DE69615222T2 - Vorrichtung zum mischen von gas in flüssigkeiten - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zusetzen eines Gases zu einer Flüssigkeit, insbesondere für die Verwendung im Zusammenhang mit Becken für die Fischzucht und in der Reinigungstechnik, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verwendung in Zuchtbecken.
• Das Zusetzen von Gas zu einer Flüssigkeit kann aus einer Vielzahl von Gründen erfolgen, wie zum Beispiel Zugabe eines narkotischen Gases wenn Fische in Zuchtbecken geschlachtet werden, für Schwebbecken in Reinigungsanlagen, Zugabe von Sauerstoff zu Biofiltern oder zur Sauerstoffanreicherung des Wassers in Zuchtbecken (Becken und großen Tümpeln). Solche Aufgaben werden heute mit unterschiedlicher Ausrüstung ausgeführt, wie zum Beispiel Zerstäubern, Strahlpumpen, O&sub2;-Säulen, Teichbelüftungs- und Tiefenschaftsystemen.
• Insbesondere in auf Land stationierten Fischfarmen sind in letzter Zeit verschiedene Vorrichtungen zur Reduktion des Wasserverbrauchs entwickelt worden, wie zum Beispiel ein Brückenfilter mit einem Zerstäuber. Um in den Becken die richtigen hydraulischen Verhältnisse aufrecht zu erhalten sind bei Anwendung des Mammothpumpprinzips (Einblasen von Luft zur Bewegung des Wassers) große Mengen an Energie erforderlich. Die Herstellung optimaler hydraulischer Bedingungen oder Verhältnisse in großen Becken ist bei Anwendung dieser Technologie praktisch unmöglich.
• Die US 4 844 843 offenbart eine Vorrichtung zum Zusetzen eines Gases zu einer Flüssigkeit, wobei der Zusatz zur gleichen Zeit wie die Mischung erfolgt. Die Vorrichtung umfasst ein längliches Rohr für die Zufuhr von Flüssigkeit und von Gas und einen Rührmechanismus in Form eines durch einen Motor angetriebenen Propellers, der an der Auslassöffnung des Rohres angeordnet ist. Dadurch wird sicher gestellt, dass die Flüssigkeit und das Gas gut gemischt werden und dass die Mischung heraus in den Flüssigkeitsbehälter getrieben wird. Falls eine Erhöhung der Gaszufuhr zu dem Flüssigkeitsbehälter gewünscht ist, so wird die Geschwindigkeit des Propellers erhöht. Allerdings würde in dieser bekannten Vorrichtung eine Erhöhung der Menge an Gas, die der Flüssigkeit zugesetzt wird, zu einem Nebeneffekt führen, nämlich zu einer Änderung der Verhältnisse des Wasserflusses. Durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Propellers wird neben einer erhöhten Zufuhr von Gas zu der Flüssigkeit auch die Strömung in dem Behälter erhöht. Eine ähnliche Vorrichtung ist in der CH-A-497913 beschrieben.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Zusetzten eines Gases zu einer Flüssigkeit bereit zu stellen, wobei die Menge an Gas und die Behälterhydraulik (die Fließgeschwindigkeit) unabhängig voneinander geregelt werden können. Der Strom wird im Hinblick auf Menge, Druck und Richtung geregelt, wodurch sich eine optimale Tankhydraulik in unterschiedlichen Betriebssituationen ergibt.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben sind, gelöst. Weitere Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Nachfolgend wird die Erfindung durch eine beispielhafte Ausführungsform und unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben, wobei
• Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
• Fig. 2 einen Längsschnitt der Venturidüse und der Mündungsdüse der Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt, und
• Fig. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
• Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Pumpe 2 mit einem Motor 3, der mit der Antriebswelle 4 verbunden ist. An ihrem äußeren Ende ist die Antriebswelle 4 mit einem Pumpenflügel 5 verbunden. Die Antriebswelle 4 ist in einem zylindrischen Gehäuse 6 angeordnet, das während des Betriebs zum Teil in das Wasser eingetaucht ist. In der Zeichnung ist dies durch eine Wasserlinie angedeutet. In dem Gehäuse ist eine erste Einlassöffnung 8 für Luft oberhalb der Wasserlinie angebracht, und unterhalb der Wasserlinie ist eine zweite Einlassöffnung 9 für das Wasser angebracht.
• In der Mitte des Gehäuses 6, umgeben von der Antriebswelle 4, ist eine Gasleitung 7 angebracht, was am besten in Fig. 2 dargestellt ist. Die Gasleitung 7 ist an ihrem oberen Ende mit einer Einlassöffnung für Luft ausgestattet und wird an ihrem unteren Ende durch eine Mündung 11 abgeschlossen, die Öffnungen 12 aufweist, welche um den Umfang der Mündung 11 verteilt sind. Die Mündung 11 mit den Öffnungen 12 ist von einer Venturidüse 13 umgeben, die mit einem Pumpengehäuse 14 verbunden ist. Das Gasrohr 7 kann durch Steuermittel 15 in Längsrichtung des Gehäuses 6 verstellt werden. Das Steuermittel 15 umfasst einen Einstellarm 16, der mit dem Gehäuse 6 verbunden ist und der eine Aufhängung 18 beinhaltet. Die Aufhängung 18 ist mit einem Block 20 verbunden, der innerhalb des Gehäuses 6 angebracht ist. Der an einer oberen Halteplatte 21 befestigte Block 20 ist mit dem Gasrohr 7 verbunden und ist relativ zu dem Gehäuse 6 beweglich. Durch Lösen der Halteschraube 19 und Drehen der Einstellschraube 17 kann die obere Halteplatte 21 das Gasrohr 7 bewegen während die Halteschraube 19 in einem Schlitz (nicht gezeigt) an der Wand des Gehäuses 6 gleitet. Daher kann das Gasrohr in dem Gehäuse 6 nach oben und nach unten bewegt werden während es in die untere Halteplatte 22 gleitet, die an der inneren Wand des Gehäuses 6 angebracht ist.
• Am Umfang des Pumpenflügels 5 ist ein Strahlrohr 23 angebracht, das in Fig. 1 um 90º gebogen dargestellt ist, so dass es sich parallel zu dem Gehäuse 6 über einen weitgehenden Teil der Länge des Gehäuses erstreckt. Das Strahlrohr 23 kann auch auf ändere Weise positioniert werden. So sollte das Strahlrohr 23 z. B. bei Züchtung/Ausbrüten von Plattfischen horizontal entlang des Bodens des Zuchtbehälters angebracht sein. Entlang der longitudinalen Richtung des Strahlrohrs 23 sind Strahlöffnungen 24 angebracht. Vorzugsweise weisen die Strahlöffnungen Verschluss-/Steuermittel (nicht gezeigt) auf, so dass sie individuell geschlossen bzw. geregelt werden können. An dem Ende des Strahlrohrs 23, das sich über der Wasseroberfläche befindet, ist ein Druckregler 25 angebracht, der als Druckanzeiger und Alarmgeber fungiert.
• Während des Betriebs versetzt der Motor 3 die Welle 4 und daher den Pumpenflügel 5 in Rotation. Durch die zweite Einlassöffnung wird Wasser in das Pumpengehäuse eingezogen und durch die Strahlöffnungen 24 des Strahlrohrs 23 ausgestoßen. Zusätzlich wird Luft, die von einer konventionellen Pumpe als Falschluft nicht angenommen worden wäre, durch die erste Einlassöffnung 8 eingezogen und durch die Öffnungen 12 der Mündung 11 des Mündungsrohrs 7 eingesaugt.
• Die durch die Mündungsöffnungen 12 eintretende Luft wird in Form von Blasen in das Wasser eingemischt. Diese Blasen dehnen sich in dem von der Venturidüse 13 bewirkten Unterdruck aus. Wenn das Wasser an der Venturidüse 13 vorbeiströmt werden die Blasen durch Peitschen der Pumpenflügel in eine Vielzahl von kleineren Blasen zerteilt, welche sich besser in dem Wasser verteilen, welches das Strahlrohr 23 verlässt.
• Wird die Position des Rohres 7 relativ zu der Venturidüse 13 verändert, so werden größere bzw. kleinere Mengen an Wasser/Luft eingezogen und in dem Pumpengehäuse 14 gemischt. Dieser Effekt wird erreicht weil der Venturieffekt und der Querschnitt des Wassereinlasses verändert werden und daher die Wassergeschwindigkeit in der Venturidüse und die Menge an Wasser im Pumpengehäuse 14 vermindert werden. Falls eine Änderung der Fließgeschwindigkeit in dem Behälter gewünscht wird, so kann dies durch eine Änderung der Geschwindigkeit des Pumpenflügels 5 erreicht werden. Dies kann auch durch eine Änderung des Querschnitts des Wassereinlasses durch Änderung der Position der Mündung 11 innerhalb der Venturidüse 13 erreicht werden. Die Effekte des zugemischten Gases und/oder die Fließgeschwindigkeit können erhöht oder vermindert werden, indem der Querschnitt der Öffnung und die Anzahl der Strahlöffnungen 24, die am Strahlrohr 23 geöffnet sind, geändert werden. Dies ermöglicht es die gleiche Pumpe über einen weiten Bereich zu verwenden um eine bessere Mischung zu erreichen, um für Fische unterschiedlicher Größe (bei Zuchtbehältern) und zur Flotation von Partikeln unterschiedlicher Größe (bei Reinigungsanlagen) Verwendung zu finden.
• In Fig. 3 ist ein zweites Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In diesem Fall wird die Luft von der Einlassöffnung 8 nicht nur durch den Pumpenflügel 5 eingesaugt, sondern auch durch eine Mehrschrittpumpe 27 gepumpt. Die Vorrichtung ist zusätzlich mit einem Schwimmer 26 ausgestattet, wodurch eine korrekte Flüssigkeitshöhe während des Betriebs sicher gestellt wird.
• Die Regulierung der Position der Mündung 11 relativ zu der Venturidüse 13 und die Regulierung der Geschwindigkeit des Pumpenflügels 5 kann auch automatisch erfolgen. Dies kann mit Hilfe von elektrischen und/oder hydraulischen Mitteln durchgeführt werden, basierend auf der gewünschten Fließgeschwindigkeit/Fließverhältnisse und O&sub2;-Konzentration.
• Für einen Fachmann ist ersichtlich, dass auch andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung möglich sind, so kann der Motor z. B. horizontal ausgestaltet und unterhalb der Wasseroberfläche angebracht werden. Der Motor kann auch eine kurze Welle zu dem Pumpenflügel aufweisen. In einer solchen Ausführungsform kann die thermische Energie des Motors auf das Wasser in dem Behälter übertragen werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Zusetzen eines Gases zu einer Flüssigkeit, mit einem länglichen Gehäuse (6), das in die Flüssigkeit eintauchbar ist, welches Gehäuse (6) eine erste und obere Einlaßöffnung (8) für Gas und eine zweite und untere Einlaßöffnung (9) für Flüssigkeit aufweist, mit einem im Gehäuse (6) angeordneten Gasrohr (7), welches Gasrohr an seinem ersten Ende mit der ersten Einlaßöffnung (8) für Gas kommuniziert, und mit einer Welle (4), die an ihrem ersten Ende mit einem Motor (3) und an ihrem zweiten Ende mit einem Pumpenflügel (5) versehen ist, wobei während des Betriebes durch die erste Einlaßöffnung eintretendes Gas und durch die zweite untere Einlaßöffnung eintretende Flüssigkeit gemischt und durch den rotierenden Pumpenflügel (5) ausgestoßen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasrohr (7) an seinem zweiten unteren Ende mit einer Mündung (11) mit Mündungsöffnungen (12) versehen ist, daß die Mündung (11) innerhalb einer Venturi-Düse (13) angeordnet ist, und daß das Gasrohr (7) durch Steuermittel (15) in Längsrichtung verstellbar ist, so daß die Position der Mündung (11) innerhalb der Venturi-Düse (13) verändert werden kann.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (6) eine Gaspumpe (27) angeordnet ist, welche Gaspumpe Gas in das Gasrohr (7) pumpt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (15) eine Stellschraube (17) enthalten, die dazu eingerichtet ist, durch Drehung das Gasrohr (7) zu bewegen, und eine Halteschraube (19), die dazu eingerichtet ist, das Gasrohr (7) in einer gewünschten, durch die Stellschraube (17) eingestellten Position zu halten.

4. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Pumpenflügels (5) ein Strahlrohr (23) vorgesehen ist, welches Strahlrohr mit Strahlöffnungen (24) ausgestattet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Strahlöffnungen (24) individuell steuerbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlöffnungen (24) für individuelles Schließen bzw. Öffnen eingerichtet sind.