DE2223460A1 - Aeration diffuser - of modular construction for aerating polluted lakes,rivers etc - Google Patents
Aeration diffuser - of modular construction for aerating polluted lakes,rivers etcInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Gasdiffusion in einer Flüssigkeit ============================================~================== Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gasdiffusion in einer Flüssigkeit, insbesondere auf die Diffusion kleiner Gasblasen in einer Flüssigkeit, z.B. zur Neuaktivierung verschmutzter Seen und Flüsse durch Einblasen von Luft oder Sauerstoff in das verunreinigte Wasser.Method and device for gas diffusion in a liquid ========================================= == ~ =================== The invention relates to a method and a device for gas diffusion in a liquid, especially on the diffusion of small gas bubbles in a Liquid, e.g. for reactivating polluted lakes and rivers by blowing in of air or oxygen in the contaminated water.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, verschmutztes Wasser zu regenerieren und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen.The invention is therefore based on the object of soiled To regenerate water and to create a device for this.
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Gasdiffusion in einer Flüssigkeit geschaffen, die gekennzeichnet ist durch einen Kanal mit wenigstens einer kleinen Öffnung in einem Teil seiner Seitenwand, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasströmung durch die kleine Öffnung hindurch und in den Kanal hinein, um eine kleine Gasblase an der Öffnung auszubilden, sowie durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung durch den Kanal hindurch, um die Blase von der Öffnung abzuscheren bzw. abzutrennen.According to the invention, a device for gas diffusion in a Liquid created, which is characterized by a channel with at least a small opening in part of its side wall, a device for generating it a gas flow through the small opening and into the channel to to form a small gas bubble at the opening, as well as by a device for Creating a flow of fluid through the channel to keep the bladder from shear off or cut off the opening.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur Gasdiffusion in einer Flüssigkeit geschaffen, die gekennzeichnet ist durch ein Gehäuse, das eine langgestreckte Auslaßöffnung begrenzt, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströ mung durch die langgestreckte Auslaßöffnung hindurch in einer Richtung senkrecht zu seiner Längsachse, eine Vorrichtung, die eine Reihe kleiner Öffnung entlang einem longitudinal verlaufenden seitlichen Teil der langgestreckten Auslaßöffnung enthält sowie durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gasströmung durch die Reihe kleiner Öffnungen hindurch und in die Auslaßöffnung hinein, um kleine Blasen auszubilden, welche von dem longitudinal verlaufenden seitlichen Teil der langgestreckten Auslaßöffnung durch die Flüssigkeitsströmung abgeschert werden, welche durch die langgestreckte Auslaßöffnung hindurch verläuft, um dadurch die Gasdiffusion in einem Flüssigkeitskörper außerhalb der Auslaßöffnung zu fördern.According to the invention there is also a device for gas diffusion created in a liquid that is labeled through a Housing defining an elongated outlet opening, a device for generating a liquid flow through the elongated outlet opening in one Direction perpendicular to its longitudinal axis, a device that is a number smaller Opening along a longitudinally extending lateral part of the elongated Contains outlet opening and through a device for generating a gas flow through the series of small openings and into the outlet opening to small Forming bubbles, which from the longitudinally extending lateral part of the elongated outlet opening are sheared off by the liquid flow, which extends through the elongated outlet opening to thereby the To promote gas diffusion in a body of liquid outside the outlet opening.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur Gasdiffusion in einem relativ großen Flüssigkeitskörper oder einer relativ großen Flüssigkeitsmenge vorgesehen, die gekennzeichnet ist durch eine Gehäuseanordnung, welche eine Vielzahl paralleler Schlitze begrenzt, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung von der Gehäuseanordnung weg durch die Schlitze hindurch in den Flüssigkeitskörper hinein, und zwar mit einer ersten Geschwindigkeit, eine Vorrichtung, die eine Vielzahl kleiner Öffnungen entlang wenigstens einem seitlichen Teil eines jeden Schlitzes begrenzt und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Gas strömung mit einer zweiten Geschwindigkeit durch die kleinen Öffnungen hindurch in die Schlitze hinein, um eine Reihe kleiner Gasblasen an jeder kleinen Öffnung auszubilden, wobei die erste Geschwindigkeit größer ist als die zweite Geschwindigkeit, damit die Flüssigkeitsströmung in allen Schlitzen die Blasen abscheren bzw. abtrennen und dieselben von den kleinen Öffnungen wegtransportieren kann, bevor die nächsten nachfolgenden Blasen an den kleinen Öffnungen ausgebildet werden, wodurch die Gasdiffusion in dem Flüssigkeitskörper oder in der Fltissigkeitgmenge gefördert wird.According to the invention there is also a device for gas diffusion in a relatively large body of liquid or a relatively large amount of liquid provided, which is characterized by a housing arrangement which has a plurality limited parallel slots, a device for generating a liquid flow away from the housing assembly through the slots into the body of liquid into it, at a first rate, a device that has a multitude of small openings along at least a lateral part of each slot limited and a device for generating a gas flow with a second Speed through the small openings into the slots form a series of small gas bubbles at each small opening, the first Speed is greater than the second speed to allow the liquid flow in all slits shear or separate the bubbles and the same from the small ones Openings can be transported away before the next subsequent bubbles to the small openings are formed, thereby allowing gas diffusion in the body of liquid or is conveyed in the amount of liquid.
Gemäß der Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Gasdiffusion in einen relativ großen Flüssigkeitskörper oder einer relativ großen Flüssigkeitsmenge hinein angegeben, bei de; das Gas durch wenigstens eine Öffnung hindurch in die-Flüssigkeit eingeführt wird, um an dieser Öffnung eine Blase auszubilden, wobei die Blase vor ihrer vollständigen Ausbildung durch eine Flüssigkeitsströmung, die an der Öffnung vorbeiläuft, in den Flüssigkeitskörper oder in die Flüssigkeitsmenge hineingespült wird.According to the invention there is also a method for gas diffusion into a relatively large body of liquid or a relatively large amount of liquid specified in, at de; the gas through at least one opening into the liquid is introduced to form a bubble at this opening, the bubble in front their complete formation by a liquid flow that occurs at the opening runs past, washed into the body of liquid or into the amount of liquid will.
Die Erfindung wird nun an Hand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden. Es zeigen: Fig. 1 eine Schrägansicht der Diffusor-Vorrichtung, welche eine Anzahl von Einheiten oder Modulelementen aufweist, die gemäß der Erfindung konstruiert sind; Fig. 2 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, die das Verhältnis zwischen den Gas-Verteilervorrichtungen oder Schienen, einer Wasser-Vorratskammer und einer Anzahl von Auslaßschlitzen in einer der Diffusoreinheiten veranschaulicht; Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2, die die Kapillarrohre zur Ausbildung von Gasblasen-entlang den gegenüberliegenden Seiten eines Auslaßschlitzes darstellt; Fig. 4 eine vergrößerte Teilansicht eines Teils einer Kapillarröhre gemäß Fig. 3 und Fig. 5 eine Schnittansicht, die die Konstruktion einer modifizierten Ausführung der Diffusor-Vorrichtung darstellt.The invention will now be explained in detail with reference to the accompanying figures described, all of which emerge from the description and the figures Contribute details or features to the solution of the problem within the meaning of the invention can and were included in the application with the will to be patented. 1 shows an oblique view of the diffuser device, which shows a number of units or modular elements constructed in accordance with the invention are; FIG. 2 is an enlarged partial sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1 showing the relationship between the gas distribution devices or rails, one Water storage chamber and a number of outlet slots in one of the diffuser units illustrates; 3 is an enlarged side view taken along line 3-3 of FIG Fig. 2, the capillary tubes for the formation of gas bubbles-along the opposite Represents sides of an outlet slot; 4 is an enlarged partial view of a Part of a capillary tube shown in Figures 3 and 5 is a sectional view showing the construction represents a modified embodiment of the diffuser device.
Wenngleich die Diffusor-Vorrichtung 10 (Fig. 1) in viele unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt werden kann, ist in Fig. 1 die Diffusor-Vorrichtung auf dem Grund oder Boden 12 eines Sees oder einer großen Menge 14 verschmutzten Wassers gezeigt. Das verschmutzte oder verunreinigte Wasser hat einen Mangel an Sauerstoff, und dies behindert die normalen Regenerationsvorgänge, welche erforderlich sind, um das Fischleben und die richtigen sanitären Zustände in dem See 14 zu erhalten. Durch Auflösen von Sauerstoff im Wasser werden die natürlichen Vorgänge der Wasserreinigung beschleunigt. In der US-PS 3 505 213 mit der Bezeichnung "Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung einer natürlichen Wassermenge" ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung bzw. Ergänzung des natürlichen Wasserreinigun-gsvorganges durch Einführung von Sauerstoff in das Wasser beschrieben. Wenngleich fest~ustellen ist, daß die Diffusor-Vorrichtung 10 vorteilhaft dazu verwendet werden kann, die Absorption von Sauerstoff (oder anderen Gasen, z.B. Luft) durch Wasserkörper oder Wassermengen zu fördern, sei jedoch bemerkt, daß die Diffusor-Vorrichtung 10 auch dazu benutzt werden kann, die Absorption von anderen Gasen durch andere Flüssigkeitsmengen zu unterstützen.Although the diffuser device 10 (Fig. 1) comes in many different Environments can be used, is in Fig. 1, the diffuser device on the Bottom or bottom 12 of a lake or a large amount 14 of polluted water shown. The polluted or polluted water has a lack of oxygen, and this hinders the normal regeneration processes that are required, to maintain fish life and proper sanitation in lake 14. By dissolving oxygen in the water, the natural processes of water purification become accelerated. U.S. Patent 3,505,213 entitled "Method and Apparatus for purifying a natural amount of water "is a method and an apparatus to support or supplement the natural water purification process Introduction of oxygen into the water described. Although it can be stated that that the diffuser device 10 can advantageously be used to reduce the absorption of oxygen (or other gases, e.g. air) through bodies of water or amounts of water to promote, it should be noted, however, that the diffuser device 10 is also used for this purpose can increase the absorption of other gases by other amounts of liquid support.
Die Diffusor-Vorrichtung 10 enthält zahlreiche Einheiten oder Modulelemente 18, welche parallele Auslaßöffnungen oder -schlitze 20 aufweisen, aus denen eine Mischung aus Wasser und kleinen Sauerstoffblasen 22 (Fig. 2) in den See 14 eintritt, um den See mit Sauerstoff anzureichern. Diese kleinen Sauerstoffblasen 22 werden in einem relativ großen Bereich des Sees 14 verteilt und steigen langsam gegen die Oberfläche des Sees. Die Blasen sollten so klein sein, wie das praktisch möglich ist, um eine maximale Adsorption zu erhalten, bevor die Blasen die Wasseroberfläche erreichen. Wenn nämlich eine Sauerstoffblase relativ groß ist, steigt sie schnell zur Wasseroberfläche an und entweicht in die Atmosphäre, bevor der Sauerstoff in der Blase von dem Wasser absorbiert werden kann. Wenn dagegen die Sauerstoffblasen relativ klein sind, so steigen sie langsam gegen die Oberfläche eines Wasserkörpers, so daß mehr Zeit vorhanden ist, in der der Sauerstoff absorbiert werden kann.The diffuser device 10 includes numerous units or modular elements 18, which have parallel outlet openings or slots 20, from which one Mixture of water and small oxygen bubbles 22 (Fig. 2) enters the lake 14, to oxygenate the lake. These small oxygen bubbles 22 become distributed in a relatively large area of the lake 14 and slowly rise against the Surface of the lake. The bubbles should be as small as practically possible is to get maximum adsorption before the bubbles hit the water surface reach. If an oxygen bubble is relatively large, it rises quickly to the water surface and escapes into the atmosphere before the oxygen in the bladder from which water can be absorbed. If, on the other hand, the oxygen bubbles are relatively small, they slowly rise towards the surface of a body of water, so that there is more time for the oxygen to be absorbed.
Außerdem weisen kleinere Blasen relativ größere Oberflächenwerte pro Sauerstoffeinheit in den Blasen auf, wodurch die Absorption des Gases durch die Oberflächen der Blasen unterstützt wird. Wenn die Blasen 22 hochsteigen, wird der Sauerstoff in den Blasen durch das sauerstoffarme Wasser des Sees absorbiert. Da die Sauerstoffblasen 22 langsam hochsteigen und ziemlich klein sind, wobei sie eine relativ große Oberfläche pro Sauerstoffeinheit aufweisen, die in den Blasen enthalten ist, wird praktisch der gesamte Sauerstoff absorbiert, wenn die kleinen Blasen langsam gegen die Oberfläche des Sees 14 hochsteigen. Wären dagegen die Blasen relativ groß, so würden sie schnell gegen die Seeoberfläche steigen, so daß nicht genügend Zeit vorhanden wäre, um den Sauerstoff zu absorbieren. Dies könnte zu einem Heraussprudeln oder zu einem Entweichen des Sauerstoffs in-die Atmosphäre führen. Das Entweichen von Sauerstoff in die Atmosphäre erhöht natürlich die Kosten, welche anfallen, um den erwünschten Sauerstoffanteil im Wasser des Sees 14 zu erreichen, und außerdem kann dadurch ein Sicherheitsproblem hervorgerufen werden.In addition, smaller bubbles have relatively larger surface values per Oxygen unit in the bubbles, reducing the absorption of the gas by the Surfaces of the bubbles is supported. When the bubbles 22 rise, the Oxygen in the bubbles is absorbed by the deoxygenated water of the lake. There the oxygen bubbles 22 rise slowly and are quite small, being a have relatively large surface area per unit of oxygen contained in the bubbles practically all oxygen is absorbed when the small bubbles are slow climb up against the surface of lake 14. On the other hand, if the bubbles were relatively large, so they would rise quickly against the surface of the lake, leaving not enough time would be present to absorb the oxygen. This could lead to a gushing out or cause the oxygen to escape into the atmosphere. The escape of oxygen into the atmosphere naturally increases the costs that are incurred to achieve the desired oxygen content in the water of lake 14, and also this can cause a security problem.
Die Nodulelemente oder Einheiten 18 sind durch eine Gas-Hauptleitung 24 (Fig. 1) mit einer gemeinsamen unter Druck stehenden Sauerstoffquelle verbunden. Die Gas-Hauptleitung 24 ist mit Gasverteilerschienen 28 in jeder Einheit 18 durch Zuführleitungen 30 verbunden. Außerdem wird Jede Einheit 18 durch. eine gemeinsame Rohrleitung 32 mit unter Druck stehendem Wasser gespeist, an der die Diffusoreinheiten 18 durch eine Grundplatte 34 befestigt sind. Eine schematisch gezeigte Pumpe 33 kann der Rohrleitung 32 zugeordnet sein, um Wasser aus dem See 14 abzuziehen und durch die Rohrleitung 32 zu treiben. Um zu verhindern, daß Festkörper die Pumpe oder die Verteilerschienen 28 erreichen, kann ein geeigneter Filter vorgesehen sein.The module elements or units 18 are through a main gas line 24 (Fig. 1) connected to a common source of oxygen under pressure. The main gas line 24 is through gas distribution rails 28 in each unit 18 Supply lines 30 connected. In addition, each unit 18 is through. a common Pipeline 32 fed with pressurized water on which the diffuser units 18 are fastened by a base plate 34. A pump 33 shown schematically may be associated with the pipeline 32 to draw water from the lake 14 and to drive through the pipe 32. To prevent solids from getting into the pump or reach the bus bars 28, a suitable filter may be provided.
Wenn sich also die Diffusor-Vorrichtungen 18 im Einsatz befinden, um den See 14 mit Sauerstoff anzureichern, werden die Diffusor-Vorrichtungen durch die Gasleitung 24 kontinuierlich mit gasförmigem Sauerstoff und durch die Wasserleitung 32 kontinuierlich mit Wasser gespeist. Wenngleich die Gasleitung 24 und die Wasserleitung 32 in Fig. 1 auf dem Grund 12 des Sees liegend dargestellt sind, können sie im Bedarfsfall auch aufgehängt oder anderweitig über dem Grund des Sees gehalten werden.So when the diffuser devices 18 are in use, to oxygenate the lake 14, the diffuser devices are through the gas line 24 continuously with gaseous oxygen and through the water line 32 continuously fed with water. Although the gas line 24 and the water pipe 32 in Fig. 1 is shown lying on the bottom 12 of the lake, If necessary, they can also be hung or otherwise above the bottom of the lake being held.
Die Modulelemente 18 der Diffusor-Vorrichtung können extrem feine oder kleine Blasen erzeugen, die im See 14 verteilt oder dispergiert werden. Die Blasen 22 werden an jeder Seite der Schlitze 20 ausgebildet, die durch die Gasverteiler-Vorrichtungen oder Schienen 29 (vgl. Figuren 2 und 3) begrenzt werden. Die kleinen Blasen 22 werden demzufolge in geradlinigen Reihen oder Serien 42 und 44 (Fig. 3) ausgebildet, die sich über die gesamte Länge der gegenüberliegenden, longitudinal verlaufenden Seiten 46 und 48 der Schlitze 20 parallel zueinander erstrecken. Diese Blasen werden durch Wasser weggespült, das in einem kontinuierlichen Fluß aus einer Kammer 49 (Fig. 2) durch die Schlitze 20 in den See strömt. Die Blasen werden weggespült, bevor sie vollständig ausgebildet sind. Die Wasserkammer 49 steht durch Kanäle (nicht gezeigt), welche sich durch die Befestigungsplatte 34 (Fig. i) erstrecken, in Flüssigkeitskommunikation mit der Wasserleitung 32.The modular elements 18 of the diffuser device can be extremely fine or create small bubbles that are distributed or dispersed in lake 14. the Bubbles 22 are formed on either side of the slots 20 through the gas distribution devices or rails 29 (see FIGS. 2 and 3) are limited. The small bubbles 22 become consequently formed in straight rows or series 42 and 44 (Fig. 3), the along the entire length of the opposing, longitudinally extending sides 46 and 48 of the slots 20 extend parallel to one another. These bubbles are going through Washed away water, which in a continuous flow from a chamber 49 (Fig. 2) flows through the slots 20 into the lake. The bubbles are washed away before they are fully trained. The water chamber 49 stands through channels (not shown) which extend through mounting plate 34 (Fig. i) are in fluid communication with the water pipe 32.
Die Wasserströmung aus den Schlitzen 20 transportiert die Blasen über eine relativ große Strecke in den See hinein. Dies führt zur Ausbildung eines "Gasnebels" oder einer Wolke aus Blasen, welche sich über eine beträchtliche Strecke von der Diffusor-Vorrichtung 10 weg nach außen erstreckt.The flow of water from the slots 20 carries the bubbles over a relatively long distance into the lake. This leads to the formation of a "gas mist" or a cloud of bubbles extending a considerable distance from the Diffuser device 10 extends outwardly.
Die Blasen 22 werden an den offenen Enden 54 von Kapillarrohren 58 ausgebildet, welche sich von den Gaskammern 60 gegen die Seiten 46 und 48 der Schlitze 20 erstrecken (vgl. Figuren 2, 3 und 4!). Alle senkrecht angeordneten Gaskammern 60 stehen in Fluid-Kommunikation mit der Gasleitung 24, so daß eine unter Druck ziehende kontinuierliche Gasströmung aus der Leitung 24 durch eines der Zuführrohre 30 (Fig. 1) in Jede Gaskammer 60 strömt. Das Gas strömt ferner aus den Kammern 60 durch Reihen 62 und 64 (Fig. 3) paralleler Kapillarrohre 58 zu den gegenüberliegenden Seiten 46 und 48 der Schlitze 20.The bubbles 22 are at the open ends 54 of capillary tubes 58 which extend from the gas chambers 60 against the sides 46 and 48 of the slots 20 extend (see. Figures 2, 3 and 4!). All vertically arranged gas chambers 60 are in fluid communication with gas line 24 so that one is pressurized drawing continuous flow of gas from line 24 through one of the supply tubes 30 (Fig. 1) flows into each gas chamber 60. The gas also flows out of the chambers 60 by rows 62 and 64 (FIG. 3) of parallel capillary tubes 58 to the opposite sides 46 and 48 of the slots 20.
Eine einzelne gerade Linie oder Reihe kleiner Gasblasen wird entlang jeder Seite 4,6 und 48 des Schlitzes 20 an den offenen Enden 54 der Kapillarrohre 58 ausgebildet. Die offenen Enden 54 der Kapillarrohre 58 sind entlang den Seiten 46 und 48 des Schlitzes 20 in engem Abstand voneinander angeordnet, um das Wasservolumen auf einem Minimum zu halten, das man zur Verteilung der Gasblasen 22 in dem See 14 benötigt. Wenngleich nur eine einzige Linie oder Reihe gleichförmig beabstandeter Kapillarrohre 58 an jeder Seite des Schlitzes 20 in der dargestellten Diffusor-Vorrichtung vorgesehen ist, kann auch eine Vielzahl paralleler Linien oder Reihen von Kapillarröhren hintereinander liegend an jeder Seite des Schlitzes 20 angeordnet werden.A single straight line or series of small gas bubbles is drawn along it each side 4, 6 and 48 of the slot 20 at the open ends 54 of the capillary tubes 58 trained. The open ends 54 of the capillary tubes 58 are along the sides 46 and 48 of the slot 20 closely spaced to accommodate the volume of water to keep to a minimum that one is required to distribute the gas bubbles 22 in the lake 14 required. Though only a single line or row of evenly spaced ones Capillary tubes 58 on either side of the slot 20 in the illustrated diffuser device a plurality of parallel lines or rows of capillary tubes can also be provided be arranged one behind the other on each side of the slot 20.
Die offenen Enden 54 der Kapillarrohre 58 müssen einen kleinen Durchmesser aufweisen, wenn kleine Blasen als Gasströmungen von den Enden der Kapillarrohre weg ausgebildet werden sollen. Um die Ausbildung der kleinen Gasblasen sowie die Herstellung der Diffusor-Vorrichtung 10 zu erleichtern, bestehen die Kapillarrohre 58 aus Glasfaserrohren mit zylindrischen inneren Kanälen, die einen Durchmesser von 0,00025 bis 0,00050 Zoll (0,0064 bis 0,0128 mm) aufweisen. Diese geradlinigen Glasfaserrohre sind verhältnismäßig leicht in einem parallelen Verhältnis zueinander sowie in einer senkrechten Lage in bezug auf die Längsachse des Schlitzes 20 in Abstützschienen 66 einzubetten. Dieses Einbetten der Kapillarrohre 58 erfolgt dadurch, daß man lediglich die Rohre in der erwünschten Lage positioniert und ein geeignetes Versiegelungsmaterial rund um die Rohre fließen läßt. Wenn sich das Versiegelungsmaterial verfestigt, verbindet es abgedichtet untereinander die Kapillarrohre 58, bildet die Schienen 66 und verhindert eine Fluidströmung rund um die Rohre.The open ends 54 of the capillary tubes 58 must have a small diameter exhibit when small bubbles as gas flows from the ends of the capillary tubes should be trained away. To the formation of the small gas bubbles as well as the To facilitate manufacture of the diffuser device 10, the capillary tubes are made 58 made of fiberglass tubing with cylindrical inner channels that have a diameter from 0.00025 to 0.00050 inches (0.0064 to 0.0128 mm). This straight forward Fiberglass pipes are relatively light in a parallel relationship to one another and in a perpendicular position with respect to the longitudinal axis of the slot 20 in FIG Embed support rails 66. This embedding of the capillary tubes 58 takes place by that one only positions the pipes in the desired position and a suitable one Allow sealing material to flow around the pipes. When the sealing material solidified, it connects the capillary tubes 58 in a sealed manner to one another, forms the rails 66 and prevent fluid flow around the tubes.
Die kleinen offenen Enden 54 der Glasfaserrohre 58 ermöglichen die Ausbildung vena#ltnismäßig kleiner Blasen, d.h. 3lasen'in einem Größenbereich, der weniger als 0,004 Zoll (0,10 mm) im Durchmesser beträgt. Versuche haben in der Tat gezeigt, daß Blasen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,008 bis 0,0010 Zoll (0,20 bis 0,025 mm) ausgebildet worden sind. Da die Kapillarrohre 58 verhältnismäßig dünn und über die gesamte Lunge des Schlitzes 20 in engem Abstand voneiander angeordnet sind, kann eine große Zahl von Blasen mit einem kleinen Durchmesser entlang den Seiten 46 und 48 des Schlitzes 20 ausgebildet werden. Wenngleich die Öffnungen 54 durch Ausbohren von Löchern in den Schienen 66 oder dadurch hergestellt werden können, daß man die Schienen aus porösem gesintertem Metall fertigt, hat man festgestellt, daß die Kapillarrohre 58 Blasen mit einer Geschwindigkeit und von einer gleichförmigen Größe erzeugen, die mit anderen Konstruktionen nicht erreicht werden.The small open ends 54 of the fiberglass tubes 58 allow Formation of vein-like small bubbles, i.e. 3lasen'in one Size range that is less than 0.004 inches (0.10 mm) in diameter. try in fact have shown that bubbles with a diameter in the range of 0.008 to 0.0010 inches (0.20 to 0.025 mm). As the capillary tubes 58 relatively thin and closely spaced over the entire lungs of the slot 20 Arranged from one another, there can be a large number of bubbles with a small diameter along sides 46 and 48 of slot 20 are formed. Although the Openings 54 made by drilling holes in or through the rails 66 can be that one made the rails from porous sintered metal has it was found that the capillary tubes 58 bubbles at a speed and of a uniform size that cannot be achieved with other designs will.
Um die Übertragung der kleinen einzelnen Blasen 22 von den Kapillarrohröffnungen 54 in den See 14 zu fördern, wird jede Blase 22 von einer Kapillarrohröffnung 54, an der sie entsteht, vor der Ausbildung der nächsten Blase an der Öffnung wegtransportiert. Dies erreicht man dadurch, daß eine Wasserströmung mit einer relativ hohen Geschwindigkeit durch den schmalen Schlitz 20 geführt und Gas mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit zu den offenen Enden 54 der Kapillarrohre 58 geleitet wird. Dies bewirkt einen Abscher- oder Trennvorgang, durch den die Blasen von den Sapillarrohren weggespült werden.To transfer the small individual bubbles 22 from the capillary tube openings 54 to promote the lake 14, each bubble 22 is from a capillary tube opening 54, at which it arises, transported away from the opening before the formation of the next bubble. This is achieved by having a flow of water at a relatively high speed passed through the narrow slot 20 and gas at a slightly slower speed is passed to the open ends 54 of the capillary tubes 58. This causes a shear or separation process by which the bubbles are flushed away from the sapillary tubes.
Aufgrund des Unterschiedes in den Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers und Gases ist eine ausreichende Zeitspanne vorhanden, in der jede Blase 22 von der Seite des Schlitzes 20 abgetrennt und von ihrer zugeordneten Kapillaröffnung 54 durch die Wasserströmung wegtransportiert werden kann, bevor die nächste Blase ausgebildet wird. Der Schlitz 20 hat eine verhältnismäßig geringe Breite, um das Strömungsvolumen des schnellfließenden Wassers durch den Schlitz auf einem Minimum zu halten.Due to the difference in the flow velocities of the water and gas there is a sufficient amount of time in which each bubble 22 is removed from the Side of the slot 20 and separated from its associated capillary opening 54 can be carried away by the water flow before the next bubble is formed will. The slot 20 has a relatively small width to accommodate the flow volume of the fast flowing water through the slot to a minimum.
Wie bereits oben erwähnt wurde, gilt folgendes: Je kleiner die Blasengröße ist, desto wirksamer wird die Adsorption. Die dargestellte Diffusor-Vorrichtung, welche extrem kleine Blasen hervorbringt, bildet dahef ein wirksames bzw. leistungsfähiges und sicheres System, was auf die große Absorptionsmenge zurückzuführen ist, bevor die Blasen die Seeoberfläche erreichen bzw. durchstoßen.As mentioned above, the following applies: The smaller the bubble size is, the more effective the adsorption becomes. The illustrated diffuser device, which produces extremely small bubbles, therefore forms an effective or powerful one and safe system, which is due to the large amount of absorption before the bubbles reach or penetrate the surface of the lake.
Wie oben erläutert wurde, gilt folgendes: Je-kleiner der Blasendurchmesser ist, desto langsamer steigt die Blase hoch.As explained above, the following applies: The smaller the bubble diameter the slower the bubble rises.
Ferner gilt folgendes: Je kleiner die Blase ist, desto hoher liegt die Absorptionsgeschwindigkeit. Man hat z.B. festgestellt, daß zur Auflösung einer Blase, wenn man sie in einer Wassertiefe von 10 Fuß (300 cm) freigibt, der Blasendurchmesser 0,007 Zoll (0, 18 mm) nicht überschreiten darf. Eine Blase dieser Größe hat eine Steiggeschwindigkeit von etwa 3 cm pro Sekunde5 was bedeutet, daß die Blase 100 Gewunden benötigt, um über eine Strecke von 10 Fuß (300 cm) anzusteigen. Diese gleiche~Blase benötigt etwa 100 Sekunden zur vollständigen Auflösung. Diese Werte deuten an, daß zur Erzielung eines 100%igen Verbrauchs des Sauerstoffs in einer Wassertiefe von 10 Fuß (300 cm) die Blasen nicht größer als 0,007 Zoll (0,18 mm) sein dürfen.The following also applies: the smaller the bubble, the higher it is the rate of absorption. For example, it has been found that a Bladder, when released in 10 feet (300 cm) of water, is the diameter of the bladder Must not exceed 0.007 in. (0.18 mm). A bubble this size has one Rate of climb of about 3 cm per second5 which means that the bladder 100 Meandering required to ascend a distance of 10 feet (300 cm). This same ~ bubble takes about 100 seconds to fully dissolve. These values indicate that to achieve 100% consumption of oxygen in a water depth of 10 feet (300 cm) the bubbles cannot be larger than 0.007 inches (0.18 mm).
Ähnliche Beispiele können auch für andere Tiefen ermittelt werden.Similar examples can also be found for other depths.
Da die Blasengröße, die man zur Erzeugung des erforderlichen Auftriebes braucht, der die Oberflächenspannung überwindet, welche wiederum die Blase an dem Kapillarrohr festhält, einen Durchmesser von 0,02 Zoll (0,5 mm) überschreitet, hat es sich als unmöglich herausgestellt, gleichförmige Blasen mit einem Durchmesser zu erzeugen, der unter 0,02 Zoll (0,5 mm) liegt, wenn man lediglich Gas durch ein dünnes Kapillarrohr strömen läßt.Because the bubble size that is needed to generate the necessary buoyancy needs, which overcomes the surface tension, which in turn attaches the bladder to the Capillary tube is larger than 0.02 in. (0.5 mm) in diameter it proved impossible to produce uniform bubbles of one diameter which is less than 0.02 in. (0.5 mm) by simply passing gas through a thin capillary tube can flow.
Die Glas-Kapillarrohre mit einem Durchmesser von 0,00025 Zoll (0,0064 mm) liefern andererseits ein extrem dünnes, geradliniges, gleichförmiges Gasdurchlaßloch. Diese gleichförmigen Kapillaröffnungen erzeugen aufgrund ihrer Formgebung gleichförmige kleine Blasen. Darüberhinaus erzielt man eine Einsparung an gepumptem Wasser indem sichergestellt wird, daß das gesamte gepumpte Wasser quer über die Blasen-Abscherfläche geleitet wird. Dies ist zum Teil auf die Tatsache zurückzuführen, daß der Diffusor mit einem Wasserschlitz versehen ist, der das gesamte gepumpte Wasser zwangsläufig über die Blasen-Abscherfläche lenkt.The 0.00025 inch (0.0064 mm), on the other hand, provide an extremely thin, straight, uniform gas passage hole. This uniform Create capillary openings due to their Forming uniform small bubbles. In addition, a saving is achieved on pumped water by making sure that all of the pumped water is across is passed over the bubble shear surface. This is due in part to the fact due to the fact that the diffuser is provided with a water slot that covers the entire Pumped water inevitably directs over the bubble shear surface.
Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung ist die Kapillarrohrreihe 58 entlang beiden longitudinal verlaufenden Seiten eines Schlitzes 20 so angeordnet, daß eine Reihe von Gasblasen an den gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes ausgebildet wird. Dies unterstützt eine wirksame Vermischung der Gasblasen mit dem Wasser, während dieses durch den Schlitz 20 in den See 14 strömt. Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung ist weitgehend in der gleichen Art und Weise wie die Vorrichtung nach den Figuren 1 bis 4 ausgeführt und arbeitet auch entsprechend. Die Diffusor-Vorrichtung 70 der Fig. 5 weist Jedoch eine einzige Reihe 72 von Kapillarrohren 74 auf, die entlang der einen Seite 76 eines Schlitzes 78 angeordnet sind. Die Gasblasen werden daher nur entlang der Seite 76 des Schlitzes 78 erzeugt. Die Seite 80 des Schlitzes 78 ist nicht durch Kapillarrohröffnungen unterbrochen. Sauerstoff oder ein anderes Gas wird von einer Gasleitung (nicht gezeigt) durch einen Kanal 82 in eine senkrechte Kammer 84 geleitet, die in Fluid-Kommunikation mit den offenen Enden der Kapillarrohre 74 steht. Die anderen Enden der Kapillarrohre 74 sind entlang der Seite 76 des Schlitzes 78 angeordnet. Eine Kammer 88 ist durch einen Kanal 90 mitkiner Wasserleitung (nicht gezeigt) verbunden, so daß unter Druck stehendes Wasser von der Kammer 88 durch-den Schlitz 78 an den offenen Enden der Kapillarrohre 74 vorbeiströmt und die Gasblasen von den Kapillarrohren abschert oder trennt, sobald sich die Blasen auszuformen beginnen.In the device shown in Figures 1 to 4, the row of capillary tubes 58 arranged along both longitudinally extending sides of a slot 20 so that that a series of gas bubbles formed on opposite sides of the slot will. This supports effective mixing of the gas bubbles with the water while this flows through the slot 20 into the lake 14. The device shown in FIG is largely in the same way as the device according to the figures 1 to 4 and works accordingly. The diffuser device 70 of FIG However, FIG. 5 has a single row 72 of capillary tubes 74 running along it one side 76 of a slot 78 are arranged. The gas bubbles are therefore generated only along side 76 of slot 78. The side 80 of the slot 78 is not interrupted by capillary tube openings. Oxygen or another Gas is from a gas line (not shown) through a channel 82 into a vertical Chamber 84 is in fluid communication with the open ends of the capillary tubes 74 stands. The other ends of the capillary tubes 74 are along side 76 of the slot 78 arranged. A chamber 88 is through a channel 90 with no water pipe (not shown) connected so that pressurized water from the chamber 88 through-the Slot 78 flows past the open ends of the capillary tubes 74 and the gas bubbles shears or separates from the capillary tubes as soon as the bubbles form kick off.
Es sei bemerkt, daß die Diffusor-Vorrichtungen 10 und 70 beide langgestreckte Öffnungen oder Schlitze 20 und 78 mit einer Breite oder Spaltbreite aufweisen, die während der Herstellung der Diffusor-Vorrichtungen leicht eingestellt werden kann, um das erwünschte Verhältnis zwischen der Breite der durch die Schlitze fließenden Wasserströmung und den Gasblasen herzustellen, die an den Seite der Schlitze ausgebildet werden.It should be noted that the diffuser devices 10 and 70 are both elongated Openings or slots 20 and 78 having a width or gap width that During manufacture the diffuser devices easily adjusted can be made to the desired ratio between the width of the slits flowing water flow and the gas bubbles establish on the side of the slots be formed.
Während des Betriebs der Diffusor-Vorrichtungen 10 und 72 werden an den offenen Enden der Kapillarrohre entlang den Seitenwänden der Schlitze kleine Gasblasen ausgebildet. Sobald sich die Blasen ausgebildet haben, werden sie von den Seitenwänden der Schlitze durch eine Wasserströmung abgeschert, die durch die Schlitze hindurch in den See verläuft, von dem das Gas zu absorbieren ist. Die Geschwindigkeit des durch die Schlitze strömenden Wassers ist größer als die Geschwindigkeit des durch die Kapillarrohre 58 und 74 strömenden Gases, so daß jede Blase von ihrem zugeordneten Kapillarrohr durch die durch den Schlitz verlaufende Wasserströmung weggeführt wird, bevor die nächste Gasblase an dem Kapillarrohr erzeugt wird. Diese Gasblasen sind relativ klein und steigen so langsam nach oben, daß sie von dem Diffusor weg über eine relativ große Strecke in den See hinausgespült werden. Die relativ niedrige Steiggeschwindigkeit der Gasblasen sowie die Tatsache, daß sie über eine relativ große Strecke von dem Diffusor weg nach außen gespült werden, begünstigt die Absorption des Gases in der Was-# sermenge und verringert das Heraussprudeln des Gases in die Atmosphäre.During operation of the diffuser devices 10 and 72 are on the open ends of the capillary tubes along the side walls of the slots Formed gas bubbles. Once the bubbles have formed, they will be removed from the sidewalls of the slots sheared off by a flow of water flowing through the Slots through into the lake from which the gas is to be absorbed. The speed of the water flowing through the slots is greater than the speed of the gas flowing through capillary tubes 58 and 74, so that each bubble of its associated capillary tube through the water flow passing through the slot is led away before the next gas bubble is generated on the capillary tube. These Gas bubbles are relatively small and rise so slowly that they move away from the diffuser be washed away over a relatively long distance into the lake. The relative low rate of rise of the gas bubbles and the fact that they have a relatively large distance away from the diffuser to be flushed to the outside, favors the absorption of the gas in the water # and reduces the gushing out of the gas into the atmosphere.
Die Diffusor-Vorrichtung 10 kann zur Abwasserbehandlung, für Gärungsprozesse und andere Verfahren verwendet werden, bei denen ein Gas in eine Flüssigkeitsmenge hinein zu diffundieren ist.The diffuser device 10 can be used for wastewater treatment, for fermentation processes and other methods can be used in which a gas is introduced into a quantity of liquid is to diffuse into it.
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US05/603,048 US4024618A (en) | 1971-03-12 | 1975-08-08 | Method of fabricating gas transmitting body for use in bubble shearing |
US05/606,417 US4022854A (en) | 1971-03-12 | 1975-08-21 | Gas transmitting body for use in bubble shearing |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |