innerhalb des Strömungskanals. Dadurch gelangen besonders kleinere Partikel in einen Bereich höherer Kraftfelddichte und lassen sich einfacher abscheiden. Die Kombination aus Lochblechen und Strömungsmanipulatoren führt zu einer verbesserten Abscheidung von Partikeln mit der Möglichkeit einer einfachen und effizienten Abreinigung. Insgesamt kann durch den Einsatz eines Strömungsmanipulators die Abscheidewirkung deutlich erhöht und eine verbesserte Abscheidung von Partikeln in allen Größenbereichen gewährleistet werden.

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Apparatur zur Bestimmung des Abroll- und Kontaktwinkels

Heutzutage werden im industriellen Bereich Kontaktwinkel-Messvorrichtungen verwendet, mit denen optisch der Kontaktwinkel von Flüssigkeitstropfen bestimmt werden kann. Diese Geräte ermitteln den Kontaktwinkel indem sie per Kamera den Tropfen erfassen und über ein Bildverarbeitungsprogramm den Winkel zwischen Oberflächenkontur und Tropfenkontur messen. Die Tropfenkontur wird an ein mathematisches Modell angepasst, mit dessen Hilfe der Kontaktwinkel als Tangente im Schnittpunkt der Konturlinie mit der Basislinie gebildet werden kann. Wird die Konturlinie des Tropfens nicht richtig erkannt, so kann diese auch manuell angelegt werden. Jedoch können hier durch die subjektive Einstellung des Benutzers Abweichungen bei der Kontaktwinkelmessung auftreten. Weitere Nachteile dieser Geräte sind die hohen Anschaffungskosten, welche sich oft im fünfstelligen Bereich bewegen und die Größe der Geräte, durch welche die Transportfähigkeit stark eingeschränkt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Kontaktwinkel und gleichzeitig den Abrollwinkel von wässrigen Lösungen und von Reaktionskapseln mechanisch zu bestimmen und auf diese Weise Aussagen über die Hydrophobizität einer Oberfläche und ihre Oberflächenenergie zu treffen. Ein wichtiger Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass die Messungen nicht durch die subjektive Benutzung des Geräts beeinträchtigt werden. Es werden bei verschiedener Handhabung mit der gleichen Reaktionskapsel oder wässrigen Lösung immer die gleichen Ergebnisse erzielt. Ein weiterer Vorteil sind die geringen Anschaffungskosten. Die Kosten für den Prototypen lagen bei ungefähr 400 Euro. Das Gerät ist außerdem durch seine kompakte und klappbare Form sehr gut zu transportieren.

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Plattformtechnologie zur automatisierten Reaktionsführung von Mikroreaktoren

Die mikrofluidische Technologie hat in den letzten Jahren sehr gute Umsätze von mehreren Milliarden Euro erzielt. Ein wichtiger Grund dafür, dass sich diese Technologie etabliert hat ist, dass man bei diesen Systemen nur sehr kleine  Volumina von teuren Reagenzien benötigt. Verwendet werden vor allem Systeme bei denen Flüssigkeiten oder Mikroreaktoren  in vordefinierten Mikrokanälen zur Reaktion gebracht  werden. Jedoch ist die Fertigung der hochpräzisen Mikrokanäle, Ventile und weiteren Einbauten  für die Reaktionskomponenten mit einem sehr hohen Aufwand verbunden.

Die vorliegende Erfindung  löst das  Problem der diffizilen  Plattformkonstruktion. Die Vorfertigung von Kanälen,  in denen die Reaktionskomponenten zusammengebracht werden ist nicht mehr erforderlich. Durch diese Innovation ist es möglich Mikroreaktoren (MR) mit wässrigen Kernen und superhydrophoben magnetischen Schalen auf einer planaren Oberfläche frei zu bewegen. Gesteuert werden die Mikroreaktoren durch eine programmierbare Plattform, die auf der Generierung zahlreicher magnetischer Feldgradienten unterhalb der Plattform basiert. Mit dieser Technologie können mehrere Reaktionen auf der Plattform parallel ablaufen indem die Mikroreaktoren gleichzeitig an verschiedene Reaktionsorte auf der Plattform platziert werden.

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Finger- und Dokumentenscanner für Displays

 

Auf dem Markt der Smartphones und Tablet-Computern sind Anzeigevorrichtungen mit beliebig ausgestalteten Bildschirmen bereits bekannt. Für derartige Vorrichtungen werden LED- oder OLED-Bildschirme in mobilen Geräten als hochauflösende Touch-Screens eingesetzt. Als problematisch erweist sich dabei beispielsweise die Datensicherheit bei der Verwendung solcher mobiler Geräte.  Denn der kompakte Aufbau bietet keine Möglichkeit ein sicheres Fingerabdruck-Lesegerät einzubauen. Darüber hinaus ist es mit den bekannten Ausgestaltungen bisher nicht ausführbar, Dokumente und Gegenstände direkt auf der Bildschirmoberfläche zu scannen.

Mit der neuentwickelten Erfindung ist es möglich die Funktionen Touch-Screen, Fingerprint und Dokumentenscanner in Einem zu vereinen. Die Vorrichtung stellt ein Touch-Screen mit einem vielfach verwendbaren Scanner in einem Gerät dar. Die Vorrichtung ermöglicht die optische Erfassung von Fingerabdrücken auf der Bildschirmoberfläche. Dadurch kann eine wirksame Zugangskontrolle durch das biometrische Merkmal der Fingerkuppen gewährleistet werden. Des Weiteren lassen sich mit der neuartigen Vorrichtung Dokumente und Gegenstände direkt auf der Bildschirmoberfläche scannen, wobei die Scans monochrom, farbig oder multispektral sein können. Die Erfassung eines Fingerabdrucks oder eines sonstige Gegenstandes auf dem Bildschirm wird auch zu dessen Positionsbestimmung verwendet, sodass der Bildschirm als Touch-Screen dient.

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Werkzeughalter für Polier- & Schleifmaschinen

Bei Vorrichtungen zum Glätten, Schleifen und Polieren von spröden Materialien (Marmor, Granit, Kunststeine etc.) werden rotierende Köpfe eingesetzt. Diese besitzen einen zentralen Körper, an dem Schwingarme montiert sind, die wiederum Segmente aus Schleifmittel tragen. Der zentrale Körper wird mit einer Spindel in Rotation versetzt. Dadurch führen die Schwingarme Schwingbewegungen aus, welche einen Linienkontakt zwischen Schleifmittel und Werkstück gewährleisten sollen. Diese Anordnung erfordert den Einsatz von komplizierten und schweren mechanischen Organen. Des Weiteren benötigen die Schleifköpfe eine übergeordnete Steuerung. Diese Tatsachen machen diese Art von Köpfen sehr kompliziert, teuer und schwer.

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Heizkessel-Reinigungsgerät

 

Bei der Verbrennung flüssiger oder fester Brennstoffe, wie z. B. Öl, Holz oder Kohle entstehen Verbrennungsrückstände, die sich an den Wänden von Heizkesseln und in den nachgeordneten Rauchgaszügen ablagern. Bei dem neuen Verfahren zum Reinigen der Brennkammer und der Rauchgaszüge des Heizkessels wird mit geringem Arbeitsaufwand eine gründliche Reinigung unter Vermeidung eines Rußaustritts erzielt. Hierzu wird ein Druckrohr in die Flammrohröffnung eingesetzt und die Brennkammer mit einer druckbeaufschlagten Reinigungsflüssigkeit eingesprüht.

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Zeitsynchronisation in Ad-hoc-Netzwerken

In Ad-hoc-Netzen stellt die verteilte Tick- bzw. Zeitsynchronisation der Netzknoten über mehrere Hops eine anspruchsvolle Aufgabe dar. In dem neu entwickelten Verfahren werden die Beacon-Frames durch sogenannte Black Bursts codiert, wodurch sie kollisionsresistent sind und empfängerseitig immer ausgewertet werden können. Dabei startet ein beliebiger Knoten periodisch eine Synchronisationsphase, indem er einen solchen Beacon sendet. Die empfangenden Knoten senden mit exakt definierter Verzögerung einen eigenen Beacon. Dies wird solange fortgesetzt, bis der Netzwerkdurchmesser erreicht ist. Das Verfahren zeichnet sich durch Effizienz, Robustheit und deterministische Zeit und Genauigkeit der Synchronisation aus.

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Zentrifugal-Membran-Filter

Mit der neu entwickelten Apparatur zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen bestehend aus einem rotationssymmetrischen Filtergehäuse in dessen Rotationsachse mehrere Filterscheiben zu einem Filterelement verspannt sind, kann einer Deckschichtbildung effizient und mit geringem Energieeinsatz entgegengewirkt werden. Hierbei wird das Prinzip eines Zyklons ausgenutzt, indem durch Erzeugung eines Primär- und Sekundärwirbels im Gehäuse eine Zone mit hochturbulenten Strömungsverhältnissen geschaffen wird, was zur Vermeidung einer Verblockung infolge haftender Partikel auf den Filterflächen führt. Die Verblockungsfreiheit ist ein großer Vorteil, da dadurch sehr hohe Filterstandzeiten erreicht werden können. Diese gestatten dem Betreiber der Filtervorrichtung einen geringeren Wartungsaufwand und daher einen wirtschaftlicheren Filtrationsbetrieb. 

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Sintern von Siliciumcarbid RSiC für z. B. Dieselpartikelfilter

Beim Sintern von Siliziumcarbidpulverhaufwerken zur Herstellung von "rekristallisiertem Siliziumcarbid" RSiC stellt der vorliegende ungebundene Kohlenstoff eine Behinderung dar.  Durch das neu entwickelte Verfahren wird dem binderreichen Versatz ein SiO2-reicher Zusatz zugegeben. Dadurch wird der Kohlenstoff in der Probe selbst oxidiert und dies muss nicht mehr durch eine oxidative Atmosphäre geschehen. Die vollständige Entbinderung eines organikreichen RSiC-Versatzes kann also in einem einzelnen Brennzyklus ohne Änderung der atmosphärischen Vorgaben erreicht werden. 

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Einknickwinkelsensor für Fahrzeuge mit Drehschemelanhänger

Aufgrund der zunehmenden Verkehrsdichte wird in Innenstädten der Manövrierraum zum Fahren und Rangieren insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Zweiachsanhänger immer kleiner und somit das Rückwärtsfahren auch immer schwerer. Daher werden für diese Fahrzeugklasse Fahrerassistenzsysteme entwickelt, die das Rangieren erleichtern sollen. Hierzu werden präzise Messsysteme benötigt, die die Ausrichtung der Fahrzeugglieder zueinander, die sogenannten Einknickwinkel, in Echtzeit ermitteln können. Mit dem neu entwickelten Verfahren kann mittels eines optischen Messsystems und eines Beobachtungsgegenstandes die Ausrichtung der einzelnen Fahrzeugglieder zueinander in Echtzeit ermittelt werden.

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Hochturbulente Membranfiltervorrichtung

Unter­suchungen haben bestätigt, dass in Büro- und Verwaltungsgebäuden die Verbrauchskosten für die Kühlung und Belüftung der Innenräume im Frühjahr und Sommer um ein Vielfaches höher liegen, als für die Heizperiode im Winter. Aus diesem Grund ist die Einbindung einer geregelten Kühlung/Belüftung, insbesondere zur Einhaltung der Energieeinsparungs­verordnung (EnBV 2009), über die Fenster von besonderer Bedeutung, um die Energiekosten zu senken und somit die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen. Eine effiziente Regulierung der Kühlung/Belüftung des Innenraums kann über eine zentrale Steuervorrichtung kombiniert mit elektrisch betriebenen Fassadenfenstern realisiert werden. Bestehende Konzeptlösungen benötigen häufig spezielle Beschläge und eine komplizierte Mechanik mit einer Vielzahl von kinematisch zusammen­wirkenden Bauteilen, um eine Hubfunktion eines in einem Blend­rahmen eingefassten Fenster­rahmens zu ermöglichen, der anschließend eine Schiebefunktion folgt.

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