DE102022202807A1

DE102022202807A1 - Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und Verfahren

Info

Publication number: DE102022202807A1
Application number: DE102022202807.4A
Authority: DE
Inventors: Ralf Paul Heron; Boštjan Veronik
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2023-09-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen (1) gerichtet, die ein Gehäuse (2) mit einem Strömungskanal (3) zum Führen einer Flüssigkeitsströmung in einer Strömungsrichtung (4) und ein Gasinjektionsmittel (5) zum Injizieren eines Gases in die Flüssigkeitsströmung umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung mindestens eine erste Schaufel (6), die innerhalb des Strömungskanals (3) stromabwärts des Gasinjektionsmittels (5) angeordnet ist, und mindestens eine zweite Schaufel (7), die innerhalb des Strömungskanals (3) angeordnet ist, wobei die zweite Schaufel (7) stromabwärts der ersten Schaufel (6) angeordnet ist. Ein erster Anstellwinkel der ersten Schaufel (6) zur Strömungsrichtung (4) und/oder ein zweiter Anstellwinkel der zweiten Schaufel (7) zur Strömungsrichtung (4) sind einstellbar. Ferner sind die erste Schaufel (6) und/oder die zweite Schaufel (7) konfiguriert, um Kavitation in der Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, sodass ultrafeine Blasen, die das injizierte Gas umfassen, erzeugt werden, und eine erste Anströmkante (16) der ersten Schaufel (6) und eine zweite Anströmkante (17) der zweiten Schaufel (7) schneiden sich in einem Winkel (8), wenn sie auf eine Ebene (10) projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung (4) ist.

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und ein Verfahren zum Erzeugen ultrafeiner Blasen.
2. Stand der Technik
In der Praxis sind zahlreiche Anwendungen für ultrafeine Blasen in Flüssigkeiten bekannt. Beispielsweise werden ultrafeine Blasen in Flüssigkeiten zur Wasserbehandlung, z. B. Trinkwasserbehandlung, Flotationsprozesse, Wasserbelüftung, Wasserreinigung, z. B. Filtration, Wasserdesinfektion, Umweltsanierung und Umweltdekontamination, bereitgestellt. Ferner werden ultrafeine Blasen in Flüssigkeiten für Anwendungen in den Bereichen Bergbau und chemische Industrie bereitgestellt, wo Reaktionen zwischen Gas und Flüssigkeit notwendig sind. In dieser Hinsicht ermöglichen ultrafeine Blasen eine erhöhte Oberfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit, was die gewünschten Reaktionen verstärkt und/oder beschleunigt.
Ultrafeine Blasen können mittels unterschiedlicher Prinzipien erzeugt werden. Beispielsweise können ultrafeine Blasen durch Anwenden einer Scherspannung auf größere Blasen in statischen Mischern und/oder motorbetriebenen Mischern erzeugt werden, bis sie ultrafein werden, d. h. auf einer Nanoskala sind. Aus dem Stand der Technik sind jedoch mehrere Kategorien von Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen bekannt:

A) Wie beispielhaft in US 2016/236158 A1 beschrieben, können ultrafeine Blasen durch motorbasierte erzwungene Turbulenz erzeugt werden.
B) Ferner, wie beispielsweise in EP 2 671 631 A1 beschrieben, können ultrafeine Blasen durch Strömungswege mit hoher Scherung unter Verwendung von Venturi-Rohren, Injektoren und/oder Ejektoren erzeugt werden.
C) Darüber hinaus kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen auf einem porösen Element basieren, das mit einem Hochdruckgas kombiniert ist, wie z. B. in US 2017/0259219 A1 und WO 2018/081868 A1 offenbart. Insbesondere beschreibt WO 2018/081868 A1 beispielhaft die Erzeugung ultrafeiner Blasen mit einer Vorrichtung, die mehrere innere Rohre umfasst, wobei mindestens ein Abschnitt jedes Rohrs Poren umfasst. Luft in diesem porösen Abschnitt kontaktiert eine Flüssigkeit und erzeugt dadurch Blasen in der Flüssigkeit.
D) Ferner können ultrafeine Blasen mittels statischer Mischer am Ende eines gepumpten Kreislaufs erzeugt werden.

Obwohl die obigen Ansätze ultrafeine Blasen unter bestimmten Bedingungen erzeugen können, sind sie für eine breite Anwendung der ultrafeinen Blasentechnologie in verschiedenen industriellen Anwendungen nicht geeignet. Dies ist so, da die bestehenden Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen mehrere Nachteile aufweisen, wie im Folgenden dargelegt.
Erstens sind die bestehenden Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen nicht für hohe Strömungsraten einer Flüssigkeit geeignet, in die die ultrafeinen Blasen eingeführt werden sollen. Dies ist so, da eine Erhöhung der Strömungsrate der Flüssigkeit, die mit ultrafeinen Blasen angereichert werden soll, zu einer signifikanten Erhöhung des Stromverbrauchs führt. Somit ermöglichen bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen keine hohe Ausbeute an Flüssigkeit, die mit ultrafeinen Blasen bereitgestellt wird, z. B. aufgrund wirtschaftlicher und/oder technischer Gründe. Ferner weisen herkömmliche Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen mit Scherweg regelmäßig einen zu hohen Druckabfall auf, wenn die Strömungsrate erhöht wird.
Zweitens sind bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen nach dem ersten Aspekt in der Skalierbarkeit begrenzt. Insbesondere können die bestehenden Vorrichtungen häufig nicht in der Größe erhöht werden, während die Erzeugungskapazität ultrafeiner Blasen beibehalten wird. Dies ist so, da eine erhöhte Größe regelmäßig zu einem erhöhten Druckabfall über die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen führt, sodass weit leistungsfähigere Pumpen erforderlich sind. Insbesondere erfordern motorbasierte Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen eine exponentielle Erhöhung der Leistung, wenn die Skalierung erhöht wird. Daher sind sie für große Anwendungen ungeeignet. Ferner weisen die oben erwähnten herkömmlichen Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen mit Scherweg häufig einen zu hohen Druckabfall auf, wenn die Skalierung erhöht wird.
Drittens weisen bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen häufig einen Mangel an Haltbarkeit und/oder Wartbarkeit auf. Dies ist so, da bestehende Vorrichtungen häufig dazu neigen, sich zu verstopfen und/oder beschädigt zu werden. Darüber hinaus sind mehrere bestehende Vorrichtungen ohne spezifische Ausrüstung und/oder teure Teile schwer zu warten. Beispielsweise überleben Vorrichtungen, die auf porösen Elementen beruhen, nicht dauerhaft industrielle Bedingungen, z. B. wo Wasser diverse Schadstoffe umfasst. Daher ist eine umfangreiche Wartung erforderlich, da die Vorrichtungen ansonsten verstopfen, was den Druckabfall erhöht und dadurch die Ausbeute an Flüssigkeit, die mit ultrafeinen Blasen bereitgestellt wird, reduziert.
Viertens weisen bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen regelmäßig einen Mangel an Kontinuität und/oder Steuerbarkeit einer Menge und/oder einer Größe ultrafeiner Blasen, die in einer Flüssigkeit bereitgestellt werden, auf. Insbesondere versagen bestehende Vorrichtungen häufig, ihre Erzeugungskapazität ultrafeiner Blasen unter sich ändernden Umgebungen beizubehalten. Beispielsweise versagen bestehende Vorrichtungen, auf Abweichungen von Bedingungen einer Flüssigkeitsströmung, in die ultrafeine Blasen bereitgestellt werden sollen, zu reagieren. Solche Bedingungen können Feststoffgehalt, mikrobiologische Bedingungen, Salzkonzentration, Temperatur, Druck und/oder Durchflussrate beinhalten. Darüber hinaus neigen bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen dazu, eine unkontrollierte Mischung aus ultrafeinen Blasen und anderen Blasen zu erzeugen. Dadurch weisen die erzeugten Blasen eine zufällige Größenverteilung und/oder eine zufällige Konzentration auf. Mit anderen Worten produzieren bestehende Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen häufig keine ultrafeinen Blasen mit einer einheitlichen und/oder steuerbaren Größe.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und ein Verfahren zum Erzeugen ultrafeiner Blasen bereitzustellen, die die zuvor erwähnten Nachteile zumindest teilweise überwinden.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird, zumindest teilweise, durch eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und ein Verfahren zum Erzeugen ultrafeiner Blasen mittels der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen, wie in den unabhängigen Ansprüchen definiert, gelöst. Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Da sich die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen und das Verfahren beide auf das Erzeugen ultrafeiner Blasen beziehen, versteht es sich, dass Vorteile und/oder Merkmale der Vorrichtung auch auf das Verfahren zutreffen können und umgekehrt.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gelöst. Dadurch versteht es sich, dass die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen die Erzeugung ultrafeiner Blasen ermöglicht. Im Kontext des vorliegenden Dokuments werden ultrafeine Blasen als Blasen mit einem Durchmesser unter 1 µm und vorzugsweise mit einem Durchmesser in einem Bereich von 1 nm bis 1000 nm verstanden. Obwohl die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen ist, versteht es sich, dass die Vorrichtung neben ultrafeinen Blasen auch Blasen mit anderen Durchmessern erzeugen kann.
Die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen umfasst ein Gehäuse mit einem Strömungskanal zum Führen einer Flüssigkeitsströmung in einer Strömungsrichtung. Dabei kann das Gehäuse eine Flüssigkeitsleitung beherbergen, die den Strömungskanal definiert. Das Gehäuse kann jedoch integral mit dem Strömungskanal ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse im Wesentlichen in Form eines Rohrs sein oder umfasst ein Rohr, so dass das Innere des Rohrs den Strömungskanal definiert. Es versteht sich, dass der Strömungskanal beliebige Mittel umfassen kann, die es ermöglichen, die Flüssigkeitsströmung in der Strömungsrichtung zu führen, wie etwa Rohre, Schläuche, Röhren, Durchgangslöcher und/oder offene Kanäle. Es versteht sich, dass die Strömungsrichtung einer Längsausdehnungsrichtung des Strömungskanals entsprechen kann.
Ferner umfasst die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen ein Gasinjektionsmittel zum Injizieren eines Gases in die Flüssigkeitsströmung. Das Gasinjektionsmittel kann dazu konfiguriert sein, einen Druck auf das Gas auszuüben, so dass das Gas in die Flüssigkeitsströmung gedrängt wird. Ferner kann das Gasinjektionsmittel dazu konfiguriert sein, einen Unterdruck auf die Flüssigkeitsströmung auszuüben, so dass das Gas in die Flüssigkeitsströmung gesaugt wird. Das Gasinjektionsmittel kann dazu konfiguriert sein, das Gas in Form von Blasen zu injizieren. Es versteht sich, dass injizierte Gasblasen in der Flüssigkeit adsorbiert, z. B. gelöst, werden können. Beispielhaft aufgrund von Druckänderungen in der Flüssigkeitsströmung.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen mindestens eine erste Schaufel, die innerhalb des Strömungskanals stromabwärts des Gasinjektionsmittels angeordnet ist. Der Abstand in der Strömungsrichtung zwischen der mindestens einen ersten Schaufel und dem Gasinjektionsmittel kann im Bereich von 10 mm bis 5000 mm, vorzugsweise von 20 mm bis 2000 mm, mehr bevorzugt von 30 mm bis 1000 mm, noch mehr bevorzugt von 40 mm bis 500 mm und am meisten bevorzugt von 50 mm bis 100 mm liegen.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen mindestens eine zweite Schaufel, die innerhalb des Strömungskanals angeordnet ist. Dabei ist die zweite Schaufel stromabwärts der ersten Schaufel angeordnet. Der Abstand in der Strömungsrichtung zwischen der mindestens einen ersten Schaufel und der mindestens einen zweiten Schaufel kann im Bereich von 1 mm bis 1000 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 500 mm, bevorzugter von 3 mm bis 200 mm, noch mehr bevorzugt von 4 mm bis 100 mm und am meisten bevorzugt von 5 mm bis 50 mm liegen.
Durch Bereitstellen einer ersten Schaufel und einer zweiten Schaufel kann die Kontinuität und/oder Steuerbarkeit einer Menge und/oder einer Größe ultrafeiner Blasen, die in einer Flüssigkeit bereitgestellt werden, verbessert werden. Beispielhaft kann die erste Schaufel konfiguriert sein, um ultrafeine Blasen mit einem ersten Durchmesser zu erzeugen, wohingegen die zweite Schaufel konfiguriert sein kann, um den ersten Durchmesser auf einen zweiten Durchmesser zu verringern. Dies hat nachweislich zu einer Verbesserung der Kontinuität und/oder Steuerbarkeit einer Menge und/oder einer Größe von erzeugten ultrafeinen Blasen beigetragen. Ferner kann die erste Schaufel konfiguriert sein, um die Flüssigkeitsströmung für eine verbesserte Erzeugung ultrafeiner Blasen durch die zweite Schaufel vorzubereiten, z. B. mittels Reduzierens von Turbulenzen und/oder Einstellens einer spezifischen Einströmrichtung.
Ferner kann, insbesondere durch Verwenden von Schaufeln, Haltbarkeit und/oder Wartbarkeit der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen, erhöht werden. Dies ist so, da Schaufeln sich im Vergleich zu Vorrichtungen zur Erzeugung ultrafeiner Blasen basierend auf porösen Strukturen und/oder motorbasierter erzwungener Turbulenz als leichter zu warten und/oder haltbarer erwiesen haben. Noch ferner ermöglicht die Verwendung von Schaufeln, z. B. im Vergleich zu porösen Strukturen und/oder motorbasierter erzwungener Turbulenz, hohe Strömungsraten.
Schaufeln gemäß der vorliegenden Erfindung können auch als Platten und/oder Flügel bezeichnet werden. Dabei können die Schaufeln in Abhängigkeit von ihrer bestimmten Verwendung, z. B. Art von Flüssigkeit der Flüssigkeitsströmung, unterschiedliche Querschnitte und/oder Schaufelprofile umfassen. Ferner können die erste Schaufel und/oder die zweite Schaufel in dem Strömungskanal drehbar gestützt werden. Darüber hinaus können sich die erste Schaufel und/oder die zweite Schaufel zu äußeren Bereichen des Strömungskanals verjüngen. Dabei kann die Drehbarkeit der Schaufeln verbessert werden und/oder eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit in Grenzflächenbereichen kann berücksichtigt werden. Es versteht sich, dass die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen weitere Schaufeln umfassen kann, die ähnlich der ersten Schaufel und der zweiten Schaufel angeordnet sind.
Ein erster Anstellwinkel der ersten Schaufel zur Strömungsrichtung und/oder ein zweiter Anstellwinkel der zweiten Schaufel zur Strömungsrichtung sind einstellbar. Indem der erste Anstellwinkel und/oder der zweite Anstellwinkel einstellbar sind, kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen eingestellt werden. Insbesondere kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen in Abhängigkeit von Bedingungen der Flüssigkeitsströmung, z. B. einer Durchflussrate der Flüssigkeitsströmung, einer Zusammensetzung der Flüssigkeitsströmung und/oder einer Temperatur der Flüssigkeitsströmung, eingestellt werden. Daher kann die Kontinuität und/oder Steuerbarkeit der Menge und/oder der Größe ultrafeiner Blasen, die in der Flüssigkeitsströmung bereitgestellt werden, weiter erhöht werden.
Die erste Schaufel und/oder die zweite Schaufel sind konfiguriert, um Kavitation in der Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, sodass ultrafeine Blasen, die das injizierte Gas umfassen, erzeugt werden. Im Allgemeinen sind in der Technik zwei Arten von Kavitation oder hydrodynamischer Kavitation bekannt. Erstens, transiente Kavitation, die auch als dampfförmige Kavitation bezeichnet wird. Zweitens, stabile Kavitation, die auch als gasförmige Kavitation bezeichnet wird. Bei transienter Kavitation werden Hohlräume, d. h. Blasen wie ultrafeine Blasen, in der Flüssigkeit gebildet, die hauptsächlich Dampf der umgebenden Flüssigkeit enthalten. Solche Hohlräume kollabieren unter dem Einfluss von externem Druck durch Blasenimplosion. In stabiler Kavitation werden Hohlräume, d. h. Blasen wie ultrafeine Blasen, gebildet, die durch Gas gefüllt werden, das in der Flüssigkeit adsorbiert, z. B. gelöst, wurde und durch einen innerhalb des Hohlraums erzeugten Differenzdruck freigesetzt wurde. Das innerhalb des Hohlraums eingeschlossene Gas wirkt als ein Puffer, um Implosion zu verhindern. Da die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß der vorliegenden Erfindung darauf abzielt, eine Flüssigkeitsströmung bereitzustellen, die ultrafeine Blasen umfasst, versteht es sich, dass die Funktionalität der Vorrichtung hauptsächlich auf stabiler Kavitation beruht. Dennoch versteht es sich auch, dass auch transiente Kavitation neben stabiler Kavitation auftreten kann.
Ein Volumen und/oder eine Masse der ultrafeinen Blasen, die das injizierte Gas umfassen, bestehen vorzugsweise aus mindestens 2 % und bevorzugter mindestens 4 % des injizierten Gases. Weiter vorzugsweise bestehen das Volumen und/oder die Masse der ultrafeinen Blasen, die das injizierte Gas umfassen, aus höchstens 25 % und bevorzugter höchstens 15 % des injizierten Gases. Somit weisen die ultrafeinen Blasen eine ausreichende Stabilität auf, um in nachfolgende Prozesse transferiert zu werden.
Darüber hinaus schneiden sich eine erste Anströmkante der ersten Schaufel und eine zweite Anströmkante der zweiten Schaufel in einem Winkel, wenn sie auf eine Ebene projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist. Obwohl die Anströmkanten nicht notwendigerweise gerade sind, versteht es sich, dass immer noch bestimmt werden kann, ob sie sich schneiden oder in einer Linie miteinander sind, z. B. durch Durchführen einer Kurvenanpassung für die Anströmkanten. Es hat sich gezeigt, dass, wenn sich die erste Anströmkante der ersten Schaufel und die zweite Anströmkante der zweiten Schaufel mit dem Schnittwinkel schneiden, wenn sie auf die Ebene projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist, eine genauere Steuerbarkeit der Durchmesser der ultrafeinen Blasen erreicht wird. Insbesondere kann eine Verringerung der Verteilung der Durchmesser der ultrafeinen Blasen realisiert werden. Ferner wurde eine erhöhte Produktion ultrafeiner Blasen beobachtet, insbesondere an der zweiten Schaufel. Ein erster Grund für den positiven Einfluss des Schnittwinkels scheint zu sein, dass der Winkelversatz verhindert, dass die Strömungseigenschaften der Flüssigkeitsströmung, die durch die erste Schaufel erzeugt wird, durch die zweite Schaufel fortgesetzt werden. Ferner scheint ein zweiter Grund für den positiven Einfluss des Schnittwinkels zu sein, dass in der Ebene, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist, ein größerer Querschnitt des Strömungskanals durch die Anströmkanten abgedeckt wird, sodass der Einfluss der Schaufeln auf die Flüssigkeitsströmung erhöht wird.
Eine erste Länge der ersten Anströmkante und/oder eine zweite Länge der zweiten Anströmkante beträgt, wenn sie auf die Ebene projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist, vorzugsweise mindestens 50 %, bevorzugter mindestens 70 % und am bevorzugtesten mindestens 95 % einer größten geradlinigen Innenabmessung eines Querschnitts des Strömungskanals in der Ebene, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist. Dabei kann sichergestellt werden, dass ausreichend Flüssigkeit der Flüssigkeitsströmung die Schaufel(n) kontaktiert. Die größte geradlinige Abmessung des Querschnitts des Strömungskanals in der Ebene, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist, ist beispielhaft ein Durchmesser eines kreisförmigen Rohrs.
Es versteht sich aus der Verwendung des Begriffs „Anströmkante“, dass die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel mittels Schaufelprofil-, Tragflächenprofil- und/oder Hydrofoil-Terminologie beschrieben werden können. Dabei kann der erste Anstellwinkel als der Winkel zwischen einer ersten Sehnenlinie der ersten Schaufel und der Strömungsrichtung definiert werden. Die erste Sehnenlinie kann sich von der ersten Anströmkante der ersten Schaufel zu einer ersten Abströmkante der ersten Schaufel erstrecken. Dementsprechend kann der zweite Anstellwinkel als der Winkel zwischen einer zweiten Sehnenlinie der zweiten Schaufel und der Strömungsrichtung definiert werden. Die zweite Sehnenlinie kann sich von der zweiten Anströmkante der zweiten Schaufel zu einer zweiten Abströmkante der zweiten Schaufel erstrecken.
Der erste Anstellwinkel kann relativ zum zweiten Anstellwinkel einstellbar sein und/oder der zweite Anstellwinkel kann relativ zum ersten Anstellwinkel einstellbar sein. Dabei kann der erste Anstellwinkel unabhängig vom zweiten Anstellwinkel einstellbar sein und/oder der zweite Anstellwinkel kann unabhängig vom ersten Anstellwinkel einstellbar sein. Dadurch, dass der erste Anstellwinkel relativ zum zweiten Anstellwinkel einstellbar ist und/oder der zweite Anstellwinkel relativ zum ersten Anstellwinkel einstellbar ist, kann die Kontinuität und/oder Steuerbarkeit einer Menge und/oder einer Größe ultrafeiner Blasen, die in einer Flüssigkeit bereitgestellt werden, weiter erhöht (d. h. verbessert) werden. Beispielhaft kann während der Erzeugung ultrafeiner Blasen der erste Anstellwinkel eingestellt werden, um ultrafeine Blasen mit einem ersten Durchmesser zu erzeugen, wohingegen der zweite Anstellwinkel eingestellt werden kann, um den ersten Durchmesser auf einen zweiten Durchmesser zu verringern. Dabei kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen der Schaufeln individuell und gezielt in Abhängigkeit von Bedingungen der Flüssigkeitsströmung, z. B. einer Durchflussrate der Flüssigkeitsströmung, einer Zusammensetzung der Flüssigkeitsströmung und/oder einer Temperatur der Flüssigkeitsströmung, eingestellt werden. Dies hat nachweislich zu einer Erhöhung der Kontinuität und/oder Steuerbarkeit einer Menge und/oder einer Größe von erzeugten ultrafeinen Blasen beigetragen.
Ferner liegt der Schnittwinkel optional in einem Bereich von 5 Grad bis 90 Grad, vorzugsweise von 20 Grad bis 90 Grad, bevorzugter von 40 Grad bis 90 Grad, noch bevorzugter von 80 Grad bis 90 Grad, noch bevorzugter von 87 Grad bis 90 Grad und am meisten bevorzugt von 89 Grad bis 90 Grad. Dabei hat sich gezeigt, dass mittels der obigen Winkelbereiche eine besonders genaue Steuerbarkeit der Durchmesser der ultrafeinen Blasen erreicht wird. Dabei kann insbesondere eine Verringerung der Verteilung der Durchmesser der ultrafeinen Blasen realisiert werden. Ferner wurde eine erhöhte Produktion ultrafeiner Blasen beobachtet, insbesondere an der zweiten Schaufel.
Die Vorrichtung kann ferner ein wirbelbildendes Element stromabwärts der zweiten Schaufel zum Erzeugen einer Wirbelströmung umfassen, wobei das wirbelbildende Element vorzugsweise mindestens eine Rippe umfasst. Mittels des wirbelbildenden Elements, d. h. der erzeugten Wirbelströmung, können die ultrafeinen Blasen in der Flüssigkeitsströmung stabilisiert und/oder dispergiert werden. Somit kann die Flüssigkeitsströmung einer nachfolgenden Anwendung mit stabilen und/oder homogen verteilten ultrafeinen Blasen bereitgestellt werden.
Die Vorrichtung kann ferner einen Auslass und ein einstellbares Ventil zum Anpassen eines Durchmessers des Auslasses umfassen, wobei das einstellbare Ventil vorzugsweise ein Blendenventil ist. Das einstellbare Ventil kann dazu dienen, die Menge der Flüssigkeit, die bereitgestellt wird, z. B. auf für eine nachfolgende Anwendung, zu regulieren. Ferner kann das einstellbare Ventil dazu dienen, einen Gegendruck in der Vorrichtung zu erzeugen. Dabei kann eine bessere Steuerung des Druckabfalls über die Vorrichtung und/oder über die Schaufeln, um die optimalen Kavitationsbedingungen zu gewährleisten, erreicht werden. Es versteht sich, dass das einstellbare Ventil mit einem elektronischen System verbunden sein kann, das die Öffnung des einstellbaren Ventils abhängig von den gegebenen Bedingungen ferngesteuert und/oder elektronisch einstellen kann.
Die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel können ein symmetrisches Schaufelprofil und/oder ein asymmetrisches Schaufelprofil umfassen. Das asymmetrische Schaufelprofil kann unten flach (flat bottom) oder unten gewölbt (under cambered) sein. Ferner kann das asymmetrische Schaufelprofil eine Wölbungslinie mit Wendepunkt (reflexed camberline) umfassen. Darüber hinaus kann das asymmetrische Schaufelprofil einem überkritischen Tragflächenprofil entsprechen. Diese Schaufelprofile haben sich bewährt, um eine erhöhte Erzeugung ultrafeiner Blasen zu ermöglichen, wohingegen gleichzeitig der Druckabfall auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten wird. Daher kann die Energie, die für die Erzeugung ultrafeiner Blasen erforderlich ist, mittels der obigen Schaufelprofile reduziert werden. Ferner kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen mittels der obigen Schaufelprofile in Bezug auf eine verringerte Verteilung der Durchmesser der erzeugten ultrafeinen Blasen verbessert werden. Da die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel von Wasser, Gas und/oder Kombinationen davon umströmt werden können, versteht es sich, dass die obigen Schaufelprofile auch als Tragflächenprofile und/oder Hydrofoils bezeichnet werden können.
Darüber hinaus können die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel jeweils mindestens eine Klappe umfassen, die vorzugsweise an einer stromabwärtigen Kante des jeweiligen Schaufelprofils, d. h. an der Abströmkante, montiert ist. Die mindestens eine Klappe kann dazu dienen, die Kavitation an der stromabwärtigen Kante des Schaufelprofils abhängig von den Flüssigkeits- und Gasbedingungen zu erhöhen und/oder zu verringern. Dadurch kann ein Neigungswinkel der mindestens einen Klappe relativ zur jeweiligen Schaufel zwischen 0 Grad und 90 Grad und vorzugsweise zwischen 1 Grad und 20 Grad betragen. Der Neigungswinkel der Klappe kann relativ zur Sehnenlinie des jeweiligen Schaufelprofils gemessen werden. Dadurch versteht es sich, dass 0 Grad der Konfiguration entsprechen kann, wobei die Klappe und das Schaufelprofil in einer Linie miteinander liegen. Der Neigungswinkel kann fest oder einstellbar sein, z. B. elektromechanisch von außerhalb der Vorrichtung.
Das Gasinjektionsmittel kann ein Venturi-Injektor sein. Der Venturi-Injektor kann einen Rohrabschnitt mit einer Verengung des Querschnitts umfassen. Dabei wird das Gas vorzugsweise an der Verengung des Querschnitts injiziert, wo der statische Druck in der Flüssigkeitsströmung verringert wird. Beispielhaft kann der Venturi-Injektor zwei Kegel umfassen, die zueinander gerichtet sind und die an einem Punkt ihres kleinsten Durchmessers vereint sind. An diesem Punkt wird das Gas vorzugsweise injiziert. Dadurch, dass das Gasinjektionsmittel ein Venturi-Injektor ist, kann eine Strömungsrate von injiziertem Gas automatisch auf Schwankungen einer Strömungsrate der Flüssigkeitsströmung eingestellt werden. Dadurch kann die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen stabiler arbeiten. Dies ist so, da die Strömungsrate des Gases vom statischen Druck in der Verengung des Querschnitts abhängt. Dabei ist dieser statische Druck von der Strömungsrate der Flüssigkeitsströmung abhängig.
Der Anstellwinkel zur Strömungsrichtung der ersten Schaufel und/oder der zweiten Schaufel kann von der Außenseite des Gehäuses vorzugsweise mittels eines Einstellmittels einstellbar sein. Dabei kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen der Schaufeln in Abhängigkeit von Bedingungen der Flüssigkeitsströmung, z. B. einer Durchflussrate der Flüssigkeitsströmung, einer Zusammensetzung der Flüssigkeitsströmung und/oder einer Temperatur der Flüssigkeitsströmung, eingestellt werden. Dies hat sich erwiesen, um die Kontinuität und/oder Steuerbarkeit einer Menge und/oder einer Größe ultrafeiner Blasen, die erzeugt werden, zu erhöhen. Das Einstellmittel kann ein manueller Einstellmechanismus sein. Manuelle Einstellmechanismen können für Anwendungen genutzt werden, die eine weniger häufige Einstellung der Schaufeln erfordern. Ferner können elektromechanische Einstellmechanismen für Anwendungen genutzt werden, die eine häufige Einstellung der Schaufeln erfordern und/oder für abgelegene Anwendungen.
Die Vorrichtung kann ferner eine Gasquelle von Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und/oder Chlor umfassen und das Gasinjektionsmittel kann mit der Gasquelle verbunden sein, um Gas aus der Quelle zu injizieren. Die obigen Gase sind insbesondere für die Erzeugung ultrafeiner Blasen mittels der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet. Es versteht sich, dass das Gasinjektionsmittel dazu konfiguriert sein kann, die oben erwähnten Gase mittels spezifischer Dichtungen und/oder Legierungen zu injizieren, die Reaktionen zwischen dem/den Gas(en) und dem Gasinjektionsmittel vermeiden.
Das Gasinjektionsmittel kann konfiguriert sein, um Gasblasen zu injizieren, wobei mindestens 30 %, mehr bevorzugt mindestens 50 %, noch mehr bevorzugt mindestens 70% und am meisten bevorzugt 90 % der Gasblasen einen Durchmesser von 1 µm bis 1000 µm,vorzugsweise von 1,1 µm bis 100 µm, mehr bevorzugt von 1,2 µm bis 10 µm, noch mehr bevorzugt von 1,3 µm bis 5 µm und am meisten bevorzugt von 1,5 µm bis 2,5 µm aufweisen. Mit dem Injizieren des Gases als Gasblasen, wie oben spezifiziert, kann die Menge des injizierten Gases, das in ultrafeine Blasen transferiert wird, erhöht werden. Daher kann die Effizienz der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen erhöht werden.
Ferner kann das Gasinjektionsmittel konfiguriert sein, um 1×10⁶ bis 10×10⁶, vorzugsweise 1,2×10⁶ bis 8×10⁶, mehr bevorzugt 1,4×10⁶ bis 6×10⁶, noch mehr bevorzugt 1,6×10⁶ bis 4×10⁶ und am meisten bevorzugt 2×10⁶ bis 3×10⁶ Gasblasen pro 1000 ml Flüssigkeit zu injizieren. Mit diesen Blasendichten kann die Menge des injizierten Gases, das in ultrafeine Blasen transferiert wird, erhöht werden. Daher kann die Effizienz der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen erhöht werden.
Darüber hinaus kann das Gasinjektionsmittel konfiguriert sein, um Gas mit einer Volumenströmungsrate von 0,01 m³/h bis 500 m³/h, vorzugsweise von 0,05 m³/h bis 400 m³/h, mehr bevorzugt von 0,1 m³/h bis 200 m³/h, noch mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 100 m³/h und am meisten bevorzugt von 1,5 m³/h bis 50 m³/h zu injizieren. Das Gas kann bei einem Druck in einem Bereich von 1,2 bis 2 barg injiziert werden. Diese Volumenströmungsraten für injiziertes Gas haben sich erwiesen, um eine ausreichende Sättigung der Flüssigkeitsströmung zu ermöglichen, um zu ermöglichen, dass eine Menge ultrafeiner Blasen erzeugt wird, die für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend ist.
Der Strömungskanal kann konfiguriert sein, um die Flüssigkeitsströmung mit einer Volumenströmungsrate von 0,1 m³/h bis 50000 m³/h, vorzugsweise von 0,5 m³/h bis 5000 m³/h, mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 2000 m³/h, noch mehr bevorzugt von 5 m³/h bis 1500 m³/h und am meisten bevorzugt von 10 m³/h bis 1000 m³/h zu führen. Mit diesen Volumenströmungsraten der Flüssigkeitsströmung könnte die Leistung zum stabilen Aufrechterhalten der Flüssigkeitsströmung auf einem moderaten Niveau gehalten werden, während die Volumenströmungsraten der Flüssigkeitsströmung, die mit ultrafeinen Blasen versehen ist, für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend sind.
Das Gasinjektionsmittel kann konfiguriert sein, um 1 Gramm bis 2000 Gramm, vorzugsweise 5 Gramm bis 900 Gramm, mehr bevorzugt 8 Gramm bis 800 Gramm, noch mehr bevorzugt 10 Gramm bis 700 Gramm und am meisten bevorzugt 100 Gramm bis 600 Gramm Gas pro Tonne Flüssigkeit zu injizieren, wobei vorzugsweise die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel konfiguriert sind, um 5 % bis 99 %, mehr bevorzugt 10 % bis 98 %, noch mehr bevorzugt 40 % bis 97 % und am meisten bevorzugt 85 % bis 95 % des injizierten Gases in ultrafeine Blasen zu transferiert. Mit den obigen Mengen an Gas, die injiziert werden und in ultrafeine Blasen transferiert werden, können ausreichende ultrafeine Blasen in der Flüssigkeitsströmung für mehrere industrielle Anwendungen bereitgestellt werden. Gleichzeitig werden Ineffizienzen vermieden, indem nicht versucht wird, zu erreichen, dass alles injizierte Gas in ultrafeine Blasen auf Kosten der Effizienz transferiert wird. Beispielhaft kann eine reduzierte Strömungsrate und/oder ein zu hoher Druckabfall vermieden werden.
Die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel können so konfiguriert sein, dass die erzeugten ultrafeinen Blasen einen Durchmesser von 10 nm bis 900 nm, vorzugsweise von 20 nm bis 700 nm, bevorzugter von 30 nm bis 600 nm, noch mehr bevorzugt von 40 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 50 nm bis 200 nm aufweisen. Diese Durchmesserbereiche sind bevorzugt, da die ultrafeinen Blasen mit den Durchmessern sich als besonders stabil erwiesen haben, so dass sie zuverlässig einer nachfolgenden Anwendung bereitgestellt werden können. Wie zuvor erwähnt, existieren mehrere Optionen, um die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel so zu konfigurieren, dass sie ultrafeine Blasen mit den Durchmessern erzeugen. Beispielhaft kann/können das/die Schaufelprofil(e) der Schaufel(n) angepasst werden, der Schnittwinkel kann eingestellt werden und/oder der/die Anstellwinkel kann/können eingestellt werden.
Die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel kann/können so konfiguriert sein, dass erzeugte ultrafeine Blasen einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 20 nm bis 700 nm, vorzugsweise von 30 nm bis 600 nm, bevorzugter von 50 nm bis 500 nm, noch bevorzugter von 60 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 70 nm bis 200 nm liegt. Diese durchschnittlichen Durchmesserbereiche sind bevorzugt, da sich die ultrafeinen Blasen mit den durchschnittlichen Durchmessern als besonders stabil erwiesen haben, so dass sie zuverlässig einer nachfolgenden Anwendung bereitgestellt werden können. Wie zuvor erwähnt, existieren mehrere Optionen, um die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel so zu konfigurieren, dass sie ultrafeine Blasen mit den Durchmessern erzeugen. Beispielhaft kann/können das/die Schaufelprofil(e) der Schaufel(n) angepasst werden, der Schnittwinkel kann eingestellt werden und/oder der/die Anstellwinkel kann/können eingestellt werden.
Darüber hinaus kann/können die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel so konfiguriert sein, dass jeder 1 ml an Flüssigkeit, der aus der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen austritt, mindestens 100.000.000 Blasen, vorzugsweise mindestens 200.000.000 Blasen umfasst. Dabei können diese Blasen einen Durchmesser von 200 nm oder weniger aufweisen.
Die Aufgabe kann auch durch eine Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gelöst werden. Diese Vorrichtung kann ein Gehäuse mit einem Strömungskanal zum Führen einer Flüssigkeitsströmung in einer Strömungsrichtung umfassen. Ferner kann die Vorrichtung ein Gasinjektionsmittel zum Injizieren eines Gases in die Flüssigkeitsströmung umfassen. Darüber hinaus kann die Vorrichtung mindestens eine Schaufel umfassen, die innerhalb des Strömungskanals stromabwärts des Gasinjektionsmittels angeordnet ist. Dabei kann ein Anstellwinkel der mindestens einen Schaufel zur Strömungsrichtung einstellbar sein. Darüber hinaus kann die mindestens eine Schaufel konfiguriert sein, um Kavitation in der Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, sodass ultrafeine Blasen, die das injizierte Gas umfassen, erzeugt werden.
Es versteht sich, dass die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels der Merkmale spezifiziert werden kann, die oben in Bezug auf die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen beschrieben sind. Insbesondere kann die mindestens eine Schaufel der alternativen Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel, wie oben spezifiziert, umfassen und/oder wie diese konfiguriert sein.
Die Aufgabe wird ferner, zumindest teilweise, durch ein Verfahren zum Erzeugen ultrafeiner Blasen mittels der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen, wie oben beschrieben, gelöst. Das Verfahren umfasst die Schritte a. Bereitstellen einer Flüssigkeitsströmung im Strömungskanal; b. Injizieren eines Gases in die Flüssigkeitsströmung mittels des Gasinjektionsmittels, und c. Erzeugen ultrafeiner Blasen mittels der mindestens einen ersten Schaufel und/oder der mindestens einen zweiten Schaufel.
Das Verfahren kann ferner den Schritt d. Einstellen des ersten Anstellwinkels und/oder des zweiten Anstellwinkels zum Anpassen der Erzeugung ultrafeiner Blasen umfassen. Durch Einstellen des ersten Anstellwinkels und/oder des zweiten Anstellwinkels kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen eingestellt werden. Insbesondere kann die Erzeugung ultrafeiner Blasen in Abhängigkeit von Bedingungen der Flüssigkeitsströmung, z. B. einer Durchflussrate der Flüssigkeitsströmung, einer Zusammensetzung der Flüssigkeitsströmung und/oder einer Temperatur der Flüssigkeitsströmung, eingestellt werden. Daher kann die Kontinuität und/oder Steuerbarkeit der Menge und/oder der Größe ultrafeiner Blasen, die in der Flüssigkeitsströmung bereitgestellt werden, weiter erhöht werden.
Darüber hinaus kann das Verfahren ferner den Schritt e. Erzeugen einer Wirbelströmung umfassen, vorzugsweise zumindest teilweise mittels des wirbelbildenden Elements. Durch Erzeugen der Wirbelströmung können die ultrafeinen Blasen in der Flüssigkeitsströmung stabilisiert und/oder dispergiert werden. Somit kann die Flüssigkeitsströmung einer nachfolgenden Anwendung mit stabilen und/oder homogen verteilten ultrafeinen Blasen bereitgestellt werden.
Die Flüssigkeitsströmung kann mit einer Volumenströmungsrate von 0,1 m³/h bis 50000 m³/h, vorzugsweise von 0,5 m³/h bis 5000 m³/h, mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 2000 m³/h, noch mehr bevorzugt von 5 m³/h bis 1500 m³/h und am meisten bevorzugt von 10 m³/h bis 1000 m³/h bereitgestellt werden. Mit diesen Volumenströmungsraten der Flüssigkeitsströmung kann die Leistung zum stabilen Aufrechterhalten der Flüssigkeitsströmung auf einem moderaten Niveau gehalten werden, während die Volumenströmungsraten der Flüssigkeitsströmung, die mit ultrafeinen Blasen versehen ist, für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend sind.
Das Gas kann mit einer Volumenströmungsrate von 0,01 m³/h bis 500 m³/h, vorzugsweise von 0,05 m³/h bis 400 m³/h, mehr bevorzugt von 0,1 m³/h bis 200 m³/h, noch mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 100 m³/h und am meisten bevorzugt von 1,5 m³/h bis 50 m³/h injiziert werden. Das Gas kann bei einem Druck in einem Bereich von 1,2 bis 2 barg injiziert werden. Diese Volumenströmungsraten für injiziertes Gas haben sich erwiesen, um eine ausreichende Sättigung der Flüssigkeitsströmung zu ermöglichen, um zu ermöglichen, dass eine Menge ultrafeiner Blasen erzeugt wird, die für die meisten industriellen Anwendungen ausreichend ist.
Ferner können 1 Gramm bis 2000 Gramm, vorzugsweise 5 Gramm bis 900 Gramm, mehr bevorzugt 8 Gramm bis 800 Gramm, noch mehr bevorzugt 10 Gramm bis 700 Gramm und am meisten bevorzugt 100 Gramm bis 600 Gramm Gas pro Tonne Flüssigkeit injiziert werden, wobei vorzugsweise 5 % bis 99 %, mehr bevorzugt 10 % bis 98 %, noch mehr bevorzugt 40 % bis 97 % und am meisten bevorzugt 85 % bis 95 % des injizierten Gases mittels der mindestens einen ersten Schaufel und/oder der mindestens einen zweiten Schaufel in ultrafeine Blasen transferiert werden. Mit den obigen Mengen an Gas, die injiziert werden und in ultrafeine Blasen transferiert werden, können ausreichend ultrafeine Blasen in der Flüssigkeitsströmung für mehrere industrielle Anwendungen bereitgestellt werden. Gleichzeitig werden Ineffizienzen vermieden, indem nicht versucht wird, zu erreichen, dass alles injizierte Gas in ultrafeine Blasen auf Kosten der Effizienz transferiert wird. Beispielhaft kann eine reduzierte Strömungsrate und/oder ein zu hoher Druckabfall vermieden werden.
Die erzeugten ultrafeinen Blasen können einen Durchmesser von 10 nm bis 900 nm, vorzugsweise von 20 nm bis 700 nm, bevorzugter von 30 nm bis 600 nm, noch mehr bevorzugt von 40 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 50 nm bis 200 nm aufweisen. Weitere Einzelheiten zu diesem Merkmal sind oben in Bezug auf die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
Die erzeugten ultrafeinen Blasen können einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 20 nm bis 700 nm, vorzugsweise von 30 nm bis 600 nm, bevorzugter von 50 nm bis 500 nm, noch bevorzugter von 60 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 70 nm bis 200 nm liegt. Weitere Einzelheiten zu diesem Merkmal sind oben in Bezug auf die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt.
Das injizierte Gas kann Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und/oder Chlor sein. Diese Gase sind insbesondere für die Erzeugung ultrafeiner Blasen mittels der ultrafeinen Blasenerzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet. Dennoch versteht es sich, dass das injizierte Gas eine beliebige andere Art von Gas sein kann.
Das Gas kann als Gasblasen mittels des Gasinjektionsmittels injiziert werden, wobei mindestens 30 %, mehr bevorzugt mindestens 50 %, noch mehr bevorzugt mindestens 70 % und am meisten bevorzugt 90 % der Gasblasen einen Durchmesser von 1 µm bis 1000 µm, vorzugsweise von 1,1 µm bis 100 µm, mehr bevorzugt von 1,2 µm bis 10 µm, noch mehr bevorzugt von 1,3 µm bis 5 µm und am meisten bevorzugt von 1,5 µm bis 2,5 µm aufweisen. Mit dem Injizieren des Gases als Gasblasen, wie oben spezifiziert, kann die Menge des injizierten Gases, das in ultrafeine Blasen transferiert wird, erhöht werden. Daher kann die Effizienz der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen erhöht werden.
Das Gas kann als Gasblasen mittels des Gasinjektionsmittels injiziert werden, wobei 1×10⁶ bis 10×10⁶, vorzugsweise 1,2×10⁶ bis 8×10⁶, mehr bevorzugt 1,4×10⁶ bis 6×10⁶, noch mehr bevorzugt 1,6×10⁶ bis 4×10⁶ und am meisten bevorzugt 2×10⁶ bis 3×10⁶ Gasblasen pro 1000 ml Flüssigkeit injiziert werden. Mit diesen Blasendichten kann die Menge des injizierten Gases, das in ultrafeine Blasen transferiert wird, erhöht werden. Daher kann die Effizienz der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen erhöht werden.
Optional kann/können während des Erzeugens ultrafeiner Blasen mittels der mindestens einen ersten Schaufel und/oder der mindestens einen zweiten Schaufel die mindestens eine erste Schaufel und/oder die mindestens eine zweite Schaufel so konfiguriert sein, dass jeder 1 ml Flüssigkeit, der aus der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen austritt, mindestens 100.000.000 Blasen, vorzugsweise mindestens 200.000.000 Blasen umfasst. Dabei können diese Blasen einen Durchmesser von 200 nm oder weniger aufweisen.
Es wird angemerkt, dass die Flüssigkeitsströmung gemäß der vorliegenden Erfindung eine oder mehrere Flüssigkeiten umfassen kann. Beispielhaft kann die Flüssigkeitsströmung Wasser, saure Lösung, basische Lösung, Flüssiggas, Öl, Alkohol und/oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren
Im Folgenden werden die begleitenden Figuren kurz beschrieben:

1a zeigt einen Querschnitt einer beispielhaften Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß der vorliegenden Erfindung,
1b zeigt einen weiteren Querschnitt der beispielhaften Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß 1a, wobei die Querschnittsebene um 90° um die Strömungsrichtung gedreht ist,
1c zeigt eine erste Anströmkante einer ersten Schaufel und eine zweite Anströmkante einer zweiten Schaufel, wie in 1a veranschaulicht, die auf eine Ebene projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist,
1d zeigt eine alternative Ausführungsform einer ersten Anströmkante einer ersten Schaufel und eine zweite Anströmkante einer zweiten Schaufel, die auf eine Ebene projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist,
2 zeigt eine weitere beispielhafte Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen gemäß der vorliegenden Erfindung, und
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Erzeugen ultrafeiner Blasen gemäß der vorliegenden Erfindung.

5. Detaillierte Beschreibung der Figuren
Es versteht sich, dass in 1a, 1b und 2 Schnittflächen von Schaufeln durch Schraffur hervorgehoben sind.
Die in 1a-1c dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen 1 umfasst ein Gehäuse 2, ein Gasinjektionsmittel 5, mindestens eine erste Schaufel 6 und mindestens eine zweite Schaufel 7.
Diese Gehäuse 2 weist einen Strömungskanal 3 zum Führen einer Flüssigkeitsströmung in einer Strömungsrichtung 4 auf. Dabei dient das Gasinjektionsmittel 5 dazu, ein Gas in die Flüssigkeitsströmung zu injizieren. Darüber hinaus ist die mindestens eine erste Schaufel 6 innerhalb des Strömungskanals 3 stromabwärts des Gasinjektionsmittels 5 angeordnet. Darüber hinaus ist die mindestens eine zweite Schaufel 7 innerhalb des Strömungskanals 3 angeordnet, wobei die zweite Schaufel 7 stromabwärts der ersten Schaufel 6 angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Gasquelle 15 und das Gasinjektionsmittel 5 ist mit der Gasquelle 15 verbunden, um Gas aus der Quelle 15 zu injizieren.
Ein erster Anstellwinkel der ersten Schaufel 6 zur Strömungsrichtung 4 und/oder ein zweiter Anstellwinkel der zweiten Schaufel 7 zur Strömungsrichtung 4 sind einstellbar. Der erste Anstellwinkel der ersten Schaufel 6 zur Strömungsrichtung 4 kann, z. B. gemessen, aus 1b erhalten werden, wohingegen der zweite Anstellwinkel der zweiten Schaufel 7 zur Strömungsrichtung 4, z. B. gemessen, aus 1a erhalten werden kann.
Die erste Schaufel 6 und/oder die zweite Schaufel 7 sind konfiguriert, um Kavitation in der Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, sodass ultrafeine Blasen, die das injizierte Gas umfassen, erzeugt werden.
Darüber hinaus schneiden sich, wie in 1c dargestellt, eine erste Anströmkante 16 der ersten Schaufel 6 und eine zweite Anströmkante 17 der zweiten Schaufel 7 in einem Winkel 8, wenn sie auf eine Ebene 10 projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung 4 ist. In der gezeigten Konfiguration beträgt der Schnittwinkel 8 etwa 90 Grad. Wie der Fachmann verstehen wird, entspricht die in 1c gezeigte schematische Ansicht einer Ansicht in Richtung des Pfeils 4, d. h. der Strömungsrichtung.
In dieser Hinsicht zeigt 1d eine alternative Ausführungsform einer ersten Anströmkante 16 einer ersten Schaufel 6 und eine zweite Anströmkante 17 einer zweiten Schaufel 7, die auf eine Ebene 10 projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung 4 ist. In der gezeigten Konfiguration beträgt der Schnittwinkel 8 etwa 45 Grad. Es versteht sich, dass die in 1d dargestellte alternative Ausführungsform die Konfiguration der in 1a und 1b gezeigten Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen nicht darstellt.
Wie in 1a und 1b veranschaulicht, ist der erste Anstellwinkel relativ zum zweiten Anstellwinkel einstellbar und der zweite Anstellwinkel ist relativ zum ersten Anstellwinkel mittels jeweiliger Einstellmittel 20a, 20c einstellbar. Dadurch ist der Anstellwinkel zur Strömungsrichtung 4 der ersten Schaufel 6 und der zweiten Schaufel 7 von der Außenseite des Gehäuses 2 einstellbar.
Wie in 1a gezeigt, umfasst die Vorrichtung 1 ferner ein wirbelbildendes Element 9 stromabwärts der zweiten Schaufel 7 zum Erzeugen einer Wirbelströmung. Dabei umfasst das wirbelbildende Element 9 eine Rippe.
Ferner ist in 1a und 1b veranschaulicht, dass die Vorrichtung 1 einen Auslass 11. und ein einstellbares Ventil 12 zum Anpassen eines Durchmessers des Auslasses 11 umfasst. Das einstellbare Ventil kann mit einem jeweiligen Einstellmittel 20c verbunden sein, wie z. B. in 2 dargestellt.
Die erste Schaufel 6 und die zweite Schaufel 7 umfassen jeweils ein symmetrisches Schaufelprofil. Das Schaufelprofil der ersten Schaufel 6 ist in 1b schematisch gezeigt, wohingegen das Schaufelprofil der zweiten Schaufel 7 in 1a schematisch gezeigt ist. Was ferner aus 1a und 1b abgeleitet werden kann, ist, dass sich die erste Schaufel 6 und die zweite Schaufel 7 zu äußeren Bereichen des Strömungskanals 3 verjüngen. Dabei wird die Drehbarkeit der Schaufeln 6, 7 verbessert und eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit in Grenzflächenbereichen des Strömungskanals kann berücksichtigt werden.
Was ferner durch 1a-1c veranschaulicht wird, ist, dass das Gasinjektionsmittel 5 ein Venturi-Injektor ist. Der Venturi-Injektor umfasst einen Rohrabschnitt mit einer Verengung des Querschnitts. Dabei wird das Gas an der Verengung des Querschnitts injiziert, wo der statische Druck in der Flüssigkeitsströmung verringert wird.
2 zeigt eine weitere beispielhafte Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Dabei wird gezeigt, dass der Strömungskanal 3 konstante Abmessungen entlang der Strömungsrichtung 4 aufweist. Ferner wird dargestellt, dass die Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen 1 eine dritte Schaufel 30 und eine vierte Schaufel 35 umfasst. Dabei sind die dritte Schaufel 30 und die vierte Schaufel 35 in Übereinstimmung mit der ersten Schaufel 6 und der zweiten Schaufel 7 angeordnet. Darüber hinaus verjüngt sich die erste Schaufel 6 im Gegensatz zu der dritten Schaufel 30 nicht zu äußeren Bereichen des Strömungskanals 3. Darüber hinaus umfasst das wirbelbildende Element 9 zwei Rippen.
3 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Erzeugen ultrafeiner Blasen mittels der Vorrichtung zur Erzeugung von ultrafeinen Blasen 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie gezeigt, umfasst das Verfahren 100 die folgenden Schritte:

a. Bereitstellen 110 einer Flüssigkeitsströmung im Strömungskanal 3;
b. Injizieren 120 eines Gases in die Flüssigkeitsströmung mittels des Gasinjektionsmittels 5, und
c. Erzeugen 130 ultrafeiner Blasen mittels der mindestens einen ersten Schaufel 6 und/oder der mindestens einen zweiten Schaufel 7.

Optional umfasst das Verfahren 100 ferner den folgenden Schritt:

d. Einstellen 140 des ersten Anstellwinkels und/oder des zweiten Anstellwinkels zum Anpassen der Erzeugung 130 ultrafeiner Blasen.

Ferner optional umfasst das Verfahren 100 den folgenden Schritt:

e. Erzeugen 150 einer Wirbelströmung, vorzugsweise zumindest teilweise mittels des wirbelbildenden Elements 9.

Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen
2: Gehäuse
3: Strömungskanal
4: Strömungsrichtung
5: Gasinjektionsmittel
6: erste Schaufel
7: zweite Schaufel
8: Schnittwinkel
9: wirbelbildendes Element
10: Ebene, die senkrecht zur Strömungsrichtung ist
11: Auslass
12: einstellbares Ventil
15: Gasquelle
16: erste Anströmkante
17: zweite Anströmkante
20a, 20b: Einstellmittel für erste/zweite Schaufel
20c: Einstellmittel für einstellbares Ventil
30: dritte Schaufel
35: vierte Schaufel
100: Verfahren zum Erzeugen ultrafeiner Blasen
110: Bereitstellen einer Flüssigkeitsströmung
120: Injizieren eines Gases
130: Erzeugen ultrafeiner Blasen
140: Einstellen des ersten Anstellwinkels und/oder des zweiten Anstellwinkels
150: Erzeugen einer Wirbelströmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2016236158 A1 [0003]
EP 2671631 A1 [0003]
US 2017/0259219 A1 [0003]
WO 2018/081868 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen (1), wobei die Vorrichtung umfasst: ein Gehäuse (2) mit einem Strömungskanal (3) zum Führen einer Flüssigkeitsströmung in einer Strömungsrichtung (4); ein Gasinjektionsmittel (5) zum Injizieren eines Gases in die Flüssigkeitsströmung; mindestens eine erste Schaufel (6), die innerhalb des Strömungskanals (3) stromabwärts des Gasinjektionsmittels (5) angeordnet ist; mindestens eine zweite Schaufel (7), die innerhalb des Strömungskanals (3) angeordnet ist, wobei die zweite Schaufel (7) stromabwärts der ersten Schaufel (6) angeordnet ist, wobei ein erster Anstellwinkel der ersten Schaufel (6) zur Strömungsrichtung (4) und/oder ein zweiter Anstellwinkel der zweiten Schaufel (7) zur Strömungsrichtung (4) einstellbar sind, und wobei die erste Schaufel (6) und/oder die zweite Schaufel (7) konfiguriert sind, um Kavitation in der Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, sodass ultrafeine Blasen, die das injizierte Gas umfassen, erzeugt werden, und wobei sich eine erste Anströmkante (16) der ersten Schaufel (6) und eine zweite Anströmkante (17) der zweiten Schaufel (7) in einem Winkel (8) schneiden, wenn sie auf eine Ebene (10) projiziert werden, die senkrecht zur Strömungsrichtung (4) ist.
Vorrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Anstellwinkel relativ zum zweiten Anstellwinkel einstellbar ist und/oder wobei der zweite Anstellwinkel relativ zum ersten Anstellwinkel einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schnittwinkel (8) in einem Bereich von 5 Grad bis 90 Grad, vorzugsweise von 20 Grad bis 90 Grad, bevorzugter von 40 Grad bis 90 Grad, noch bevorzugter von 80 Grad bis 90 Grad, noch bevorzugter von 87 Grad bis 90 Grad und am bevorzugtesten von 89 Grad bis 90 Grad liegt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ferner ein wirbelbildendes Element (9) stromabwärts der zweiten Schaufel (7) zum Erzeugen einer Wirbelströmung umfasst, wobei das wirbelbildende Element (9) vorzugsweise mindestens eine Rippe umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ferner einen Auslass (11) und ein einstellbares Ventil (12) zum Anpassen eines Durchmessers des Auslasses (11) umfasst, wobei das einstellbare Ventil vorzugsweise ein Blendenventil ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste Schaufel (6) und/oder die mindestens eine zweite Schaufel (7) ein symmetrisches Schaufelprofil und/oder ein asymmetrisches Schaufelprofil umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasinjektionsmittel (5) ein Venturi-Injektor ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anstellwinkel zur Strömungsrichtung (4) der ersten Schaufel (6) und/oder der zweiten Schaufel (7) von der Außenseite des Gehäuses (2) einstellbar ist, vorzugsweise mittels eines Einstellmittels (20a, 20b).
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) ferner eine Gasquelle (15)von Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und/oder Chlor umfsst und das Gasinjektionsmittel (5) mit der Gasquelle (15)verbunden ist, um Gas aus der Quelle (15)zu injizieren.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasinjektionsmittel (5) konfiguriert ist, um Gasblasen zu injizieren, wobei mindestens 30 %, mehr bevorzugt mindestens 50 %, noch mehr bevorzugt mindestens 70 % und am meisten bevorzugt 90 % der Gasblasen einen Durchmesser von 1 µm bis 1000 µm, vorzugsweise von 1,1 µm bis 100 µm,mehr bevorzugt von 1,2 µm bis 10 µm,noch mehr bevorzugt von 1,3 µm bis 5 µm und am meisten bevorzugt von 1,5 µm bis 2,5 µm aufweisen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasinjektionsmittel (5) konfiguriert ist, um 1x10⁶bis 10x10⁶, vorzugsweise 1,2x10⁶bis 8x10⁶, mehr bevorzugt 1,4×10⁶ bis 6×10⁶, noch mehr bevorzugt 1,6×10⁶ bis 4×10⁶ und am meisten bevorzugt 2×10⁶ bis 3×10⁶ Gasblasen pro 1000 ml Flüssigkeit zu injizieren.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasinjektionsmittel (5) konfiguriert ist, um Gas mit einer Volumenströmungsrate von 0,01 m³/h bis 500 m³/h, vorzugsweise von 0,05 m³/h bis 400 m³/h, mehr bevorzugt von 0,1 m³/h bis 200 m³/h, noch mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 100 m³/h und am meisten bevorzugt von 1,5 m³/h bis 50 m³/h zu injizieren, wobei das Gas bei einem Druck in einem Bereich von 1,2 bis 2 barg injiziert werden kann.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strömungskanal (3) konfiguriert ist, um die Flüssigkeitsströmung mit einer Volumenströmungsrate von 0,1 m³/h bis 50000 m³/h, vorzugsweise von 0,5 m³/h bis 5000 m³/h, mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 2000 m³/h, noch mehr bevorzugt von 5 m³/h bis 1500 m³/h und am meisten bevorzugt von 10 m³/h bis 1000 m³/h zu führen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasinjektionsmittel (5) konfiguriert ist, um 1 Gramm bis 2000 Gramm, vorzugsweise 5 Gramm bis 900 Gramm, mehr bevorzugt 8 Gramm bis 800 Gramm, noch mehr bevorzugt 10 Gramm bis 700 Gramm und am meisten bevorzugt 100 Gramm bis 600 Gramm Gas pro Tonne Flüssigkeit zu injizieren, wobei vorzugsweise die mindestens eine erste Schaufel (6) und/oder die mindestens eine zweite Schaufel (7) konfiguriert sind, um 5 % bis 99 %, mehr bevorzugt 10 % bis 98 %, noch mehr bevorzugt 40 % bis 97 % und am meisten bevorzugt 85 % bis 95 % des injizierten Gases in ultrafeine Blasen zu transferieren.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste Schaufel (6) und/oder die mindestens eine zweite Schaufel (7) so konfiguriert sind, dass die erzeugten ultrafeinen Blasen einen Durchmesser von 10 nm bis 900 nm, vorzugsweise von 20 nm bis 700 nm, mehr bevorzugt von 30 nm bis 600 nm, noch mehr bevorzugt von 40 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 50 nm bis 200 nm aufweisen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste Schaufel (6) und/oder die mindestens eine zweite Schaufel (7) so konfiguriert sind, dass die erzeugten ultrafeinen Blasen einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 20 nm bis 700 nm, vorzugsweise von 30 nm bis 600 nm, bevorzugter von 50 nm bis 500 nm, noch bevorzugter von 60 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 70 nm bis 200 nm liegt.
Verfahren (100) zum Erzeugen ultrafeiner Blasen mittels der Vorrichtung zur Erzeugung ultrafeiner Blasen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (100) die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen (110) einer Flüssigkeitsströmung im Strömungskanal (3); b. Injizieren (120) eines Gases in die Flüssigkeitsströmung mittels des Gasinjektionsmittels (5), und c. Erzeugen (130) ultrafeiner Blasen mittels der mindestens einen ersten Schaufel (6) und/oder der mindestens einen zweiten Schaufel (7).
Verfahren (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verfahren (100) ferner den folgenden Schritt umfasst: d. Einstellen (140) des ersten Anstellwinkels und/oder des zweiten Anstellwinkels zum Anpassen der Erzeugung (130) ultrafeiner Blasen.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (100) ferner den folgenden Schritt umfasst: e. Erzeugen (150) einer Wirbelströmung, vorzugsweise zumindest teilweise mittels des wirbelbildenden Elements (9).
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeitsströmung mit einer Volumenströmungsrate von 0,1 m³/h bis 50000 m³/h, vorzugsweise von 0,5 m³/h bis 5000 m³/h, mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 2000 m³/h, noch mehr bevorzugt von 5 m³/h bis 1500 m³/h und am meisten bevorzugt von 10 m³/h bis 1000 m³/h bereitgestellt wird (110).
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gas mit einer Volumenströmungsrate von 0,01 m³/h bis 500 m³/h, vorzugsweise von 0,05 m³/h bis 400 m³/h, mehr bevorzugt von 0,1 m³/h bis 200 m³/h, noch mehr bevorzugt von 1 m³/h bis 100 m³/h und am meisten bevorzugt von 1,5 m³/h bis 50 m³/h injiziert wird (120), wobei das Gas bei einem Druck in einem Bereich von 1,2 bis 2 barg injiziert werden kann.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei 1 Gramm bis 2000 Gramm, vorzugsweise 5 Gramm bis 900 Gramm, mehr bevorzugt 8 Gramm bis 800 Gramm, noch mehr bevorzugt 10 Gramm bis 700 Gramm und am meisten bevorzugt 100 Gramm bis 600 Gramm Gas pro Tonne Flüssigkeit injiziert werden (120), wobei vorzugsweise 5 % bis 99 %, mehr bevorzugt 10 % bis 98 %, noch mehr bevorzugt 40 % bis 97 % und am meisten bevorzugt 85 % bis 95 % des injizierten Gases in ultrafeine Blasen transferiert werden.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzeugten ultrafeinen Blasen einen Durchmesser von 10 nm bis 900 nm, vorzugsweise von 20 nm bis 700 nm, mehr bevorzugt von 30 nm bis 600 nm, noch mehr bevorzugt von 40 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 50 nm bis 200 nm aufweisen.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erzeugten ultrafeinen Blasen einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der im Bereich von 20 nm bis 700 nm, vorzugsweise von 30 nm bis 600 nm, bevorzugter von 50 nm bis 500 nm, noch bevorzugter von 60 nm bis 400 nm und am meisten bevorzugt von 70 nm bis 200 nm liegt.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das injizierte (120) Gas Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff und/oder Chlor ist.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gas als Gasblasen mittels des Gasinjektionsmittels (5) injiziert wird (120), wobei mindestens 30 %, mehr bevorzugt mindestens 50 %, noch mehr bevorzugt mindestens 70 % und am meisten bevorzugt 90 % der Gasblasen einen Durchmesser von 1 µm bis 1000 µm, vorzugsweise von 1,1 µm bis 100 µm,mehr bevorzugt von 1,2 µm bis 10 µm,noch mehr bevorzugt von 1,3 µm bis 5 µm und am meisten bevorzugt von 1,5 µm bis 2,5 µm aufweisen.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gas als Gasblasen mittels des Gasinjektionsmittels (5) injiziert wird (120), wobei 1×10⁶ bis 10×10⁶, vorzugsweise 1,2×10⁶ bis 8×10⁶ mehr bevorzugt 1,4×10⁶ bis 1×10⁶, noch mehr bevorzugt 1,6×10⁶ bis 4×10⁶ und am meisten bevorzugt 2×10⁶ bis 3×10⁶ Gasblasen pro 1000 ml Flüssigkeit injiziert werden.