DE69933508T2

DE69933508T2 - Wirbelgenerator für feine bläschen und verfahren

Info

Publication number: DE69933508T2
Application number: DE1999633508
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Ohnari
Original assignee: Ohnari Hirofumi Tokuyama
Current assignee: Ohnari Hirofumi Tokuyama
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1999-01-04
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2019-01-05
Also published as: CA2282326C; KR20000075836A; CA2282326A1; JP2010155243A; DE69933508D1; KR100577830B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung von feinen Bläschen (Mikrobläschen-Generatorsystem), um wirkungsvoll Gas, beispielsweise Luft, Sauerstoffgas usw., in einer Flüssigkeit, beispielsweise Stadtwasser, Flußwasser usw., zu lösen, um verschmutztes Wasser zu reinigen und um das Wasser zur Wiederaufbereitung und Erneuerung der Wasserumgebung wirkungsvoll zu verwenden.
In herkömmlichen Belüftungssystemen, z.B. in den meisten der für Aufzucht und Wachstum von Wassertieren bereitgestellten Belüftungssystemen, die ein Mikrobläschen-Generatorsystem verwenden, werden Luftbläschen erzeugt, indem Luft unter Druck durch feine Poren eines in einem Tank angeordneten rohrförmigen oder ebenen Mikrobläschen-Generatorsystems hindurch in das Wasser injiziert wird, oder werden Luftbläschen erzeugt, indem Luft in eine Wasserströmung mit Scherkraft eingeleitet wird oder indem in Wasser gelöste Luft durch schnelles Reduzieren des Drucks des unter Druck stehenden Wassers verdampft wird.
In dem Belüftungsverfahren, welches das Mikrobläschen-Generatorsystem mit den obigen Funktionen verwendet, wird der Betrieb grundsätzlich durch Einstellen der Luftzufuhrmenge oder durch die Anzahl der bereitgestellten Mikrobläschen-Generatorsysteme gesteuert, während es notwendig ist, Gas, beispielsweise Luft, Kohlendioxid usw., in Wasser wirkungsvoll zu lösen und außerdem die Wasserzirkulation zu unterstützen.
Selbst wenn in einem Belüftungssystem, das das herkömmliche Mikrobläschen-Generatorsystem, z.B. ein auf Injektion basierendes Diffusionssystem, verwendet, feine Poren bereitgestellt sind, wird sich jedoch, wenn Luftbläschen unter Druck durch Poren injiziert werden, wegen der Oberflächenspannung während der Injektion das Volumen jedes Luftbläschens ausdehnen und der Durchmesser jedes Luftbläschens auf mehrere Millimeter vergrößern. Somit ist es schwierig, Luftbläschen eines kleineren Durchmesser zu erzeugen. Außerdem gibt es durch einen Langzeitbetrieb hervorgerufene Probleme, beispielsweise ein Verstopfen der Poren oder eine Zunahme des Energieverbrauchs.
In dem System, in welchem die Luftbläschen durch Einleiten von Luft in eine Wasserströmung mit Scherkräften unter Verwendung von Schaufelblättern und einer Luftbläschenstrahlströmung erzeugt werden, ist es notwendig, eine höhere Anzahl von Umdrehungen zu haben, um Kavitation zu erzeugen. Außerdem gibt es Probleme eines hohen Energieverbrauchs und das Problem einer Korrosion der Schaufelblätter oder einer durch Erzeugung von Kavitation hervorgerufenen Vibration. Außerdem gibt es Probleme dahingehend, daß nur eine kleine Menge Mikrobläschen erzeugt werden kann.
In dem System, in welchem eine Zweiphasenströmung aus Gas und Flüssigkeit mit dem sich bewegenden Schaufelblatt oder Vorsprung zusammenstößt, können Fische oder kleine Wassertiere in natürlichen Seen oder in Aufzuchtbehältern verletzt werden, und dies kann Probleme bei der Entwicklung und Bewahrung der für das Wachstum der Fische und anderer Wassertiere notwendigen Umgebungsbedingungen hervorrufen.
Ferner muß in dem Drucksystem das System größere Abmessungen haben und macht höhere Kosten erforderlich und die Betriebskosten sind ebenfalls hoch.
In keinem Stand der Technik auf diesem Gebiet wie oben beschrieben ist es möglich gewesen, Mikrobläschen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 20 μm im industriellen Maßstab zu erzeugen.
Die US-A-2 653 801 offenbart ein System zum Dispergieren einer Substanz in einer Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit in eine konische Kammer an deren weitem Endabschnitt eingeleitet wird. Die DE-A-3 923 480 offenbart ein ähnliches System zur Anreicherung der Flüssigkeit mit einem Gas, wobei die Flüssigkeit am weiten Endabschnitt der konischen Mischkammer eingeleitet wird.
Nach mühevollen und intensiven Untersuchungen haben die vorliegenden Erfinder erfolgreich die vorliegende Erfindung entwickelt, mit welcher es möglich ist, Mikrobläschen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 20 μm im industriellen Maßstab zu erzeugen.
Wie in 12 gezeigt, die das Prinzip des erfindungsgemäßen Systems zeigt, ist ein Mikrobläschen-Generatorsystem bereitgestellt, das aufweist: einen konischen Raum 100 in einem Behälter, einen in tangentialer Richtung an einem Teil einer Umfangsfläche einer Innenwand des Raums bereitgestellten Druckflüssigkeitseinlaß 500, ein in der Mitte des Bodens 300 des konischen Raums mündendes Gaseinleitungsloch 80 und einen Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 nahe an der Oberseite des konischen Raums.
Das ganze System oder zumindest der Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 ist in der Flüssigkeit eingetaucht und durch Zuführen von Druckflüssigkeit vom Druckflüssigkeitseinlaß 500 aus in den konischen Raum 100 wird im Inneren eine Wirbelströmung gebildet und wird entlang der Achse des konischen Rohrs ein Unterdruck erzeugt. Durch diesen Unterdruck wird das Gas durch das Gaseinleitungsloch 80 angesaugt. Wenn das Gas entlang der Achse des Rohrs, wo der Druck am niedrigsten ist, strömt, wird ein schmaler Wirbelgashohlraum 60 erzeugt.
Im konischen Raum 100 wird vom Einlaß (Druckflüssigkeitseinlaß) 500 aus zum Auslaß (Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß) 101 hin eine Wirbelströmung erzeugt. Da sich zum Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 hin die Querschnittfläche des Raums 100 allmählich verringert, erhöht sich gleichzeitig sowohl die Wirbelgeschwindigkeit als auch die Geschwindigkeit der zum Auslaß hin gerichteten Strömung.
In Zusammenhang mit dieser Verwirbelung wird wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichts der Flüssigkeit und des Gases eine Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit und gleichzeitig eine Zentripetalkraft auf das Gas ausgeübt. Die Folge ist, daß sich der Flüssigkeitsteil und der Gasteil voneinander trennen und das Gas zu einem schmalen fadenförmigen Gaswirbelhohlraum 60 wird, der sich verschmälert und zum Auslaß 101 kontinuierlich zuläuft und dann durch den Auslaß injiziert wird. Gleichzeitig mit der Injektion wird die Verwirbelung durch das umgebende Wasser schnell abgeschwächt. Dann tritt vor und nach dieser Stelle eine radikale Differenz der Wirbelgeschwindigkei ten auf. Wegen der Differenz der Wirbelgeschwindigkeiten wird der fadenförmige Gashohlraum 60 auf eine kontinuierliche und stabile Weise abgeschnitten. Die Folge ist, daß eine große Menge von Mikrobläschen, z.B. Mikrobläschen mit einem Durchmesser von 10 bis 20 μm, in der Nähe des Auslasses 101 erzeugt wird und abgegeben wird.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Mikrobläschen-Generatorsystem des Wirbeltyps gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Mikrobläschenerzeugung des Wirbeltyps gemäß Anspruch 14 bereit.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht von vorn auf ein Mikrobläschen-Generatorsystem des Wirbeltyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht von oben;
3 ist eine Längsschnittansicht in der Mitte entlang de Linie B-B in 2;
4 ist eine seitliche Schnittansicht einer unteren Strömungsbasis entlang der Linie A-A in 1;
5 ist eine Zeichnung zur Erklärung von drei Wirbelströmungen an einem Querschnitt eines Innenraums eines bedeckten Zylinders entlang der Linie X-X;
6 ist eine Zeichnung zur Erklärung einer aufwärts wirbelnden Strömung und einer abwärts wirbelnden Strömung und einer wirbelnden Gasströmung in der obigen Ausführungsform entlang der Linie Y-Y;
7 ist eine Zeichnung zur Erklärung einer Erzeugung von Mikrobläschen in der Gaswirbelströmung;
8 ist eine Zeichnung zur Erklärung eines Mikrobläschen-Generatormechanismus, der vier laterale Abgabeöffnungen an einem zentralen Ausflußauslaß hat;
9 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mikrobläschen-Generatormechanismus an einer ersten lateralen Abgabeöffnung von 8;
10 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mikrobläschen-Generatormechanismus, wie er an einer Seitenwand angrenzend an die erste laterale Abgabeöffnung von 8 zu sehen ist;
11 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mikrobläschen-Generatormechanismus, wie er an einer zweiten lateralen Abgabeöffnung von 8 zu sehen ist;
12 ist zur Erklärung eines Systems einer anderen Ausführungsform und dient auch dazu, das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu erklären;
13 ist zur Erklärung eines Systems einer anderen verbesserten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 ist zur Erklärung eines Systems einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse und zeigt den Durchmesser der Luftbläschen und die Häufigkeitsverteilung der erzeugten Luftbläschen, wenn ein mittelgroßes erfindungsgemäßes System in Wasser eingetaucht war und Mikrobläschen unter Verwendung von Luft als Gas erzeugt wurden; und
16 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Systems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn es in einem Wassertank aufgestellt ist.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Wie in der Zeichnung zur Erklärung des Prinzips der vorliegenden Erfindung in 12 gezeigt, weist ein Mikrobläschen-Generatorsystem auf: einen in einem Behälter des Systems gebildeten konischen Raum 100, einen in tangentialer Richtung an einem Teil der Umfangsfläche der Innenwand des Raums bereitgestellten Druckflüssigkeitseinlaß 500, ein in der Mitte des Bodens 300 des konischen Raums angeordnetes Gaseinleitungsloch 80 und einen nahe an der Oberseite des konischen Raums angeordneten Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101.
Durch erzwungenes Zuführen der Druckflüssigkeit durch den Druckflüssigkeitseinlaß 500 in den konischen Raum 100 wird im Inneren des konischen Raums eine Wirbelströmung gebildet und wird ein Unterdruck entlang der Achse des konischen Rohrs erzeugt. Durch diesen so erzeugten Unterdruck wird das Gas in das Gaseinleitungsloch 80 gesaugt und das Gas strömt entlang der Rohrachse, wo der Druck am niedrigsten ist. Dadurch entsteht ein schmaler Wirbelgashohlraum 60.
In dem konischen Raum 100 bildet sich eine Wirbelströmung von dem Einlaß (Druckflüssigkeitseinlaß) 500 aus zum Auslaß (Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß) 101 hin. Da sich zum Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 hin die Querschnittfläche des Raums 100 allmählich verringert, erhöht sich gleichzeitig sowohl die Wirbelströmungsgeschwindigkeit als auch die Geschwindigkeit der zum Auslaß hin gerichteten Strömung.
In Zusammenhang mit dieser Verwirbelung wird wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichts der Flüssigkeit und des Gases eine Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit und gleichzeitig eine Zentripetalkraft auf die Luft (das Gas) ausgeübt. Die Folge ist, daß sich der Flüssigkeitsteil und der Gasteil voneinander trennen. Das Gas wird zu einem schmalen fadenförmigen Gaswirbelhohlraum 60, dessen Durchmesser sich zum Auslaß 101 hin allmählich verringert und das Gas wird durch den Auslaß injiziert. Gleichzeitig mit der Injektion wird die Verwirbelung durch die umgebende stationäre Flüssigkeit schnell abgeschwächt. Also tritt eine radikale Differenz der Wirbelgeschwindigkeiten auf. Durch das Auftreten der Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz wird der fadenförmige Gashohlraum 60 auf eine kontinuierliche und stabile Weise abgeschnitten. Die Folge ist, daß in der Nähe des Auslasses 101 eine große Menge von Mikrobläschen, z.B. Mikrobläschen mit einem Durchmesser von 10 bis 20 μm, erzeugt wird und abgegeben wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, wie zum Beispiel in 6 gezeigt, treten in einem bedeckten Zylinder 4 in Form eines umgedrehten Kreiskegels (Kreiskegelstumpfs), dessen Durchmesser nach oben hin allmählich zunimmt, drei Wirbelströmungen auf, d.h. eine aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung 20, die sich entlang eines peripheren Abschnitts 4a nach oben bewegt, eine abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung 22, die sich innerhalb des peripheren Abschnitts nach unten bewegt, und ein Wirbelhohlraum 23 unter Unterdruck im zentralen Abschnitt. Im Wirbelhohlraum 23 unter Unterdruck werden eine ansaugende Gaskomponente 26 und eine freigesetzte Gaskomponente 27 angehäuft, und es wird eine Gaswirbelströmung 24 gebildet, die ab wärts wirbelt, während sie sich verlängert und verschmälert. Wenn diese Wirbelströmung durch die zentrale Ausflußöffnung 6 im unteren Abschnitt abgegeben wird, ist sie einem vom Abgabekanal herrührenden Widerstand ausgesetzt. Dann tritt eine Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz auf und die Gaswirbelströmung selbst wird erzwungen abgeschnitten und zerbricht in Teile und Mikrobläschen werden erzeugt.
12 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Prinzips des Systems der vorliegenden Erfindung. 12(a) ist eine Seitenansicht und 12(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 12(a).
Ein Mikrobläschen-Generatorsystem weist auf: einen in einem Behälter des Systems der vorliegenden Erfindung gebildeten konischen Raum 100, einen in tangentialer Richtung an einem Teil der Umfangsfläche der Innenwand des Raums bereitgestellten Druckflüssigkeitseinlaß 500, ein in der Mitte eines Bodens 300 des konischen Raums angeordnetes Gaseinleitungsloch 80 und einen nahe an der Oberseite des konischen Raums angeordneten Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101.
Normalerweise ist die Haupteinheit des Systems der vorliegenden Erfindung unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet.
Es gibt zwei Fälle: den Fall, in welchem die Haupteinheit des Systems unterhalb der Wasseroberfläche angeordnet ist, und den Fall, in welchem sie außerhalb und in Kontakt mit einem Wassertank angeordnet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Flüssigkeit normalerweise Wasser und als Gas Luft verwendet. Außerdem kann die Flüssigkeit ein Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluen, Aceton, Alkohol usw., einen Brennstoff, beispielsweise Erdöl, Benzin usw., ein Lebensmittel, beispielsweise Speiseöl, Butter, Eiscreme, Bier usw., ein Arzneimittelpräparat, beispielsweise ein arzneimittelhaltiges Getränk, ein Körperpflegeprodukt, beispielsweise eine Badeflüssigkeit, natürliches Wasser, beispielsweise Wasser aus einem See oder Moor, oder Schmutzwasser aus einer Abwasserreinigungsanlage usw. aufweisen. Ferner kann das Gas Inertgas, beispielsweise Wasserstoff, Argon, Radon usw., Oxidationsmittel, beispielsweise Sauerstoff, Ozon usw., Säuregas, beispielsweise Kohlendioxid, Chlorwasserstoff, Schwefelsäuregas, Stickstoffoxid, Schwefelwasserstoff usw., und basisches Gas, beispielsweise Ammoniakgas, aufweisen.
In 12 bezeichnet das Symbol Pa den Druck in der wirbelnden Flüssigkeitsströmung innerhalb des konischen Raums, Pb bezeichnet den Druck in der wirbelnden Gasströmung, Pc bezeichnet den Druck in der wirbelnden Gasströmung nahe am Gaseinlaß, Pd bezeichnet den Druck in der wirbelnden Gasströmung nahe am Auslaß und Pe bezeichnet den Druck in der wirbelnden Flüssigkeitsströmung am Auslaß.
Druckflüssigkeit wird unter Druck in tangentialer Richtung durch den Flüssigkeitseinlaß 500 in den konischen Raum 100 eingeleitet. Dann wird eine Wirbelströmung vom Einlaß 500 aus zum Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 erzeugt. Da sich die Querschnittfläche zum Auslaß 101 hin allmählich verringert, erhöhen sich gleichzeitig sowohl die Wirbelströmungsgeschwindigkeit als auch die Geschwindigkeit der zum Auslaß hin gerichteten Strömung.
In Zusammenhang mit dieser Verwirbelung wird wegen des unterschiedlichen spezifischen Gewichts der Flüssigkeit und des Gases eine Zentrifugalkraft auf die Flüssigkeit und gleichzeitig eine Zentripetalkraft auf das Gas ausgeübt. Die Folge ist, daß sich der Flüssigkeitsteil und der Gasteil voneinander trennen. Das Gas wird zu einem schmalen fadenförmigen Gaswirbelhohlraum 60 und die fadenförmige Gasströmung unter Unterdruck wird kontinuierlich dem Auslaß 101 zugeführt.
Dann saugt sich Gas automatisch in das Gaseinleitungsloch 80 ein (eigenständiges Ansaugen). Das Gas wird dann abgeschnitten und in Teile gebrochen und in die Wirbelströmung mit dem Druck Pc hineingebracht, d.h. es wird zu Luftbläschen gemacht und wird in der Wirbelströmung eingeschlossen.
Die Folge ist, daß der schmale fadenförmige Gaswirbelhohlraum 60 im zentralen Abschnitt und die Flüssigkeitswirbelströmung um den Hohlraum herum durch den Auslaß 101 injiziert werden. Gleichzeitig mit der Injektion wird die Wirbelströmung durch das umgebende stationäre Wasser schnell abgeschwächt. Somit tritt eine radikale Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz auf. Aufgrund dieser Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz wird der fadenförmige Gashohlraum 60 in der Mitte der Wirbelströmung auf eine kontinuierliche und stabile Weise abgeschnitten. Dann bildet sich in der Nähe des Auslasses 101 eine große Menge von Mikrobläschen, z.B. Mikrobläschen mit einem Durchmesser von 10–20 μm.
In dieser Figur besteht die folgende Korrelation. d2/d1 = 10 bis 15 L = 1,5 bis 2,0 × d2 wobei d₁ der Durchmesser des Wirbelgas/flüssigkeit-Auslasses 101 ist, d₂ der Durchmesser des Bodens 300 des konischen Raums ist, d₃ der Durchmesser des Gaseinleitungslochs 80 ist und L der Abstand zwischen dem Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 und dem Boden 300 des konischen Raums ist. Der Bereich von Zahlenwerten für jeden Typ des Systems ist nachstehend gegeben:
Im Falle eines mittelgroßen Systems wird zum Beispiel eine Pumpe von 2 kW, 200 Liter/min und mit einer Wassersäule von 40 m verwendet. Durch Verwendung dieses Systems kann eine große Menge von Mikrobläschen erzeugt werden. In einem Wassertank mit einem Volumen von 5 m³ kann eine ungefähr 1 cm dicke Schicht Mikrobläschen über die gesamte Wasseroberfläche angehäuft werden. Dieses System kann zur Reinigung von Wasser in einem Teich mit einem Volumen von 2000 m³ oder mehr angewendet werden.
Im Falle eines kleinen Systems, z.B. mit einer Pumpe von ungefähr 30 W und 20 Liter/min, kann das System in einem Wassertank mit einem Volumen von ungefähr 1 bis 30 m³ verwendet werden.
Wenn die vorliegende Erfindung auf Meerwasser angewendet wird, können Mikrobläschen sehr leicht erzeugt werden und die Anwendungsbedingungen können weiter ausgedehnt werden.
15 ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse, d.h. Durchmesser von Luftbläschen und Häufigkeitsverteilung der erzeugten Luftbläschen, wenn Mikrobläschen durch Aufstellen eines in 12 gezeigten mittelgroßen Systems unterhalb einer Wasseroberfläche und unter Verwendung von Luft als Gas erzeugt werden. Es sind auch die Ergebnisse gezeigt, wenn die durch das Gaseinleitungsloch 80 angesaugte Luftmenge eingestellt war. In diesem Fall wurden Luftbläschen von 10–20 μm Durchmesser erzeugt, wenn das Ansaugen auf 0 cm³/s eingestellt war. Dies kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß in Wasser gelöste Luft separiert wurde und sich in Luftbläschen umwandelte. In dieser Hinsicht kann das System der vorliegenden Erfindung auch als ein Entlüfter für gelöstes Gas verwendet werden.
Wenn das erfindungsgemäße System in der Flüssigkeit angeordnet wird und Druckflüssigkeit (z.B. Wasser unter Druck) unter Verwendung einer Speicherpumpe über das Druckflüssigkeit-Einleitungsrohr 50 durch den Druckflüssigkeitseinlaß 500 in den konischen Raum 100 eingeführt wird, ist es möglich, durch einfaches Anschließen des Gaseinleitungsrohrs (z.B. Luftrohrs) von außen an das Gaseinleitungsloch 80 Mikrobläschen eines Durchmessers von 10–25 μm in der Flüssigkeit (z.B. Wasser) zu erzeugen und bereitzustellen.
Der obige Raum braucht nicht immer konusförmig sein und kann zylinderförmig sein, mit einem allmählich zunehmenden (oder allmählich abnehmenden) Durchmesser. Beispielsweise kann er flaschenförmig sein, wie in 14 gezeigt ist.
Die Bedingungen für die Erzeugung von Luftbläschen können durch Einstellen eines mit dem vorderen Ende des Gaseinleitungslochs 80 verbundenen Gasdurchflußrate-Steuerungsventils (nicht gezeigt) gesteuert werden und die Erzeugung von optimalen Mikrobläschen kann wie gewünscht gesteuert werden. Ferner ist es möglich, durch eine solche Einstellung Luftbläschen zu erzeugen, deren Durchmesser größer als 10–20 μm ist.
Durch Steuerung des Durchmessers der zu erzeugenden Luftbläschen ist es möglich, Mikrobläschen in einer Größe von mehreren Hundert μm zu erzeugen, ohne die Menge von Mikrobläschen eines Durchmessers von 10–20 μm sehr zu verringern.
In einer in 13 gezeigten Ausführungsform sind Druckflüssigkeit-Einleitungsrohre 50 und 50' an zwei verschiedenen Stellen angebracht, d.h. in der Nähe des Bodens 300 des konischen Raums und an einer Stelle vor dem Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß 101 (d.h. zwei oder mehrere Rohre können zueinander beabstandet jeweils an Teilen der Umfangsfläche der Innenwand, die unterschiedliche Krümmungsradien haben, in tangentialer Richtung angebracht sein). Wenn durch starkes Erhöhen des Flüssigkeiteinleitungsdrucks aus dem Druckflüssigkeitseinlaß 500'' an der linken Seite auf einen höheren Wert als den Einleitungsdruck durch den Druckflüssigkeitseinlaß 500 auf der rechten Seite die Flüssigkeit zugeführt wird, kann in der Folge die Anzahl der Drehungen der Flüssigkeit an der linken Seite stark erhöht werden und können Luftbläschen erzeugt werden.
Durch Einstellen des Drucks des durch die Druckflüssigkeitseinlässe 500 und 500' zugeführten Druckwassers können Luftbläschen eines beliebigen Durchmessers erzeugt werden. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet eine Ablenkplatte und diese hilft dabei, eine Erzeugung und Diffusion von Mikrobläschen zu begünstigen.
Im Folgenden wird ein Mikrobläschen-Generatorsystem einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist eine Ansicht von vorn auf ein Mikrobläschen-Generatorsystems des Wirbeltyps gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 ist eine Ansicht von oben; 3 ist eine Längsschnittansicht in der Mitte entlang der Linie B-B in 2; 4 ist eine seitliche Schnittansicht einer unteren Strömungsbasis entlang der Linie A-A in 1; 5 ist eine Zeichnung zur Erklärung der drei Wirbelströmungen an einem Querschnitt eines Innenraums eines bedeckten Zylinders entlang der Linie X-X; 6 ist eine Zeichnung zur Erklärung einer aufwärts wirbelnden Strömung und einer abwärts wirbelnden Strömung und einer Gaswirbelströmung in der obigen Ausführungsform entlang der Linie Y-Y; 7 ist eine Zeichnung zur Erklärung einer Erzeugung von Mikrobläschen in der Gaswirbelströmung; 8 ist eine Zeichnung zur Erklärung eines Mikrobläschen-Generatormechanismus, der vier laterale Abgabeöffnungen an einem zentralen Ausflußauslaß hat; 9 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mikrobläschen-Generatormechanismus an einer ersten lateralen Abgabeöffnung von 8; 10 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mikrobläschen-Generatormechanismus, wie er an einer Seitenwand angrenzend an die erste laterale Abgabeöffnung von 8 zu sehen ist; 11 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mikrobläschen-Generatormechanismus, wie er an einer zweiten lateralen Abgabeöffnung von 8 zu sehen ist; 12 ist zur Erklärung eines Systems einer anderen Ausführungsform und dient auch dazu, das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu erklären; 13 ist zur Erklärung eines Systems einer anderen verbesserten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 14 ist zur Erklärung eines Systems einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 15 ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse und zeigt Durchmesser jedes der Luftbläschen und die Häufigkeitsverteilung der erzeugten Luftbläschen, wenn ein mittelgroßes erfindungsgemäßes System im Wasser eingetaucht war und unter Verwendung von Luft als Gas Mikrobläschen erzeugt wurden; und 16 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Systems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn es in einem Wassertank aufgestellt ist.
In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Mikrobläschen-Generatorsystem des Wirbeltyps, 2 eine untere Strömungsbasis, 3 eine kreisförmige Aufnahmekammer, 4 einen bedeckten Zylinder, 5 einen Flüssigkeitseinlaß, 6 eine zentrale Ausflußöffnung, 7 eine laterale Abgabeöffnung, 8 ein Gasansaugrohr, 20 eine aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung, 22 eine abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung, 23 einen Wirbelhohlraum unter Unterdruck, 24 eine Gaswirbelströmung und 25 einen Abschneidesektor.
Strukturell kann das Mikrobläschen-Generatorsystem des Wirbeltyps 1 gemäß der vorliegenden Erfindung grob in die folgenden Struktureinheiten unterteilt werden:
eine eine Flüssigkeitsströmung wirbelnd einleitende Struktur, wo eine Flüssigkeitsströmung erzwungen eingeleitet und in die kreisförmige Aufnahmekammer 3 der unteren Strömungsbasis 2 gewirbelt wird,
eine eine aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung bildende Struktur, die oberhalb der kreisförmigen Aufnahmekammer 3 angeordnet ist und in einem peripheren Abschnitt 4a eines bedeckten Zylinders 4 gebildet ist, der die Form eines umgekehrten Konus hat, dessen Durchmesser nach oben hin allmählich zunimmt,
eine eine abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung bildende Struktur, die an einem Abschnitt 4b innerhalb des peripheren Abschnitts 4a bereitgestellt ist,
eine Mikrobläschen-Generatorstruktur, die einen unter einem Unterdruck stehenden Wirbelhohlraum 23 aufweist, der durch zentrifugale und zentripetale Kräfte zweier Wirbelströmungen, d.h. einer aufwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 20 und einer abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 22, entsteht,
eine Einheit zur Bildung einer Gaswirbelströmung 24, die ein angesaugtes Gas 26 und ein eluiertes Gas 27 in dem unter Unterdruck stehenden Wirbelhohlraum 23 enthält und, sich verlängernd und verschmälernd, abwärts wirbelt, die Gaswirbelströmung 24 ist einem Widerstand ausgesetzt, wenn sie in die zentrale Ausflußöffnung 6 eintritt, eine Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz tritt zwischen dem oberen Abschnitt 24a und dem unteren Abschnitt 24b der Wirbelströmung auf, die Wirbelströmung 24 wird erzwungen abgeschnitten und Mikrobläschen werden erzeugt, und
eine Wirbelinjektionsstruktur, wo die erzeugten Mikrobläschen in die abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung hineingebracht werden und diese als eine Wirbelinjektionsströmung durch die laterale Abgabeöffnung 7 aus dem System abgegeben wird.
In der oberen Mitte der kubisch geformten unteren Strömungsbasis 2 ist die kreisförmige Aufnahmekammer 3 bereitgestellt. An einer inneren peripheren Oberfläche 3a der kreisförmigen Aufnahmekammer 3 mündet in tangentialer Richtung ein Flüssigkeitseinlaß 5 zur inneren peripheren Oberfläche 3a. Mit einem Wasserrohranschluß 5a, der an einem äußeren Zulaufsektor des Einlasses 5 angebracht ist, ist ein Wasserrohr 10 verbunden, das eine Wasserzuführungspumpe 11 (12) hat, und ein Durchflußsteuerventil 12 (kann außerhalb und nicht unter Wasser angebracht sein) ist in der Mitte des Wasserrohrs 10 angebracht. Ein Wasserstrom wird unter Zwang in tangentialer Rich tung gegen den Uhrzeigersinn zur inneren peripheren Oberfläche 3a der kreisförmigen Aufnahmekammer 3 eingeleitet und eine wirbelnde Einleitungsströmung, die sich in Richtung eines Pfeils D (in der 2 gegen den Uhrzeigersinn) bewegt, wird gebildet.
An einer offenen Stufe der kreisförmigen Aufnahmekammer 3 ist ein zylindrischer Abschnitt 42 am unteren Ende des Zylinders im Eingriff und ist der bedeckte Zylinder 4, der die Form eines umgekehrten Konus mit einem nach oben hin allmählich zunehmenden Durchmesser hat, angebracht. Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine ebene obere Abdeckung des Zylinders. Entlang der zentralen Achse (C-C) der oberen Abdeckung 41 ist ein Gasansaugrohr 8 eingesetzt und nach unten gerichtet und das Gas wird automatisch in den am zentralen Abschnitt 4c gebildeten, unter einem Unterdruck stehenden Wirbelhohlraum 23 eingesaugt, wie nachstehend beschrieben ist.
Wie oben beschrieben, wird die eingeleitete und in Richtung D in die kreisförmige Aufnahmekammer 3 gewirbelte Gas-Flüssigkeit-Mischströmung unter Aufrechterhaltung ihrer Wirbelkraft in den bedeckten Zylinder 4 geführt und die Strömung wirbelt entlang des inneren peripheren Abschnitts 4a aufwärts und bildet eine aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung 20. Die aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung bewegt sich entlang der inneren peripheren Oberfläche des Zylinders, dessen Durchmesser allmählich zunimmt, und unter allmählicher Erhöhung der Wirbelgeschwindigkeit erreicht sie das obere Ende des Zylinders 4. Dann strömt sie von dem peripheren Abschnitt 4a aus in Richtung eines Pfeils 21 zurück zum inneren Abschnitt 4b und beginnt, wirbelnd abwärts zu strömen, und die abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung 22 wird gebildet. Dann bildet sich durch zentrifugale und zentripetale Kräfte der zwei Wirbelströmungen, d.h. der aufwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 20 und der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 22, der unter Unterdruck stehende Wirbelhohlraum 23 am zentralen Abschnitt 4c des Zylinders 4.
Da sich das Gebiet der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung entlang der zentralen Achse (C-C) in Form eines umgekehr ten Konus des Zylinders 4 allmählich verringert, erhöht sich die Wirbelgeschwindigkeit, während sich der Innendruck verringert. Daher verlängert und verschmälert sich die Form des Wirbelhohlraums 23 am zentralen Abschnitt 4c. Mit Verlängerung des Wirbelhohlraums verringert sich der Innendruck mehr und mehr. Somit wird aus der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 22, die sich um den Hohlraum herum bewegt, die in der Wasserströmung enthaltene Luft eluiert.
Andererseits wird Gas über das Gasansaugrohr 8 automatisch in den unter Unterdruck stehenden, abwärts wirbelnden Wirbelhohlraum 23 gesaugt. Das angesaugte Gas 26 und das aus der Wirbelströmung eluierte Gas 27 werden in dem unter Unterdruck stehenden Wirbelhohlraum 23 gesammelt und es bildet sich eine Gaswirbelströmung 24, die abwärts wirbelt, während sie sich verlängert und verschmälert.
Mikrobläschen können nicht nur durch die Bildung der Gaswirbelströmung 24 erzeugt werden, die entlang der zentralen Achse (C-C) abwärts wirbelt. Wie in 7 gezeigt, ist in dem erfindungsgemäßen Mikrobläschen-Generatorsystem 1 während des Vorgangs, in welchem die Strömung durch die zentrale Ausflußöffnung 6 in bezug auf die Gaswirbelströmung 24 abgegeben wird, die Strömung in dem Abgabekanal einem Widerstand ausgesetzt, und es bildet sich eine Wibelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt 24a und dem unteren Abschnitt 24b der Gaswirbelströmung 24. Die Gaswirbelströmung 24 wird erzwungen abgedreht und abgeschnitten und Mikrobläschen werden erzeugt.
Je kleiner der Durchmesser des Querschnitts der Gaswirbelströmung 24 ist, desto günstigere Bedingungen werden für die Erzeugung der Mikrobläschen erzielt. Durch Einstellen der aus dem Ansaugrohr 8 angesaugten Luftmenge mit Hilfe des Durchflußsteuerventils 12 (16) kann der Durchmesser des Querschnitts leicht gesteuert werden. Je größer die angesaugte Luftmenge ist, desto mehr erhöht sich der Durchmesser des Querschnitts der Gaswirbelströmung. Wenn die angesaugte Luftmenge Null erreicht, hat der Durchmesser den minimalen Wert. Wenn die angesaugte Gasmenge null ist, bildet sich die Gaswirbelströmung 24 nur durch das aus der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströ mung 22 eluierte Gas 27. Bei der Reinigung von Schmutzwasser, das eine geringere Menge gelösten Sauerstoffs enthält, muß auf das Reinigungsvermögen besonders achtgegeben werden.
Wie oben beschrieben, weist der Mikrobläschen-Generatormechanismus im System der vorliegenden Erfindung einen ersten Vorgang auf, in welchem sich in dem bedeckten Zylinder 4 die abwärts wirbelnde Gaswirbelströmung 24 bildet, und weist einen zweiten Vorgang auf, in welchem die Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem oberen Abschnitt 24a und dem unteren Abschnitt 24b der Gaswirbelströmung 24 auftritt, die abwärts wirbelt, während sie sich verlängert und verschmälert, und die Strömung in dem Abgabekanal ist einem Widerstand ausgesetzt und Mikrobläschen werden erzeugt, wenn die Gaswirbelströmung erzwungen abgedreht und abgeschnitten wird.
Im vorliegenden System 1 ist vertikal entlang der zentralen Achse (C-C) des Bodens 3b der kreisförmigen Aufnahmekammer 3 eine zentrale Ausflußöffnung 6 als ein Abgabekanal gebildet, um die abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung 22 abzugeben, die im Zylinder 4 abwärts wirbelt. Ferner sind von der zentralen Ausflußöffnung 6 aus in radialer Richtung zu vier lateralen Seiten der unteren Strömungsbasis 2 hin vier laterale Abgabeöffnungen 7 gebildet.
Mikrobläschen werden erzeugt, wenn die abwärts wirbelnde Gaswirbelströmung 24 gedreht und abgeschnitten wird. Die Mikrobläschen werden dann zusammen mit der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 22 über die zentrale Ausflußöffnung 6 durch die vier lateralen Abgabeöffnungen 7 aus dem System abgegeben. Bei der Abgabe strömt die Wasserströmung als eine Abgabeinjektionsströmung 28 unter Aufrechterhaltung ihrer Wirbelkraft aus.
Anstatt mehrerer Abgabeöffnungen kann es nur eine einzige laterale Abgabeöffnung 7 geben. Oder die laterale Abgabeöffnung 7 kann nicht bereitgestellt sein und die zentrale Ausflußöffnung 6 kann nach unten verschmälert sein und die Mikrobläschen, die durch Abschneiden und Drehen der abwärts wirbelnden Gaswirbelströmung 24 und der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 22 erzeugt werden, können direkt von der zentralen Ausflußöffnung aus abgegeben werden. Auch durch letzteres Verfahren können Mikrobläschen erzeugt werden.
Mit Bezug auf 8 bis 11 wird nun ein Mikrobläschen-Generatormechanismus beschrieben, für den Fall, daß die zentrale Ausflußöffnung 6 mit vier lateralen Abgabeöffnungen 71, 72, 73 und 74 versehen ist.
Die Gaswirbelströmung 24 wirbelt im zentralen Abschnitt 4c des bedeckten Zylinders 4 abwärts. Die Gaswirbelströmung 24 strömt zusammen mit der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung 22 durch die zentrale Ausflußöffnung 6 in Richtung des Pfeils D zu den vier lateralen Abgabeöffnungen 71, 72, 73 und 54. 9 zeigt den Zustand, in welchem die Wirbelströmung in eine erste laterale Abgabeöffnung 71 abgegeben wird. Der untere Abschnitt 24b der Gaswirbelströmung ist einem Widerstand ausgesetzt, wenn er strömt, und die Wirbelgeschwindigkeit nimmt ab. Dann tritt zwischen dem unteren Abschnitt 24b und dem oberen Abschnitt 24a der Gaswirbelströmung eine Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz auf. Die Wirbelströmung wird abgedreht und abgeschnitten und Mikrobläschen werden erzeugt. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Sektor, wo die Wirbelströmung abgeschnitten wird.
10 zeigt den Zustand, in welchem die Gaswirbelströmung 24 einem Widerstand ausgesetzt ist, wenn sie während des Vorwärtsströmens zu einer zweiten lateralen Abgabeöffnung 72 mit einer angrenzenden Seitenwand 6a der Ausflußöffnung zusammenstößt. Beim Zusammenstoß mit der Seitenwand 6a ändert der untere Abschnitt 24b der Wirbelströmung seine Wirbelgeschwindigkeit und am Schnittsektor 25 werden Mikrobläschen erzeugt.
11 zeigt den Zustand, in welchem die Gaswirbelströmung 24 in die zweite Abgabeöffnung 72 abgegeben wird. Mit einer anderen Wirbelgeschwindigkeit als der von 10 tritt der Schnittsektor 25 auf und werden Mikrobläschen erzeugt.
Während die Wirbelströmung eine Umdrehung macht, wird sie, wie oben beschrieben, in jede der vier lateralen Abgabeöffnungen 71, 72, 73 und 74 abgegeben und stößt wiederholt und abwechselnd mit einer angrenzenden Seitenwand 6a zusammen. Jedesmal tritt zwischen dem oberen Abschnitt 24a und dem unteren Abschnitt 24b der Wirbelströmung eine Wirbelgeschwindigkeitsdif ferenz auf. Somit wird die Wirbelströmung abgeschnitten und wird eine große Menge Mikrobläschen erzeugt.
Die Anzahl der lateralen Abgabeöffnungen 7 steht in Beziehung mit der Anzahl von Wirbelumdrehungen (Verwirbelungsgrad) der Wirbelströmung 22 und der Gaswirbelströmung 24 und mit der Anzahl der Schnittsektoren 25. Um die Anzahl der Wirbelumdrehungen zu erhöhen, ist es notwendig, unter Verwendung einer Hochdruckpumpe die Verwirbelung der Flüssigkeit in einem frühen Stadium zu induzieren. Je höher die Anzahl der Wirbelumdrehungen ist, desto kleiner ist der Schnittsektor (Schnittfläche) 25. Dadurch wird die durch Unterdruck hervorgerufene Eluierung des Gases begünstigt und kann eine größere Menge kleinerer Mikrobläschen erzeugt werden. Wenn die Anzahl der lateralen Abgabeöffnungen 7 erhöht wird, erhöht sich die Anzahl der Mikrobläschen. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß, wenn die Drehanzahl auf einem konstanten Wert ist, die optimale Anzahl von Abgabeöffnungen mit der Menge der eingeleiteten Flüssigkeit in Beziehung steht. Unter der Bedingung, daß eine Pumpe mit 40 Liter/min und mit einer Wassersäule von ungefähr 15 m verwendet wird, ist die optimale Anzahl von Abgabeöffnungen vier.
Am Auslaß 7a der lateralen Abgabeöffnung 7 in der unteren Strömungsbasis 2 ist ein Abgabe-Verbindungsrohr 9 angeschlossen. Weil die Abgaberichtung in einem Winkel von 45° in Richtung des Pfeils D, die mit der Richtung, um die Wirbelströmung im bedeckten Zylinder 4 zu bilden, (Richtung des Pfeils D) zusammenhängt, abgelenkt ist, bildet sich, wenn das erfindungsgemäße Mikrobläschen-Generatorsystem 1 des Wirbeltyps in einem Wassertank 13 aufgestellt ist (16), eine kreisende Strömung, die sich in Richtung des Pfeils D um das Wirbel-Generatorsystem 1 herum bewegt, während sie als Wirbelinjektionsströmung aus dem Abgabeverbindungsrohr 9 in den Wassertank 13 abgegeben wird. Dadurch werden die Sauerstoff enthaltenden Mikrobläschen gleichmäßig im Wassertank 13 verteilt.
In dem oben beschriebenen Mikrobläschen-Generatorsystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Wasserstrom, der Mikrobläschen eines Durchmessers von 10–20 μm in einer Menge von mehr als 90% enthält, durch die Abgabeöffnung abgegeben werden.
Wenn das System in dem Wassertank 13 aufgestellt ist, ist bevorzugt, daß ein schweres Material als die untere Strömungsbasis 2 verwendet wird. Falls sie aus Kunststoff besteht, kann an dem Boden eine schwere Platte aus nichtrostendem Stahl angebracht werden. Wenn der bedeckte Zylinder 4 aus einem transparenten Material besteht, ist dies dahingehend vorteilhaft, daß die im Innern gebildete aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung und abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung direkt beobachtet werden können.
Das System der vorliegenden Erfindung kann aus solchen Materialien wie beispielsweise Kunststoff, Metall, Glas usw. bestehen und es ist bevorzugt, daß die Komponenten des Systems durch Fügen, Schraubverbindung usw. miteinander verbunden sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Durch das erfindungsgemäße Mikrobläschen-Generatorsystem des Wirbeltyps ist eine leichte Herstellung von Mikrobläschen im industriellen Maßstab möglich. Da das System eine relativ kleine Abmessung und einen einfachen Aufbau hat, ist es leichter herzustellen, und das System leistet einen Beitrag bei der Reinigung von Wasser in Teichen, Seen, Mooren, künstlichen Seen, Flüssen usw., bei der Behandlung von Schmutzwasser unter Verwendung von Mikroorganismen und bei der Aufzucht von Fischen und anderen Wassertieren.
Durch das erfindungsgemäße System erzeugte Mikrobläschen können in den folgenden Anwendungen verwendet werden:

(1) Verbesserung der Wasserqualität in künstlichen Seen, natürlichen Seen, Teichen, Flüssen, Meer usw. und Bewahrung der natürlichen Umgebung durch Wachstum von Tieren und Mikroorganismen;
(2) Reinigung von künstlichen und natürlichen Gewässern, wie beispielsweise Biotope, und Begünstigung des Wachstums von Glühwürmchen, Wasserpflanzen usw.
(3) Industrielle Anwendungen – Diffusion von hoher Temperatur bei der Stahlherstellung – Unterstützung der Säurereinigung von Platten und Drähten aus rostfreiem Stahl – Abbau bzw. Beseitigung von organischen Substanzen in Betrieben, die ultrareines Wasser erzeugen – Abbau bzw. Beseitigung von organischen Substanzen in verschmutztem Wasser durch Bildung von Mikrobläschen aus Ozon, Erhöhung des gelösten Sauerstoffs, Sterilisierung, Herstellung von Kunstharzschaum, beispielsweise eines Urethanschaumpodukts – Behandlung von verschiedenen Arten von Abwässern und flüssigen Abfällen – Sterilisierung durch Ethylenoxid, Begünstigung des Mischens von Ethylenoxid mit Wasser im Sterilisator – Emulgierung von Antischaummittel – Belüften von verschmutztem Wasser in einem Verfahren zur Behandlung von Belebtschlamm
(4) Landwirtschaftliche Anwendungen – Erhöhung des in einer Wasserkultur zu verwendenden Sauerstoffs und gelösten Sauerstoffs und Verbesserung des Produktionsertrags
(5) Fischerei – Aufzucht von Aal – Aufrechterhaltung von Leben im Tintenfischtank – Aufzucht von Gelbschwanzmakrelen – künstliche Entwicklung von Seepflanzen – Förderung des Wachstums von Fischen – Verhinderung von Red Tide (= natürliches Phänomen eines übermäßigen Mikroorganismus-Wachstums, das das Wasser in hohen Konzentrationen rot färbt)
(6) Medizinische Anwendungen – Verwendung von Mikrobläschen im heißen Bad, um eine Blutzirkulation zu fördern und Wasser im Bad heiß zu halten

Claims

Mikrobläschen-Generatorsystem des Wirbeltyps mit einer Behälterhaupteinheit (4), die einen konischen Raum, einen kegelstumpfförmigen Raum oder einen flaschenförmigen Raum aufweist, wobei der Raum einen ersten und einen zweiten axialen Endabschnitt mit einem ersten bzw. einem zweiten Durchmesser hat, wobei der erste Durchmesser kleiner ist als der zweite Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Teil der Umfangsfläche am ersten axialen Endabschnitt des Raums ein Druckflüssigkeitseinlaß (5) in tangentialer Richtung vorgesehen ist, am zweiten axialen Endabschnitt des Raums ein Gaseinleitungsloch (8) mündet und am ersten axialen Endabschnitt des Raums ein Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß (7, 9) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei an einem Teil der Umfangsfläche an der Innenwand des Raums, der den gleichen Krümmungsradius hat, mehrere in tangentialer Richtung beabstandete Druckflüssigskeitseinlässe bereitgestellt sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei an einem Teil der Umfangsfläche der Innenwand des Raums, der unterschiedliche Krümmungsradien hat, mehrere in tangentialer Richtung beabstandete Druckflüssigkeitseinlässe bereitgestellt sind.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Druckflüssigkeitseinlaß (5) an einem Teil der Umfangsfläche der Innenwand am ersten axialen Endabschnitt des Raums bereitgestellt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Druckflüssigkeitseinlaß (5) an einem Teil der Umfangsfläche der Innenwand an einer ungefähr auf halber Strecke abwärts gelegenen Stelle des Raums bereitgestellt ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei unmittelbar vor dem Wirbelgas/flüssigkeit-Auslaß eine Ablenkplatte angeordnet ist.
Mikrobläschen-Generatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer eine Flüssigkeitsströmung wirbelnd einleitenden Struktur einer kreisförmigen Aufnahmekammer an einer unteren Strömungsbasis, einer eine aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung bildenden Struktur, die an einem inneren peripheren Abschnitt eines abgedeckten Zylinders gebildet ist, dessen Durchmesser in Aufwärtsrichtung allmählich zunimmt, einer eine abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung bildenden Struktur, die innerhalb des peripheren Abschnitts gebildet ist, einem unter Unterdruck stehenden Wirbelhohlraum, der sich in der Mitte des abgedeckten Zylinders durch eine Trennwirkung von zentrifugalen und zentripetalen Kräften der aufwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung und der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung bildet, einer eine Gaswirbelströmung bildenden Struktur, wo sich eine abwärts wirbelnde Gaswirbelströmung bildet, wenn Gas, das aus dem in der Mitte der oberen Abdeckung angebrachten Gasansaugrohr angesaugt wird, und Gaskomponenten, die aus der wirbelnden Wasserströmung eluiert werden, angehäuft werden, wobei sich die Gaswirbelströmung verlängert und verschmälert, einer Mikrobläschen-Generatorstruktur, um Mikrobläschen zu erzeugen, indem eine Gaswirbelströmung erzwungen abgeschnitten wird, wenn die verlängerte und verschmälerte Gaswirbelströmung in die zentrale Ausflußöffnung am Boden der kreisförmigen Aufnahmekammer eintritt, die Wirbelgeschwindigkeit aufgrund des Widerstands des Abgabekanals abnimmt und dadurch eine Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz hervorgerufen wird, und einer Wirbelinjektionsströmung-Abgabestruktur zur Abgabe einer Flüssigkeitsströmung durch eine laterale Abgabeöffnung als Wirbelinjektionsströmung, die die erzeugten Mikrobläschen in der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung enthält.
System nach Anspruch 7, wobei eine eine Flüssigkeitsströmung wirbelnd einleitende Struktur in der kreisförmigen Aufnahmekammer bereitgestellt ist, die an einem oberen Abschnitt der unteren Strömungsbasis bereitgestellt ist, an der kreisförmigen Aufnahmekammer ein Flüssigkeitsströmungeinlaß in tangentialer Richtung bezüglich der inneren peripheren Oberfläche von der lateralen Richtung aus mündet und eine Pumpe angeschlossen ist, um eine Wasserströmung erzwungen und wirbelnd einzuleiten.
System nach Anspruch 7 oder 8, wobei im abgedeckten Zylinder, dessen Durchmesser in Aufwärtsrichtung allmählich zunimmt, eine eine doppelte wirbelnde Flüssigkeitsströmung bildende Struktur, nämlich eine eine aufwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung und eine abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung bildende Struktur, gebildet ist, ein abgedeckter Zylinder, dessen Durchmesser in Aufwärtsrichtung allmählich zunimmt, am oberen Abschnitt der kreisförmigen Aufnahmekammer vertikal angebracht ist, die wirbelnde Einleitungsströmung der kreisförmigen Aufnahmekammer eingeleitet wird, durch Verwirbelung und Aufwärtsströmen entlang des peripheren Abschnitts in dem abgedeckten Zylinder eine aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung gebildet wird, wenn die aufwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung die obere Grenze erreicht, sie vom peripheren Abschnitt aus zurück zum inneren Abschnitt strömt, um abwärts zu wirbeln und dadurch eine abwärts wirbelnde Flüssigkeitsströmung zu bilden.
System nach Anspruch 9, wobei eine eine Gaswirbelströmung bildende Struktur vorgesehen ist, am zentralen Abschnitt durch zentrifugale und zentripetale Kräfte einer aus der aufwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung und der abwärts wirbelnden Flüssigkeitsströmung bestehenden doppelten Wirbelströmung ein unter Unterdruck stehender Wirbelhohlraum im Inneren des abgedeckten Zylinders, dessen Durchmesser in Aufwärtsrichtung allmählich zunimmt, gebildet wird, angesaugtes Gas und aus der Wirbelströmung eluierte Gaskomponenten in dem unter Unterdruck stehenden Wirbelhohlraum angehäuft werden und eine sich verlängernde und verschmälernde abwärts wirbelnde Gasströmung gebildet wird.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das System eine Mikrobläschen-Generatorstruktur aufweist und eine zentrale Ausflußöffnung an der unteren Mitte der kreisförmigen Aufnahmekammer vorgesehen ist, ein Abgabekanal von der Ausflu ßöffnung aus zu einer lateralen Abgabeöffnung der Strömungsbasis vorgesehen ist, und, wenn die unter Verlängerung und Verschmälerung im zentralen Abschnitt im abgedeckten Zylinder abwärts wirbelnde Gaswirbelströmung in die zentrale Ausflußöffnung eintritt und daraus ausströmt, die Gaswirbelströmung einen von dem Abgabekanal herrührenden Widerstand ausgesetzt ist und die Wirbelgeschwindigkeit abnimmt, wodurch eine Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den oberen und unteren Abschnitten der Wirbelströmung hervorgerufen wird, die Wirbelströmung aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz erzwungen abgeschnitten wird und Mikrobläschen erzeugt werden.
System nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das System eine Mikrobläschen-Generatorstruktur aufweist, an der zentralen Ausflußöffnung mehrere laterale Abgabeöffnungen in radialer Richtung gebildet sind, die durch den zentralen Abschnitt des abgedeckten Zylinders abwärts wirbelnde Gaswirbelströmung durch die zentrale Ausflußöffnung hindurch in der Richtung der Wirbelrichtung zu den mehreren lateralen Abgabeöffnungen strömt, Widerstand aus dem Kanal, der durch das Einströmen in die lateralen Abgabeöffnungen hervorgerufen wird, und Widerstand aus dem Kanal, der durch den Zusammenstoß mit der Seitenwand der Auslaßöffnung hervorgerufen wird, wiederholt und abwechselnd mehrere Male angewandt werden, jedes Mal, wenn die Strömung dem Widerstand ausgesetzt ist, eine Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den oberen und unteren Abschnitten der Wirbelströmung erzeugt wird, und die Wirbelströmung abgeschnitten wird und Mikrobläschen erzeugt werden.
System nach Anspruch 9 oder 12, wobei ein an der lateralen Abgabeöffnung der Strömungsbasis vorgesehenes Abgabe-Verbindungsrohr derart gekrümmt ist und vorragt, dass es der wirbelströmungsbildenden Richtung im abgedeckten Zylinder folgt.
Verfahren für einen Mikrobläschen-Generator des Wirbeltyps unter Verwendung eines Mikrobläschen-Generatorsystems des Wirbeltyps nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt zur Bildung einer im koni schen Raum sich verlängernden und verschmälernden, wirbelnden und strömenden Gaswirbelströmung und einen zweiten Schritt zur Erzeugung von Mikrobläschen, wenn aufgrund der Wirbelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt der Gaswirbelströmung die Gaswirbelströmung erzwungen abgeschnitten wird.