DE2649500A1 - Vorrichtung zum anreichern einer fluessigkeit mit gas, insbesondere luft - Google Patents

Vorrichtung zum anreichern einer fluessigkeit mit gas, insbesondere luft

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DE2649500A1 DE19762649500 DE2649500A DE2649500A1 DE 2649500 A1 DE2649500 A1 DE 2649500A1 DE 19762649500 DE19762649500 DE 19762649500 DE 2649500 A DE2649500 A DE 2649500A DE 2649500 A1 DE2649500 A1 DE 2649500A1
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Description

DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BÖNINQ
PATENTANWÄLTE Zustelladresse
η reply to:
KOL8ERGER STRASSE 21 O KURFüRSTENOAMM 66
MÜNCHEN 80 (BOGENHAUSEN) , „-_,,„.,
Telefon: 089/98 27 04 Telefon: 030/8 83 5Q } , /7 ,
Telegramme: Consideration Berlin
48/15.888 DE 28. Oktober 1976
Patentanmeldung
des Herrn
Alec Hibburd Laurie 21 Lyndev/ode Road Cambridge, England
"Vorrichtung zum Anreichern einer Flüssigkeit mit Gas, insbesondere Luft"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anreichern einer Flüssigkeit mit Gas, insbesondere Luft, bei der das unter Druck stehende Gas zur Bildung eines Flüssigkeits-/Gasgemisches in Form einer Vielzahl kleiner Gasblasen aus Diffusionsdüsen austritt, die von Löchern mindestens eines Blasrohres gebildet werden, das im Bereich einer Verengung eines in die Flüssigkeit getauchten Steigrohres quer zu dessen Längsachse verläuft.
Eine Vorrichtung der vorstehenden Art ist in der deutschen Patentanmeldung P 24 11 277.4-23 beschrieben, zu der die vorliegende Anmeldung eine Zusatzanmeldung darstellt.
Postscheckkonto Berlin Wesl Konto 1743 84-100 Berliner Bank AG.. Konto 01 10921 900 West Konto 1743 84-100 Berl
70.9819/0734
DlPUlNQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINC PATENTANWÄLTE
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die sich besonders für die Fischzucht eignet. Es ist bekannt, in FischbassiiE eine Vielzahl kleiner Luftblasen in das Wasser einzuleiten, um dieses von toxischen Substanzen, wie beispielsweise Ammoniak, das bei Überschreiten einer bestimmten Konzentration zum Tod der Fische führen würde, zu befreien. Die Luftblasen werden unterhalb der Wasseroberfläche erzeugt und strömen aufgrund itres geringeren Gewichtes nach oben, wobei es gleichzeitig zu einer Bewegung des Wassers kommt, die für bestimmte Fischkulturen erwünscht ist» Besonderer Wert wurde bei der Schaffung der erfindungsgemässen Konstruktion darauf gelegt, daß der zum Einblasen von Gas bzw. Luft erforderliche Energieaufwand klein bleibt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die einen höchstens 10 mm großen Durchmesser aufweisenden Löcher des Blasrohres mindestens 20 cm unter der oberen Öffnung des Steigrohres angeordnet sind, daß die Verengung von mindestens zwei länglichen Durchlässen gebildet wird, deren Breite höchstens viermal so groß wie der Durchmesser der Löcher ist und deren Durchlaßquerschnitt ein Zwölftel bis ein Sechstel des Querschnitts des oberhalb der Verengung gelegenen Teils des Steigrohres beträgt, und daß die Seiten der Durchlässe mindestens teilweise von mindestens einem Blasrohr gegrenzt werden, dessen Löcher in den jeweiligen Durchlaß münden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung bietet den Vorteil, daß eine intensive Vermischung des eingeführten Gases bzw. der eingeführten Luft mit der Flüssigkeit stattfindet. Außer, durch einen guten Wirkungsgrad zeichnet die erfindungsgemässe Vorrichtung sich durch Einfachheit und leichte Handhabbarkeit aus.
7098197073·
DlPL-INQ. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BDNINQ PATENTANWÄLTE
Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier in der beigefügten Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Vorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt durch die erste Vorrichtung;
Fig. 3 die perspektivische Ansicht einer zweiten Vorrichtung;
Fig. 4 die perspektivische Ansicht einer Einzelheit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 und
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie X-X in Fig. 3.
Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung ist für einen Luftdurchsatz von 2 m /Min. ausgelegt.
Sie besitzt ein Steigrohr mit vier Wänden A, B, C und D, die ein Rechteck von 100 χ 50 cm umschliessen.
Es besteht die Möglichkeit, eine der Wände von der Wand des die zu behandelnde Flüssigkeit aufweisenden Behälters bilden zu lassen.
Parallel zu den einen Abstand von 50 cm voneinander aufweisenden Wänden A und B erstrecken sich drei Blasrohre E mit einer Länge von jeweils 100 cm durch das Steigrohr. Die Blasrohre E und vier Platten F bilden eine Verengung des Steigrohres. Zwischen den Blasrohren E und den ihnen zugewandten Rändern der Platten F befinden sich Durchlässe P mit einer Breite von etwa 1 cm. Der Durchmesser der Blasrohre beträgt etwa 32,5 mm. Die Blasrohre werden von einem Verteiler Mj der über eine Zuleitung mit einer Druckluftquelle S in Verbindung steht, mit Druckluft beschickt. Von den Blasrohren E gelangt die Druckluft in die von den Blasrohren E
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und den Rändern der Platten F begrenzten Spalt. Die Blasrohre sind zu diesem Zweck an sich gegenüberliegenden Seiten mit Löchern versehen. Der Abstand der Zentren der Löcher voneinander beträgt etwa 10 mm. Jedes Loch hat einen Durchmesser von 4,7 mm.
Die 1 cm breiten und 100cm langen Durchlässe P besitzen einen Querschnitt, dessen Größe 12?6 des von den vier Wänden A, B, C und D begrenzten Querschnittes des Steigrohres ist, d.h. 600 cm2 beträgt.
Die Wände A, B, C und D erstrecken sich bis zu einer Höhe von 25 cm über die Platten F nach oben und ein kurzes Stück nach unten. Es ist möglich, die untere Öffnung des Steigrohres durch ein Sieb abzudecken.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 wird so in ein Flüssigkeitsbassin abgesenkt, daß die Blasrohre nicht tiefer als 1 m, vorzugsweise jedoch nicht tiefer als 65 cm unter der Flüssigkeitsoberfläche zu liegen kommen.
Bei dem zweiten in den Fig. 3 bis 5 dargestellen Ausführungsbeispiel werden fünf Blasrohre E mit einer Länge von jeweils 100 cm verwendet. Sie sind in einem rechteckigen Steigrohr angeordnet, dessen Wände A und C einen Abstand von 32 cm und dessen Wände B und D einen Abstand von 100 cm voneinander haben. Die Wände bestehen aus Kunststoff, vorzugsweise aus durch Glas verstärkten Kunststoff und die Blasrohre E aus Polypropylen.
Der Außendurchmesser E der Blasrohre ist 40 mm. Die Längsachsaider Blasrohre haben einen Abstand von 50 mm voneinander, so daß die Durchlässe P zwischen benachbarten Blasrohren jeweils 10 mm betragen.
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26A9500
DlPL-INC DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ PATENTANWÄLTE
Die nebeneinanderliegenden Blasrohre E^ und Ep in den Fig. 4 und 5 besitzen nur an jeweils einer Seite eine Reihe mit Löchern, deren Durchmesser 4,5 mm beträgt und deren Zentren einen Abstand von 8 mm voneinander einnimmt. Die Löcher münden horizontal in die Durchlässe P^ und P2*
Die Blasrohre E-, und E^ sind ähnlich ausgebildet. Ihre Löcher münden in die Durchlässe P^ und P^.
Das Rohr Ef- ist kein Blasrohr, d.h. es ist nicht mit Löchern versehen. Es dient lediglich zur Realisierung von vier gleichartigen Durchlässen.
Die Rohre E werden von einem Verteiler M über eine Zuleitung R von einer Druckluft quelle S beschickt. Auch bei dieser Vorrichtung ist eine Druckluftzufuhr von 2 m / Min. zweckmässig.
Die Löcher der Blasrohre liegen etwa 60 cm unter dem Flüssigkeitsspiegel L. Die Wände A, B, C und D des Steigrohres ragen etwa 10 cm von den BlaBrohren nach unten. An den Wänden A und C sind Leitplatten T befestigt, die nach oben und innen zu den äußeren Blasrohren E1 und E^ geneigt sind. Sie enden in unmittelbarer Nähe dieser Blasrohre.
Die Wand A erstreckt sich 50 cm von den Blasrohren nach oben und endet 10 cm unter dem Flüssigkeitsspiegel L. Die Wand C erstreckt sich weiter nach oben und formt eine Haube W, die aus der Flüssigkeit herausragt und das Steigrohr weitgehend abdeckt. Die Wände B und D erstrecken sich bis zum die Haube bildenden Teil der Wand C. Aufgrund der geschilderten Ausbildung des oberen Teiles des Steigrohres erhält man eine Austrittsöffnung in Richtung des Pfeiles Y in Fig. 5.
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Sobald dem Verteiler M Druckluft zugeführt wird, strömt diese in die Durchlässe P zwischen den Rohren E, und zwar tritt die Luft in Form von Blasen aus.
Im Bereich unmittelbar oberhalb der Löcher der Blasrohre erhält man ein Flüssigkeits-/Luftgemisch mit einer Dichte von etwa 0,79, die deutlich unterhalb der Dichte der Flüssigkeit unterhalb der Blasrohre ist. Die Folge ist, daß Flüssigkeit durch die Durchlässe P in den oberen Teil des Steigrohres strömt. Dieser obere Teil hat einen
2
Querschnitt von 3200 cm , während der Gesamtquerschnitt
ο der vier Durchlässe lediglich 400 cm beträgt. Die Folge ist, daß die Flüssigkeit im Bereich der Durchlässe achtmal schneller strömt als oberhalb der Durchlässe.
Die Flüssigkeit hat ihre höchste Strömungsgeschwindigkeit, wenn sie laminar an den Löchern der Blasrohre vorbeiströmt. Sie zerschneidet dabei die aus den Löchern austretenden Luftblasen und bewirkt die Entstehung vieler kleiner Luftblasen. Aufgrund des auf die austretenden Luftblasen ausgeübten Schereffekts erhält man im oberhalb der Blasenrohre angeordneten Teil des Steigrohres einen Luftanteil von annähernd 20%. Bei einer Luftzufuhr von 2 nr/Min. wird, wie Messungen ergeben haben, ein Flüssigkeitsstrom von 3 nr/Min, mit einer Geschwindigkeit von 150 cm/Sek. erzeugt.
Das Flüssigkeits-ZLuftgemisch oberhalb der Durchlässe P befindet sich in einem Zustand großer Turbulenz. Die Folge ist ein verbesserter Luft-Wasser-Austausch innerhalb der Flüssigkeit, bevor diese die Vorrichtung in Richtung des Pfeiles Y verläßt. Führt man der Vorrichtung sauerstoffreies Wasser zu, so lassen sich im austretenden Wasser 4,5 Milligramm Sauerstoff pro Liter nachweisen.
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Is versteht sich, daß zwischen der Luftzufuhr und der Sauerstoffanreicherung ein Zusammenhang besteht. Is ist daher möglich, auch eine stärkere Sauerstoffanreicherung zu erzielen. Dies ist jedoch mit einem höheren Energieverbrauch verbunden, der seinerseits einen höheren Kapitaleinsatz unumgänglich macht.
Der ¥irkungsgrad der erfindungsgemässen Vorrichtung wird von einer Reihe von miteinander im Zusammenhang stehenden Faktoren beeinflußt. Zu diesen Faktoren zählen die Tiefe der die Gasdüsen bildenden Löcher, die Abmessungen dieser Löcher und ihre Zahl und Verteilung, Von Bedeutung ist darüberhinaus die Art der Blasrohre und ihre Anordnung, sowie die Ausbildung der Durchlässe,in denen die Vermischung von Luft und Gas erfolgt. Die Tiefe und die Abmessungen der Löcher x-arken sich z.B. derart auf den Energieverbrauch aus, daß dann, wenn die Löcher zu tief liegen und/oder zu klein sind, mehr Energie zum Ausblasen des Gases bzw, der Luft benötigt wird. Falls die Löcher dagegen nicht tief genug unter dem Flüssigkeitsspiegel liegen oder zu groß sind, wird die aus den Löchern austretende Luft nicht ausreichend intensiv in kleine Blasen unterteilt. Die Anreicherung der Flüssigkeit mit Gas bzw. Luft ist mithin weniger groß.
Es darf bemerkt werden, daß bei einer Anordnung der Blasrohre bzw, ihrer Löcher in dem angegebenen Bereich mindestens 70% des Flüssigkeits-ZGas-Austausches im Augenblick· der Blasenbildung erfolgt. Diese Erkenntnis wurde bei der Erfindung dahingehend benutzt, daß Vorkehrungen getroffen wurden, die Zahl der entstehenden Gas- bzw. Luftblasen für ein bestimmtes Luftzufuhrvolumen zu maximieren.
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λο
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Claims (7)

  1. DIPL.-INQ. DIETER JANDER DR.-INO- MANFRED BDNINQ
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    Patentansprüche :
    r\y Vorrichtung zum Anreichern einer Flüssigkeit mit Gas, insbesondere Luft, bei der das unter Druck stehende Gas zur Bildung eines Flüssigkeits-/Gasgemisches in Form einer Vielzahl kleiner Gasblasen aus Diffusionsdüsen austritt, die von Löchern mindestens eines Blasrohres gebildet werden, das im Bereich einer Verengung eines in die Flüssigkeit getauchten Steigrohres quer zu dessen Längsachse verläuft, dadurch gekennzeichnet , daß die einen höchstens10 mm großen Durchmesser aufweisenden Löcher des Blasrohres(E) mindestens 20 cm unter der oberen Öffnung des Steigrohres (A,B,C,D) angeordnet sind, daß die Verengung von mindestens zwei länglichen Durchlässen (P) gebildet wird, deren Breite höchsten viermal so groß xtfie der Durchmesser der Löcher ist und deren Durchlaßquerschnitt ein Zwölftel bis ein Sechstel des Querschnitts des oberhalb der Verengung gelegenen Teils des Steigrohres beträgt, und daß die Seiten der Durchlässe mindestens teilweise von mindestens einem Blasrohr (E) begrenzt werden, dessen Löcher in den jeweiligen Durchlaß münden.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (A, B, C, D) rechteckig ist und von mindestens drei parallel nebeneinanderraigeordneten Blasrohren (E) durchquert wird, deren Abstand voneinander höchstens 15 mm beträgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Blasrohr (E) mit einer Reihe von einen Abstand von 2 - 10 mm aufweisenden Löchern versehen ist, deren Durchmesser 2 - 8 mm beträgt.
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    DlPL-INq. DIETER JANDER DR.-INQ. MANFRED BONINQ
    PATENTANWÄLTE
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder j>, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Blasrohre Leitplatten (T) zur Erzeugung einer Laminarströmung im Bereich der Löcher angeordnet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Steigrohr (A, B, C, D) rechteckig ist und sein oberhalb von mindestens vier horizontal angeordneten Reihen von Löchern mit einem Durchmesser von höchstens 5 mm aufweisenden Blasrohren (E) gelegener Teil mindestens 50 cm hoch ist, wobei zwischen mindestens zwei Blasrohre ein lochfreies Rohr ragt und der Abstand zwischen den Rohren höchstens 15 mm beträgt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verengung des Steigrohres (A, B, C, D) durch die Blasrohre (E), einem mit diesen verbundenen Verteiler (M) und mindestens eine Sperrplatte (F) gebildet wird.
  7. 7. Anordnung mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Blasrohre (E) 20 - 100 cm unter der Oberfläche einer die Vorrichtung aufnehmenden Flüssigkeit angeordnet sind.
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DE19762649500 1975-10-31 1976-10-28 Vorrichtung zum anreichern einer fluessigkeit mit gas, insbesondere luft Pending DE2649500A1 (de)

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