DE10340024B3

DE10340024B3 - Vorrichtung zum Anreichern einer Flüssigkeit mit wenigstens einem Gas

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Publication number: DE10340024B3
Application number: DE10340024A
Authority: DE
Inventors: Thomas Funk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: WO2005028093A1

Abstract

Eine Vorrichtung (1) dient zum Anreichern von Flüssigkeiten mit einem Gas oder auch Gasgemischen, insbesondere mit Kohlendioxid und/oder Sauerstoff, und weist eine Mischkammer (2) auf, in die die Flüssigkeit und das oder die Gase eingeleitet werden. In der zweckmäßigerweise von oben nach unten gerichteten Durchflussrichtung ist hinter den Einlässen (5) und (6) eine sich quer zu der Strömung erstreckende Lochplatte (3) vorgesehen, hinter welcher gegebenenfalls weitere derartige Lochplatten (3) mit Abstand folgen können, wonach schließlich ein Auslass (4) der Mischkammer (2) für die angereicherte Flüssigkeit vorgesehen ist. Da sich die Lochungen (7) in der oder den Lochplatten (3) in Strömungsrichtung verengen oder verjüngen, ergibt sich eine gegenüber Bohrungen gleichbleibenden Querschnitts verstärkte Gasaufnahme der Flüssigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anreichern von Wasser oder von einer wasserhaltigen Flüssigkeit, zum Beispiel von Getränken, mit wenigstens einem Gas oder Gasgemisch, beispielsweise mit Kohlendioxid und/oder mit Sauerstoff, wobei die Vorrichtung eine Mischkammer zum Einleiten der Flüssigkeit und des Gases oder der Gasgemische aufweist, in welcher Mischkammer in Strömungs- oder Durchflussrichtung der Medien wenigstens eine sich quer zu der Strömungsrichtung erstreckende Lochplatte vorgesehen ist, hinter welcher ein Auslass für die angereicherte Flüssigkeit und eventuell vorhandenes restliches Gas vorgesehen ist.

Eine technisch ähnlich aufgebaute derartige Vorrichtung ist aus DE 198 50 025 C2 bekannt und hat sich in gewissem Umfang bewährt. Als Lochplatte dient dabei eine mit Bohrungen versehene Scheibe, wobei erforderlich ist, dass mehrere derartige gelochte Scheiben hintereinander angeordnet sind und die Loch- oder Porenquerschnitte in Strömungsrichtung von Scheibe zu Scheibe abnehmen. Abgesehen von der entsprechend aufwendigen Herstellung mit jeweils unterschiedlich gestalteten Lochplatten ist dennoch die Gaskonzentration in dem Wasser nach dem Durchlaufen dieser Vorrichtung für manche Anwendungsfälle nicht ausreichend.

Aus DE 198 51 360 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher ein Gas, zum Beispiel Kohlendioxid, in eine Zuführleitung für Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser oder wasserhaltige Flüssigkeit, eingeleitet wird, wonach die Flüssigkeit und das Gas einem Mischer zugeführt werden, der in Strömungsrichtung hintereinander mehrere Siebe aufweist. Dadurch soll das Gas in die Flüssigkeit eingebracht und eingemischt werden.

Aus DE 200 22 286 U1 ist eine vergleichbare Vorrichtung bekannt, bei welcher die Siebe zentral in der Mitte jeweils ein Loch aufweisen, damit sie einzeln auf eine Justierstange aufgezogen werden können, um eine gewünschte Länge der gesamten Vorrichtung einstellen zu können.

Aus DE 299 02 256 U1 ist eine Vorrichtung zur Installation in Abwasserreinigungseinrichtungen für die Versorgung von Schläuchen, Rohren und dergleichen mit Gas bekannt, die im wesentlichen aus einer Basis, zum Beispiel einem Hohlkörper beliebiger Länge, gebildet ist und eine Gaseintrittsöffnung sowie ein Anschlusselement aufweist, das über ein Verbindungselement mit einer Gaszuführleitung verbunden ist. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung anderer Gattung, als sie eingangs definiert ist.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, mit welcher bei vergleichsweise geringem Aufwand mehr Gas in eine Flüssigkeit eingetragen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs definierte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lochplatte Lochungen aufweist, welche sich in Durchfluss- oder Strömungsrichtung von der einen zu der anderen Seite hin wenigstens über einen Teil ihrer axialen Erstreckung und über einen Teil der Dicke der Lochplatte verengen oder verjüngen. Versuche haben gezeigt, dass durch eine solche düsenartige Lochungsform gegenüber Lochungen mit über ihre gesamte Länge gleichbleibendem Querschnitt oder gegenüber Bohrungen gleichbleibenden Durchmessers der Gaseintrag erheblich gesteigert werden kann. Durch die Verengung des Strömungswegs für die beiden Medien innerhalb der sich verengenden oder verjüngenden Lochungen werden diese entsprechend stärker zusammengeführt und somit nimmt die Flüssigkeit dadurch mehr von dem Gas, beispielsweise Kohlendioxid oder Sauerstoff, auf.

Die größte Querschnittsabmessung der Lochungen kann auf der der Strömung entgegengesetzten Seite an der dortigen Oberfläche der Lochplatte vorgesehen sein. Neben einer relativ einfachen Herstellbarkeit ergibt dies auch einen besseren Mischungseffekt von Flüssigkeit und Gas, als wenn die Verjüngung erst mit Abstand zu der Oberfläche der Lochplatte beginnt, was aber auch möglich wäre.

Dabei kann die Verengung oder Verjüngung des Querschnitts der Lochungen über wenigstens die Hälfte ihrer axialen Erstreckung reichen. Vor allem bei einer genügend dicken Lochplatte kann also vorgesehen sein, dass sich die Lochungen in Strömungsrichtung zunächst verengen oder verjüngen und dann mit gleichbleibendem Querschnitt bis zu der entgegengesetzten Oberfläche der Lochplatte verlaufen.

Es ist aber auch möglich, dass sich die Lochungen über die gesamte Dicke der Lochplatte verengen und ferner ist es zweckmäßig, wenn sich die Lochungen über die gesamte Dicke der Lochplatte oder über einen Teil der Dicke der Lochplatte trichterförmig bis zu einem kleinsten Querschnitt verjüngen. Die Trichterform stellt eine stetige Verengung dar, die strömungstechnisch besonders günstig ist. Dabei können sich die Lochungen gleichmäßig verengen, also mit geradlinigen Mantellinien versehen sein, oder die sich verengenden Lochungen können in Strömungsrichtung konvex und/oder konkav gekrümmte Mantellinien aufweisen, das heißt im Längsschnitt sind die Wandungen der Lochungen in der einen und/oder anderen Richtung gekrümmt, wobei auch geradlinige und gekrümmte Wandbereiche kombiniert sein können.

Innerhalb der Dicke der Lochplatte kann der Querschnitt wenigstens eines Teils der Lochungen von deren geringstem Querschnitt aus wieder zunehmen und die Lochungen können auf der in Strömungsrichtung hinteren Seite der Lochplatte diffusorartig ausgebildet sein. Dadurch kann ein Abreißen der Strömung beim Austreten aus der Lochplatte hinter der Lochung gemildert oder vermieden werden, wodurch eventuell ein Teil des aufgenommenen Gases wieder aus der Flüssigkeit abgegeben werden könnte.

Zwar könnten die Lochungen vieleckige, beispielsweise viereckige, fünfeckige, sechseckige oder achteckige usw. Querschnitte haben, jedoch ist es für die Herstellung besonders günstig, wenn die Lochungen über wenigstens einen Teil ihres axialen Verlaufs einen kreisrunden Querschnitt haben, insbesondere als Bohrungen ausgebildet sind, die mit einem entsprechenden Formbohrer oder Fräser ihre sich verjüngende oder verengende Form erhalten können.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass in den Wandungen wenigstens einzelner oder aller Lochungen schräge oder spiralige oder schraubenlinienförmig verlaufende Vertiefungen oder Nuten oder Erhöhungen, die Wirbelbildung innerhalb dieser Lochungen fördernd, angeordnet sind. Dadurch kann die Einbringung des Gases in die Flüssigkeit innerhalb der jeweiligen Lochung noch verstärkt werden.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zur Vergrößerung der in die Flüssigkeit eingetragenen Gasmenge kann darin bestehen, dass in Strömungsrichtung mit Abstand hintereinander mehrere Lochplatten mit Lochungen vorgesehen sind, deren Querschnitt sich in Strömungsrichtung verengt oder verjüngt. Gegebenenfalls könnten aber auch Lochplatten mit Lochungen gleichbleibenden Querschnitts mit solchen kombiniert sein, deren Lochungen sich in Strömungsrichtung verengen. Somit kann auch durch die Wahl der Zahl und der Abstände der Lochplatten die Gaskonzentration in der Flüssigkeit beeinflußt und gesteuert werden.

Wenigstens eine Lochplatte der mehreren oder alle Lochplatten können lösbar und/oder auswechselbar innerhalb der Mischkammer befestigt sein. Dadurch kann durch die Änderung der Anzahl der Lochplatten ebenfalls nachträglich noch Einfluß auf die Menge des in die Flüssigkeit eingetragenen Gases genommen werden. Darüber hinaus können auf diese Weise Lochplatten mit unterschiedlich bemessenen Lochungen wahlweise eingesetzt werden.

Die Lochplatte oder Lochplatten können an der Innenseite der Mischkammer mit ihrem Rand dicht angeschlossen sein, beispielsweise durch einen Presssitz. Dadurch können Leckagen und entsprechende Verluste am Umfang der Lochplatten vermieden werden und es kann sichergestellt werden, dass die Flüssigkeit und das oder die Gase ausschließlich durch die Lochungen fließen.

Für eine einfache Herstellung und für günstige Strömungsverhältnisse ist es zweckmäßig, wenn die Mischkammer einen kreisrunden Querschnitt hat und die Lochplatte(n) eine entsprechende kreisförmige Umrissform aufweist. Auch das Einfügen der Lochplatte oder der Lochplatte(n) im Inneren der Mischkammer wird dadurch vereinfacht, wobei innerhalb der Mischkammer auch radial etwas vorspringende Absätze vorgesehen sein können, auf denen jeweils eine Lochplatte abgestützt werden kann.

Die Lochungen können im wesentlichen gleichmäßig auf die Fläche der jeweiligen Lochplatte verteilt sein, um deren Fläche bestmöglich für den Eintrag des Gases in die Flüssigkeit zu nutzen.

Es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn die Lochungen in einander in Strömungsrichtung benachbarten Lochplatten in unterschiedlichen Bereichen dieser Lochplatten, insbesondere in jeweils entgegengesetzten Hälften, angeordnet sind. Somit werden die Flüssigkeit und das oder die Gase gezwungen, zunächst bei einer Lochplatte durch den einen Bereich zu fließen und nach dem Verlassen dieser Lochplatte in der nächsten Lochplatte an einer anderen Stelle durchzutreten, so dass zwischen den beiden Lochplatten eine zusätzliche Verwirbelung und Vermischung mit entsprechender zusätzlicher Aufnahme von Gas in der Flüssigkeit erfolgt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darin bestehen, dass die Lochplatte insbesondere für eine Vorrichtung großer Abmessung wenigstens einen oder mehrere auf ihrer Fläche verteilte Durchbrüche aufweist, die jeweils mit einer sich verengende Lochungen aufweisenden Scheibe bestückt sind. Somit ist bei größeren Vorrichtungen möglich, die Durchflussmenge durch die Zahl der Durchbrüche und die darin angeordneten Scheiben zu bestimmen.

Dabei ist eine weitere Ausgestaltung dahingehend möglich, dass die gelochten Scheiben der Lochplatte auswechselbar sein können. Somit können wahlweise gelochte Scheiben mit unterschiedlich vielen oder unterschiedlich bemessenen Lochungen zum Einsatz kommen.

Ferner ist es dadurch möglich, dass wenigstens einer der Durchbrüche der Lochplatte wahlweise mit einer Blindscheibe verschließbar ist. Auch dadurch kann die Durchlaufmenge verändert und der „Staudruck" vor einer Lochplatte eventuell verstärkt werden.

Um den Eintrag des Gases in die Flüssigkeit weiter zu begünstigen und gegebenenfalls die Anzahl der Lochplatten verkleinern zu können, kann vor der in Strömungsrichtung ersten Lochplatte eine Vormischeinrichtung für die Flüssigkeit und das oder die Gase vorgesehen sein.

Die Vorrichtung und ihre Einzelteile können aus Metall gefertigt sein. Eine preiswerte Herstellung der Vorrichtung ergibt sich aber, wenn die Lochplatte(n) und/oder die Mischkammer oder die gesamte Vorrichtung aus Kunststoff bestehen. Dies erlaubt vor allem Formen der Lochungen, die mit üblichen Metallbearbeitungsmethoden nur sehr aufwendig erreichbar wären.

Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Vorrichtung, mit welcher Wasser oder wasserhaltige oder ähnliche Flüssigkeiten, beispielsweise auch Getränke, mit Gasen gemischt werden können, ohne große Behälter, Pumpen, Rotationsmaschinen und vergleichbare aufwendige Mischer zu benötigen. Auch Zwischenbehälter oder Druckbehälter, in denen sich die Flüssigkeit und das Gas erst nach vielen Stunden miteinander vermischen oder verbinden, können vermieden werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, unabhängig von der jeweiligen Flüssigkeitsmenge Flüssigkeit und Gase zu mischen, wobei von 0,1ltr. bis zu 1.000 m³ in der Stunde und mehr – je nach Größe der Vorrichtung und Durchsatz an Medien – hergestellt werden können. Dabei kann auch die Steuerung der Gaskonzentration dadurch geregelt werden, dass die Menge des eingetragenen Gases mittels Mikroprozessor in einem vorgegebenen Verhältnis zu der Menge der Flüssigkeit zugeführt wird. Wird wenig Flüssigkeit zugeführt, wird auch entsprechend wenig Gas eingeleitet, wird hingegen viel Flüssigkeit in die Vorrichtung eingelassen, wird auch entsprechend viel Gas zugeführt.

Dabei kann bei vertikal angeordneter Vorrichtung die Strömung von oben nach unten oder von unten nach oben gerichtet sein.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer zylindrischen Mischkammer, wenigstens einer darin einsetzbaren Lochplatte, einem oberen Verschluss mit Eintrittsöffnungen für Flüssigkeit einerseits und Gas andererseits, welcher Verschluss eine Vormischeinrichtung enthalten kann, sowie einem unterem Abschluss mit einem Auslass für die angereicherte Flüssigkeit,
2 wiederum in schaubildlicher Darstellung und dabei aufgebrochen den oberen Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Vormischeinrichtung der besseren Übersicht wegen außerhalb der Vorrichtung dargestellt ist,
3 eine vergrößerte Darstellung einer Lochplatte,
4 einen Längsschnitt durch einen Teilbereich der Lochplatte mit einem trichterförmig ausgebildeten Loch,
5 eine der 4 entsprechende Darstellung mit einer anderen Lochform, bei welcher in Strömungsrichtung hinter dem trichterförmigen Bereich eine diffusorartige Erweiterung der Lochung vorgesehen ist, sowie
6 eine weitere Abwandlung der Lochform, bei welcher die in Strömungsrichtung vorgesehene Verengung oder Verjüngung sich praktisch über die gesamte Dicke der Lochplatte erstreckt,
7 eine Schnittdarstellung der Lochplatte im Bereich einer Lochung, wobei angedeutet ist, dass die Wandung der Lochung spiralige oder schraubenlinienförmige Vertiefungen zur Förderung der Wirbelbildung aufweist,
8 eine Draufsicht der Lochung gemäß 7,
9 eine Lochplatte insbesondere für eine erfindungsgemäße Vorrichtung großer Abmessung mit mehreren Durchbrüchen zum Einsetzen von Lochungen aufweisenden Scheiben und/oder Blindscheiben sowie
10 eine Lochungen aufweisende Scheibe in vergrößertem Maßstab, die in einen Durchbruch der Lochplatte gemäß 9 einsetzbar ist oder gleichzeitig eine abgewandelte Lochplatte, die auch im Randbereich eine gleichbleibende Dicke und keinen hochstehenden Rand hat.
Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Anreichern von Wasser oder von einer wasserhaltigen Flüssigkeit, zum Beispiel von Getränken, mit wenigstens einem Gas oder Gasgemisch, bevorzugt mit Kohlendioxid und/oder mit Sauerstoff.
Die Vorrichtung 1 weist dazu eine Mischkammer 2 auf, in welche die Flüssigkeit und das Gas oder Gasgemisch – im Ausführungsbeispiel an der oberen Stirnseite – eingeleitet werden kann.
Die Vorrichtung 1 ist also in Gebrauchsstellung mit ihrer Längsmittelachse vertikal angeordnet und Flüssigkeit und Gas treten im oberen Bereich ein und durchströmen die Vorrichtung 1 und die Mischkammer 2 von oben nach unten. Die Vorrichtung 1 könnte auch umgekehrt angeordnet und die Strömung von unten nach oben gerichtet sein.
Innerhalb der Mischkammer 2 ist in Strömungs- oder Durchflussrichtung wenigstens eine quer zu dieser Richtung sich erstreckende Lochplatte 3 vorgesehen, hinter welcher im unteren Bereich der Vorrichtung 1 ein Auslass 4 für die angereicherte Flüssigkeit und eventuell vorhandenes restliches Gas vorgesehen ist. In 1 ist der Flüssigkeitseinlass mit 5 und der Gaseinlass mit 6 bezeichnet.
Die in den 1 und 2 erkennbare und in den 3 und 10 deutlich dargestellte wenigstens eine Lochplatte 3 weist gemäß 4 bis 7 Lochungen 7 auf, welche sich in Durchfluss- oder Strömungsrichtung gemäß dem Pfeil PF1 von der einen zu der anderen Seite hin wenigstens über einen Teil ihrer axialen Erstreckung und über einen Teil der Dicke der Lochplatte 3 verengen oder verjüngen. Dabei erkennt man, dass die größte Querschnittsabmessung der Lochungen 7 auf der der Strömung zugewandten Seite an der dortigen Oberfläche der Lochplatte 7 vorgesehen ist und die jeweilige Lochung 7 also auf der der Strömung abgewandten Seite einen kleineren Querschnitt hat. Innerhalb der Lochungen 7 wird also die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und des Gases aufgrund des Strömungsdrucks vergrößert und gleichzeitig die gegenseitige Durchdringung dieser unterschiedlichen Medien verstärkt. In den 4 und 7 ist angedeutet, dass die Verengung oder Verjüngung des Querschnitts der Lochungen 7 über wenigstens die Hälfte ihrer axialen Erstreckung reichen kann. Gemäß 1 und insbesondere gemäß 6 können sich die Lochungen 7 aber auch über die gesamte Dicke der Lochplatte 3 verjüngen oder sie können über einen Teil der Dicke der Lochplatte 3 trichterförmig bis zu einem kleinsten Querschnitt verlaufen, der dann bis zum Austritt der Lochung 7 aus der Lochplatte 3 gleich bleibt (4).
Die 5 und 7 stellen dabei dar, dass innerhalb der Dicke der Lochplatte 3 der Querschnitt wenigstens eines Teils der Lochungen 7 von deren geringstem Querschnitt aus wieder zunehmen kann, so dass die Lochungen 7 auf der in Strömungsrichtung hinteren oder im Ausführungsbeispiel unteren Seite der Lochplatte 3 diffusorartig ausgebildet sind, was die Aufnahme von Gas in die Flüssigkeit aufgrund entsprechender Strömungsverhältnisse begünstigen kann.
Dabei erkennt man außerdem in allen Ausführungsbeispielen, dass die Lochungen in dem Bereich, in welchem sie sich verengen oder verjüngen, geradlinige Mantellinien haben, das heißt die Längsschnitte durch die entsprechenden Lochungen verlaufen geradlinig. Es wäre aber auch denkbar, dass die Verengung oder Verjüngung nicht stetig und geradlinig, sondern mit gekrümmten Mantellinien verläuft, die konvex und/oder konkav gekrümmt sein könnten.
Aus den Darstellungen gemäß 3 und 10 kann man entnehmen, dass die Lochungen 7 über wenigstens einen Teil ihres Verlaufs, zweckmäßigerweise über ihren gesamten Verlauf, einen kreisförmigen Querschnitt haben können, so dass sie als Bohrungen ausgebildet sein können.
Gemäß 7 und 8 kann der Eintrag von Gas in die Flüssigkeit auch noch dadurch unterstützt sein, dass in den Wandungen wenigstens einzelner oder aller Lochungen 7 schräge oder spiralig oder schraubenlinienförmig verlaufende Vertiefungen oder Nuten 8 oder gegebenenfalls auch Erhöhungen angeordnet sein können, die die Wirbelbildung innerhalb der Lochungen 7 fördern.
Derartige Lochungen können besonders einfach realisiert werden, wenn zumindest die Lochplatte, gegebenenfalls aber auch die gesamte Vorrichtung aus Kunststoff bestehen.
In 1 und 2 erkennt man eine Lochplatte 3. Versuche haben gezeigt, dass schon eine einzige derartige Lochplatte mit den sich in Strömungsrichtung verengenden oder verjüngenden Lochungen 7 ausreichen kann, um zum Beispiel Sauerstoff in genügender Menge in Wasser oder in eine wasserhaltige Flüssigkeit eintragen zu können.
Geht es jedoch in erster Linie darum, Kohlendioxid in Wasser oder eine wasserhaltige Flüssigkeit einzutragen, sind zweckmäßigerweise in Strömungsrichtung mit Abstand hintereinander, im Ausführungsbeispiel also untereinander mehrere Lochplatten 3 mit Lochungen 7 vorgesehen, wobei sich dann wiederum der Querschnitt der Lochungen in Strömungsrichtung verengt oder verjüngt. Eine derartige Vorrichtung 1 könnte also unterhalb der in 2 erkennbaren Lochplatte 3 mit Abstand innerhalb der Mischkammer 2 weitere derartige Lochplatten 3 aufweisen. Die Strömung aus Flüssigkeit und Gas trifft dann nicht nur auf eine sich quer zur Strömungsrichtung Lochplatte 3, sondern gelangt nach dem Durchströmen der Lochungen 7 einer solchen ersten Lochplatte 3 zu einer weiteren, sich ebenfalls quer zur Strömungsrichtung erstreckenden Lochplatte, durch deren sich in Strömungsrichtung erstreckende Lochungen 7 sie unter entsprechender Verwirbelung und Zunahme des Gaseintrags in die Flüssigkeit hindurchtreten kann, bis sie nach einer letzten Lochplatte 3 zu dem Auslass 4 gelangt.
Wenigstens eine oder mehrere oder alle Lochplatten 3 können lösbar und/oder auswechselbar innerhalb der Mischkammer 2 befestigt sein. Wichtig ist dabei, dass die Lochplatte 3 oder die Lochplatten 3 in der Innenseite der Mischkammer mit ihrem Rand 3a dicht angeschlossen sind, beispielsweise durch einen Press sitz. In den 1, 2 und 3 erkennt man eine Lochplatte 3 mit einem erhöhten Rand 3a, der eine entsprechend gute Anlage und Pressung innerhalb der Mischkammer 2 mit einem entsprechend dichten Sitz erlaubt.
Aber auch die Lochscheibe 15 gemäß 10 könnte als Lochplatte mit einem nicht erhöhten Rand 3a innerhalb der Mischkammer 2 sicher abgedichtet und fixiert werden insbesondere dann, wenn sie, wie in 2 angedeutet, gleichzeitig mit ihrem Rand 3a auf einen Absatz 2a an der Innenseite der Mischkammer 2 aufgelegt wird.
Im Ausführungsbeispiel hat die Mischkammer 2 einen kreisrunden Querschnitt und die Lochplatten 3 sind demgemäss mit einer kreisförmigen, dazu passenden Umrissform versehen. Eine solche Zylinderform der Mischkammer 2 begünstigt die von oben nach unten gerichtete Strömung.
Gemäß den 1 bis 3 und 10 sind die Lochungen 7 im wesentlichen gleichmäßig auf die Fläche der jeweiligen Lochplatte 3 verteilt. Es wäre aber auch möglich, Lochplatten 3 vorzusehen, bei denen nur ein Bruchteil ihrer Fläche, beispielsweise die Hälfte, mit Lochungen 7 versehen ist. Solche Lochplatten 3 könnten dann innerhalb der Mischkammer 2 hintereinander derart angeordnet sein, dass in Strömungsrichtung unterhalb dem nichtgelochten Bereich einer Lochplatte 3 die Lochungen der in Strömungsrichtung benachbarten Lochplatte 3 angeordnet sind, so dass sich innerhalb der Mischkammer 2 zwischen den Lochplatten 3 zusätzliche Umlenkungen ergeben. Dabei könnte aber auch der Bruchteil der Fläche der Lochplatte 3 mit Lochungen 7 anders und gegebenenfalls auch an den einzelnen Lochplatten 3 verschieden gewählt sein.
In 9 ist eine abgewandelte Lochplatte 13 dargestellt, die gegenüber den Lochplatten gemäß 1 bis 3 eine erheblich größere Abmessung haben soll und demgemäss für eine Vorrichtung 1 großer Abmessung gedacht ist. Diese Lochplatte 13, die innerhalb einer Mischkammer 2 alleine oder ebenfalls mehrfach vorgesehen werden kann, weist auf ihrer Fläche verteilt Durchbrüche 14 auf, die jeweils mit einer sich verengende Lochungen aufweisenden Scheibe 15 verschlossen sein können, das heißt die in 10 dargestellte Lochplatte kann die erwähnte Scheibe 15 sein, die in einen Durchbruch 14 passt und dadurch die Lochplatte 13 für die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 geeignet macht.
Um dabei unterschiedliche Strömungsverhältnisse erzielen zu können, könnte aber wenigstens einer der Durchbrüche 14 der Lochplatte 13 mit einer Blindscheibe verschließbar sein, wobei die Scheiben 15 auch auswechselbar sein können, so dass die Zuordnung solcher Scheiben 15 und von einer oder mehreren Blindscheiben nachträglich wahlweise geändert werden kann.
In 1 und 2 erkennt man in Strömungsrichtung vor der dargestellten Lochplatte 3 im Anschluss an den Einlass 5 für die Flüssigkeit und den Einlass 6 für das Gas oder Gasgemisch eine Vormischeinrichtung für die Flüssigkeit und das Gas. Der wesentliche Teil dieser Vormischeinrichtung ist ein Staukörper 9, der mit einem Gewindestutzen 10 in ein zentrales Innengewinde 11 des die Einlässe 5 und 6 aufweisenden oberen Abschlusses 12 der Mischkammer 2 passt. Am äußeren Rand dieses Staukörpers 9 erkennt man eine kegelstumpfförmige Schrägfläche 16, die mit einer innenseitig angeordneten analogen ringförmig umlaufenden Schrägfläche 17 im Randbereich der Mischkammer 2 oberhalb der oberen Lochplatte 3 in Gebrauchsstellung so zusammenwirkt, dass zwischen diesen Schrägflächen 16 und 17 ein Ringspalt frei bleibt, der auch gegenüber der Innenseite der Wandung der Mischkammer 2 besteht, so dass die Flüssigkeit und das Gas oberhalb des Staukörpers 9 intensiv miteinander in Berührung und vorgemischt werden und dann durch den erwähnten Ringspalt in die eigentliche Mischkammer 2 eintreten können.
Mit der Vorrichtung 1 ist es möglich, auf einfache Art unabhängig von der Menge der Flüssigkeit und der Gase diese miteinander intensiv zu mischen und die Gaskonzentration in einer Flüssigkeit erheblich zu erhöhen. Dabei können Druck und Strömungsgeschwindigkeit vor allem vor den Einlässen 5 und 6 in geeigneter und beispielsweise auch aus DE 198 50 025 C2 bekannterweise beeinflusst werden.
Die Vorrichtung 1 dient zum Anreichern von Flüssigkeiten mit einem Gas oder auch Gasgemischen, insbesondere mit Kohlendioxid und/oder Sauerstoff und weist eine Mischkammer 2 auf, in die die Flüssigkeit und das oder die Gase eingeleitet werden. In der zweckmäßigerweise von oben nach unten gerichteten Durchflussrichtung ist hinter den Einlässen 5 und 6 eine sich quer zu der Strömung erstreckende Lochplatte 3 vorgesehen, hinter welcher gegebenenfalls weitere derartige Lochplatten 3 mit Abstand folgen können, wonach schließlich ein Auslass 4 der Mischkammer 2 für die angereicherte Flüssigkeit vorgesehen ist. Da sich die Lochungen 7 in der oder den Lochplatten 3 in Strömungsrichtung verengen oder verjüngen, ergibt sich eine gegenüber Bohrungen gleichbleibenden Querschnitts verstärkte Gasaufnahme der Flüssigkeit.

Claims

Vorrichtung (1) zum Anreichern von Wasser oder von einer wasserhaltigen Flüssigkeit, zum Beispiel von Getränken, mit wenigstens einem Gas oder Gasgemisch, beispielsweise mit Kohlendioxid und/oder mit Sauerstoff, wobei die Vorrichtung (1) eine Mischkammer (2) zum Einleiten der Flüssigkeit und des Gases oder der Gasgemische aufweist, in welcher Mischkammer in Strömungs- oder Durchflussrichtung wenigstens eine sich quer zu der Strömungsrichtung erstreckende Lochplatte (3) vorgesehen ist, hinter welcher ein Auslass (4) für die angereicherte Flüssigkeit und eventuell vorhandenes restliches Gas vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lochplatte (3/13) Lochungen (7) aufweist, welche sich in Durchfluss- oder Strömungsrichtung von der einen zu der anderen Seite hin wenigstens über einen Teil ihrer axialen Erstreckung und über einen Teil der Dicke der Lochplatte (3; 13) verengen oder verjüngen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die größte Querschnittsabmessung der Lochungen (7) auf der der Strömung zugewandten Seite an der dortigen Oberfläche der Lochplatte (7) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verengung oder Verjüngung des Querschnitts der Lochungen (7) über wenigstens die Hälfte ihrer axialen Erstreckung reicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass sich die Lochungen (7) über die gesamte Dicke der Lochplatte (3; 13) oder über einen Teil der Dicke der Lochplatte (3; 13) trichterförmig bis zu einem kleinsten Querschnitt verjüngen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Dicke der Lochplatte (3; 13) der Querschnitt wenigstens eines Teils der Lochungen (7) von deren geringstem Querschnitt aus wieder zunimmt und die Lochungen (7) auf der in Strömungsrichtung hinteren Seite der Lochplatte diffusorartig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) über wenigstens einen Teil ihres Verlaufs einen kreisförmigen Querschnitt haben, insbesondere als Bohrungen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wandungen wenigstens einzelner oder aller Lochungen (7) schräge oder spiralig oder schraubenlinienförmig verlaufende Vertiefungen oder Nuten (8) oder Erhöhungen, die Wirbelbildung innerhalb dieser Lochungen (7) fördernd, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung mit Abstand hintereinander mehrere Lochplatten (3; 13) mit Lochungen (7) vorgesehen sind, deren Querschnitt sich in Strömungsrichtung verengt oder verjüngt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lochplatte (3; 13) oder mehrere oder alle Lochplatten (3; 13) lösbar und/oder aus wechselbar innerhalb der Mischkammer (2) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte(n) (3; 13) an der Innenseite der Mischkammer (2) mit ihrem Rand (3a) dicht angeschlossen ist (sind), beispielsweise durch einen Presssitz.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (2) einen kreisrunden Querschnitt und die Lochplatte(n) (3; 13) eine kreisförmige Umrissform hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) im wesentlichen gleichmäßig auf die Fläche der Lochplatte (3; 13) verteilt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) in benachbarten Lochplatten (3; 13) an unterschiedlichen Bereichen dieser Lochplatten (3; 13), insbesondere in jeweils entgegengesetzten Hälften, angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte (13) insbesondere für eine Vorrichtung (1) großer Abmessung wenigstens einen oder mehrere auf ihrer Fläche verteilte Durchbrüche (14) aufweist, die jeweils mit einer sich verengende Lochungen (7) aufweisenden Scheibe (15) bestückt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gelochten Scheiben der Lochplatte (13) auswechselbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Durchbrüche (14) der Lochplatte (13) wahlweise mit einer Blindscheibe verschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der in Strömungsrichtung ersten Lochplatte (3; 13) eine Vormischeinrichtung für Flüssigkeit und Gas angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochungen (7) sich gleichmäßig verengen, also im Verengungsbereich mit geradlinigen Mantellinien versehen sind oder dass die sich verengenden Lochungen konvex und/oder konkav gekrümmte Mantellinien aufweisen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte(n) (3; 13) und/oder die Mischkammer (2) oder die gesamte Vorrichtung (1) aus Kunststoff bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) vertikal angeordnet und die Strömung von oben nach unten oder von unten nach oben gerichtet ist.