DE60108407T2 - Vorrichtung und verfahren zur steigerung des sauerstoffgehalts in einer flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steigerung des sauerstoffgehalts in einer flüssigkeit Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft allgemein Verarbeitungssysteme für Fluide und spezieller eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steigerung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff in einem Fluid.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Mit Sauerstoff angereicherte Getränke wurden in den zurückliegenden Jahren mehr und mehr populär. Von mit Sauerstoff angereicherten Sportgetränken (einschließlich Wasser) dachte man, daß sie die athletische Leistung durch Steigerung des Sauerstoffgehalts im Blutstrom des Verbrauchers verbessern. Untersuchungen werden fortgesetzt, um andere, nicht-athletische, physiologische Vorteile von mit Sauerstoff angereicherten Getränken zu ermitteln.
  • Bei Standardtemperatur und -druck liegt Sauerstoff in einem gasförmigen Zustand vor. Sauerstoff (O2) macht normalerweise etwa 21 % der Luft in der Atmosphäre aus. Wenn Sauerstoff mit Luft in einem offenen Behälter vermischt wird, wandert der Sauerstoff in die Atmosphäre, wenn das Gemisch sich im Gleichgewicht befindet. Um den Sauerstoffgehalt des Gemisches zu bewahren, muß das Gemisch dicht verschlossen werden, bevor der Sauerstoff in die Atmosphäre wandern kann.
  • Es gibt verschiedene Wege, eine Menge von einem Gas in eine Flüssigkeit zu überführen. Ein erster Weg besteht darin, einen großen Flüssigkeits-Gas-Grenzbereich vorzusehen, durch den Gas in der Flüssigkeit absorbiert werden kann. Ein zweiter Weg ist der, eine Antriebskraft zwischen der Gas- und der Flüssigkeitsphase vorzusehen. Die Größe der Antriebskraft steht direkt in Wechselbeziehung mit der Massenüberführungsrate. Ein dritter Weg ist der, den Massenüberführungskoeffizienten durch Steigerung der relativen Viskosität zwischen den verbundenen Gas- und Flüssigkeitsphasen anzuheben und das turbulente Vermischen in der flüssigen Phase zu steigern.
  • Es gab verschiedene Patente für Systeme und Verfahren zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten. Beispielsweise lehrt die US-Patentschrift 6,120,008, die Littman et al. (Littman'008) erteilt wurde, ein Verfahren zur Anreicherung einer Flüssigkeit mit Sauerstoff. Das Litman'008-Verfahren schließt ein Fließen der Flüssigkeit durch eine Röhre und das Einspritzen von gasförmigem Sauerstoff in die Flüssigkeit ein. Das Gemisch wird dann durch eine Düse geschickt, um den Fluß auf Superschallgeschwindigkeit zu erhöhen. Bei der Rückführung zu Subschallgeschwindigkeiten wird in dem Fluß eine Stoßwelle gebildet. Die Stoßwelle bricht die in der Flüssigkeit gebildeten Sauerstoffblasen auf. Bei Erzeugung der mikroskopischen Blasen nimmt die Flüssigkeits-Gas-Grenzfläche stark zu und verbessert das Verfahren unter Überführung der Masse von dem Gas in die Flüssigkeit.
  • Die US-Patentschrift 6,250,609, die Cheng et al. (Cheng'609) erteilt wurde, lehrt ein Verfahren zur Erzeugung von mit Sauerstoff angereicherter Flüssigkeit. Cheng'609 lehrt auch, Ozon (O3) mit der Flüssigkeit vor dem Zumischen des Sauerstoffs (O2) zu der Flüssigkeit zu vermengen. Das Ozon wirkt so, daß er Bakterien zerstört und den Geruch und störende organische Verbindungen entfernt, die in der Flüssigkeit verblieben sein können.
  • Die US-Patentschrift 5,925,292, die Zeisenis erteilt wurde (Zeisenis'292), lehrt ein Verfahren, bei dem Sauerstoff in eine Flüssigkeit eingespritzt wird. Die Flüssigkeit wird abwärts durch einen vertikal sich erstreckenden äußeren Strudel und dann zurück aufwärts durch einen vertikal sich erstreckenden inneren Strudel bewegt, und Sauerstoff wird aufstromwärts oder am Punkt der Umkehr eingeführt. Zeisenis'292 lehrt weiter, die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit einem Magnetfeld auszusetzen, um im wesentlichen ein Zeta-Potential zu induzieren. Das Zeta-Potential oder elektrokinetische Potential ist ein Maß für die Dispersionsstabilität geladener Teilchen in Lösung.
  • Obwohl bekannte Systeme möglicherweise gefunden wurden, die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeiten bearbeiten können, bleibt ein Bedarf an Verbesserungen zur Steigerung der Sauerstoffkonzentration in mit Sauerstoff angereicherter Flüssigkeit und um die Verweilzeit von Sauerstoff in der Flüssigkeit über die Zeit zu erhalten.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und ein Verfahren zur Steigerung von gelöstem Sauerstoff in einer Flüssigkeit gerichtet, wie durch die Ansprüche 1 und 8 jeweils wiedergegeben ist.
  • Gemäß bevorzugten Ausführungsformen enthält ein System zur Anreicherung von Sauerstoff ein Röhrennetz, eine Pumpe oder eine andere Druckquelle, um die Flüssigkeit durch das Röh rennetz zirkulieren zu lassen und so einen Flußstrom zu erzeugen, und eine Flüssigkeitsquelle vorzusehen, welche die Flüssigkeit für das Röhrennetz liefert. Flüssigkeit, die durch das Röhrennetz geht, entlädt sich bei der Pumpe und geht zu einem Ozonisator, der mit dem Röhrennetz verbunden ist, um gasförmigen Ozon in die Flüssigkeit einzuspritzen. Kolloidale Mineralien werden in die Flüssigkeit in einer Quellkammer in einer erwünschten Konzentration eingespritzt.
  • Das Gemisch von Flüssigkeit und Mineralien fließt in einen Sauerstoffinjektor, der mit dem Leitungsnetz verbunden ist, welches gasförmigen Sauerstoff in die Flüssigkeit einspritzt, um einen zweiphasigen Strom zu bilden. Das Gemisch geht durch ein Streugitter, um die Blasen in dem Strom gleichmäßiger zu verteilen.
  • Der zweiphasige Strom wird zu Überschallgeschwindigkeiten durch einen Beschleuniger für linearen Fluß, der einen flachen Strudel, verbunden mit dem Röhrennetz und Elektromagneten, die in Nachbarschaft zu dem flachen Strudel angeordnet sind, aufweist, beschleunigt. Der Strudel hat einen im wesentlichen elliptisch geformten inneren Querschnittbereich und einander gegenüber im wesentlichen flache äußere Oberflächen. Die Elektromagnete sind in Nachbarschaft zu den im wesentlichen flachen äußeren Oberflächen angeordnet und üben eine Kraft auf das zweiphasige Gemisch in der Richtung des Flusses aus.
  • Der beschleunigte Strom geht durch ein Gitter für laminaren Fluß, um den Fluß laminar zu machen, wenn er das System zum Abfüllen auf Flaschen erreicht, wo die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit auf Flaschen abgefüllt wird. Überschüssige, mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit wird gesammelt und im Kreislauf zurück zu dem Ozonisator für Wiederbehandlung zurückgeführt.
  • Diese und verschiedene andere Merkmale und Vorteile, welche die vorliegende Erfindung kennzeichnen, werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und bei Betrachtung der beigefügten Zeichnungen offenbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Fließbild, das ein Sauerstoffanreicherungssystem für eine Sauerstoffanreicherung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine Seitenansicht eines Beschleunigers für linearen Fluß nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist eine Vorderansicht eines Beschleunigers für linearen Fluß nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Endansicht eines Beschleunigers für linearen Fluß nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein Balkendiagramm, das die Sauerstoffkonzentration in mit Sauerstoff angereichertem Wasser zeigt, welches nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 ist eine schematische Darstellung, die den Flüssigkeitsfluß durch ein Sauerstoffanreicherungssystem 100 zeigt. In einer Ausführungsform ist die Flüssigkeit Quellwasser oder Mineralwasser, doch können auch andere Getränktypen, wie Sportgetränke, verwendet werden. Der Fluß beginnt durch Pumpen der Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 102. Die Flüssigkeit wird einer Pumpe 104 zugeführt und verläßt die Pumpe 104 mit einem erwünschten Druck. Obwohl das System 100 eine Pumpe 104 für die Entwicklung von Druck auf die Flüssigkeit in dem Röhrennetz 106 hat, ist zu beachten, daß das Wasser auch von einem erhöht liegenden Vorratsbehälter zugeführt werden kann, so daß kein zusätzlicher Druck erforderlich ist.
  • Nach dem Verlassen der Pumpe 104 fließt die Flüssigkeit durch einen Ozonisator 108, wo Ozon erzeugt wird und in die Flüssigkeit eingespritzt wird, um die Flüssigkeit zu sterilisieren. Das Ozon zerstört Bakterien in der Flüssigkeit und entfernt Geruch und belästigende organische Verbindungen aus der Flüssigkeit.
  • Die Flüssigkeit fließt von dem Ozonisator 108 zu einer Quellkammer 110. In der Quellkammer 110 werden kolloidale Mineralien in die Flüssigkeit eingespritzt. Die kolloidalen Mineralien werden in einem Mineralienvorratsbehälter 112 gespeichert und in die Quellkammer 110 durch positive Verdrängungspumpen eingespritzt. Die Quellkammer 110 ist in Bezug auf den erwünschten Fluß durch das System 100 und die erwünschte Geschwindigkeit der Mineraleinspritzung in den Fluß bemessen.
  • Kolloidale Mineralien sind dadurch gekennzeichnet, daß sie elektrostatische Adsorption von Ionen an der Oberfläche eines kolloidalen Teilchens haben. Die Adsorption erzeugt eine primäre Adsorptionsschicht, die ihrerseits im wesentlichen eine Adsorptionsschicht an der Oberfläche des kolloidalen Teilchens erzeugt. Diese Oberflächenladung erfüllt zwei Funktionen: (1) die Oberflächenladung bewirkt eine Abstoßung zwischen zwei Teilchen, wenn sie aufeinandertreffen und (2) die Oberflächenladung zieht entgegengesetzt geladene Ionen in der Nachbarschaft der Teilchen an. Als ein Ergebnis bildet ein Ion „eine trübe" oder „doppelte Schicht" in einer Lösung um die geladenen Teilchen herum, und die Ionen werden in der ganzen Flüssigkeit dispergiert.
  • Die Dicke dieser Ionentrübung bestimmt, wie nahe zwei Teilchen sich einander nähern können, bevor die beiden Teilchen beginnen, Anziehungskräfte auf das andere Teilchen auszuüben. Die Größe dieser Ionentrübung hängt von der Größe der Oberflächenladung ab, welche von der Lösungskonzentration des Adsorptionsions und der Konzentration des Elektrolyten in Lösung abhängt. Beispiele geeigneter kolloidaler Mineralien sind Aluminium, Schwefel, Eisen und Fluorid.
  • Die Flüssigkeit, welche die Quellkammer 110 verläßt, fließt durch das Flüssigprobennahmeinstrument 114. Die Flüssigprobennahmeinstrumente 114 bestehen vorzugsweise aus üblichen Instrumenten, um die Fluidfließgeschwindigkeit, den Fluiddruck und die Fluidtemperatur zu messen, und die Instrumente lassen diese Fluidflußinformationen zu einem Kontrollprozessor 116 gehen. Der Kontrollprozessor 116 ist Teil eines Kontrollsystems auf Computerbasis (PC), das die verschiedenen Eingaben an das Sauerstoffanreicherungssystem 100 in Reaktion auf Informationen, die von den Flüssigprobennahmeinstrumenten 114 geliefert werden, reguliert.
  • Abstromwärts von den Flüssigprobeninstrumenten 114 wird Sauerstoff (O2) in den Fluß mit Hilfe eines Sauerstoffinjektors 118 eingespritzt. Der dem Sauerstoffinjektor 118 zugeführte Sauerstoff kommt von einem Sauerstoffbehälter 120 durch eine Sauerstoffeinspritzröhre 122. Instrumente (nicht gezeigt) an der Sauerstoffeinspritzröhre 122 überwachen und regulieren die Sauerstoffmenge, die in den Fluß eingespritzt wird, und stehen in Verbindung mit dieser Information zu dem Kontrollprozessor 116.
  • Nachdem Sauerstoff in den Fluß eingespritzt ist, besteht der Fluß aus einem zweiphasigen Strom, der aus einem Gemisch von Flüssigkeit, kolloidalen Mineralien und gasförmigem Sauerstoff in der Form von Gasblasen besteht. Abstromwärts von dem Sauerstoffinjektor 118 passiert das zweiphasige Gemisch ein Dispergiergitter 124. Das Dispergiergitter 124 ist vorzugsweise ein Maschendraht aus nicht-rostendem Stahl. Das Dispergiergitter 124 bewirkt, daß die Sauerstoffblasen gleichmäßig in dem gesamten Strom verteilt werden, und bewirkt, daß die Sauerstoffblasen gleichmäßigere Größe bekommen.
  • Das zweiphasige Gemisch fließt dann durch einen Beschleuniger 126 für linearen Fluß. Der Beschleuniger 126 für linearen Fluß umfaßt eine flache Venturidüse 130 mit Elektromagneten 128, die in Nachbarschaft zu der flachen Venturidüse 130 angeordnet sind. Der Beschleuniger 126 für linearen Fluß wird vollständiger nachfolgend in der Beschreibung der 2 bis 3 beschrieben. Der Beschleuniger 126 für linearen Fluß beschleunigt den Fluß auf Superschallgeschwindigkeiten. Die Schallgeschwindigkeit in dem zweiphasigen Gemisch von Flüssigkeit und Sauerstoffblasen ist in der Größenordnung von 15 Metern je Sekunde (50 Fuß je Sekunde), obwohl sie je nach den Konzentrationen der Flüssigkeit und des Sauerstoffs in der Mischung variiert. Vergleichsweise ist die Schallgeschwindigkeit in Luft etwa 330 Meter je Sekunde (1100 Fuß je Sekunde) und die Schallgeschwindigkeit in Wasser ist etwa 1500 Meter je Sekunde (5000 Fuß je Sekunde).
  • Der zweiphasige Fluß wird am Ausgang des Beschleunigers 126 für linearen Fluß entschleunigt, um den Fluß zu Unterschallgeschwindigkeiten zurückkehren zu lassen. Der Fluß mit Überschallgeschwindigkeit wird in einem dünnen Bereich, der als Stoßwelle bekannt ist, auf Unterschallgeschwindigkeit entschleunigt. Die Stoßwelle reißt die Sauerstoffblasen in mikroskopische Bläschen auseinander, um ein Vermischen der Flüssigkeit und der Gasblasen zu fördern.
  • Das Unterschallgeschwindigkeitsgemisch verläßt den Beschleuniger 126 für linearen Fluß und tritt in ein Gitter für laminaren Fluß 132 ein. Bei einer Ausführungsform ist das Gitter 132 für laminaren Fluß eine Ansammlung von parallelen, dicht gepackten und dünnen Röhren, wobei jede Röhren einen viel geringeren Durchmesser als die Länge der Röhre hat. Eine einzelne Röhre ähnelt einem gewöhnlichen Trinkstrohhalm. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Gitter 132 für laminaren Fluß ein Block von zylindrischem Material, wie Polyvinylchlorid (PVC) mit zahlreichen parallelen Öffnungen, die in einem Block eingeschlossen sind. Das Gitter für laminaren Fluß 132 nimmt den turbulenten Fluß aus dem Beschleuniger 126 für den linearen Fluß auf und entlädt den laminaren Fluß.
  • Der Fluß, der das Gitter für laminaren Fluß 132 verläßt, geht dann zu einem Abfüllsystem 134, wo die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit auf Flaschen abgezogen wird (eine ist bei 135 gezeigt). Überschüssiger Fluß der Flüssigkeit wird zu dem Ozonisator durch Leitung 136 zurückgeführt. Die zurückgeführte Flüssigkeit geht durch Rückführflüssigkeitsinstrumente 138, um die Fließgeschwindigkeit und eine Temperatur der rückgeführten Flüssigkeit zu messen. Diese Information bekommt der Kontrollprozessor 116, um den Mineralienfluß zu dem System 100 zu regulieren.
  • Die 2 und 3 zeigen eine seitliche Darstellung und eine Vorderansicht des Beschleunigers 126 für linearen Fluß. Der Beschleuniger für linearen Fluß 126 enthält die oben erwähnte flache Venturidüse 130 (eine konvergierende/divergierende Düse) und Elektromagnete 128. Die Elektromagnete 128 sind in Nachbarschaft zueinander gegenüber an den flachen Seiten der flachen Venturidüse 130 positioniert. Die Venturidüse 130 wird von einer Länge einer zylindrischen verformbaren Röhre mit einander gegenüberliegenden flachen Seiten gebildet, und zwar über einem Bereich der Länge der Venturidüse 130, wie in einer Darstellung von hinten in 4 gezeigt ist. Der Fluß durch die Venturidüse 130 beschleunigt von einer Unterschallgeschwindigkeit in einem Eingangsbereich der Venturidüse 130 auf Schallgeschwindigkeit an einem Hals der Venturidüse 130. Der Fluß beschleunigt weiter auf Überschallgeschwindigkeit durch die Venturidüse 130 und entschleunigt dann rasch über eine Stoßwelle, die gebildet wird, wenn der Fluß die Venturidüse 130 verläßt. Wie oben festgestellt, liegt die Schallgeschwindigkeit für das zweiphasige Gemisch von Flüssigkeit und Sauerstoff in der Größenordnung von 15 Metern je Sekunde (50 Fuß/Sekunde).
  • Die Venturidüse 130 hat keine herkömmliche achssymmetrische Gestaltung, sondern ist eher als flache Venturidüse gekennzeichnet, wie in 4 gezeigt ist. Spezieller hat die Venturidüse im wesentlichen elliptische Form der inneren Querschnittsfläche, die kleiner ist als die Querschnittsfläche des Durchgangs unmittelbar aufstromwärts und abstromwärts der Venturidüse. Diese besondere Geometrie erleichtert die Plazierung der Elektromagneten in Nachbarschaft zueinander und einander gegenüber auf den im wesentlichen flachen Außenoberflächen 139 der Venturidüse 130, was eine engere, gleichmäßigere Aufbringung eines elektromagnetischen Feldes quer zu dem Flußstrom in der Venturidüse führt.
  • Das elektromagnetische Feld ergibt Kräfte auf die kolloidalen Mineralien in der Flüssigkeit. Die Elektromagnete 130 sind bevorzugt derart polarisiert, daß das elektromagnetische Feld mit der Richtung des Flusses ausgerichtet (abwärts in 2) ist. Die Stärke des elektromagnetischen Feldes wird durch den elektrischen Strom bestimmt, der durch Wicklungen 140 geht, welche um einen Kern 142 des Elektromagneten herumgewickelt sind.
  • Es wurde beobachtet, daß die Elektromagnete 130 die Flußentschleunigung über eine stärkere Stoßwelle, als sie sonst für die flache Venturidüse 128 alleine vorläge, bewirken. Die stärkere Stoßwelle ihrerseits bewirkt, daß die resultierenden mikroskopischen Blasen abwärts von der Stoßwelle aus kleiner sind und besseres Vermischen des Fluids und des Sauerstoffs ergeben. Die Größenverminderung der Blasen bewirkt auch, daß die Flüssigkeits-Gas-Grenzfläche größer ist und eine stärkere Massenüberführung des Sauerstoffs in die Flüssigkeit fördert. Es wird auch angenommen, daß der Fluß in dem Beschleuniger 126 für linearen Fluß günstigerweise das Zeta-Potential des Gemisches von Flüssigkeit und Sauerstoffgas erhöht.
  • Beispiel
  • Ein Prototypsystem 100 in Übereinstimmung mit jenem, das in 1 gezeigt ist, wurde für die Sauerstoffanreicherung von Quellwasser verwendet. Das Quellwasser wurde auf 5 Mikron (5 × 10–6 Meter) filtriert und mit den folgenden nominalen Eigenschaften präsentiert:
    Gesamte gelöste Feststoffe = 26 – 30 Teile je Million,
    pH = 6,1,
    Anfangs gelöster Sauerstoff = 7,2 Milligramm je Liter und
    Temperatur = 14°C (57°F).
  • Die Flüssigkeitspumpe 104 überführte das Quellwasser auf das System mit 193 Kilopascal (28 psi) bei einer Geschwindigkeit entsprechend 114 Liter je Minute (30 Gallonen je Minute). Die Röhren für das Röhrennetz 106 zwischen der Pumpe 104 und dem Beschleuniger 1 26 für linearen Fluß hatten einen nominalen Durchmesser von 3,8 cm (1,5 Inch). Der Ozonisator 108 hatte ein Volumen von 246 Litern (65 Gallonen) und eine Flußkapazität von 132 Litern je Minute (35 Gallonen je Minute).
  • Die verwendeten kolloidalen Mineralien wurden von The Rockland Corporation, Tulso, Oklahoma, Vereinigte Staaten von Amerika, unter der Handelsbezeichnung Body Booster hergestellt. Diese Mineralien leiten sich von feuchtem Schiefer ab und bestehen aus etwa 72 identifizierten Verbindungen, einschließlich Schwefel, Aluminium, Fluorid, Eisen, Calcium und Kohlenstoff.
  • Der Sauerstoff wurde dem Wasser durch einen Oxygenator 118 bei einem Druck von 227 Kilopascal (33psi) oder etwa 34 Kilopascal (5 psi) größer als der Wasserdruck zugeführt. Die Löcher in dem Dispergiergitter 124 waren etwa 1,6 Millimeter (1/16 Inch) im Durchmesser.
  • Die flache Venturidüse 130 wurde durch Erhitzen eines Abschnitts von Acrylröhre und dann Verformung dieses Abschnitts der Röhre unter Bildung einander gegenüberliegender flacher Abschnitte erzeugt, wie in den 2 und 4 gezeigt ist. Die unverformte Röhre hatte einen nominalen Innendurchmesser von etwa 5,8 cm (2 Inch). Die verformte Länge der Röhre mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnitt war etwa 30,48 cm (12 Inch). Die abgeflachten Oberflächen 139 hatten Abmessungen von etwa 6,4 cm (2,5 Inch) × 0,32 cm (0,125 Inch). Die Elektromagnetkerne 142 hatten eine Abmessung von 17,8 cm (7 Inch) × 5,1 cm (2 Inch).
  • Versuche wurden mit dem Wasser im Vergleich mit dem Abfüllverfahren durchgeführt. Ein Anfangsversuch wurde durchgeführt, um eine „Anfangs"-Sauerstoffkonzentration in dem Wasser zum Zeitpunkt des Abziehens auf Flaschen zu bekommen. Proben des auf Flaschen abgezogenen, mit Sauerstoff versetzten Wassers wurden bestimmt und hierzu einem Testlaboratorium zugeführt. Die Versuche wurden gemacht, um die Sauerstoffkonzentration unmittelbar nach dem Öffnen jeder Flasche zu bestimmen. Die Flaschen ließ man offen in der Atmosphäre stehen und wurden nach dem Ablauf von 24 Stunden getestet. Die Ergebnisse dieser Versuche für sechs Proben unter verschiedenen Arbeitsbedingungen finden sich in 5.
  • Es ist leicht ersichtlich, daß die Sauerstoffkonzentration stark um einen Faktor von etwa 6 bis 7 durch das oben beschriebene Verfahren im Vergleich mit der Anfangskonzentration an Sauerstoff im Wasser zunahm. Im allgemeinen variierten die Anfangssauerstoffkonzentrationen von etwa 38 Milligramm je Liter (mg/l) bis etwa 46 mg/l. Diese Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit des Systems 100.

Claims (10)

  1. System zur Steigerung von gelösten Sauerstoffkonzentrationen in einer Flüssigkeit mit einem Leitungsnetz, das einen inneren Durchgang bestimmt, einer Flüssigkeitsquelle (102), die eine Flüssigkeit in das Leitungsnetz unter Bildung eines fließenden Stroms einführt, einer Verweilkammer (110), die mit dem Leitungsnetz verbunden ist und kolloidale Mineralien mit einer erwünschten Konzentration in den fließenden Strom einspritzt, einem Sauerstoffinjektor (118), der mit dem Leitungsnetz verbunden ist und gasförmigen Sauerstoff in einer erwünschten Konzentration in den fließenden Strom einspritzt, einem Beschleuniger (126) für linearen Fluß, der mit dem Leitungsnetz verbunden ist, um den fließenden Strom zu beschleunigen, weiterhin mit: einem flachen Lufttrichter (130) mit einer im wesentlichen elliptisch geformten inneren Querschnittsfläche, die kleiner als die betreffenden Querschnittsflächen der Durchgänge unmittelbar aufstromwärts und abstromwärts des flachen Lufttrichters ist, und einem Elektromagneten (128) in der Nähe des flachen Lufttrichters und entlang einer Hauptachse der im wesentlichen elliptisch geformten inneren Querschnittsfläche, welche ein Magnetfeld mit erwünschter Feldstärke im fließenden Strom in dem flachen Lufttrichter aufteilt, wobei der fließende Strom durch den Beschleuniger für linearen Fluß zu Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird und anschließend zu Unterschallgeschwindigkeit entschleunigt wird, wenn der fließende Strom die Beschleunigungseinrichtung für linearen Fluß verläßt, wobei der Übergang von Überschallgeschwindigkeit zu Unterschallgeschwindigkeit eine Stoßwelle in dem fließenden Strom induziert, um Sauerstoffblasen in der Flüssigkeit aufzubrechen, und einem Gitter (132) für laminaren Fluß, das mit dem Leitungsnetz abstromwärts von dem Beschleuniger für linearen Fluß verbunden ist, um Turbulenz aus dem fließenden Strom zu entfernen.
  2. System nach Anspruch 1, bei dem eine positive Verdrängungspumpe die kolloidalen Mineralien in die Flüssigkeit in der Verweilkammer einspritzt.
  3. System nach Anspruch 1, zusätzlich mit einem Flaschenfüllsystem, das mit dem Leitungsnetz abstromwärts von dem Gitter für laminaren Fluß verbunden ist und die Flüssigkeit auf Flaschen abfüllt.
  4. System nach Anspruch 1, das zusätzlich ein Zerstreuungsgitter (124) besitzt, das mit dem Leitungsnetz zwischen dem Sauerstoffinjektor und dem Beschleuniger für linearen Fluß verbunden ist, um Sauerstoffblasen nominal gleichmäßig in dem gesamten fließenden Strom zu verteilen.
  5. System nach Anspruch 1, das zusätzlich einen Ozonator (108) besitzt, der mit dem Leitungsnetz aufstromwärts von dem Oxygenator verbunden ist, um Ozon in den fließenden Strom einzuspritzen und so die Flüssigkeit zu sterilisieren.
  6. System nach Anspruch 1, bei dem der flache Lufttrichter zusätzlich gegenüberliegende, im wesentlichen flache äußere Oberflächen hat, die mit der Hauptachse der im wesentlichen elliptisch geformten inneren Querschnittsfläche fluchten, und wobei der Elektromagnet in Nachbarschaft zu einer ausgewählten der flachen äußeren Oberflächen angeordnet ist.
  7. System nach Anspruch 6, bei dem der flache Lufttrichter geformt wird, indem man eine Röhrenlänge mit einer im wesentlichen rund geformten inneren Querschnittsfläche vorsieht und die Röhrenlänge selektiv verformt, um die im wesentlichen elliptisch geformte innere Querschnittsfläche und die im wesentlichen flachen Außenoberflächen zu erzeugen.
  8. Verfahren zur Herstellung von sauerstoffangereicherter Flüssigkeit, indem man: (a) eine unter Druck stehende Flüssigkeit in ein Röhrennetz unter Bildung eines fließenden Stroms einführt, (b) kolloidale Mineralien in einer erwünschten Konzentration dem fließenden Strom zusetzt, (c) gasförmigen Sauerstoff in den fließenden Strom unter Bildung eines fließenden Gemisches von Flüssigkeit und gasförmigen Sauerstoffblasen einspritzt, (d) einen Beschleuniger (126) für linearen Fluß einschließlich eines flachen Lufttrichters mit einer im wesentlichen elliptisch geformten inneren Querschnittsfläche und einen Elektromagneten in Nachbarschaft zu dem flachen Lufttrichter und entlang einer Hauptachse der im wesentlichen elliptisch geformten inneren Querschnittsfläche, die ein Magnetfeld mit erwünschter Feldstärke über dem flachen Lufttrichter ausbildet, vorsieht und (e) das fließende Gemisch von Flüssigkeit und gasförmigen Sauerstoffblasen durch den Beschleuniger für linearen Fluß führt, um das fließende Gemisch auf Überschallgeschwindigkeit zu beschleunigen, und anschließend das fließende Gemisch im wesentlichen auf Unterschallgeschwindigkeit entschleunigt, um die gasförmigen Sauerstoffblasen aufzubrechen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, zusätzlich mit einer Stufe, in der ein Zerstreuungsgitter (124) aufstromwärts von dem Beschleuniger für linearen Fluß vorgesehen wird, um Sauerstoffblasen in dem gesamten fließenden Strom nominal gleichmäßig zu verteilen.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin mit einer Stufe, in der man ein Gitter für laminaren Fluß (132) abstromwärts von dem Beschleuniger für linearen Fluß vorsieht, um Turbulenz aus dem fließenden Gemisch zu entfernen, welches aus dem Beschleuniger für linearen Fluß austritt.
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