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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gaseintragung in eine Flüssigkeit mit einem einerseits einen Flüssigkeitsanschluss und anderseits einen Gasanschluss aufweisenden, eine Mischkammer bildenden Gehäuse, mit einem durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Kraft einer Schliessfeder öffenbaren Einlassventil für den Flüssigkeitsanschluss, mit einem dem Gasanschluss zugeordneten, mit dem Einlassventil antriebsverbundenen Gasventil und mit einer Düse zum Eintragen von Flüssigkeit und Gas in die Mischkammer.
Zum Eintragen von Gasen in Flüssigkeiten ist es bekannt (AT 200100048 A), die Flüssigkeit und das Gas in einer Mischkammer zusammenzuführen und das Flüssigkeits-Gasgemisch nach der Mischkammer einer Umlaufbewegung in einem schraubenförmigen Strömungskanal zu unterwerfen, in dem sich offensichtlich unter dem Einfluss der wirksamen Fliehkräfte eine innige Vermischung von Flüssigkeit und Gas mit der Wirkung einstellt, dass eine vergleichsweise hohe und dauerhafte Gaseintragung in die Flüssigkeit sichergestellt werden kann. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass die Mischkammer sowohl mit Flüssigkeit als auch mit Gas versorgt wird, um eine entsprechende Vormischung zwischen dem Gas und der Flüssigkeit zu erhalten.
Die gemeinsame Zuführung von Gas und Flüssigkeit zur Mischkammer stellt ausserdem eine vorteilhafte Voraussetzung für eine einfache Handhabung dar, weil die Gaszufuhr in Abhängigkeit von der Flüssigkeitszufuhr gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck ist ein Gehäuse mit einer einen Flüssigkeitsanschluss aufweisenden Einlaufkammer vorgesehen, in der ein mit einem Gasanschluss versehenes Gasventil angeordnet wird. Dieses Gasventil besteht aus einer die Einlaufkammer von der Mischkammer trennenden Membran, die einen mit wenigstens einer Durchtrittsöffnung zur Mischkammer versehenen, federbelasteten Ventilsitz für einen in der Einlaufkammer unbeweglich gehaltenen Ventilkörper trägt, in dem eine vom Ventilsitz verschliessbare Gaszuleitung mündet.
Wird die Membran mit dem Druck der in die Einlaufkammer strömenden Flüssigkeit beaufschlagt, so wird der Ventilsitz über die Membran vom Ventilkörper abgehoben, was einerseits den Durchtritt zu der Mischkammer freigibt und anderseits die im Ventilsitz mündende Gaszuleitung öffnet, so dass das Gas mit der Flüssigkeit durch die Durchtrittsöffnung im Ventilsitz über eine nachgeschaltete Düse in die Mischkammer strömt, und zwar bei einem vergleichsweise niedrigen Gasdruck. Nachteilig bei dieser bekannten Konstruktion ist neben dem durch die Membran bedingten Aufwand, dass bei einem schwankenden Gasdruck, wie er beim Entleeren von Gasflaschen auftritt, nicht nur mit einer ungleichmässigen Gaseintragung, sondern auch mit einem übermässigen Gasverbrauch gerechnet werden muss.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Gaseintragung in eine Flüssigkeit so auszugestalten, dass mit einfachen konstruktiven Mitteln eine weitgehende Unabhängigkeit der Gaseintragung von der Druckbeaufschlagung des Gasanschlusses erreicht werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass das vom Einlassventil gesonderte Gasventil einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper besitzt, der mit radialem Spiel in einen zur Düse führenden Gaskanal eingreift und mit dem Ventilkörper des Einlassventils über einen die Öffnung des Ventilsitzes durchsetzenden, im Schliesssinn des Gasventils mit dem eingangsseitigen Gasdruck beaufschlagbaren Ventilstössel verbunden ist.
Da zufolge dieser Massnahmen der Ventilkörper des Gasventils in dem zur Düse führenden Gaskanal eine Drosselstelle ergibt, wirkt das Gasventil als Druckminderventil. Dazu kommt, dass der mit dem Ventilkörper verbundene, die Öffnung des Ventilsitzes durchsetzende Ventilstössel im Schliessen des Gasventils mit dem Gasdruck beaufschlagt wird, so dass sich bei einer entsprechenden Abstimmung der Druck- und Kräfteverhältnisse eine Druckregelung für das zur Düse strömende Gas ergibt.
Der mit dem Ventilstössel des Gasventils verbundene Ventilkörper des Einlassventils für die Flüssigkeit wird durch den Flüssigkeitsdruck im Öffnungssinn des Einlass- und des Gasventils und durch die Schliessfeder und den auf den Ventilstössel des Gasventils wirkenden Gasdruck im Schliesssinn beaufschlagt, so dass Schwankungen des Gasdruckes zur Steuerung des Gasventils genutzt werden können.
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Da die Ventilkörper des Einlass- und des Gasventils miteinander über den Ventilstössel des Gasventils in Antriebsverbindung stehen, ergeben sich besonders einfache Konstruktionsverhältnisse, wenn das Einlassventil und das Gasventil koaxial zueinander angeordnet werden und der Ventilstössel des Gasventils in einen mit dem eingangsseitigen Gasdruck beaufschlagbaren Kolben übergeht, um eine vorteilhafte Beaufschlagung des Ventilstössels mit dem Gasdruck zu ermöglichen.
Die koaxiale Anordnung von Einlass- und Gasventil ergibt auch günstige Montagebedingungen, insbesondere dann, wenn das Gehäuse einen auf die Mischkammer aufsetzbaren Ventilkopf aus zwei axial zusammensetzbaren Abschnitten aufweist, von denen der von der Mischkammer entferntere den Flüssigkeitsanschluss mit dem Einlassventil und der der Mischkammer nähere den Gasanschluss mit dem Gasventil aufweist. Die den beiden Ventilen gemeinsame Schliessfeder wird in diesem Fall zwischen den beiden Abschnitten des Ventilkopfes angeordnet.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Gaseintragung in eine Flüssigkeit in einem schematischen Axialschnitt gezeigt.
Die dargestellte Vorrichtung zur Gaseintragung in eine Flüssigkeit weist ein Gehäuse 1 auf, das aus einem Boden 2, einer vom Boden 2 aufragenden Mischkammer 3, einem die Mischkammer 3 mit radialem Abstand umschliessenden Mantel 4 und einem Ventilkopf 5 zusammengesetzt ist, der aus zwei axial aneinandergefügten Abschnitten 6 und 7 besteht. Der obere Abschnitt 6 ist mit einem Flüssigkeitsanschluss 8 versehen, dem ein Einlassventil 9 zugeordnet ist. Der axial auf einem zylindrischen Ansatz 10 des Kopfabschnittes 6 geführte Ventilkörper 11des Einlassventils 9 wird durch eine Schliessfeder 12 beaufschlagt, die sich am Kopfabschnitt 7 abstützt.
Wird das Einlassventil 9 durch eine Beaufschlagung des Ventilkörpers 11 durch den Druck der zuströmenden Flüssigkeit geöffnet, so gelangt die Flüssigkeit vom Flüssigkeitsanschluss 8 in eine Einlaufkammer 13 zwischen den beiden Kopfabschnitten 6 und 7, von wo die Flüssigkeit über Verbindungskanäle 14 zu einer in die Mischkammer 3 mündenden Düse 15 strömt. Koaxial zum Einlassventil 9 ist im Kopfabschnitt 7 ein Gasventil 16 angeordnet, das die Düse 15 mit einem Gasanschluss 17 verbindet. Dieses Gasventil 16 weist einen mit einem Ventilsitz 18 zusammenwirkenden Ventilkörper 19 auf, der über einen die Öffnung des Ventilsitzes 18 durchsetzenden Stössel 20 mit dem Ventilkörper 11 des Einlassventils 9 verbunden ist.
Da der Ventilstö- #el 20 in einen in einer Bohrung des Kopfabschnittes 7 geführten Kolben 21 übergeht, der über den Gasanschluss 17 im Schliesssinn des Gasventils 16 beaufschlagt wird, können eingangsseitige Schwankungen des Gasdruckes durch das als Druckminderventil wirkende Gasventil 16 ausgeglichen werden. Der Ventilkörper 19 der mit radialem Spiel in einen zur Düse 15 führenden Gaskanal 22 eingreift, bedingt ja eine druckmindernde Drosselstelle, deren Gasbeaufschlagung von der Lage des Ventilkörpers 19 gegenüber dem Ventilsitz 18 abhängt.
Die Mischkammer 3 ist durch Einschnürungen 23 in voneinander abgesetzte Längsabschnitte unterteilt, die umlaufende, hinterschnittene Abreisskanten 24 für die Strömung des FlüssigkeitsGasgemisches bilden. Die Mischkammer 3 nimmt ausserdem einen dornartigen Strömungsteiler 25 auf, der im Bereich der Einschnürungen 23 Dickstellen 26 bildet, zwischen denen und den Einschnürungen 23 Ringdüsen 27 erhalten werden.
Zwischen den Dickstellen 26 bildet der Strömungsteiler 25 im Anschluss an divergierende Leitflächen 28 ebenfalls umlaufende hinterschnittene Abreisskanten 29 für die Strömung des Flüssigkeits-Gasgemisches, so dass nicht nur beim Übertritt des Flüssigkeits-Gasgemisches von einem zum nachfolgenden Längsabschnitt der Mischkammer 3, sondern auch innerhalb dieser Längsabschnitte eine gute Verwirbelung des Flüssigkeits-Gasgemisches erfolgt, das gegen die Abreisskanten 24 bzw. 29 hin jeweils beschleunigt wird. Im Bereich des Bodens 2 tritt das Flüssigkeits-Gasgemisch aus der Mischkammer 3 durch Durchtrittsöffnungen 30 in den Ringraum zwischen der Mischkammer 3 und dem Gehäusemantel 4 ein, in dem durch einen rohrförmigen Einsatz 31 schraubenförmige Strömungskanäle 32 gebildet werden, die miteinander über Durchbrüche 33 verbunden sind.
Das aus der Mischkammer 3 austretende Flüssigkeits-Gasgemisch wird somit zunächst über den inneren der schraubenförmigen Strömungskanäle 32 nach oben und dann durch den äusse-
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ren Strömungskanal 32 wieder abwärts zu einer Anschlussöffnung 34 geführt, die mit einem Auslass 35 im Boden 2 des Gehäuses 1 verbunden ist.
Wird nach einem Anschluss der Vorrichtung beispielsweise an eine Wasserleitung und an eine Sauerstofflasche die Wasserzuleitung geöffnet, so wird das Einlassventil 9 mit dem Druck des zuströmenden Wassers beaufschlagt, was zu einer Verschiebung des Ventilkörpers 11 gegen die Kraft der Schliessfeder 12 und damit zu einem Öffnen des Einlassventiles 9 führt. Das zuströmende Wasser kann demnach über die Einlaufkammer 13 und die Verbindungsleitung 14 zur Düse 15 fliessen. Gleichzeitig mit der Betätigung des Einlassventiles 9 wird auch das Gasventil 16 über den den Ventilstössel 20 geöffnet, der ja mit dem Ventilkörper 11 des Einlassventils 9 in Verbindung steht.
Der Ventilkörper 19 des Gasventils 16 hebt dabei vom Ventilsitz 18 ab, so dass der Sauerstoff durch den Gasanschluss 17 über ein nachgeschaltetes Rückschlagventil 36 ebenfalls zur Düse 15 strömt, und zwar mit einem entsprechend verminderten Druck. Das Flüssigkeits-Gasgemisch strömt durch die Düse 15 in die Mischkammer 3, in der es zu einer innigen Vermischung von Wasser und Sauerstoff zufolge der besonderen Strömungsbedingungen kommt, die durch die Ausbildung der Mischkammer 3 im Zusammenwirken mit dem dornartigen Strömungsteiler 25 erreicht werden. Zur Verstärkung des Mischvorganges kann die Düse 15 zusätzlich als Injektordüse geschaltet werden, indem ein Teil des Flüssigkeits-Gasgemisches über eine Ansaugöffnung 37 im Kreislauf geführt wird.
Die Gaseintragung in die Flüssigkeit wird im Bereich der schraubenförmigen Strömungskanäle 32 unter dem Einfluss der auftretenden Fliehkräfte vollendet, so dass dem Auslass 35 ein unter einem hohen Wirkungsgrad mit Sauerstoff angereichertes Wasser entnommen werden kann.
Wird der Wasserzulauf zum Flüssigkeitsanschluss 8 gesperrt, so schliesst die Schliessfeder 12 nicht nur das Einlassventil 9, sondern auch das Gasventil 16, ohne dass es hiefür einer gesonderten Handhabung bedarf.
Patentansprüche : 1. Vorrichtung zur Gaseintragung in eine Flüssigkeit mit einem einerseits einen Flüssigkeits- anschluss und anderseits einen Gasanschluss aufweisenden, eine Mischkammer bildenden
Gehäuse, mit einem durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Kraft einer Schliessfeder offen- baren Einlassventil für den Flüssigkeitsanschluss, mit einem dem Gasanschluss zugeordne- ten, mit dem Einlassventil antriebsverbundenen Gasventil und mit einer Düse zum Eintra- gen von Flüssigkeit und Gas in die Mischkammer, dadurch gekennzeichnet, dass das vom
Einlassventil (9) gesonderte Gasventil (16) einen mit einem Ventilsitz (18) zusammenwir- kenden Ventilkörper (19) besitzt, der mit radialem Spiel in einen zur Düse (15) führenden
Gaskanal (22) eingreift und mit dem Ventilkörper (11) des Einlassventils (9) über einen die Öffnung des Ventilsitzes (18) durchsetzenden,
im Schliesssinn des Gasventils (16) mit dem eingangsseitigen Gasdruck beaufschlagbaren Ventilstössel (20) verbunden ist.