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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Belüftung von Gewässern mit einer
Wasserstrahlpumpe, deren Ausströmdüse sich unter dem Wasserspiegel des Gewässers befindet und die Umgebungsluft ansaugt und mit dem dieser Wasserstrahlpumpe zugeführten Druckwasser vermischt, und mit einer kanalartig geformten feinperforierten Hülle, die unter dem Wasserspiegel angeordnet ist und einen Teilbereich des zu belüftenden Gewässers umgibt, in den hinein der
Ausströmstrahl der Wasserstrahlpumpe gerichtet ist, und die nach oben hin von einer gleichfalls unter dem Wasserspiegel angeordneten langgestreckten Haube aus luftdichtem Material überdeckt ist.
Eine Vorrichtung vorgenannter Art kann sowohl zum Belüften von natürlichen Gewässern, wie Teichen, Seen oder Wasserläufen, als auch zum Belüften wassergefüllter Becken od. dgl., welche auch Bestandteil von Kläranlagen sein können, eingesetzt werden. Das der Wasserstrahlpumpe unter verhältnismässig hohem Druck zugeführte Druckwasser wird dabei in der Ausströmdüse dieser Pumpe mit von dieser Pumpe angesaugter Umgebungsluft innig vermischt, wodurch günstige
Bedingungen für die Aufnahme dieser Luft in das Wasser geschaffen werden. Nach dem Austritt des solcherart mit Luft versetzten Wasserstrahl aus der Ausströmdüse der Wasserstrahlpumpe liegt dabei die Luft in Form feinster Bläschen im Wasser vor.
Die feinperforierte Hülle, in die hinein der Ausströmstrahl der Wasserstrahlpumpe gerichtet ist, vermag dabei die Lebensdauer dieser kleinen Luftbläschen wesentlich zu verlängern, wodurch die Sauerstoffaufnahme des Wassers erhöht wird, und es ergibt sich beim Hindurchtreten der kleinen Luftbläschen durch die feinper- forierte Hülle eine abermalige Intensivierung des Kontaktes der in den Bläschen vorliegenden
Luft mit dem Wasser. Die dann das freie Entweichen der Luftbläschen hindernde Haube fördert gleichfalls die Aufnahme des in den Luftbläschen enthaltenen Sauerstoffes durch das Wasser.
Es ist nun Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei der eine weitere wesentliche Verbesserung der Belüftungswirkung und damit auch eine weitere Verbesserung der Ausnutzung der für den Betrieb der Wasserstrahlpumpe aufgewendeten Energie erzielbar ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Firstbereich der kanalartig geformten Hülle mindestens in einem Teilabschnitt der Längserstreckung dieser Hülle, in Richtung der Ausströmung aus der Ausströmdüse gesehen, abfallend verläuft. Durch diesen Aufbau ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Sauerstoffaufnahme des Wassers aus der mit der Wasserstrahlpumpe in das Wasser eingebrachten Luft, wobei diese vorteilhafte Wirkung, die zu einer besseren Ausnutzung der für das Einbringen der Luft in das Wasser aufgewendeten Energie führt, wahrscheinlich dahingehend erklärbar ist, dass durch diese Ausbildung der Hülle in dem von der Hülle umgebenen Bereich des Wassers unter dem Einfluss der Ausströmung der Wasserstrahlpumpe einerseits und unter dem Einfluss der aufsteigenden Luftbläschen anderseits,
die durch die Hüllenkonfiguration etwas in Gegenrichtung zum Strahl der Wasserstrahlpumpe umgelenkt werden, eine Strömung entsteht, die die Sauerstoffaufnahme begünstigt.
Die durch diese Konfiguration der Hülle erzielbare Verbesserung der Sauerstoffaufnahme ist von der Art und von der Menge der im zu belüftenden Wasser enthaltenen Fremdstoffe abhängig.
Verbesserungen der Sauerstoffaufnahme von über 20% konnten festgestellt werden.
Insbesondere für die Belüftung natürlicher Gewässer, deren Wasser sauerstoffarm ist, ist eine Ausführungsform vorteilhaft, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der abfallend verlaufende Abschnitt der Hülle, in Richtung der Ausströmung aus der Ausströmdüse gesehen, auf einen Abschnitt, in dem der Firstbereich der Hülle zum Wasserspiegel hin ansteigend verläuft, folgt, und dass vorzugsweise der Firstbereich der die kanalartig geformte feinperforierte Hülle überdachenden Haube über beiden Abschnitten der Hülle einen von der Ausströmdüse aus gesehen leicht ansteigenden Verlauf hat. Die dabei vorzugsweise vorgesehene Ausbildung der Haube, die eine fortlaufende Bewegung der durch die Hülle hindurchgetretenen Luftbläschen fördert, wirkt sich in vielen Fällen vorteilhaft in einer besonders guten Sauerstoffaufnahme des Wassers aus.
Besonders für den Einsatz zur Belüftung natürlicher Gewässer ist es weiters vorteilhaft, wenn man vorsieht, dass die Haube und die darunter angeordnete feinperforierte Hülle an einem langgestreckt ausgebildeten Schwimmkörper, der mehrere flutbare Kammern besitzt, angebracht sind.
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Diese Ausbildung ermöglicht es, durch entsprechend dosiertes Fluten der Kammern des Schwimm- körpers die Position und die Winkellage der Haube und der darunter angeordneten feinperforierten
Hülle entsprechend dem jeweils gewünschten Betriebsverhalten auf einfache Weise einzustellen bzw. das die Haube und die feinperforierte Hülle aufweisende Aggregat gewünschtenfalls auch auf den Grund des betreffenden Gewässers abzusenken. Es kann dabei durch ein entsprechend gezieltes Fluten der Kammern des Schwimmkörpers auch einem allfälligen, durch Ansammlung von Luftbläschen innerhalb der feinperforierten Hülle bzw. unterhalb der Haube entstehenden
Auftrieb entgegengewirkt werden.
Will man eine möglichst gleichmässige Belüftung eines grossen Wasservolumens erzielen, sieht man vorteilhaft eine Ausführungsform vor, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das der Wasserstrahlpumpe zuzuführende Druckwasser aus dem zu belüftenden Gewässers an einer
Stelle, die von der Ausströmdüse einen Abstand hat, der mehrmals so gross wie die Länge der
Haube ist, angesaugt und über eine Leitung und eine Druckpumpe der Wasserstrahlpumpe zugeführt wird, wobei bei einem Einsatz der Vorrichtung in einem fliessenden Gewässer die Ansaugstelle stromabwärts von der Wasserstrahlpumpe placiert ist.
Es kann erwähnt werden, dass die DE-OS 2133352 und die DE-OS 2357683 Techniken zur Belüftung bzw. Sauerstoffanreicherung von Gewässern beschreiben, bei denen Luft oder Sauerstoff über Rohr- oder Schlauchleitungen, welche mit porigen oder feinlöchrigen Auslässen versehen sind, in das zu belüftende Gewässer eingeleitet wird. Es wird bei diesen Techniken die Luft bzw. der Sauerstoff unmittelbar in Form kleinerer oder grösserer Bläschen in das Gewässer eingebracht und keinen weiteren Beeinflussungen mehr unterworfen. Es liegt dabei kein Einbringen der Luft mit einer Wasserstrahlpumpe und keine Beeinflussung der Luftaufnahme des Wassers des Gewässers mit einer kanalartig geformten Hülle vor.
Bei einer in der FR-PS Nr. 2. 382. 404 beschriebenen Technik wird zwar eine Wasserstrahlpumpe eingesetzt, um ein Luft-Wasser-Gemisch zu bilden, das zum Einbringen von Luft in zu belüftende Gewässer verwendet wird, aber es ist gemäss dieser FR-PS ein Kasten vorgesehen, der lediglich von der Wasserstrahlpumpe her mit Wasser angespeist wird, so dass in diesem Kasten kein Übergang der mit der Wasserstrahlpumpe gelieferten Luft auf das Wasser des zu belüftenden Gewässers erfolgt. Erst nach dem Austritt aus dem Kasten vermengt sich das mit der Wasserstrahlpumpe gelieferte Wasser-Luft-Gemisch mit dem Wasser des zu belüftenden Gewässers. Auch bei dieser Technik liegt keine Hülle vor, die das Wasser in diesem Bereich des Gewässers beeinflusst.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen dargestellter Beispiele weiter erläutert.
In den schematisch gehaltenen Zeichnungen zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung im Längsschnitt und Fig. 2, gleichfalls im Längsschnitt, ein anderes Ausführungsbeispiel.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist eine Wasserstrahlpumpe-l-vorgesehen, deren Ausströmdüse --2-- sich unter dem Wasserspiegel --3-- des zu belüftenden Gewässers befindet. Die Wasserstrahlpumpe --1-- saugt durch ein über den Wasserspiegel --3-- hinausragendes Rohr --4--, das an seinem oberen Ende einen geräuschdämpfenden Siebkopf --5-- trägt, Umgebungsluft an und vermischt sie mit dem der Wasserstrahlpumpe zum Betrieb zugeführten Druckwasser. Das Druckwasser wird dabei von einer Kreiselpumpe --6-- geliefert, die mit einem Elektromotor--7--, der über dem Wasserspiegel --3-- angeordnet ist, angetrieben wird.
Das von der Kreiselpumpe --6-- unter Druck gesetzte Wasser wird aus dem zu belüftenden Gewässer an einer von der Vorrichtung verhältnismässig weit entfernten Stelle angesaugt und über eine Rohrleitung-8-der Kreiselpumpe-6-zugeführt. Beim Einsatz dieser Vorrichtung in einem fliessenden Gewässer wird die Ansaugstelle für das der Wasserstrahlpumpe-l-zuzuführende Druckwasser, von der die zur Kreiselpumpe--6-führende Leitung-8-ausgeht, stromabwärts von der Wasserstrahlpumpe-l-placiert, so dass eine Aufstellung vorliegt, wie sie in Fig. 1 skizziert ist, wenn man die Strömung des Gewässers entsprechend dem Pfeil 9 annimmt.
Die Vorrichtung ist weiter mit einer kanalartig geformten Hülle --10-- versehen, die aus einem fein perforierten Material, z. B. einem engmaschigen Kunststoffnetz mit einer Maschenweite von zirka 0, 5 bis 1 mm, oder aus einer entsprechenden Siebplatte besteht. Der aus der Ausström- düse --2-- der Wasserstrahlpumpe --1-- austretende Strahl ist in den von der kanalartig geform-
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ten Hülle --10-- umgebenen Raum hinein gerichtet. Die Hülle --10-- ist nach oben hin von einer gleichfalls unter dem Wasserspiegel --3-- angeordneten langgestreckten Haube die aus luftdichtem Material, wie z. B. Blech, besteht, überdacht.
Der Firstbereich --12-- der kanalartigen Hülle --10-- hat einen, in Richtung der durch den Pfeil 14 versinnbildlichten Ausströmung aus der Ausströmdüse --2-- gesehen, abfallenden Verlauf.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung sind die feinperforierte Hülle --10-- und die Haube --11-- an einem Schwimmkörper --16-- ange- bracht, der mehrere getrennt voneinander flutbare Kammern --17, 18,20, 21-- aufweist.
Diese Kammern sind mit Flutungsventilen --22-- und Entlüftungsventilen --23-- ausgestattet, so dass der Auftrieb jeder einzelnen Kammer eingestellt und damit die Lage, die die im Wasser schwimmen-
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die Haube die aus gewellten Kunststoffplatten zusammengesetzt ist, sind im einzelnen an Streben --27--, die vom Schwimmkörper --16-- nach unten abstehen und die Verbindung zu einem Stützrahmen --28-- herstellen und an diesem Stützrahmen --28-- befestigt. Durch entsprechendes Fluten der Kammern des Schwimmkörpers --16-- kann der Auftrieb der Vorrichtung soweit vermindert werden, dass die Vorrichtung mit dem Stützrahmen --28-- am Grund des betreffen- den Gewässers zu stehen kommt.
An dem aus dem Schwimmer --16--, den Streben --27-- und dem Stützrahmen --28-- bestehen- den Gestell der Vorrichtung ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auch die
Wasserstrahlpumpe-l-sowie die diese Wasserstrahlpumpe mit Druckwasser speisende Kreiselpumpe --6--, welche im vorliegenden Fall in Form einer mehrstufigen Tauchmotorpumpe, die mit dem Elektromotor --7-- zu einer Baueinheit integriert ist, angebracht. An diese Baueinheit ist ein Saugrohr angeschlossen, welches zu einer von der Vorrichtung abgelegenen Saugstelle führt. Die dem Wasser zuzumischende Luft wird der Wasserstrahlpumpe --1-- über das Luftansaugrohr dessen oberes Ende mit einem schalldämpfenden Siebkopf --5-- abgedeckt ist, zugeführt.
Die Ausströmdüse --2-- der Wasserstrahlpumpe --1-- ist langgestreckt ausgebildet und hat einen sich allmählich erweiternden Durchmesser, wobei die Länge dieser Ausströmdüse --2-grösser ist als das 5fache ihres mittleren Durchmessers, und es ist diese Ausbildung für die Aufnahme des in der dem Wasser zugeführten Luft befindlichen Sauerstoffs durch das Wasser von Vorteil.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die feinperforierte Hülle --10-von ihrem im Bereich der Wasserstrahlpumpe --1-- gelegenen Ende --30-- beginnend, in Richtung der Ausströmung aus der Ausströmdüse --2-- gesehen, zunächst einen ersten Abschnitt --31--, in dem ihr Firstbereich --12-- zum Wasserspiegel --3-- hin ansteigend verläuft, und es folgt darauf ein weiterer Abschnitt --32-- der Hülle --10--, in dem ihr Firstbereich --12-- einen abfallenden Verlauf hat. Auch dies ist für eine möglichst gute Aufnahme des Sauerstoffes, der in der dem Wasser mit der Wasserstrahlpumpe-l-zugeführten Luft vorliegt, durch das Wasser von Vorteil.
Der Firstbereich --15-- der die feinperforierte Hülle-10-überdachenden Haube-11- hat über beiden Abschnitten --31, 32-- der Hülle --10-- einen von der Ausströmdüse --2-aus gesehen leicht ansteigenden Verlauf, und es ist an dem der Ausströmdüse --2-- fernen Ende --33-- der Haube --11-- ein vom Firstbereich der Haube nach unten ragendes höhenverstellbares Staublech --34-- angeordnet, welches einen Teil des Querschnitts --35-- des von der Haube --11-- überdeckten Raumes abschliesst und damit das Entweichen der Luftbläschen, welche sich nach dem Durchtritt durch die Perforationen der Hülle --10-- unter der Haube-11gesammelt haben, verzögert.
Durch entsprechendes Einstellen des Staubleches --34-- kann dabei das Abströmen der unter der Haube --11-- angesammelten Luft, die bereits einen grossen Teil ihres Sauerstoffs an das Wasser abgegeben hat, dosiert werden.
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The invention relates to a device for aerating water with a
Water jet pump, the outflow nozzle of which is located below the water level of the water and draws in the ambient air and mixes it with the pressurized water supplied to this water jet pump, and with a channel-shaped, finely perforated casing, which is arranged under the water level and surrounds a partial area of the water to be aerated the
Outflow jet of the water jet pump is directed, and which is covered at the top by an elongated hood of airtight material which is likewise arranged below the water level.
A device of the aforementioned type can be used both for aeration of natural waters, such as ponds, lakes or water courses, and for aeration of water-filled pools or the like, which can also be part of sewage treatment plants. The pressurized water supplied to the water jet pump under relatively high pressure is intimately mixed in the outflow nozzle of this pump with ambient air drawn in by this pump, which makes it favorable
Conditions for the inclusion of this air in the water are created. After the water jet thus aerated has emerged from the outflow nozzle of the water jet pump, the air is present in the water in the form of very fine bubbles.
The finely perforated shell into which the outflow of the water jet pump is directed can extend the life of these small air bubbles considerably, which increases the oxygen uptake of the water, and there is a repeated occurrence when the small air bubbles pass through the finely perforated shell Intensification of contact in the vesicles
Air with water. The hood, which then prevents the air bubbles from escaping freely, also promotes the absorption of the oxygen contained in the air bubbles by the water.
The aim of the invention is to provide a device of the type mentioned in the introduction in which a further substantial improvement in the ventilation effect and thus also a further improvement in the use of the energy expended for the operation of the water jet pump can be achieved.
The device according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that the ridge region of the channel-shaped shell extends at least in a partial section of the longitudinal extent of this shell, viewed in the direction of the outflow from the outflow nozzle. This structure results in a significant increase in the oxygen uptake of the water from the air introduced into the water with the water jet pump, this advantageous effect, which leads to better utilization of the energy used for introducing the air into the water, probably being explainable in that regard that through this formation of the casing in the area of the water surrounded by the casing under the influence of the outflow of the water jet pump on the one hand and under the influence of the rising air bubbles on the other hand,
which are deflected somewhat in the opposite direction to the jet of the water jet pump by the envelope configuration, a flow is created which favors the oxygen uptake.
The improvement in oxygen absorption that can be achieved by this configuration of the casing depends on the type and the amount of foreign substances contained in the water to be aerated.
Improvements in oxygen uptake of over 20% have been identified.
In particular for the aeration of natural waters, the water of which is low in oxygen, an embodiment is advantageous, which is characterized in that the sloping section of the casing, viewed in the direction of the outflow from the outflow nozzle, to a section in which the ridge area of the casing Water level rises, follows, and that preferably the ridge area of the hood covering the channel-shaped, finely perforated shell over both sections of the shell has a slightly rising profile as seen from the outflow nozzle. The preferably provided design of the hood, which promotes a continuous movement of the air bubbles that have passed through the shell, has an advantageous effect in many cases in a particularly good oxygen uptake of the water.
Particularly for use in the aeration of natural waters, it is also advantageous to provide that the hood and the finely perforated casing arranged underneath it are attached to an elongated floating body which has several floodable chambers.
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This design enables the position and the angular position of the hood and the finely perforated arranged underneath it by appropriately metered flooding of the chambers of the floating body
Adjust the casing according to the desired operating behavior in a simple manner or lower the aggregate comprising the hood and the finely perforated casing, if desired, to the bottom of the water in question. A correspondingly targeted flooding of the chambers of the floating body can also result from any accumulation of air bubbles within the finely perforated shell or below the hood
Counteracting buoyancy.
If you want to achieve as uniform aeration as possible of a large volume of water, an embodiment is advantageously provided, which is characterized in that the pressurized water to be supplied to the water jet pump from the water to be aerated at one
Place that is at a distance from the discharge nozzle that is several times the length of the
The hood is sucked in and supplied to the water jet pump via a line and a pressure pump, the suction point being placed downstream of the water jet pump when the device is used in flowing water.
It can be mentioned that DE-OS 2133352 and DE-OS 2357683 describe techniques for aeration or oxygen enrichment of water, in which air or oxygen via pipes or hoses, which are provided with porous or fine-hole outlets, into the aerating water is introduced. With these techniques, the air or oxygen is introduced directly into the water in the form of smaller or larger bubbles and is no longer subjected to any further influences. There is no introduction of the air with a water jet pump and no influence on the air intake of the water of the water with a channel-shaped shell.
In a technique described in FR-PS No. 2,382,404, a water jet pump is used to form an air-water mixture which is used for introducing air into water to be aerated, but it is according to this FR -PS a box is provided which is only supplied with water from the water jet pump, so that in this box there is no transition of the air supplied with the water jet pump to the water of the water to be aerated. Only after exiting the box does the water-air mixture supplied with the water jet pump mix with the water in the water to be aerated. With this technique, too, there is no shell that affects the water in this area of the body of water.
The invention will now be further explained with the aid of the examples shown in the drawings.
1 shows a first embodiment of a device according to the invention in longitudinal section and FIG. 2, likewise in longitudinal section, shows another embodiment.
In the device shown in Fig. 1, a water jet pump-1-is provided, the outflow nozzle --2-- of which is located below the water level --3-- of the water to be aerated. The water jet pump --1-- draws in ambient air through a pipe --4-- projecting above the water level --3--, which has a noise-reducing screen head --5-- at its upper end, and mixes it with that of the water jet pump pressurized water supplied for operation. The pressurized water is supplied by a centrifugal pump --6--, which is driven by an electric motor - 7--, which is located above the water level --3--.
The water pressurized by the centrifugal pump --6-- is sucked out of the water to be aerated at a location relatively far away from the device and fed to the centrifugal pump-6 via a pipe-8. When this device is used in a flowing body of water, the suction point for the pressurized water to be supplied to the water jet pump-l, from which the line leading to the centrifugal pump - 6-line-8-is emitted, is placed downstream of the water jet pump-l-so that an installation is made is present, as is sketched in Fig. 1, if one assumes the flow of the water according to arrow 9.
The device is further provided with a channel-shaped casing --10--, which is made of a finely perforated material, e.g. B. a close-meshed plastic network with a mesh size of about 0.5 to 1 mm, or consists of a corresponding sieve plate. The jet emerging from the outflow nozzle --2-- of the water jet pump --1-- is in the shape of the
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th envelope --10-- surrounding space. The envelope --10-- is upwards from an elongated hood which is also arranged below the water level --3-- and which is made of airtight material, such as. B. sheet, is covered.
The ridge area --12-- of the channel-like sheath --10-- has a sloping course, as seen in the direction of the outflow from the outflow nozzle --2-- symbolized by arrow 14.
In the exemplary embodiment of a device according to the invention shown in FIG. 2, the finely perforated sheath --10-- and the hood --11-- are attached to a floating body --16--, which has a number of separate chambers --17, 18, 20, 21--.
These chambers are equipped with flooding valves --22-- and venting valves --23--, so that the buoyancy of each individual chamber is adjusted and thus the position that those floating in the water
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the hood, which is composed of corrugated plastic plates, is in particular on struts --27--, which protrude from the float --16-- downwards and establish the connection to a support frame --28-- and on this support frame --28 - attached. By flooding the chambers of the float --16-- accordingly, the buoyancy of the device can be reduced to such an extent that the device with the support frame --28-- comes to rest at the bottom of the water in question.
On the frame of the device consisting of the float --16--, the struts --27-- and the support frame --28-- is also in the embodiment shown in FIG
Water jet pump-l-as well as the centrifugal pump --6-- which feeds this water jet pump with pressurized water, which in the present case is in the form of a multi-stage submersible pump which is integrated with the electric motor --7-- into a single unit. A suction pipe is connected to this unit, which leads to a suction point remote from the device. The air to be mixed with the water is fed to the water jet pump --1-- via the air intake pipe, the upper end of which is covered with a sound-absorbing filter head --5--.
The outflow nozzle --2-- of the water jet pump --1-- is elongated and has a gradually widening diameter, the length of this outflow nozzle being --2 times greater than 5 times its mean diameter, and it is this design for the Absorption of the oxygen in the air supplied to the water by the water is advantageous.
In the embodiment shown in FIG. 2, the finely perforated casing --10 - starting from its end --30-- located in the area of the water jet pump --1--, looked in the direction of the outflow from the outflow nozzle --2--, first a first section --31--, in which its ridge area --12-- rises to the water level --3--, and then another section --32-- of the shell --10--, in which their ridge area --12-- has a descending course. This is also advantageous for the best possible absorption by the water of the oxygen present in the air supplied to the water by the water jet pump-1.
The ridge area --15-- of the finely perforated cover-10-covering cover-11- has a slightly rising course over both sections --31, 32-- of the cover --10-- seen from the outflow nozzle --2- , and at the end of the outflow nozzle --2-- far end --33-- of the hood --11-- there is a height-adjustable baffle plate --34-- projecting downwards from the ridge area of the hood, which -35-- of the space covered by the hood --11-- and thus delays the escape of the air bubbles which have accumulated under the hood -11 after passing through the perforations of the shell --10--.
By adjusting the dust plate --34-- accordingly, the outflow of air collected under the hood --11--, which has already released a large part of its oxygen into the water, can be metered.