DE19620040C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen eines Gases in eine Flüssigkeit - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen eines Gases in eine FlüssigkeitInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung der
im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 4 angegebenen Art.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der
WO 94/02 234 A1 bekannt, auf die weiter unten eingegangen wird.
Ein Anwendungsfall des Verfahrens und der Vorrichtung der vor
genannten Art ist z. B. die Begasung von Lebensmitteln verschie
denster Art. Bei der Herstellung von Bier muß der sogenannten
Würze Luft zugeführt werden, damit der Gärprozeß stattfinden
kann. Zu diesem Zweck wird als Gasquelle eine Druckluftquelle
eingesetzt, die über poröse Körper, z. B. poröse Steine, welche
als permeable Einrichtung in der Wandung eines Rohres vorgese
hen sind, in die Flüssigkeit gedrückt wird. Nachteilig ist, daß
man mit solchen porösen Körpern die Bläschengröße des Gases
nicht definieren kann, weil die Bläschengröße einmal druckab
hängig ist, d. h., wenn der Luftdruck bedeutend höher ist als
der Flüssigkeitsdruck, werden die Bläschen nach dem Austreten
aus dem porösen Körper groß, wenn dagegen der Luftdruck relativ
niedrig ist, also keine große Druckdifferenz zwischen Luft und
Flüssigkeit vorhanden ist, treten nur wenige Bläschen aus oder
gar keine.
Ein weiterer Anwendungsfall der eingangs genannten Vorrichtung
ist im Stand der Technik beispielsweise das Eintragen von CO2
in Mineralwasser. Noch ein weiterer Anwendungsfall, in welchem
Gas in Flüssigkeit eingetragen wird, ist die Belüftung von Ab
wässern in Kläranlagen oder die Belüftung von Wasser in Tei
chen, Seen oder Flüssen.
Im Stand der Technik ist der Wirkungsgrad des Eintragens von
Luft relativ schlecht. Wenn man z. B. eine Druckdifferenz von 5
bar zwischen Flüssigkeit und Gasquelle hat, also wenn z. B. die
Gasquelle einen Druck von 10 bar und die Flüssigkeit in einem
Rohrstück oder Behälter einen Druck von 5 bar hat, die Druckdifferenz somit 5 bar
beträgt und dann ein Gasbläschen aus einer Pore des porösen
Körpers in die Flüssigkeit austritt, dann vergrößert sich das
mit 10 bar zugeführte Gasbläschen in der Flüssigkeit, weil dort
nur ein Druck von 5 bar herrscht, in seiner Größe und wird eine
relativ große Gasblase. Das setzt sich Bläschen für Bläschen
fort, so daß in der Flüssigkeit schließlich große Gasblasen
vorhanden sind und somit die Fläche, an der Luft und Flüssig
keit miteinander in Berührung sind, relativ klein ist. Es wäre
viel vorteilhafter, viel mehr kleine Bläschen in der Flüssig
keit und dadurch eine viel größere Oberfläche zu haben. Das ist
aber mit den genannten porösen Körpern nicht erreichbar. Weiter
ist im Stand der Technik nachteilig, daß die Zufuhr von Druck
luft auch die Zufuhr eines relativ großen Stickstoffanteils
bedeutet. Wollte man im Stand der Technik den Sauerstoffanteil
der zugeführten Druckluft erhöhen, dann müßte man zusätzlich
mit Sauerstoffflaschen arbeiten und mit einem Mischer, der dann
dosiert Sauerstoff in die Druckluft einleiten würde. Das ist
aber nicht üblich, weil es zu aufwendig und zu gefährlich wäre.
Gefährlich würde z. B. bei der Herstellung von Bier bei dem Gär
prozeß der Würze bedeuten, daß, wenn ein zu hoher Sauerstoffan
teil gewählt werden würde, die Hefebakterien absterben würden
(Sauerstoff würde hier sozusagen keimtötend wirken) oder daß
der Oxidationsprozeß, durch den bei der Gärung CO2 gebildet
wird, zu schnell vonstatten gehen würde.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung, die aus der oben bereits
erwähnten WO 94/02 234 A1 bekannt sind, wird von der Überlegung
ausgegangen, daß Gas, welches über wenigstens eine Bohrung
oberhalb oder unterhalb des Rotationskörpers in die Flüssigkeit
eingeleitet wird, teilweise den Rotationskörper umgehen kann
und somit teilweise nicht in eine Vielzahl feinster Bläschen
zerteilt wird. Um das zu verhindern, wird bei dem bekannten
Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung ein zylindrischer
Rotationskörper eingesetzt, der am Umfang mehrere gleichabstän
dige Ausschnitte hat, in die radiale Bohrungen am Ende der Gas
zuleitung münden. Dadurch soll sichergestellt werden, daß Gas,
welches über die radialen Bohrungen in die Ausschnitte aus
tritt, durch zwischen den Ausschnitten vorhandene Schaufeln er
faßt und in feinste Bläschen zerteilt wird. Auf Kosten eines
aufwendigen Aufbaus des Rotationskörpers lassen sich somit
feinste Bläschen erzielen, was mit den oben erwähnten porösen
Körpern nicht erreichbar ist. Außerdem wird der Nachteil, daß
eine Zufuhr von Druckluft auch die Zufuhr eines relativ großen
Stickstoffanteils bedeutet, nicht beseitigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrich
tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die gestatten, in
der Flüssigkeit die Grenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit
auf einfachere Weise wesentlich zu vergrößern und bei dem Ein
satz von Luft den Stickstoffgehalt einzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfassen ein Verfahren und eine Vor
richtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß die in den
Patentansprüchen 1 und 4 angegebenen Schritte bzw. Merkmale.
Erfindungsgemäß wird nicht wie im Stand der Technik einfach
Druckluft zugeführt, sondern es wird ein Gas in Form von Luft
mit einstellbarem Gehalt an Stickstoff zugeführt. Der Stick
stoffgehalt ist dabei auf einen Wert einstellbar, der wesent
lich niedriger als der Stickstoffgehalt von atmosphärischer
Luft ist. Die erfindungsgemäß zugeführte Luft ist also, mit an
deren Worten, eine sauerstoffreiche Luft. Weiter wird erfin
dungsgemäß durch das impulsweise Einleiten des Gases dessen Zu
fuhr in die Flüssigkeit dosiert (wenn mehr Flüssigkeit vorhan
den ist, werden mehr Impulse gewählt). Durch das erfindungsge
mäße Austretenlassen des Gases aus mindestens einer feinsten
Bohrung des Rotationskörpers in die Flüssigkeit bildet sich
zwar ebenfalls ein Gasbläschen, das die Tendenz hat, sich zu
vergrößern, einerseits wird jedoch durch den schnell rotieren
den Rotationskörper, in dessen Nähe sich das Gasbläschen bil
det, das Gasbläschen in eine Vielzahl feinster Gasbläschen auf
geteilt, und andererseits ist das Gasbläschen bei seinem Aus
tritt aus der Bohrung an dem Ende der Gaszuleitung bereits ein
feinstes Bläschen, weil diese Bohrung erfindungsgemäß als fein
ste Bohrung ausgebildet ist. Es wird erfindungsgemäß also auf
jeden Fall eine größere Übergangs- oder Grenzfläche zwischen
Flüssigkeit und Gas erzeugt als im Stand der Technik, auch wenn
das feinste Bläschen wegen kaum wahrscheinlicher Umgehung des
Rotationskörpers nicht noch weiter unterteilt werden würde.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegen
stände der Unteransprüche.
Wenn in einer Ausgestaltung der Erfindung der Stickstoffgehalt
der Luft mit Hilfe eines durch einen Verdichtet gesteuerten
Zeolith-Festbettes eingestellt wird, läßt sich auf einfache
Weise der Sauerstoffgehalt des der Flüssigkeit zugeführten
Gases einstellen, und zwar ohne die Gefahr, daß zuviel oder zu
wenig Sauerstoff in die Flüssigkeit eingeleitet wird.
In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Stick
stoffgehalt der Luft maximal auf etwa 20% einstellbar, so daß
die Luft im übrigen Sauerstoff und die üblichen Bestandteile
von atmosphärischer Luft enthält.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Eintragen
eines Gases in Flüssigkeit zum Teil schematisch und zum Teil in
Schnittdarstellung.
Eine in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Eintragen eines Gases
in eine Flüssigkeit besteht im wesentlichen, wenn zunächst deren
Hauptkomponenten betrachtet werden, aus einem Rohrstück 10, das
mit zwei Anschlußflanschen 12, 14 versehen ist und in dem ein
Rotationskörper 16 über eine Hohlwelle 18 mittels eines Motors
20 (z. B. ein Elektromotor) in schnelle Drehung versetzbar ist.
Die Hohlwelle 18 ist von einer Ventileinrichtung 22 umgeben,
die die Zufuhr von Gas aus einer Gaszuleitung 24 in eine
Längsbohrung 26 der Hohlwelle impulsweise steuert. Am anderen
Ende ist die Gaszuleitung 24 mit einer insgesamt mit 28 be
zeichneten Gasquelle verbunden. Das Rohrstück 10 ist mit An
schlußflanschen 12, 14 in einen Flüssigkeitskreislauf (nicht
dargestellt) geschaltet. Das Rohrstück 10 wird von Flüssigkeit
durchströmt, der Gas zugeführt werden soll.
Eine Seitenwand 30 des Rohrstückes 10 ist kuppelförmig ausge
bildet und trägt ein Gehäuse 32, in welchem die Ven
tileinrichtung 22 angeordnet ist. Auf das Gehäuse 32 ist der
Motor 20 wie dargestellt aufgeflanscht. Eine Abtriebswelle 34
des Motors 20 ist mit einem Ende der Hohlwelle 18 gekuppelt,
die am anderen Ende den Rotationskörper 16 in Form einer an
sich bekannten Kavitationsscheibe (siehe z. B. DE 42 23 434 C1)
mit Öffnungen 17 trägt. Die Längsbohrung 26 der Hohlwelle 18
führt von einer Eintrittsbohrung 36 bis zu einer Austrittsboh
rung 38. Letztere ist eine feinste Bohrung mit einem Durchmes
ser von beispielsweise 1/10 mm. Im dargestellten Beispiel ist
eine Austrittsbohrung 38 als permeable Einrichtung vorgesehen,
bevorzugt können aber bis zu vier derartige Bohrungen verwendet
werden. Jede Austrittsbohrung mündet direkt an der Oberfläche
des Rotationskörpers 16.
Die Ventileinrichtung 22 weist einen Drehschieber 40 auf, der
einen Umfangsschlitz 42 hat und mit der Hohlwelle 18 drehfest
verbunden ist. Die Eintrittsbohrung 36 mündet in den Umfangs
schlitz 42, der sich beispielsweise über eine Bogenlänge von
120° erstreckt. Der Drehschieber 40 ist von einem feststehenden
Ring 44 umgeben, welcher am Umfang eine Bohrung 46 aufweist,
bei der es sich um eine radiale Durchgangsbohrung handelt. Die
Durchgangsbohrung 46 empfängt Gas über die Gaszuleitung 24 aus
der Gasquelle 28, die nun näher betrachtet wird.
Die Gasquelle 28 umfaßt ein Zeolith-Festbett in Form eines mit
Zeolith gefüllten Behälters 60. Mit einer Austrittsöffnung 62
des Behälters 60 ist über eine Leitung 64 mit einem Rückschlag
ventil 66 ein Speicherbehälter 68 verbunden. Eine Austrittsöff
nung 69 des Speicherbehälters 68 führt über eine Leitung 67 zu
einer Druckerhöhungspumpe 70, deren Ausgang 72 über die Gaszu
leitung 24 mit dem Rohrstück 10 verbunden ist.
Der Behälter 60 wird durch einen Verdichter 4 wahlweise über
eine Leitung 76 mit Druckluft oder über eine Leitung 78 mit Un
terdruck beaufschlagt. Die Umschaltung zwischen den Leitungen
76 und 78 erfolgt durch ein Mehrwegeventil 80. Das Mehrwegeven
til 80 kann ein Magnetventil oder ein druckgesteuertes Ventil
sein.
Der Verdichter 74 hat eine Einlaßleitung 82 mit einem Ma
gnetventil 84 und eine Auslaßleitung 86, die die Druckseite des
Verdichters mit einem Eingang des Mehrwegeventils 80 verbindet.
Das Mehrwegeventil 80 hat einen Anschluß für die Leitung 76 und
einen Anschluß für die Leitung 78. Außerdem ist die Einlaßlei
tung 82 über eine Bypassleitung 88 mit noch einem weiteren An
schluß des Mehrwegeventils 80 verbunden. Die Bypassleitung ent
hält ein Magnetventil 90, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Gasquelle 28 wird (durch eine nicht dargestellte Steuerein
richtung) folgendermaßen gesteuert:
Das Magnetventil 84 wird geöffnet, der Verdichter 74 saugt Luft
über die Einlaßleitung 82 an, verdichtet sie und gibt Druckluft
über die Auslaßleitung 86, das entsprechend eingestellte Mehr
wegeventil 80 und die Leitung 76 an den Behälter 60 ab. Der
darin enthaltene Zeolith hat die Eigenschaft, den Luftstick
stoff zu adsorbieren, so daß der Sauerstoff in dem Zeolith-
Festbett freigesetzt wird. Dieser Sauerstoff gelangt über die
Leitung 64 in den Speicherbehälter 68, welcher ebenfalls Zeo
lith enthält, um das Speichervolumen zu vergrößern. Der Zeolith
lagert nämlich den Sauerstoff an seiner Oberfläche an und ver
größert dadurch das Sauerstoffaufnahmevolumen. Bei Bedarf wird
über die Druckerhöhungspumpe 70 dieser Sauerstoff über die
Gaszuleitung 24 zu dem Rohrstück 10 geleitet. Der Adsorptions
prozeß in dem Zeolith in dem Behälter 60 setzt sich fort, bis
der Zeolith mit Stickstoff gesättigt ist. Ein Sensor 63, der an
dem Auslaß 62 angeordnet ist, erkennt, wenn statt Sauerstoff
auch Stickstoff von dem Behälter 60 abgegeben wird, was bedeu
tet, daß der Zeolith mit Stickstoff gesättigt ist. Das Aus
gangssignal des Sensors 63 wird in einer nicht dargestellten
Steuereinrichtung benutzt, um das Ventil 84 in der Einlaßlei
tung 82 zu schließen und die Auslaßleitung 86 des Verdichters
74 mit der Leitung 78 durch Umschalten des Mehrwegeventils 80
zu verbinden. Der Verdichter 74 arbeitet nun als Saugpumpe,
denn er saugt über die Leitung 78 Stickstoff aus dem Behälter
60 ab und leitet ihn über eine nicht dargestellte Entlüf
tungsbohrung in dem Mehrwegeventil 80 in die Umgebung. Das Ma
gnetventil 90 ist zuvor ebenfalls geöffnet worden, als das Ma
gnetventil 84 geschlossen wurde. Während der Periode, während
der der Stickstoff aus dem Behälter 60 abgepumpt und ins Freie
geleitet wird, wird der Sauerstoff aus dem Behälter 68 über die
Gaszuleitung 24 dem Rohrstück 10 zugeführt. Durch den als
Saugpumpe arbeitenden Verdichter 74 wird in dem Behälter 60 ein
derart starker Unterdruck erzeugt, daß der Stickstoff aus dem
Zeolith-Festbett desorbiert wird. Nach einer einstellbaren
Zeitspanne erfolgt wieder die Umschaltung der Ventile 84, 90
und 80, so daß sich der zuvor beschriebene Vorgang des Adsor
bierens von Stickstoff in dem Behälter 60 wiederholt.
Der Sensor 63 am Ausgang 62 des Behälters 60 ist beispielsweise
auf einen maximalen Stickstoffanteil von 20% in dem dort aus
tretenden Gas eingestellt. Der Zyklus des Verdichtens dauert
daher so lange, bis diese 20% Stickstoff erreicht sind. Danach
erfolgt das Umschalten wie vorstehend geschildert. Statt des
Sensors 63 könnte auch auf der Basis von empirischen Werten
über ein Zeitglied (nicht dargestellt) die Dauer des Stickstof
fadsorptionsvorganges festgelegt werden.
Der Sauerstoff (genauer gesagt das sauerstoffreiche Gas, denn
in dem Gas können bis zu 20% Stickstoff enthalten sein), der
über die Gaszuleitung 24 zu der Radialbohrung 46 und über
diese in den Umfangsschlitz 42 gelangt, wird von dem Umfangs
schlitz solange über die Bohrung 36 in die Längsbohrung 26 der
Hohlwelle 18 eingelassen, wie die Bohrung 46 mit dem Umfangs
schlitz 42 Verbindung hat. Sobald sich der Umfangsschlitz 42
von der Bohrung 46 wegbewegt hat, ist die Sauerstoffzufuhr in
die Längsbohrung 26 unterbrochen. In dieser Zeit bildet sich in
der Leitung 24 ein Überdruck aus, der in der Längsbohrung 26
einen Druckstoß verursacht, sobald der Umfangsschlitz 42 wieder
mit der Bohrung 46 in Verbindung kommt. Diese Druckstöße trei
ben den Sauerstoff über die Bohrung 38 in die Flüssigkeit. Der
Sauerstoff tritt aus der Bohrung 38 als Bläschen in die Flüs
sigkeit aus, das sich an der Oberfläche des Rotationskörpers 16
in Richtung radial nach außen bewegt. Durch den schnell rotie
renden Rotationskörper 16 wird dieses Bläschen in eine Vielzahl
feinster Bläschen zerteilt, um die Grenzfläche zwischen Sauer
stoff und Flüssigkeit zu vergrößern. Die Flüssigkeit wird durch
den Rotationskörper 16 ständig umgewälzt, so daß eine innige
Vermischung zwischen den feinsten Sauerstoffbläschen und der
Flüssigkeit stattfindet. Die Flüssigkeitsumwälzung ist durch
einen Pfeil 92 angedeutet, und der Sauerstoffaustritt aus der
Bohrung 38 ist durch radiale Pfeile 94 und 96 angedeutet. Die
Flüssigkeit wird durch eine nicht dargestellte Pumpe dem Rohr
stück 10 zugeführt. In Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl wird
die Drehzahl des Motors 20 eingestellt. Je mehr Flüssigkeit
durch die Pumpe zugeführt wird, um so schneller dreht sich der
Motor 20. Über den Druck kann man die Menge des Gases definie
ren, und zwar über den Druck, der von der Druckerhöhungspumpe
70 aufgebaut wird. Wenn diese schneller läuft und mehr Gas in
die Gaszuleitung 24 gefördert wird, erhöht sich der Druck,
weil jeweils die Ventileinrichtung 22 schließt. Der Druck wird
also mit der Druckerhöhungspumpe 70 eingestellt, und den Aus
tritt des Gases regeln die "Drehimpulse" der Ventileinrichtung
22. Wenn mehr Sauerstoff gebraucht wird, werden mehr Impulse
erzeugt, indem die Drehzahl des Motors 20 erhöht wird. Das
Rohrstück 10 und der Motor 20 sowie sämtliche Aggregate der
Gasquelle 28 bilden eine kompakte Einheit.
Für den Einsatz in Brauereien sind die hier beschriebene Vor
richtung und das hier beschriebene Verfahren besonders ge
eignet. Sie eignen sich aber auch für den Einsatz bei Kläranla
gen, weil der Klärschlamm, der im Wasser mit transportiert wird
und eine höhere Dichte hat, bei dem Durchlaufen des Rohres
durch die Zirkulationsbewegung darin und durch das feinste Nu
kleieren sehr gut durchlüftet werden kann. Das ist bedeutend
günstiger als bei den heutigen Verfahren, bei denen Propeller
an der Oberfläche zum Belüften eingesetzt werden. Damit kann
auch die Kapazität einer Kläranlage erhöht werden. Es werden
auch keine allzu großen Absetzbecken benötigt, sondern es genü
gen z. B. Rohrleitungen, die mehrfach so wie hier für das Rohr
stück 10 beschrieben ausgestaltet sind und ausreichen, um den
Abbau organischer Substanz durch Zufuhr von Luft mit relativ
hohem Sauerstoffgehalt zu beschleunigen. Der Vorteil ist, daß,
wenn der Klärschlamm in Schwebe gehalten wird, z. B. in einem
Rohrsystem, der Abbau von organischer Substanz erreicht werden
kann, weil der feinst durchmischte und belüftete Klärschlamm
viel Sauerstoff aufnehmen kann.
Das dem Rohrstück 10 zugeführte Gas ist, wie obige Darlegungen
gezeigt haben, Luft mit einstellbarem Gehalt an Stickstoff.
Dieses Gas könnte auch als Luft mit einstellbarem Gehalt an
Sauerstoff und/oder als Luft mit einstellbarem Gehalt an Sauer
stoff und Stickstoff bezeichnet werden. Ausgangspunkt für die
Gasherstellung ist aber, wie obige Darlegungen ebenfalls ge
zeigt haben, Druckluft, deren Stickstoffgehalt in dem Behälter
60 gegenüber dem üblichen Stickstoffgehalt von atmosphärischer
Luft von ca. 78% auf einen Wert in einem Bereich von bis zu 20%
Stickstoff reduziert wird. Der Behälter liefert an dem Auslaß
62 im wesentlichen Sauerstoff, welcher in dem Speicherbehälter
68 gespeichert wird. Dieses sauerstoffreiche Gas kann bis zu
20% Stickstoff enthalten. Das über die Gaszuleitung 24 der
Flüssigkeit in dem Rohrstück 10 zugeführte Gas kann also eben
falls bis zu 20% Stickstoff enthalten, im Unterschied zu
atmosphärischer Luft, die bis zu 78% Stickstoff enthalten kann.
Claims (16)
1. Verfahren zum Eintragen eines Gases in eine Flüssigkeit, bei
dem das Gas aus einer Gasquelle kommend über eine Gaszuleitung
und wenigstens eine Bohrung am Ende der Gaszuleitung einem in
der Flüssigkeit schnell rotierenden Rotationskörper zugeführt
wird und durch den Rotationskörper in eine Vielzahl feinster
Bläschen zerteilt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gas Luft ist, daß der Stickstoffgehalt des Gases ein
stellbar ist, daß das Gas dem in der Flüssigkeit schnell rotie
renden Rotationskörper impulsweise zugeführt wird, und daß das
Gas aus mindestens einer feinsten Bohrung aus der Gaszuleitung
austritt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stickstoffgehalt der Luft mit Hilfe eines durch einen Verdich
ter gesteuerten Zeolith-Festbettes eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stickstoffgehalt der Luft maximal auf etwa 20% einstellbar ist,
so daß die Luft im übrigen Sauerstoff und die üblichen Bestand
teile von atmosphärischer Luft enthält.
4. Vorrichtung zum Eintragen eines Gases in eine Flüssigkeit,
mit einer Gasquelle (28), mit einem antreibbaren Rotationskör
per (16, 18) in der Flüssigkeit, mit einer Gaszuleitung (24)
von der Gasquelle (28) zu dem Rotationskörper (16, 18) und mit
wenigstens einer Bohrung (38) am Ende der Gaszuleitung (24) für
den Auslaß des Gases, wobei das aus der Bohrung (38) austre
tende Gas durch den Rotationskörper in eine Vielzahl feinster
Bläschen zerteilt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasquelle (28) eine Luftquelle ist und mit einer Ein
richtung (60, 68, 70, 74, 80) zum Einstellen des Stickstoffge
halts der Luft versehen ist, daß in der Gaszuleitung (24) eine
Ventileinrichtung (22) vorgesehen ist, über die das Gas impuls
weise dem Rotationskörper (16, 18) zuführbar ist, und daß die
Bohrung (38) am Ende der Gaszuleitung (24) als feinste Bohrung
ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotationskörper (16, 18) eine an einem Ende einer Hohlwelle
(18) befestigte Kavitationsscheibe (16) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hohlwelle (18) an ihrem anderen Ende in einer Seitenwand (30)
eines Rohrstückes (10) zum Hindurchleiten der Flüssigkeit dreh
bar gelagert und mit der Ventileinrichtung (22) versehen ist,
mittels welcher eine Verbindung zwischen der Gaszuleitung (24)
und einer Längsbohrung (26) der Hohlwelle (18) herstellbar und
unterbrechbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ventileinrichtung (22) einen Drehschieber (40) aufweist, der
einen Umfangsschlitz (42) hat und mit der Hohlwelle (18) dreh
fest verbunden ist, daß der Einlaß (36) des Rotationskörpers
(16, 18) eine Eintrittsbohrung (36) ist, die einerseits mit der
Längsbohrung (26) verbunden ist und andererseits in den
Umfangsschlitz (42) mündet, und daß der Umfangsschlitz bei Dre
hung der Hohlwelle (18) mit der Gaszuleitung (24) in Verbindung
bringbar ist, so daß über die Gaszuleitung (24) zugeführtes Gas
in den Rotationskörper (16, 18) gelangt, so lange bei der Dre
hung der Hohlwelle (18) der Umfangsschlitz (42) mit der Gaszu
leitung (24) in Verbindung ist, in der übrigen Zeit hingegen in
der Gaszuleitung (24) gesammelt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasquelle (28) ein Zeolith-Festbett in Form eines mit Zeolith
gefüllten Behälters (60) umfaßt, der eine Austrittsöffnung (62)
hat, an die ein Speicherbehälter (68) angeschlossen ist, wel
cher seinerseits eine Austrittsöffnung (69) hat, über die er
mit dem Rotationskörper (16, 18) verbindbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Austrittsöffnung (69) des Speicherbehälters (68) durch eine
Leitung (67, 24) mit dem Rotationskörper (16, 18) verbunden
ist, welche eine Druckerhöhungspumpe (70) enthält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasquelle (28) eine Einrichtung aufweist, über die der
Behälter (60) wahlweise mit Druckluft oder mit Unterdruck be
aufschlagbar ist, um in dem Zeolith-Festbett des Behälters (60)
Stickstoff zu adsorbieren bzw. zu desorbieren zur Erzeugung von
sauerstoffreichem Gas, das in dem Speicherbehälter (68)
speicherbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung, mit der der Behälter (60) mit Druckluft oder
Unterdruck beaufschlagbar ist, ein Verdichter (74) ist, dessen
Druckseite und Saugseite mittels steuerbarer Ventile so steuer
bar ist, daß dem Behälter Druckluft zuführbar ist oder daß aus
dem Behälter mittels Unterdruck Stickstoff entnehmbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Druckseite des Verdichters (74) über ein Mehrwegeventil
(80) an eine zu dem Behälter (60) führende Druckluftleitung
(76) oder an eine von dem Behälter (60) über das Mehrwegeventil
(80) in die Atmosphäre führende Unterdruckleitung (78) an
schließbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Verdichter (74) eine Einlaßleitung (82) mit einem
Magnetventil (84) aufweist und daß zwischem dem Magnetventil
(84) und dem Verdichter (74) eine Bypassleitung angeschlossen
ist, die ein weiteres Magnetventil (90) enthält und zu dem
Mehrwegeventil (80) führt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt des in dem Speicherbe
hälter (68) speicherbaren sauerstoffreichen Gases mit Hilfe ei
nes an der Austrittsöffnung (62) des Behälters (60) vorgese
henen Sensors (63) einstellbar ist, mit welchem der Stickstoff
gehalt des Gases erfaßbar ist, so daß der Behälter (60) von
Stickstoffadsorption auf Stickstoffdesorption umschaltbar ist,
sobald der Sensor (63) bei einem bestimmten Stickstoffgehalt
das Erzeugen eines Umschaltsignals bewirkt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
das Umschaltsignal erzeugt wird, wenn der Sensor (63) 20%
Stickstoffgehalt meldet.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich
net, daß statt des Sensors (63) ein Zeitglied vorgesehen ist,
mittels welchem der Behälter (60) von Stickstoffadsorption auf
-desorption nach einer einstellbaren Zeitspanne umschaltbar
ist.
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DE19620040A DE19620040C2 (de) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | Verfahren und Vorrichtung zum Eintragen eines Gases in eine Flüssigkeit |
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1996
- 1996-05-17 DE DE19620040A patent/DE19620040C2/de not_active Expired - Fee Related
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