CN101970092A - 给液体加气的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及给液体加气，尤其是给水通气的一种方法和一种设备，在该方法中，气体经由气体入口(7)而液体经由液体入口(13)被输送给混合管(2)，以形成由气体和液体组成的混合物，该方法的特征在于，液体居中地通过输入管(12)和该输入管的通入口(13)被导入到混合管(2)中，并且在通入口(13)的区域内通过冲击到扩散体(18)上而散开。

Description

给液体加气的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种给液体加气的方法，尤其是给水通气的方法，在该方法中，气体经由气体入口而液体经由液体入口被输送给混合管，以形成由气体和液体组成的混合物。此外，本发明涉及一种用于实施该方法的设备。
背景技术
针对不同的目的需要的是，使液体带上或者富含气体。特别常见地，给水尤其是水体通气，以便提高水的氧含量并且由此改善植物和/或鱼的生存条件或者防止水体变成死水。
为了有氧地处理淤泥，由CH 642563A5公知一种方法，在该方法中，通过弯曲的管道接头并且通过锥形阀将淤泥导入到混合管中。锥形阀具有阀体，该阀体在关闭位置和位于下游的打开位置之间以可移动的方式被引导。阀体被笔直的空气输入管穿过，该空气输入管同时承担阀杆的功能并且与阀体一起以可轴向移动的方式被引导。在阀体的打开位置中并且当输入淤泥时，通过空气输入管吸取空气，空气居中地进入到混合管中。这种方法的缺点是，淤泥与空气之间的混合在横截面上非常不均匀。
此外，公知用于产生液态的系统，尤其是产生乳状液、悬浮液或者类似物的流体动力学的空化混合器(Kavitationsmischer)，在这些空化混合器中，通过特别的构造形式在混合管的内部产生了空化区，在该空化区中，在形成高能量的压力波的同时，空化泡在局部周边上产生协调的爆裂。关于此的例子从DE 4433744A1以及DE 102005037026A1中得知。在两种空化混合器中，如也已经在依据CH 642563A5的设备中所述的那样，将空气居中地输入到混合管中，更确切地说，一种是与液体流一起输入(DE 4433744A1)而一种是逆着液体流输入(DE 102005037026A1)。在此，在根据DE 4433744A1的空化混合器中，将锥体以其通入口置入到居中的空气输入管中。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种方法，利用该方法实现了明显更高地并且在横截面上更均匀地使液体富含气体，尤其是富含空气。另一任务在于，设计一种适合于实施该方法的设备。
涉及该方法的任务依据本发明通过以下方式解决，即，液体居中地通过输入管和该输入管的通入口被导入到混合管中，并且在通入口的区域内通过冲击到扩散体上而散开。因此，本发明的基本思想是，不是将气体(即一般是空气)居中地导入到混合管中，而是将有待加气的液体居中地导入到混合管中，并且不是简单地让该液体流出到混合管中，而是在从输入管的通入口溢出时使该液体散开。由此形成了分布在混合管的横截面上的很大的表面，用于混合液体和气体，其中，随着液体的流出，吸取气体。试验显示，由此能够实现大于1∶5的液体-气体比例，该比例远大于公知的方法中的比例。
为了使液体均匀地散开，应该使用扩散体，该扩散体围绕着与通入口的中轴线同心的轴线以轴对称的方式构造。以这种方式形成了尤其呈环形的散开的液体射束(Flüssigkeitsstrahl)，该液体射束具有用于在液体与气体之间进行混合的很大的表面。在此，对于散开来说合乎目目标的是，扩散体的横截面在流动方向上变大。锥体的形式特别适合于扩散，其中，表面线也能够以球面凹形的方式构造并且因此近似于蘑菇状地构造。然而，尤其在矩形的或者正方形的输入管中，也考虑使用浮体
Figure BPA00001214239200021
作为扩散体。
此外，根据本发明设置：使用扩散体，该扩散体至少部分地从通入口中伸出来并且至少部分地伸入到混合管中，这是因为可以实现特别大的扩散作用。在此，扩散体的最大的横截面应该大于通入口的开口横截面。
此外，根据本发明设置：用于混合物的通流横截面在输入管的通入口的下游变窄。横截面变窄部能够构造为锥形的孔口，该孔口具有在下游变窄的横截面。在孔口后面，混合管再次具有其原始的横截面，从而在加速流动之后通过孔口形成一种散射作用。
根据本发明的另一特征设置：混合物在混合管的出口处冲击到排挤体
Figure BPA00001214239200031
上，该排挤体配属于出口。由此引起一种喷洒效果(Brauseeffekt)，该喷洒效果促使流出的水-气体-混合物的最佳的表面分布并且促使再次彻底地混合均匀。优选应该使用排挤体，该排挤体围绕着与出口的中轴线同心的轴线以轴对称的方式构造，以便实现均匀的分布。在此，排挤体的直径应该在排出方向上变大。该排挤体例如能够构造为挡盘和/或构造为具有笔直的或者球面弯曲的表面线的锥体或者构造为浮体。
此外，根据本发明设置：混合物冲击到布置在混合管外面的排挤体上。排挤体的最大的横截面优选大于出口的自由横截面。
最后，根据本发明设置：混合物在混合管中在出口的区域内通过混合管的弯曲区段转向。这简化了用于排挤体的调整杆的导出。
涉及设备的第二任务部分依据本发明通过以下方式得到解决，即，输入管与处于压力之下的液体源连接或者可以与处于压力之下的该液体源连接，其中，扩散体布置在通入口中，该扩散体使得液体散开。借助于该设备实现了结合依据本发明的方法所描述的优点，尤其是彻底地并且均匀地将液体与气体混合并且给该液体通气。
通入口和扩散体以合乎目标的方式具有互补的阀座面，从而扩散体也能够同时用作阀体，该阀体用于封闭通入口。此外，扩散体应该在输入管的中轴线的方向上以可轴向移动的方式被引导，以便能够调整通入口与扩散体之间的缝隙，并且由此例如能够配合液体的不同压力。
根据本发明的另一特征设置：扩散体与调节装置联接，通过该调节装置，可以从外面轴向地移动该扩散体。调节装置能够具有调节杆，扩散体位于该调节杆上，并且该调节杆从输入管中导出。为了确保良好地引导调节杆，该调节杆应该以一方面在输入管的壁中而另一方面在混合管内的支承体中的方式被引导。调节杆可以通过手轮或者其它可操作的装置来移动，但也可以通过电动的调节电机来移动。
应该通过如下方式布置输入管的通入口，即，使得该通入口处于混合管的笔直的区段中。为了输入气体，弧形的、指向输入管的输入区段应该配属于混合管，该输入区段在气体入口上结束。
混合管的出口和配属于该出口的排挤体应该保留互补的阀座面，从而排挤体能够用作阀体，该阀体用于封闭混合管。此外，合乎目标的是，排挤体在出口的中轴线的方向上以可轴向移动的方式被引导。
此外，根据本发明设置：排挤体与调整装置联接，通过该调整装置，能够从外面轴向移动排挤体。该调整装置能够具有调整杆，排挤体位于该调整杆上，并且该调整杆从混合管中导出。为了支承调整杆，该调整杆应该一方面在混合管的壁中而另一方面在混合管中在出口区域内引导。对调整杆的调节能够由手，例如通过手轮或者类似物来实现，但也可以通过与调整杆联接的调整电机来实现。
附图说明
在附图中，结合实施例对依据本发明的设备进行详细说明。该附图示出了用于给水通气的设备1的纵剖面。
具体实施方式
设备1具有混合管2，该混合管具有笔直的区段3和在流动方向上与该笔直区段邻接的弯曲的区段4，该弯曲的区段在出口5上结束。出口5由法兰6包围，通过该法兰例如能够将出口5与容器的开口邻接。
在混合管2上游的端部上通入弧形的空气输入区段7，该空气输入区段在其自由的端部上具有空气入口8，该空气入口由法兰9包围。该法兰9配属于配对法兰10。两个法兰9、10能够相互拧紧。空气输入区段7和具有笔直区段3以及弯曲区段4的混合管2形成了设备1的主管11。
笔直的输入管12伸入到混合管2上游的端部中，该笔直的输入管在混合管2的笔直的区段3中，在空气输入区段7到混合管2中的通入部下游，在通入口13上结束。混合管2和输入管12具有保持不变的、圆形的横截面。输入管12与混合管2的笔直的区段3的纵轴线同轴地分布。在混合管2的外部，输入管12具有成直角地通入的接头14，通过该接头，能够将输入管12邻接到供水管线上，该供水管线能够设有用于形成压力的水泵。输入管12的从混合管2中伸出的端部利用密封件15来密封。
调节杆16以相对于输入管12和混合管2的笔直区段3都同轴地布置的方式穿过输入管12和混合管2的笔直区段3。调节杆16以一端在密封件15中而另一端在支承星形体17中的方式可轴向移动地被引导。支承星形体17与混合管2的内侧连接。在输入管12的外部设置了这里未详细示出的调节装置，通过该调节装置，能够轴向移动调节杆16，这可以由电机驱动或者由手工驱动。
在调节杆16上，锥体18位于通入口13的区域内，该锥体的直径在顺流方向上变大。该锥体部分地从输入管12中伸出。根据调节杆16的并因此锥体18的轴向位置，在通入口13的内边缘与锥体18的外罩之间形成了或大或小的环形缝隙。锥体18在顺流方向上调节得越多，该环形缝隙就越大。
在输入管12的通入口13与支承星形体17之间布置了型锥孔口19，该型锥孔口在上游的端部上与混合管2的内侧连接并且在顺流方向上使混合管2的横截面呈锥形地缩小。在型锥孔口19的后面，横截面又相应于混合管2的横截面。
给混合管2的出口5分配了挡盘20，该挡盘锥形地具有在流动方向上变大的直径。该挡盘固定在调整杆21的从出口5伸出的端部上，该调整杆穿过出口5并且在那里在支承星形体22中可轴向移动地并且与出口5的出口轴线同轴地被引导。调整杆21在密封套管23中向上穿过混合管2的弯曲区段4。在那里伸出的端部上，如在调节杆16中那样，设置了调整装置，由该调整装置能够通过调整杆21的轴向移动来调整出口5与挡盘20之间的距离。
所示出的设备1在运行中如下地进行工作。经由接头14，将受到需要时利用泵产生的压力的水输送给输入管12。在锥体18的区域内，将水向外挤压并且以扇形散开的环形射束的形式经由通入口13与锥体18之间形成的环形缝隙进入到混合管2中。由此，经由空气入口8和空气输入区段7吸取空气，该空气彻底地与从输入管12中溢出的扇形散开的水射束混合。这通过型锥孔口19得到支持，该型锥孔口使水-空气-混合物加速。然后，该混合物进入到混合管2的弯曲区段4中并且通过出口5例如流入容器中。在此，混合物冲击到挡盘20上并且由此宽地扇形散开，由此再次给水通气。

Claims (45)

1.给液体加气的方法，尤其是给水通气的方法，在所述方法中，气体经由气体入口(7)而液体经由液体入口(13)被输送给混合管(2)，以形成由气体和液体组成的混合物，其特征在于，所述液体居中地经由输入管(12)和所述输入管的通入口(13)被导入到所述混合管(2)中，并且在所述通入口(13)的区域内通过冲击到扩散体(18)上而散开。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液体借助于如下扩散体(18)来散开，该扩散体围绕着与所述通入口(13)的中轴线同心的轴线以轴对称的方式构造。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液体通过如下扩散体(18)来散开，该扩散体的横截面在所述液体的流动方向上变大。
4.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体通过构造为锥体或者浮体的扩散体(18)来散开。
5.按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述液体通过如下扩散体(18)来散开，该扩散体至少部分地从所述通入口(13)中伸出并且伸入到所述混合管中。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述液体通过如下扩散体(18)散开，该扩散体的最大的横向延伸部大于所述通入口(13)的自由横截面。
7.按权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，用于所述混合物的通流横截面在所述通入口(13)下游优选锥形地变窄。
8.按权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物在所述混合管(2)的出口(5)处冲击到排挤体(20)上。
9.按权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物冲击到如下排挤体(20)上，该排挤体围绕着与所述出口的中轴线同心的轴线对称地构造。
10.按权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述混合物冲击到如下排挤体(20)上，该排挤体的横向延伸部在排出方向上变大。
11.按权利要求8到10中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物冲击到构造为挡盘的排挤体(20)上。
12.按权利要求8到11中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物冲击到构造为锥体或者浮体的排挤体(20)上。
13.按权利要求8到12中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物冲击到位于所述混合管的外部的排挤体(20)上。
14.按权利要求8到13中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物冲击到如下排挤体(20)上，该排挤体的最大的横向延伸部大于所述出口(5)的自由横截面。
15.按权利要求8到14中任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物在所述混合管(2)中在所述出口(5)的区域内经由所述混合管(2)的弯曲区段(4)转向。
16.给液体加气的设备(1)，尤其是给水通气的设备，所述设备具有混合管(2)和输入管(12)，所述混合管具有入口(7、8)和出口(5)，所述输入管居中地伸入到所述混合管(2)中并且具有指向所述出口(5)方向的通入口(13)，其特征在于，所述输入管(12)与处于压力之下的液体源连接或者能够与处于压力之下的液体源连接，其中，扩散体(18)布置在所述通入口(13)中，所述扩散体使得液体散开。
17.按权利要求16所述的设备，其特征在于，所述扩散体(18)围绕着与所述通入口(13)的中轴线同心的轴线以轴对称的方式构造。
18.按权利要求17所述的设备，其特征在于，所述扩散体(18)的横截面在朝向所述混合管(2)的所述出口(5)的方向上变大。
19.按权利要求16到18中任一项所述的设备，其特征在于，所述扩散体构造为锥体(18)或者浮体。
20.按权利要求16到19中任一项所述的设备，其特征在于，所述扩散体(18)至少部分地从所述通入口(13)中伸出并且伸入到所述混合管(2)中。
21.按权利要求20所述的设备，其特征在于，所述扩散体(18)的最大的横向延伸部大于所述通入口(13)的自由横截面。
22.按权利要求21所述的设备，其特征在于，所述通入口(13)和所述扩散体(18)具有互补的阀座面。
23.按权利要求16到22中任一项所述的设备，其特征在于，所述扩散体(18)在所述输入管(12)的中轴线的方向上以能轴向移动的方式引导。
24.按权利要求23所述的设备，其特征在于，所述扩散体(18)与调节装置联接，通过所述调节装置，能够从外面轴向地移动所述扩散体。
25.按权利要求24所述的设备，其特征在于，所述调节装置具有调节杆(16)，所述扩散体(18)位于所述调节杆上，并且所述调节杆从所述输入管(12)中导出。
26.按权利要求25所述的设备，其特征在于，所述调节杆(16)一方面在所述输入管(12)的壁中而另一方面在所述混合管(2)内的支承体(17)中引导。
27.按权利要求25或26所述的设备，其特征在于，所述调节杆(16)能够通过调节电机来轴向移动。
28.按权利要求16到27中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合管(2)在所述通入口(13)下游具有横截面变窄部(19)。
29.按权利要求28所述的设备，其特征在于，所述横截面变窄部构造为锥形的孔口(19)，所述孔口具有在下游变窄的横截面。
30.按权利要求16到29中任一项所述的设备，其特征在于，所述通入口(13)位于所述混合管(2)的笔直的区段(3)中。
31.按权利要求16到30中任一项所述的设备，其特征在于，为所述混合管(2)配有弧形的、指向所述输入管(12)的气体输入区段(7)。
32.按权利要求16到31中任一项所述的设备，其特征在于，为所述混合管(2)的所述出口(5)配有排挤体(20)。
33.按权利要求32所述的设备，其特征在于，所述排挤体(20)围绕着与所述出口(5)的中轴线同心的轴线对称地构造。
34.按权利要求33所述的设备，其特征在于，所述排挤体(20)的横向延伸部在排出方向上变大。
35.按权利要求32到34中任一项所述的设备，其特征在于，所述排挤体构造为挡盘(20)。
36.按权利要求32到35中任一项所述的设备，其特征在于，所述排挤体构造为锥体(20)或者浮体。
37.按权利要求32到36中任一项所述的设备，其特征在于，所述排挤体(20)位于所述混合管(2)的外面。
38.按权利要求32到37中任一项所述的设备，其特征在于，所述排挤体(20)的最大的横向延伸部大于所述出口(5)的自由横截面。
39.按权利要求38所述的设备，其特征在于，所述出口(5)和所述排挤体(20)具有互补的阀座面。
40.按权利要求32到39中任一项所述的设备，其特征在于，所述排挤体(20)在所述出口(5)的中轴线的方向上以能轴向移动的方式引导。
41.按权利要求40所述的设备，其特征在于，所述排挤体(20)与调整装置联接，通过所述调整装置，能够从外面轴向地移动所述排挤体。
42.按权利要求41所述的设备，其特征在于，所述调整装置具有调整杆(21)，所述排挤体(20)位于所述调整杆上，并且所述调整杆从所述混合管(2)中导出。
43.按权利要求42所述的设备，其特征在于，所述调整杆(21)一方面在所述混合管(2)的壁中而另一方面在所述混合管(2)中在所述出口(5)的区域内引导。
44.按权利要求42或43所述的设备，其特征在于，所述调整杆(21)能够手动地或者通过调整电机来轴向移动。
45.按权利要求16到44中任一项所述的设备，其特征在于，所述混合管(2)在所述出口(5)的区域内具有弯曲区段(4)。
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