DE4103126C2 - Diffuser for fumigation of water - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Diffusor zur Begasung von Gewässern unter Verwendung eines membranartigen Schlauches aus Silicongummi.The invention relates to a diffuser for fumigation of water using a membrane-like hose made of silicone rubber.
Es ist bekannt, zur Begasung von Gewässern Membranen aus Silicongummi einzusetzen.It is known for fumigation of membranes made of silicone rubber.
In der DD-Patentschrift Nr. 147.816, Kl. B01D, 13/04 wird die Herstellung einer derartigen Membran beschrieben. Die Sauerstoffeintragung unter Verwendung einer Membran erfolgt dadurch, daß sich der Sauerstoff im Hochpolymer löst und von dort direkt ins Wasser diffundiert. Die Diffusion aus dem Siliconelastomer erfolgt aber schneller als die Lösung im Wasser. Es entstehen aus dem überschüssigen Sauerstoff an der Oberfläche des Schlauches Gasblasen, die sich mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ablösen und an die Oberfläche aufsteigen.In DD patent specification No. 147.816, cl. B01D, 13/04 the Production of such a membrane is described. The oxygenation using a membrane, that the oxygen dissolves in the high polymer and from there directly diffused into the water. Diffusion from the silicone elastomer takes place faster than the solution in water. Arise from the excess oxygen on the surface of the hose Gas bubbles with a certain probability peel off and rise to the surface.
Beim Einsatz in flachen Gewässern löst sich von diesem Sauerstoffanteil nur sehr wenig. Die Folge ist ein verminderter Wirkungsgrad oder eine relevante Verlustmenge. Außerdem treten aus den Mikroporen des Elastomers Gasblasen aus. Beim Einsatz von teurem technischen Sauerstoff ist dieser Wirkungsgrad jedoch nicht befriedigend.When used in shallow water, this oxygen component is released only very little. The result is reduced efficiency or a relevant loss amount. In addition, gas bubbles emerge from the micropores of the elastomer. This efficiency is when using expensive technical oxygen but not satisfactory.
Daher sind Diffusoren ohne Erzeugung von Gasblasen anzustreben. Dies ist bei den bekannten Membranen aus Silicongummi nur durch besondere Maßnahmen zu erreichen.Diffusers without gas bubbles should therefore be aimed for. This is only possible with the known membranes made of silicone rubber to achieve special measures.
Schläuche aus Silicongummi besitzen weiterhin den Nachteil einer geringen mechanischen Festigkeit und damit einen niedrigen Berstdruck. Dieser Nachteil wird durch eine geeignete Armierung vermieden.Hoses made of silicone rubber still have the disadvantage of one low mechanical strength and thus a low Burst pressure. This disadvantage is due to a suitable reinforcement avoided.
In der DE-OS 36 08 668, Kl. B29D, 23/22 wird eine Lösung dargestellt, bei der ein Stützgewebe auf einen Schlauchkern aus Silicongummi aufgebracht und nachträglich beschichtet wird. Auf Grund der Armierung erhöht sich der anlegbare Gasdruck im Schlauch und bei dem damit vergrößerten Partialdruckgefälle tritt so viel Sauerstoff aus dem Schlauch aus, daß nicht die Gesamtmenge in Lösung geht, sondern eine größere Restmenge vergleichsweise eines unarmierten Schlauches in Blasenform anfällt.A solution is presented in DE-OS 36 08 668, Kl. B29D, 23/22, with a support fabric on a tube core made of silicone rubber is applied and subsequently coated. Due to the reinforcement, the gas pressure that can be applied increases Hose and with the thus increased partial pressure drop occurs so much oxygen from the hose that not the total amount goes into solution, but a larger residual amount comparatively of an armored hose in the form of bubbles.
Die Armierung führt also bei Nutzung des höheren Berstdruckes durch Anlegen eines höheren Innendruckes zwar zu einem höheren Massedurchsatz an O2-Molekülen entsprechend dem Fick'schen Diffusionsgesetz, aber zu einem Absinken des Wirkungsgrades. Dieser prinzipiell negative Effekt ist durch Gegenmaßnahmen, wie im folgenden beschrieben, in seiner Wirkung einzuschränken. Um einen allgemeinen Begasungsschlauch verwenden zu können, ist eine geeignete Fixierung notwendig.If the higher burst pressure is used by applying a higher internal pressure, the reinforcement therefore leads to a higher mass throughput of O 2 molecules in accordance with Fick's law of diffusion, but to a decrease in efficiency. This principally negative effect is to be limited by countermeasures, as described below. Appropriate fixation is required to use a general gas supply hose.
Die hierzu verwendeten Trommeln, Spulen, gemäß der DE-OS 29 40 446 ein Wärmetauscher, oder andere Vorrichtungen führen zu einer konzentrierten Anordnung dieses Membranschlauches. Damit bilden sich Gradienten der Sauerstoff-Konzentration im Wasser aus, welche die Partialdruckdifferenz im Wasser verkleinern und damit das Entstehen von Gasblasen entsprechend dem beschriebenen Effekt fördern.The drums, coils used for this purpose according to DE-OS 29 40 446 a heat exchanger, or other devices lead to one concentrated arrangement of this membrane hose. Form with it gradients of the oxygen concentration in the water, which reduce the partial pressure difference in water and thus the formation of gas bubbles in accordance with the described effect promote.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch einen kostengünstig herzustellenden Diffusor unter Verwendung eines Silicongummischlauches das Entstehen und Aufsteigen von Gasblasen beim Begasen von Gewässern zu vermindern sowie die gleichzeitige Abführung von CO2-Gas aus dem Gewässer zu ermöglichen.The object of the invention is to reduce the formation and rise of gas bubbles during the gassing of water by means of a diffuser which can be produced inexpensively using a silicone rubber hose, and to enable the simultaneous removal of CO 2 gas from the water.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß der Schlauch in ein textiles Flächengebilde eingebunden wird, wobei dieses Flächengebilde den sicheren Halt des Schlauches gewährleistet, den Schlauch durch die umgebende Maschenstruktur vor mechanischer Beschädigung schützt und für die aus dem Silicongummischlauch austretenden Mikroblasen als Sauerstoffüberträger an das Wasser fungiert.According to the invention, the object is achieved in that the Hose is integrated into a textile fabric, whereby this fabric ensures the secure hold of the hose, the hose through the surrounding mesh structure protects mechanical damage and for that from the silicone rubber hose emerging microbubbles as oxygen carriers acts on the water.
Das textile Flächengebilde entsprechend der Erfindung ist vorteilhaft ein Rechts-Links-Kettengewirke, wie es dem Fachmann der Textilindustrie bekannt ist.The textile fabric according to the invention is advantageous a right-left warp knitted fabric, as the expert is known to the textile industry.
In dieses Kettengewirke, welches zweckmäßigerweise aus Polyamidseide oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff hergestellt ist, ist ein Schlauch oder auch mehrere Schläuche eingebunden. Ein besonderes Merkmal des Kettengewirkes besteht darin, entstehende Mikroblasen zu binden und damit eine zusätzliche Kontaktoberfläche zur Lösung von O2 im Wasser zu schaffen. Es wurde gefunden, daß die Mikroblasen nach dem Austritt aus dem Silicongummischlauch auf dem textilen Flächengebilde haften. Gleichzeitig wird durch die umgebende Maschenstruktur eine gute Lagefixierung sowie auch ein Schutz des Schlauches erreicht. Eine bevorzugte Möglichkeit der Einbindung eines endlosen Schlauches ist seine Einbindung als Schußfaden, wobei der Schlauch dann mäanderförmig im Kettengewirke angeordnet ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mehrere parallele Schläuche als Kettfäden im Kettengewirke anzuordnen, wobei dann der Anschluß der Enden der Schläuche an einen Sauerstoff-Verteiler erfolgen müßte. Dieses textile Flächengebilde fügt dem Gewässer den Sauerstoff genau dort zu, wo der größte Sauerstoffbedarf entsteht, in der Regel ist das der Gewässergrund.In this warp knitted fabric, which is expediently made from polyamide silk or from another suitable plastic, a tube or also several tubes are integrated. A special feature of the warp knitted fabric is that it binds the resulting microbubbles and thus creates an additional contact surface for dissolving O 2 in water. The microbubbles were found to adhere to the fabric after exiting the silicone rubber tube. At the same time, the surrounding mesh structure achieves good position fixation and also protection of the hose. A preferred way of integrating an endless tube is to incorporate it as a weft thread, the tube then being arranged in a meandering fashion in the warp knitted fabric. Another possibility is to arrange a plurality of parallel tubes as warp threads in the warp knitted fabric, in which case the ends of the tubes would then have to be connected to an oxygen distributor. This textile fabric adds oxygen to the water exactly where the greatest oxygen demand arises, which is usually the bottom of the water.
Mit diesem textilen Flächengebilde ist es möglich, den für das Gewässer erforderlichen PSB 5-Wert gezielt einzustellen. In der unkritischen Zeit April bis Juni und Oktober bis April kann die Sauerstoffzufuhr minimal gehalten werden, beziehungsweise sogar abgeschaltet werden. In dieser Zeit wird nur ein geringer Druck im Silicongummischlauch angelegt, damit wird eine fast hundertprozentige Sauerstoffausnutzung erzielt. In der kritischen Zeit Juli bis September, d. h. Zeiten hohen O2-Bedarfs, kann durch Druckerhöhung der Sauerstoffeintrag erhöht werden, dabei kommt es partiell zu Gasblasen, die nicht schnell genug gelöst werden können und die dann nach oben steigen.With this textile fabric, it is possible to specifically set the PSB 5 value required for the water. In the uncritical period April to June and October to April, the oxygen supply can be kept to a minimum, or even switched off. During this time, only a low pressure is applied in the silicone rubber hose, so that almost 100 percent oxygen utilization is achieved. In the critical time from July to September, ie times when O 2 is required, the oxygen input can be increased by increasing the pressure. This leads to gas bubbles that cannot be released quickly enough and then rise.
Auf diesem Weg wird je nach Gewässertiefe zwar auch noch ein Teil des Sauerstoffs gelöst, aber bei flachen Gewässern wird von aufsteigenden Gasblasen nur noch ein geringer Teil im Wasser gelöst. Das ist ja bekanntlich der generelle Nachteil aller Blasenbegasung.In this way, depending on the depth of the water, a part of it becomes of oxygen is dissolved, but in shallow water is from rising Gas bubbles dissolved only a small part in the water. As is well known, this is the general disadvantage of all bubble fumigation.
Als Sauerstoffspender steht am Rand des Gewässers ein Sauerstofftank mit Verdampfer, von welchem die im Gewässer verlegten textilen Flächengebilde mit dem Silicongummischlauch beispielsweise über eine Ringleitung versorgt werden. Der Anschluß des Silicongummischlauches an den Sauerstofftank erfolgt mittels geeigneter Rohrleitungen oder Schläuche.An oxygen tank stands at the edge of the water as an oxygen donor with evaporator, from which the textile laid in the water Fabric with the silicone rubber hose, for example can be supplied via a ring line. The connection of the silicone rubber hose to the oxygen tank is done using suitable Pipes or hoses.
Die Erfindung soll nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention is explained below using exemplary embodiments become.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Two embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Diffusor mit mehreren parallel verlaufenden Schläuchen Fig. 1 shows a diffuser with a plurality of hoses running in parallel
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Diffusor mit einem mäanderförmig verlaufenden Schlauch Fig. 2 shows a section of a diffuser with a meandering hose
In Fig. 1 und Fig. 2 besteht der Diffusor aus einem Rechts-Links- Kettengewirke aus Polyamidseide, in welchem ein Schlauch 1 aus Silicongummi mit einem Außendurchmesser von 10 mm und einem Innendurchmesser von 6 mm angeordnet ist. Der Diffusor wird aus einer endlosen Bahn hergestellt und dann als Matte in das Gewässer eingebracht.In Fig. 1 and Fig. 2, the diffuser consists of a right-left warp knitted fabric made of polyamide silk, in which a hose 1 made of silicone rubber with an outer diameter of 10 mm and an inner diameter of 6 mm is arranged. The diffuser is made from an endless sheet and then introduced into the water as a mat.
In Fig. 1 sind mehrere parallel Schläuche 1 als Kette im Kettengewirke angeordnet.In Fig. 1, several parallel tubes 1 are arranged as a chain in the warp knitted fabric.
Die Siliconschläuche 1 werden nach einer in der Wirkerei bekannten Bindungstechnik parallel in die Gewirkefläche eingebunden. Die in Querrichtung verlaufenden Schußfäden 2; 3 binden je Maschenreihe die Schläuche 1 ab. Ein seitliches Verschieben wird durch die Maschenstäbchen 4 verhindert. Die Schläuche 1 können in beliebigen Abständen eingearbeitet werden. Für eine Vereinfachung der Anschlußtechnik ist die in Fig. 2 gezeigte Struktur vorteilhaft.The silicone tubes 1 are integrated in parallel into the knitted fabric using a binding technique known in the knitting industry. The weft threads 2 ; 3 tie the tubes 1 per row of stitches. A lateral shift is prevented by the wales 4 . The tubes 1 can be incorporated at any intervals. The structure shown in FIG. 2 is advantageous for simplifying the connection technology.
Der Schlauch 1 wird mäanderförmig als Durchschuß eingebunden. Die Unterlegungen der Grundbindung 5 von den Maschenstäbchen 4 geben dem Schlauch 1 einen sicheren Halt. Zur Herstellung besonders voluminöser Matten kann auch das Einarbeiten der Schläuche 1 in bekannter Weise in Rechts-Links-Kettengewirke erfolgen.The hose 1 is integrated in a meandering fashion as a weft. The underpinning of the basic weave 5 from the wales 4 gives the tube 1 a secure hold. To produce particularly voluminous mats, the tubes 1 can also be incorporated in a known manner into right-left warp knits.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel soll in folgender Berechnung dargestellt werden.Another exemplary embodiment is intended in the following calculation being represented.
Zur Sauerstoffversorgung eines Gewässers von einem Hektar Fläche, 3 Metern mittlerer Tiefe ohne große Streuung und einem BSB 5-Bedarf von 10 g.m-3 soll eine erfindungsgemäße Begasungsmatte eingesetzt werden. Der Schlauch hat eine Begasungsleistung von 0,04 g/bar.h.m und wurde mit 5 bar Druck beaufschlagt. A gassing mat according to the invention is to be used to supply oxygen to a body of water of one hectare, 3 meters of average depth without large scatter and a BOD 5 requirement of 10 gm -3 . The hose has a gassing capacity of 0.04 g / bar.hm and was pressurized with 5 bar.
Nach (1) ergibt sich folgende notwendige Schlauchlänge
The following necessary hose length results from (1)
Qw = Wassermenge
PO₂ = Begasungsleistung
p = Druck
Q w = amount of water
P O₂ = fumigation output
p = pressure
mit 12,5.103 m, die in 4,16.103 m2 Mattenfläche eingewirkt wird.with 12.5.10 3 m, which is worked into 4.16.10 3 m 2 mat area.
Der ein Hektar umfassende Gewässerboden wird also so mit Bahnen belegt, daß immer etwa eine Bahnbreite, ca. 1 m frei bleibt. Laut Versuchen wird ein Gesamtwirkungsgrad von 0,94 erreicht. Darin ist auch der Sauerstoff enthalten, der sich aus aufsteigenden Blasen in Wasser löst. Beim Einsatz eines perforierten Schlauches ohne Diffusionsleistung wird nur ein Wirkungsgrad von maximal 0,4 erreicht.The one-hectare body of water is so with trains proves that there is always about a web width, about 1 m, free. According to tests, an overall efficiency of 0.94 is achieved. It also contains the oxygen that comes from ascending Solves bubbles in water. When using a perforated Hose without diffusion performance will only be an efficiency of maximum 0.4 reached.
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Publications (2)
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