DE102004059934A1

DE102004059934A1 - Einrichtung zur Anreicherung flüssiger Medien mit Gas

Info

Publication number: DE102004059934A1
Application number: DE102004059934A
Authority: DE
Inventors: Uwe Wuerdig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-22
Also published as: EP1685893A1

Abstract

Die vorgeschlagene Einrichtung zur Anreicherung flüssiger Medien mit Gas besteht aus mindestens einer druckregulierten Gasquelle und einer Behandlungskammer (1), welcher das Gas zugeleitet und in durchströmende Flüssigkeit eingetragen wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist in der Behandlungskammer (1) mindestens eine Sprühdüse (2) angeordnet. Bezogen auf die Strömungsrichtung (r) der Flüssigkeit mündet vor der Sprühdüse (2) eine Gaszuführungseinheit (3) in die Behandlungskammer (1) ein, wobei das über diese eingebrachte Gas von der strömenden Flüssigkeit mitgerissen und mit ihr gemeinsam an der Sprühdüse (2) vernebelt wird. Vor und nach der Behandlungskammer (1) sind Druckregulierungseinheiten in die Strömungswege der Flüssigkeit eingeordnet, 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.

Description

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.
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.
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 Gasaustrittsöftnungen, 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.

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.

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.

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.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles nochmals näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: Den wesentlichen Teil der erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Ausführungsform zum Eintragen von Sauerstoff in Wasser
2: Den Einrichtungsteil gemäß 1 in einer modifizierten Ausführungsform
In der 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 nachfolgen 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 Bespiel 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 2 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der Behandlungskammer 1 gemäß 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 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 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.

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

Claims

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.
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.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gasaustrittsöftnungen (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.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Gasaustrittsöffnungen (7) ein Stück Silikonschlauch (8) aufgeschoben ist.
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.
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.
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.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Ultraschallquelle (9) um einen piezoelektrischen Wandler handelt.
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.
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.
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.
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.
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.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das die Druckdifferenz zwischen eingangsseitigem Wasserdruck und ausgangsseitigem Wasserdruck etwa 100 kPa beträgt.
Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Gasaustrittsöftnungen (7) der Gaszuführungseinheit (3) anstehende Druck des Sauerstoffs gegenüber dem eingangsseitigen Wasserdruck um 80 kPa bis 220 kPa erhöht ist.