DE7802091U1 - Einrichtung zur ozonisierung einer fluessigkeit - Google Patents

Description

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- 3 Einrichtung zur Ozonisierung einer Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Die Entkeimung des Wassers von Schwimmbecken oder dergleichen erfolgt sowohl im kommunalen als auch im privaten Bereich nahezu ausnahmslos durch Zusatz von Chlor, obwohl Chlor keineswegs ein ideales Entkeimungsmittel ist, weil es zwar Viren, Pilze, Bakterien und andere im Wasser enthaltene Schadstoffe wirksam vernichtet, jedoch unangenehm auf die Badenden wirkt und bei diesen Allergien und Augenbrennen verursachen kann.

Zur Entkeimung von Flüssigkeiten, insbesondere Wasser,ist es daher auch bereits bekannt, diese mit Ozon anzureichern, das ebenfalls eine ausgezeichnete Entkeimungswirkung besitzt und für den Menschen verträglicher ist. Die Ozonisierung erfolgt allgemein dadurch, daß mittels eines Schlauche, eines Rohrs, eines Venturirohrs oder dergleichen Ozonblasen in die zu entkeimende Flüssigkeit geleitet werden. Unabhängig davon, ob die Ozonzufuhr im Gegenstrom erfolgt oder die Ozonblasen von der strömenden Flüssigkeit mitgerissen werden, ist bei allen bekannten OzonisierungseixrLchtungen nicht nur die Berührungszeit des Ozons mit der zu entkeimenden Flüssigkeit relativ kurz, sondern auch der Wirkungsgrad der Anreicherung der Flüssigkeit mit Ozon äußerst C gering, weil einerseits das in die Flüssigkeit eingeleitete Ozon aufgrund seines natürlichen Auftriebs zu schnell an die umgebende Atmosphäre entweicht und andererseits die eingeleiteten Ozonblasen so groß sind, daß sie keine großflächige Berührung mit der Flüssigkeit und damit keinen ausreichend großen Ozonumsatz ermöglichen. Die bekannten Ozonisierungseinrichtungen sind daher zu?wirtschaftlichen Entkeimung von Flüssigkeiten, z.B. auch von Trinkwasser, weitgehend ungeeignet. Aus demselben Grund ist die Ozonisierung des Wassers von Schwimmbecken zu unwirtschaftlich, ganz abgesehen davon, daß die Anschaffungskosten einer Ozonisierungseinrichtung noch viel zu hoch sind.

Der Erfindung liegt daher, ausgehend von der Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die Aufgabe zugrunde., eine konstruktiv einfache und preisgünstige Einrichtung zu schaffen, die eine wesentlich längere Berührungszeit zwischen dem zugeführten Ozon und der zu

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entkeimenden Flüssigkeit als bisher ermöglicht und einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung erzeugt der Ozonzerstäuber äußerst feine Ozonbläschen, die bei geeigneter Anordnung des Rohrs aufgrund ihres Auftriebs im Gegenstrom in Richtung des sich drehenden Laufrades strömen. Dieses Laufrad bewirkt einerseits einen Stau des aufsteigenden Ozons und hat in Verbindung mit der in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Strömung der Flüssigkeit zur Folge, daß die Ozonbläechen in Richtung des Flüssigkeitsstroms zurückgeschleudert werden. Hierdurch wird die Verweilzeit der Ozonbläschen in der Flüssigkeit wirkungsvoll erhöht, so daß diese nicht auf direktem Weg und unverbraucht an die Atmosphäre entweichen können. Andererseits hat das Laufrad an seiner Abstromseite eine starke Turbulenz der Flüssigkeit und \ der Ozonbläschen zur Folge. Diese Turbulenz an der Stelle des Ozonstaus stellt eine äußerst gleichförmige und feine Ozon/Flüssigkeit-Dispersion her, die einen hohen Ozonumsatz und daher einen großen Wirkungsgrad bei der Anreicherung der Flüssigkeit mit Ozon sicherstellt. Abgesehen davon haben der Ozonstau und die durch das Laufrad bewirkte Dispergierung einen im Vergleich zu bekannten Einrichtungen erheblich verminderten Ozonverbrauch zur Folge, so daß der Ozonisator der erfindungsgemäßen Einrichtung konstruktiv wesentlich kleiner und kompakter ausgebildet werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rohr im Bereich des Laufrades eine Querschnitts-Verengung auf, in der das Laufrad angeordnet ist. Hierdurch wird einerseits der Vorteil erzielt,| daß ein Laufrad mit kleinerem Querschnitt eingesetzt werden kann, was ■ sich günstig auf die Dispergierung und den Ozonstau auswirkt, weil ein großes Laufrad nicht über seine gesamte Fläche gleich gut wirksam sein kann. In Verbindung hiermit ergibt sich auch der Vorteil, daß ein Rohr mit relativ großem Querschnitt und geringer Länge verwendet werden kann, ohne daß der Wirkungsgrad vermindert wird, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Rohrlänge aus konstruktiven Gründen. z.B. aufgrund des Einbaus in ein Schwimmbecken oder Aquarium, begrenzt ist. Andererseits hat die Verengung des Rohrquerschnitts eine;

erhöhte Stauneigung zur Folge.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung mit der Rohrwandung durch eine Abdeckung verbunden ist, die einen sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit trichterförmig erweiternden Querschnitt aufweist. Hierdurch wird einerseits verhindert, daß sich die Ozonbläschen zu großen Ozonblasen zusammenschlie ßen, die die Laufeigenschaften des Laufrades verschlechtern und den Wirkungsgrad vermindern, während andererseits die Turbulenz- bzw. Wirbelbildung unmittelbar vor dem Laufrad gefördert wird.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden Zeich nung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Ozonisierung von Flüssigkeiten; und

Fig. 2 und 3 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht eines in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendeten Ozonzerstäubers.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ozonisierung von Flüssigkeiten enthält gemäß Fig. 1 ein vertikal angeordnetes Rohr 1, dessen oberes Zustromende oberhalb des durch eine gestrichelte Linie 2 angedeuteten Flüssigkeitsspiegels einer in einem Behälter, z.B. einem Schwimmbecken, befindlichen Flüssigkeit angeordnet ist. Dicht unterhalb des Flüssigkeitsspiegels weist die Rohrwandung Einströmöffnungen 3 für die Flüssigkeit auf. Kurz vor dem offenen Abströmende ist im Rohr 1 eine Aktivkohle-Kammer 4 zur Reduktion von restlichem Ozon vorgesehen.

Zwecks Förderung der Flüssigkeit durch das Rohr 1 ist in.der Nähe von dessen Zustromende eine koaxiale QuerSchnitts-Verengung 5 mit einem im Vergleich zum übrigen Rohrquerschnitt kleineren Durchmesser vorgesehen. In dieser Verengung 5 ist das fördernde Laufrad 6 einer Propellerpumpe 7 angeordnet, das mit der Antriebswelle 8 eines am Zustromende des Rohrs 1 befestigten Antriebsmotors 9 verbunden ist. Der Rand der Verengung 5 ist mit der Rohrwandung durch eine Abdeckung 10 verbunden, in der Austrittsöffnungen 11 für Ozon in Form von Schlitzen

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oder Löchern ausgebildet sind und die sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit trichterförmig erweitert. Die am Laufrad 6 vorgesehenen Laufschaufeln der Propellerpumpe 7 sind so ausgebildet, daß die Flüssigkeit bei laufendem Antriebsmotor 9 in Richtung von Pfeilen r in das Rohr 1 gesaugt und dann durch die Verengung 5 gedrückt wird, um das Rohr 1 von oben nach unten in Richtung von Pfeilen £ zu durchströmen, durch die Kammer 4 zu treten und dann am unteren Abströmende des Rohrs 1 wieder auszuströmen.

Zur Ozonisierung der durch das Rohr 1 strömenden Flüssigkeit ist in einem mittleren Teil des Rohrs 1 ein Ozonzerstäuber 12 vorgesehen, der einen Anschlußnippel 14 aufweist, der über eine Leitung 15 mit einer Ozonquelle, z.B. einem nicht dargestellten Ozonisator, verbunden ist. Die Leitung 15 ist zweckmäßig längs der Innenwandung des Rohrs 1 nach oben geführt und im Bereich des Befestigungsflansches für den Antriebsmotor 9 mit einem Anschlußstutzen 16 versehen.

Gemäß Fig. 2 und 3 besteht der Ozonzerstäuber 12 im wesentlichen aus einer ringförmigen Kammer 17, die durch zwei koaxiale, ringförmige Wände 18 aus einem feinporigen Membranstoff gebildet ist. Der Membranstoff kann aus einem Kunststoffgemisch bestehen und besitzt vorzugsweise eine Porengröße von maximal 20 /*· . Zur Halterung der beiden Wände 18 sind zwei Ringe 19 vorgesehen, zwischen denen die vrände 18 eingespannt sind und die radiale Stege 20 aufweisen, mittels derer die aus den Wänden 18 und Ringen 19 gebildete Einheit an der Rohrwandung befestigt wird.

Beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung wird die Flüssigkeit in Richtung der Pfeile r und s_ von oben nach unten durch das Rohr 1 gepumpt. Gleichzeitig wird Ozon unter einem Druck von beispielsweise 2,2 Bar in den Ozonzerstäuber 12 gedrückt, so daß, wie Fig. 1 schematisch zeigt, äußerst feine Ozonbläschen in die Flüssigkeit gelangen und in dieser im Gegenstrom nach oben aufsteigen. Im Bereich der trichterförmigen Abdeckung 10 werden die aufsteigenden Ozonbläschen gestaut und verdichtet, so daß sie in innigen Kontakt mit der entgegengesetzt zuströmenden Flüssigkeit gelangen. Dadurch, daß das Laufrad 6 als Förderorgan einer Propellerpumpe 7 ausgebildet ist und einen Querschnitt auieist, der nur geringfügig kleiner als der Querschnitt der Verengung 5 ist, können die Ozonbläschen außerdem nicht am Laufrad 6 vorbeiströmen, so daß vor diesem ein Ozonstau entsteht, der

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aufgrund der strömenden Flüssigkeit und der Rotation des Laufrades 6 einer starken Turbulenz- und Wirbelbildung unterworfen ist, die die Bildung einer hochdispersen, homogenen Ozon/Flüssigkeit-Mischung und damit einen erhöhten Ozonumsatz fördert. Das Laufrad 6 wird zweckmäßig mit einer hohen Drehzahl, z.B. 2800 U.p.M., angetrieben.

Die Austrittsöffnungen 11 in der Abdeckung 10 ermöglichen einen ständigen Druckausgleich, ohne den Wirkungsgrad der Ozonisierung wesentlich zu beeinträchtigen. Aufgrund der Förderwirkung des Laufrades 6 werden nämlich die durch die Austrittsöffnungen 11 austretenden Ozonbläschen, wie durch einen Pfeil t angedeutet ist, wenigstens teilweise wieder in den Prozeß eingeführt, so daß ein erheblich größerer 02on-( Umsatz als bei bekannten Einrichtungen gewährleistet ist. Bei ihrem Durchtritt durch die Verengung 5 werden möglicherweise entstandene größere Ozonblasen außerdem durch das Laufrad 6 aufgerissen und verkleinert, so daß auch hierdurch eine Vergrößerung des Ozonumsatzes bewirkt wird.

Bei einer konkreten Ausführungsform sind folgende Abmessungen der verschiedenen Teile vorgesehen: 1000 mm für die Länge des Rohrs 1, 114 mm für den Innendurchmesser des Rohrs 1, 50 mm für den Innendurchmesser der Verengung 5, 4-9 mm für den maximalen Durchmesser des Laufrades 6, 60 mm für den Durchmesser von drei vorgesehenen Einströmöffnungen 3 und 2,2 Bar für den Druck des dem Zerstäuber 12 zugeführten Ozon-Luft-/■" Gemisches. Ferner ist als Antriebsmotor 9 ein 120-Watt-Kondensator-Motor vorgesehen, der das Laufrad mit einer Drehzahl von 2800 U.p.M. antreibt. Das Laufrad 6 ist mit zwei Laufschaufeln versehen, die bei den angegebenen Verhältnissen im Rohr 1 einen Durchsatz an Wasser von etwa 10 m /h bewirken. Im Vergleich zu bekannten Geräten ist der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung darin zu sehen, daß bei einem Verbrauch von 200 bis 300 1 Ozon/iuft-Gemisch pro Stunde zur Erzielung derselben Wirkung, gemessen an der bewirkten Entkeimung des Wassers, die Zufuhr eines Ozon/Luft-Gemisches ausreicht, das 1 g Ozon pro m Luft enthält, während bei bekannten Einrichtungen ein Gemisch mit wenigstens etwa 5 g Ozon pro m Luft benötigt wird. Dies hat zur Folge, daß im Ozonisator der bekannten Einrichtungen die fünffache Menge an Ozon hergestellt und daher die wirksame Fläche des Ozonisators etwa fünfmal so groß ausgebildet werden muß. Außerdem ergibt sich bei den genannten Mengenverhältnissen der Vorteil, daß bei der

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Ozonherstellung keine Kühlprobleme auftreten und im Gegensatz zu den \ bekannten Einrichtungen die Verwendung einer Kühlflüssigkeit ganz- I lieh vermieden werden kann. i

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel be- ; grenzt, sondern läßt sich auf verschiedene Weise abwandeln. Anstelle der Propellerpumpe 7 kann beispielsweise eine Radialkreiselpumpe vorgesehen sein, sofern sichergestellt ist, daß die aufsteigenden Ozonbläschen gestaut werden und eine hohe Verweildauer in der entgegengesetzt strömenden Flüssif'eit aufweisen. Auch die Anordnungen des Rohri 1 in der Flüssigkeit und des Ozonzerstäubers 12 im Rohr 1 können entsprechend den Erfordernissen im Einzelfall verändert werden. Dasselbe f gilt für die Dimensionierung der verschiedenen Teile, die Wahl der Strömungsgeschwindigkeit und die Einstellung des Ozondrucks.

Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die Ozonisierung des Wassers eines Schwimmbeckens besäiränkt, sondern läßt sich in entsprechender Weise auch zur Ozonisierung des Wassers von Aquarien, Fischteichen oder dergleichen, des Trinkwassers und anderer Flüssigkeiten einsetzen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung wird zweckmäßig als kompakte konstruktive Einheit ausgebildet und als solche in dem die Flüssigkeit speichernden Behälter aufgestellt, eingehangen oder anderweitig montiert. Es ist jedoch auch möglich, die beschriebene Einrichtung neben ' dem Behältei tiit der zu ozonisierenden Flüssigkeit aufzustellen, wodurch sich die Vorteile ergeben, daß der Innenraum des Behälters nicht eingeschränkt wird und daß die Einrichtung einfacher gewartet und repariert werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, die Einströmöffnungen 3 und das Abströmende des Rohrs 1 in geeigneter Weise mit dem die Flüssigkeit speichernden Behälter zu verbinden.

Obwohl auch andere Pumpen als die dargestellte Propellerpumpe 7 eingesetzt werden können, bietet die Verwendung der Propellerpumpe 7 den besonderen Vorteil, daß die gesamte Einrichtung mit preisgünstigen Mitteln hergestellt werden kann und preisgünstig im Verbrauch ist.

Schließlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß das Laufrad 6 als Förderorgan einer Pumpe ausgebildet ist. Der Ozonstau und die homogene Dispergierung des Ozon/Flüssigkeit-Gemisches können

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I vielmehr auch durch Einsatz eines nicht fördernden Flügelrades her-] beigeführt werden, wenn mittels einer an anderer Stelle angeordneten I Förderpumpe die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit der Flüsigkeit J sichergestellt wird. Infolgedessen läßt sich die erfindungsgemäße Ein-I richtung auch als Zusatzeinrichtung in eine bereits vorhandene Um-I wälzanlage für ein Schwimmbecken oder dergleichen einschalten. Die Drehzahl des Flügelrades ist in diesem Fall entsprechend den Erfordernissen einzustellen. Alternativ kann zusätzlich zu einer beliebigen Förderpumpe ein ebenfalls förderndes Laufrad 6 eingesetzt werden.

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Claims (15)

• ••ς ι · . . . Patentanwalt Diplom-Physiker Reinfriad Frhr. ν. Schorlemer D-35OO Kassel Brüder-Grimm-Platz 4 Telefon (Ο5Θ1) 15335 D 4856 Günter Apel, 3500 Kassel Erich Hauck, 3504 Kaufungen Günter Wulfing, 3504 Kaufungen Schutzansprüche

1) Einrichtung zur Ozonisierung einer Flüssigkeit mit einen von der Flüssigkeit durchströmten Rohr, einem Ozonisator und einer mit dem Ozonisator verbundenenen Zuführvorrichtung, mittels derer der Flüssigkeit Ozon im Gegenstrom zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung einen im Rohr (1) angeordneten Ozonzerstäuber (12) enthält und daß in dem Rohr (1) auf der Zustromseite des Ozonzerstäubers (12) ein drehbares, den Strömungsquerschnitt der Flüssigkeit im wesentlichen ausfüllendes, von der Flüssigkeit axial durchströmtes Laufrad (6) angeordnet ist.

2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) im Bereich des Laufrades (6) eine Querschnitts-Verengung (5) aufweist, in der das Laufrad (6) angeordnet ist.

3) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung (5) mit der Wandung des Rohrs (1) durch eine Abdeckung (10) verbunden ist, die einen sich in Strömuungsrichtung der Flüssigkeit trichterförmig erweiternden Querschnitt aufweist.

4) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (6) mit der Antriebswelle (8) eines schnelldrehenden Antriebsmotors (8) verbunden ist.

5) Einrichtiong nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (9), die Verengung (5) und das Laufrad (6) eine die Flüssigkeit durch das Rohr (1) fördernde Propellerpumpe (7) bilden.

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6) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) vertikal angeordnet und der Flüssigkeitsstrom von oben nach unten gerichtet ist.

7) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurcrt gekenzeichnet daß das Rohr (1) so in einem die Flüssigkeit speichernden Behälter angeordnet ist, daß sich die Verengung (5) in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels befindet.

8) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abdeckung (10) Austrittsöffnungen (11) für das Ozon vorgesehen sind.

9) Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (9) an einem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Teil des Rohrs (1) befestigt ist und daß die Rohrwan dung zwischen der Verengung (5) und diesem Teil Einströmöffnjungen

(3) für die Flüssigkeit aufweist.

10) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ozonisator über eine durch das Rohr (1) geführte Leitung (15) mit dem Ozonzerstäuber (12) verbunden ist.

11) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich· net, daß der Ozonzerstäuber (12) eine an der Rohrwandung abgestützte-_r aus porösem Material bestehende Kammer (17) enthält.

12) Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (18) der Kammer (17) aus einem Membranstoff bestehen.

13) Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße des Membranstoffs kleiner als 20 M ist.

14) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Abströmende des Rohrs (1) eine Aktivkohlekammer (4) vorgesehen ist.

15) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie als konstruktive, neben einem Schwimmbecken oder dergleichen aufstellbare Einheit ausgebildet ist.

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