[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Anreicherung flüssiger Medien mit Gas.
Mittels der Einrichtung wird Gas in eine strömende Flüssigkeit eingebracht und zur
Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Gas in der Flüssigkeit gelöst.
[0002] Zu unterschiedlichsten Zwecken ist es erforderlich, flüssige Medien mit Gasen anzureichern.
Entsprechende Erfordernisse bestehen beispielsweise bei der Erzeugung von Löschmitteln,
bei denen zur Erreichung eines möglichst hohen Löscheffektes inerte Gase in Flüssigkeiten
eingebracht werden. Aber auch bei der Aufbereitung von Brauchwasser ist es bekannt,
dem Wasser zum Zwecke der Enteisenung und/oder der Ausfällung von Mangan gezielt Sauerstoff
zuzuführen. Eine Schwierigkeit besteht dabei darin, das jeweilige in eine Flüssigkeit
eingeleitete Gas so in die Flüssigkeit einzubringen, dass das Gas von der Flüssigkeit
möglichst vollständig aufgenommen, also nahezu vollständig darin gelöst wird. Bei
bekannten Einrichtungen, wie sie beispielsweise zur Wasseraufbereitung eingesetzt
werden, geschieht die Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Gas dadurch, dass das Gas
in Form feiner Bläschen in die strömende Flüssigkeit eingetragen wird. Dabei geht
man davon aus, dass bereits durch die Feinperligkeit des eingebrachten Gases sichergestellt
ist, dass dieses von dem strömenden Wasser so gut aufgenommen wird, dass eine Annäherung
an die Sättigungsgrenze erreicht wird. Zur Unterstützung der Aufnahme des Gases durch
die Flüssigkeit wird die Flüssigkeit gegebenenfalls, beispielsweise durch Einordnung
von Prallflächen in die Strömungswege, noch verwirbelt. Es hat sich jedoch gezeigt,
dass die dargestellten Maßnahmen zwar einer Aufnahme des Gases durch die Flüssigkeit
förderlich sind, dass jedoch die Sättigungsgrenze tatsächlich nicht annähernd erreicht
wird. Auch ist es bei den bekannten Verfahren, unabhängig von der Frage eines annähernden
Erreichens der Sättigungsgrenze, im Grunde nicht möglich, die Menge des von der Flüssigkeit
aufgenommenen Gases wirklich zu steuern.
[0003] Zudem tritt häufig das Problem auf, dass sich die Gasauslässe, über welche das Gas
der Flüssigkeit feinperlig zugeführt wird, im Laufe der Zeit durch Anlagerungen von
Verunreinigungen zusetzen. Daher ist eine kostenintensive, ständige Wartung entsprechender
Einrichtungen erforderlich.
Eine entsprechende Vorrichtung zum Eintragen von Gas in Flüssigkeiten, wird beispielsweise
durch die DE 100 44 697 A1 beschrieben. Kern der Vorrichtung ist eine Dosierstelle,
bei der in ein von der Flüssigkeit durchströmtes Gehäuse über einen Dom mit einem
darin eingeordneten Diaphragma und eine durch den Dom geführte lanzettenartige Führung,
mit Gasaustrittsöffnungen, ein Gas feinperlig in die strömende Flüssigkeit eingeleitet
wird. Es wurde gefunden, dass durch die Maßnahmen zur Erzielung der Feinperligkeit
des einströmenden Gases zwar eine verhältnismäßig gute Anreicherung der Flüssigkeit
mit Gas erreicht wird, aber ein höherer Anreicherungsgrad dennoch wünschenswert ist,
da dieser zumeist noch deutlich unterhalb der Sättigungsgrenze liegt. Zudem sind bei
der Vorrichtung kaum Möglichkeiten gegeben, den Anreicherungsgrad gezielt einzustellen
bzw. an bestehende Erfordernisse anzupassen. Auch das schon angesprochene Problem
der Ablagerung von Verunreinigungen im Bereich der Gasaustrittsöffnungen ist hier
zu beobachten.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Einbringung von Gasen in Flüssigkeiten
bereitzustellen, mit welcher ein höherer Grad der Anreicherung des Gases in der Flüssigkeit
erreicht wird, als dies bei bisher bekannten Einrichtungen vergleichbarer Art der
Fall ist. Ein weiteres Ziel besteht darin, einen einfachen Aufbau einer entsprechenden
Einrichtung zu erreichen, der in Weiterbildung der Erfindung möglichst wartungsarm
ist.
[0005] Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Einbringen von Gasen in Flüssigkeiten
gelöst, welche durch die Merkmale des Hauptanspruchs charakterisiert ist. Vorteilhafte
Aus- beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
[0006] Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Anreicherung flüssiger Medien mit Gas umfasst
mindestens eine druckregulierte Gasquelle und eine Behandlungskammer, welcher das
von der Gasquelle gelieferte Gas zugeleitet wird. Für die Gasversorgung kommt, selbstverständlich
auch in Abhängigkeit der Art des einzubringenden Gases, der Anschluss an ein entsprechendes
Versorgungsnetz oder der Bezug aus einem Vorrat, wie einer Gasflasche, mit entsprechenden
Einheiten zur Druckregulierung in Betracht. Das Gas wird in der Behandlungskammer
in die, diese durchströmende Flüssigkeit eingetragen. Erfindungsgemäß ist in der Behandlungskammer
mindestens eine Sprühdüse angeordnet, wobei außerdem, bezogen auf die Strömungsrichtung
der Flüssigkeit, vor der Sprühdüse eine Gaszuführungseinheit in die Behandlungskammer
einmündet. Von wesentlicher Bedeutung sind dabei die erfindungsgemäß, bezogen auf
den Druck sowohl der Flüssigkeit, als auch des Gases, an der Behandlungskammer einzustellenden
Druckverhältnisse. Die Drücke werden nämlich erfindungsgemäß so eingestellt, dass
der eingangsseitige Druck, also der Druck am Flüssigkeitseingang 5 der Behandlungskammer,
wenigstens um 50 kPa größer ist, als der an ihrem Flüssigkeitsausgang 6, wobei der
eingangsseitige Flüssigkeitsdruck aber gleichzeitig um wenigstens 50 kPa geringer
ist, als der Druck des aus mindestens einer Gasaustrittsöffnung der Gaszuführungseinheit
herausperlenden Gases. Durch die eingangsseitigen Druckverhältnisse, also die Einstellung
des Drucks der Flüssigkeit und des vor der Sprühdüse feinperlig in die Behandlungskammer
eingeführten Gases, wird erreicht, dass das Gas in der Behandlungskammer von dem sie
passierenden Flüssigkeitsstrom mitgerissen und mit der Flüssigkeit gemeinsam an der
Sprühdüse vernebelt wird. Im Zuge des gemeinsamen Versprühens von Flüssigkeit und
Gas werden insbesondere die Gasbläschen zerschlagen und so eine innige Durchsetzung
der Flüssigkeit mit dem Gas erreicht. Überraschender Weise wurde aber außerdem gefunden,
dass die aufgrund des gemeinsamen Versprühens bzw. Vernebelns von Flüssigkeit und
Gas erreichte gute Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Gas erfindungsgemäß durch
einen ausgangs der Sprühdüse anstehenden Überdruck noch zusätzlich begünstigt wird.
Durch den ausgangsseitigen Überdruck wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, anders
als dies sonst beim Einsatz von Sprühdüsen üblicher Weise der Fall ist, die Flüssigkeit
nach dem Passieren der Düse nicht sofort entspannt. Gerade diese Maßnahme hat sich
jedoch vorteilhafter Weise als äußerst wirkungsvoll für die Erreichung höherer Anreicherungsgrade,
hinsichtlich der Lösung des Gases in der Flüssigkeit, erwiesen. Zur Einstellung der
Drücke sind vor und nach der Behandlungskammer Druckregulierungseinheiten in die Strömungswege
der Flüssigkeit eingeordnet, mittels derer der Flüssigkeitseingang sowie der Flüssigkeitsausgang
der Behandlungskammer mit dem Überdruck beaufschlagt werden.
Die Gaszuführungseinheit umfasst gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
eine Dosierlanze, welche in die Behandlungskammer hineinragt. Das Gas tritt an dieser
Dosierlanze über eine oder mehrere Bohrungen aus bzw. in die Behandlungskammer ein.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist auf die
Gasaustrittsöffnungen der Dosierlanze ein flexibler Schlauch oder ein flexible Hülle
aufgeschoben. Der Schlauch bzw. die Hülle steht dabei unter einer Vorspannung, welche
durch das feinperlig aus den Gasaustrittsöffnungen austretende Gas aufgrund seines
Drucks überwunden wird, wobei sich der Schlauch oder die Hülle beim Austritt eines
Gasbläschens jeweils leicht aufbläht. Als geeignet hat sich die Verwendung eines Stücks
Silikonschlauch, mit einem Untermaß von einigen Zehntelmillimetern gegenüber dem Außendurchmesser
der Dosierlanze, erwiesen, wobei die jeweils vorzusehende Wandstärke von dem wiederum
auf den Wasserdruck abzustimmenden Gasdruck abhängt.
Ausgangsseitig der Behandlungskammer ist entsprechend einer möglichen Ausbildungsform
als Druckregulierungseinheit ein Drosselventil mit zugeordnetem Druckmesser in die
Leitungswege für die mit dem Gas angereicherte Flüssigkeit eingeordnet. Der eingangsseitige
Druck kann entweder aufgrund eines bestehenden Anlagendrucks (z. B. bei Wasserversorgungsanlagen
bzw. sofern dieser ausreichend ist) aufgebracht oder durch den Einsatz einer der Behandlungskammer
vorgeschalteten Druckerhöhungspumpe mit zugeordnetem Druckmesser bewerkstelligt werden,
wobei im Falle der Nutzung eines Anlagendrucks, je nach Art der Anlage, gegebenenfalls
auch druckreduzierende Mittel vor dem Flüssigkeitseingang der Behandlungskammer vorgesehen
sein können. Die Einstellung des Gasdrucks erfolgt vorzugsweise mittels eines vor
der Gaszuführungseinheit bzw. Dosierlanze angeordneten Regelventils mit vorgeschaltetem
Druckminderer. In ergänzender Weiterbildung der Einrichtung ist der Behandlungskammer
eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Konzentration des in der Flüssigkeit gelösten
Gases nachgeschaltet. Dabei ist es denkbar dass die entsprechende Messeinrichtung,
die Einheiten zur Einstellung der Druckverhältnisse der Flüssigkeit vor und nach der
Behandlungskammer sowie ein Regelventil zur Gasmengendosierung über eine Steuereinrichtung
miteinander in einem Regelkreis in Wirkverbindung gebracht und die jeweiligen Drücke
durch die Steuereinrichtung vermittels entsprechender Stellglieder automatisch in
Abhängigkeit zum Verhältnis einer ausgangsseitig in der Flüssigkeit festgestellten
Gaskonzentration zu einem dafür vorgegebenen Wert eingestellt werden. Die im Hinblick
auf den, entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall, angestrebten Anreicherungsgrad
jeweils günstigsten Druckwerte sind dabei selbstverständlich abhängig von der Art
der Flüssigkeit und des Gases und beruhen bisher auf empirisch gewonnenen Erfahrungswerten.
Eine mögliche Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist noch dadurch gegeben,
dass der Behandlungskammer eine Ultraschallquelle zugeordnet ist, deren Schwingungen
die Behandlungskammer, zumindest aber den, bezogen auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit,
hinter der Sprühdüse befindlichen Bereich der Behandlungskammer, vorzugsweise aber
auch die Sprühdüse durchdringen. Hierdurch wird die diesen Bereich durchströmende
bereits mit dem Gas durchsetzte Flüssigkeit in Schwingungen versetzt, welche die Gasblasen
an der Grenzschicht zwischen Gas und Flüssigkeit in vorteilhafter Weise zerstören
und dadurch zu einer noch besseren Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Gas beitragen.
Als Ultraschallquelle kommt beispielsweise ein piezoelektrischer Wandler in Betracht.
Bei einer zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff ausgebildeten Einrichtung hat
sich ein Eingangsdruck am Wassereingang der Behandlungskammer zwischen 500 kPa und
800 kPa, bei einem gleichzeitig gegenüber diesem um 50 kPa bis 150 kPa, bevorzugt
100 kPa, erniedrigten Ausgangsdruck als günstig erwiesen. Der Eingangsdruck ist dabei
aber auch von der gewünschten Durchflussmenge des mit dem Sauerstoff anzureichernden
Gases abhängig. Zudem sei in diesem Zusammenhang darauf verwiesen, dass gegebenenfalls
über die mindestens eine Sprühdüse hinaus, bei entsprechend hohen Durchflussmengen
weitere Sprühdüsen parallel in der Behandlungskammer angeordnet sein können. Bei der
zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff eingerichteten Ausbildungsform hat sich
weiterhin als günstig erwiesen, wenn der an den Gasaustrittsöffnungen der Gaszuführungseinheit
anstehende Druck des Sauerstoffs gegenüber dem eingangsseitigen Wasserdruck um 80
kPa bis 220 kPa erhöht ist.
[0007] Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles nochmals näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1:
- Den wesentlichen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Ausführungsform zum
Eintragen von Sauerstoff in Wasser
- Fig. 2:
- Den Einrichtungsteil gemäß Fig. 1 in einer modifizierten Ausführungsform
[0008] In der Fig. 1 ist der wesentliche Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung in einer
geschnittenen sowie stark schematisierten Darstellung wiedergegeben. Es handelt sich
hierbei um die Behandlungskammer 1, also denjenigen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung,
in dem die eigentliche Anreicherung der Flüssigkeit mit dem Gas erfolgt. Die Erklärung
des Aufbaus und der Funktion bezieht sich beispielhaft auf eine Ausführungsform, mittels
welcher Sauerstoff in Wasser, zum Zwecke der Wasseraufbereitung, eingebracht wird.
Bei der Aufbereitungskammer 1 handelt es sich um eine von der Flüssigkeit, vorliegend
also vom Wasser, durchströmte Behandlungskammer innerhalb welcher eine Sprühdüse 2
in den Strömungsweg des Wassers eingeordnet ist. Seitlich, quer zur Strömungsrichtung
r des Wassers und in Strömungsrichtung r vor der Sprühdüse 2, ragt eine Dosierlanze
4 als Teil einer Gaszuführungseinheit 3 in die Behandlungskammer 1 hinein. Dabei soll
die Dosierlanze, im Hinblick auf den Eintrag von Sauerstoff, im Zusammenhang mit dem
Ausführungsbeispiel nachfolgend auch als Sauerstofflanze bezeichnet werden.
Ausgehend von einem hier nicht gezeigten Sauerstoffvorrat, also beispielsweise einer
Sauerstoffflasche, über ein ebenfalls nicht gezeigtes Druckminderventil zur Einstellung
des Drucks mit einem zugehörigen Regelventil zur Mengendosierung des in die Behandlungskammer
einzuführenden Sauerstoffs sowie über die Dosier- beziehungsweise Sauerstofflanze
4 wird der Sauerstoff der Behandlungskammer 1 in feinperliger Form zugeführt. Der
Sauerstoff tritt aus der Dosierlanze 4 über eine oder mehrere an dieser vorgesehene
Austrittsöffnungen bzw. Bohrungen oder Schlitze 7 aus der Lanze 4 aus. Allerdings
sind die genannten Austrittsöffnungen 7 mit einem Stück Schlauch 8, vorzugsweise aus
Silikon, überzogen, dessen Funktion später noch erläutert werden soll. Bei der im
Beispiel gezeigten Behandlungskammer 1 mit eingeordneter Sprühdüse 2 handelt es sich
um einen handelsüblichen Sprühkopf, der für den vorgesehenen Einsatzzweck modifiziert
wurde. Eingangsseitig wird das Wasser der Behandlungskammer 1, unter Druck stehend,
zugeführt. Dabei werden die über die Gaszuführungseinheit 3 mit der Dosierlanze 4
eingetragenen Gasbläschen mitgerissen und gemeinsam mit dem Wasser in der Sprühdüse
2 unter Zerschlagung der Gasbläschen vernebelt, wobei Gas und Wasser in einen sehr
innigen Kontakt gebracht werden. Anders, als beim Einsatz von Sprühdüsen üblich, tritt
jedoch das Wasser aus der Sprühdüse 2 nicht unter Umgebungsdruck aus. Vielmehr ist
die Behandlungskammer 1 auch ausgangsseitig (bezogen auf die Strömungsrichtung r)
mit einem Überdruck beaufschlagt, welcher aber niedriger ist als der Eingangsdruck.
Dabei hat sich gezeigt, dass im Hinblick auf die Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff
bei einer geringfügigen Druckdifferenz von vorzugsweise 100 kPa, also 1 bar, zwischen
Eingangs- und Ausgangsdruck eine maximale Anreicherung des Wassers mit dem Sauerstoff
erzielt wird. In einem Versuchsaufbau wurden besonders gute Ergebnisse bei einem Wassereingangsdruck
von 700 kPa bzw. 7 bar und einem Ausgangsdruck von 600 kPa bzw. 6 bar erzielt. Es
wird angenommen, dass durch die Beaufschlagung des Ausgangs 6 mit einem gegenüber
dem Umgebungsdruck erhöhten Druck eine besonders gute Lösung des Gases in der Flüssigkeit
erreicht wird, weil Gas und Flüssigkeit nach ihrer Verwirbelung und dem Austritt aus
der Sprühdüse 2 noch über eine gewisse Strecke in einem innigen Kontakt bleiben, welcher
die Lösung des Gases in der Flüssigkeit begünstigt. Der Eingangsdruck resultiert entweder
unmittelbar aus dem jeweiligen Anlagendruck oder wird durch den Einsatz einer Druckerhöhungspumpe
erreicht. Der erhöhte Ausgangsdruck lässt sich mittels eines in der Figur ebenfalls
nicht gezeigten, der Behandlungskammer 1 nachgeschalteten Drosselventils realisieren.
Durch Einordnung entsprechender Druckmesser und mit diesen gekoppelter Stellglieder
in die ein- und ausgangsseitigen Leitungswege lassen sich die jeweils benötigten Druckverhältnisse
problemlos einstellen. Dabei ist es möglich, bezogen auf das dargestellte Beispiel,
die Sauerstoffkonzentration ausgangs der Behandlungskammer mit einem Messgerät bekannter
Art zu bestimmen und die Druckverhältnisse am Ein- und Ausgang 5, 6 so einzuregeln,
dass die gewünschte Sauerstoffkonzentration im Wasser erhalten wird.
Wie bereits dargestellt, gelangt der Sauerstoff über entsprechende Austrittsöffnungen
7 in der Sauerstofflanze 4 in die von der Flüssigkeit durchströmte Behandlungskammer
1. Da der Sauerstoff über die Austrittsöffnungen 7 geringen Durchmessers beziehungsweise
geringer Öffnungsweite feinperlig in die Behandlungskammer 1 eingebracht wird, ergibt
sich das eingangs bereits geschilderte Problem, dass sich die feinen Austrittsöffnungen
7 im Laufe der Zeit durch im Wasser enthaltene Verunreinigungen zusetzen könnten.
Um dem zu begegnen, ist auf die Austrittsöffnungen ein Stück Silikonschlauch 8 gezogen.
Hierdurch wird gleichzeitig eine zuverlässige Trennung des Gassystems vom Flüssigkeitssystem
erreicht, so dass insbesondere keine Flüssigkeit in die Gaszuführungswege eindringt.
Die Wandstärke des Silikonschlauchs 8 und der Druck des zugeführten Sauerstoffs sind
so aufeinander abgestimmt, dass die Sauerstoffbläschen zwischen der Außenfläche der
Sauerstofflanze 4 und der Innenfläche des Silikonschlauchs 8 in die Behandlungskammer
1 austreten können. Dabei zeigt sich folgender vorteilhafter Effekt. Der Silikonschlauch
8 wird durch die aus den Austrittsöffnungen 7 heraustretenden Sauerstoffblasen jeweils
geringfügig aufgebläht, wodurch die sich in diesem Bereich absetzenden Verunreinigungen
des Wassers mit jedem Austreten einer Sauerstoffblase von dem Silikonschlauch 8 und
den lateral im Übergang zum Silikonschlauch 8 angrenzenden Bereichen der Sauerstofflanze
4 quasi abplatzen. Dadurch wird zuverlässig eine massive Anlagerung von Verunreinigungen
und damit ein Zusetzen der Austrittsöffnungen 7 vermieden. Der Silikonschlauch 8 weist
gegenüber dem Durchmesser 4 der Dosierlanze ein Untermaß von einigen Zehntelmillimetern
auf und ist in seiner Wandstärke so abgestimmt, dass die Sauerstoffbläschen bei einem
den Druck des Wassers am Eingang 5 der Behandlungskammer 1 um 100 kPa bis 200 kPa
bzw. 1 bar bis 2 bar übersteigenden Sauerstoffdruck ungehindert aus der Lanze 4 austreten
können. Bei der in dem Beispiel gezeigten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist der Behandlungskammer 1 ein piezoelektrischer Wandler 9 zugeordnet. Dieser wirkt
als eine Ultraschallquelle 9, deren Schwingungen die Behandlungskammer 1 ausgangsseitig
der Sprühdüse 2 durchdringen. Im Ergebnis ist, wie bereits dargestellt, eine noch
bessere Anreicherung der in Schwingungen versetzten Flüssigkeit mit dem Gas zu erreichen.
Die Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Behandlungskammer 1 gemäß Fig.
1. Hierbei handelt es sich um eine Behandlungskammer 1 mit mehreren, im Beispiel 2,
drei darin angeordneten Sprühdüsen 2. Die Behandlungskammer 1 weist zudem einen gegenüber
der Ausführungsform nach Fig. 1 vergrößerten Durchmesser auf. Daran angepasst ist
die in die Behandlungskammer 1 hineinragende Sauerstofflanze 4 entsprechend verlängert
und weist eine höhere Anzahl von Gas- bzw. Sauerstoffaustrittsöffnungen 7 auf. Die
Gasaustrittsöffnungen 7 sind, bezogen auf die axiale Erstreckung der Lanze 4, in mehreren
Ebenen untereinander angeordnet. Jede dieser Ebenen ist entsprechend dem zuvor erläuterten
Beispiel mit einem die Anlagerung vor Verunreinigungen verhindernden Stück Silikonschlauch
8 überzogen, wobei es sich hierbei, abweichend von der Darstellung gegebenenfalls
auch nur um ein, alle Gasaustrittsöffnungen 7 überziehendes Stück Schlauch 8 handeln
kann. In analoger Ausführung sind selbstverständlich auch Behandlungskammern 1 mit
einer größeren Anzahl von Sprühdüsen denkbar, die gegebenenfalls, wie in dem Beispiel
gemäß Fig. 2, bezogen auf die Strömungsrichtung r in mehreren Ebenen in der Behandlungskammer
1 angeordnet sein können. Die Dimensionierung der Behandlungskammer 1 und die Anzahl
der darin angeordneten Sprühdüsen 2 hängt vom jeweiligen Einsatzfall, insbesondere
der Durchflussmenge der mit dem Gas anzureichernden Flüssigkeit ab.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
[0009]
- 1
- Behandlungskammer
- 2
- Sprühdüse(n)
- 3
- Gaszuführungseinheit
- 4
- Dosierlanze (ggf. Sauerstofflanze)
- 5
- Eingang bzw. Flüssigkeitseingang
- 6
- Ausgang bzw. Flüssigkeitsausgang
- 7
- Gasaustrittsöffnung(en)
- 8
- Schlauch oder Hülle (ggf. Silikonschlauch)
- 9
- Ultraschallquelle (piezoelektrischer Wandler)
- r
- Strömungsrichtung der Flüssigkeit
1. Einrichtung zur Anreicherung flüssiger Medien mit Gas, mit mindestens einer druckregulierten
Gasquelle und einer Behandlungskammer(1), welcher das Gas zugeleitet und in eine die
Behandlungskammer (1) durchströmende Flüssigkeit eingetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Behandlungskammer (1) mindestens eine Sprühdüse (2) angeordnet ist und, bezogen
auf die Strömungsrichtung (r) der Flüssigkeit, vor der Sprühdüse (2) eine Gaszuführungseinheit
(3) in die Behandlungskammer(1) einmündet, über welche das Gas in die Behandlungskammer
(1) und den diese passierenden Flüssigkeitsstrom eingetragen und von der strömenden
Flüssigkeit mitgerissen sowie mit ihr gemeinsam an der Sprühdüse (2) vernebelt wird
und dass vor und nach der Behandlungskammer (1) Druckregulierungseinheiten in die
Strömungswege der Flüssigkeit eingeordnet sind, mittels derer der Flüssigkeitseingang
(5) sowie der Flüssigkeitsausgang (6) der Behandlungskammer (1) mit einem Überdruck
beaufschlagt werden, wobei der eingangsseitige Druck wenigstens um 50 kPa größer als
der ausgangsseitige Druck und um wenigstens 50 kPa geringer ist, als der Druck des
aus mindestens einer Gasaustrittsöffnung (7) der Gaszuführungseinheit (3) herausperlenden
Gases.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführungseinheit (3) eine Dosierlanze (4) umfasst und das Gas über eine oder
mehrere Bohrungen oder Schlitze (7) der in die Behandlungskammer (1) hineinragenden
Dosierlanze (4) austritt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gasaustrittsöffnungen (7) der Dosierlanze (4) ein flexibler Schlauch oder
ein flexible Hülle (8) unter Vorspannung aufgeschoben ist, dessen oder deren Vorspannung
durch das feinperlig aus den Gasaustrittsöffnungen (7) austretende Gas überwunden
wird, wobei sich der Schlauch oder die Hülle (8) beim Austritt eines Gasbläschens
leicht aufbläht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gasaustrittsöffnungen (7) ein Stück Silikonschlauch (8) aufgeschoben ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierlanze (4) quer zur Strömungsrichtung (r) der Flüssigkeit in die Behandlungskammer
(1) hineinragt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckregulierungseinheit im Bereich des Flüssigkeitsausgangs (6) der Behandlungskammer
(1) ein Drosselventil mit zugeordnetem Druckmesser angeordnet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungskammer (1) eine Ultraschallquelle (9) zugeordnet ist, deren Schwingungen
die Behandlungskammer (1) durchdringen.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ultraschallquelle (9) um einen piezoelektrischen Wandler handelt.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Flüssigkeitseingang (5) der Behandlungskammer (1) eine Druckerhöhungspumpe
mit zugeordnetem Druckmesser angeordnet ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Gaseintrags vor der Gaszuführungseinheit (3) ein Regelventil
mit vorgeschaltetem Druckminderer angeordnet ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungskammer (1) eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Konzentration des
in der Flüssigkeit gelösten Gases nachgeschaltet ist, mit deren Hilfe der Gaseintrag
anlagenspezifisch regelbar ist.
12. Einrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff,
dadurch gekennzeichnet, dass der Druck am Wassereingang (5) der Behandlungskammer (1) zwischen 500 kPa und 800
kPa beträgt.
13. Einrichtung nach Anspruch 1, zur Anreicherung von Wasser mit Sauerstoff, oder nach
Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck am Wasserausgang (6) der Behandlungskammer (1) gegenüber dem Druck an deren
Wassereingang um 50 kPa bis 150 kPa erniedrigt ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen eingangsseitigem Wasserdruck und ausgangsseitigem Wasserdruck
etwa 100 kPa beträgt.
15. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Gasaustrittsöffnungen (7) der Gaszuführungseinheit (3) anstehende Druck
des Sauerstoffs gegenüber dem eingangsseitigen Wasserdruck um 80 kPa bis 220 kPa erhöht
ist.